Implementation and Application of CAS Fire Extinguishing System in Overseas Industrial Buildings
李刚① LI Gang；吴秀梅② WU Xiu-mei
（①中国石油工程建设公司，北京 100010；②北京城建集团工程有限公司，北京 100000）
（①China Petroleum Engineering & Construction Corporation，Beijing 100010，China；
②Beijing Urban Construction Group Co.，Ltd.，Beijing 100000，China）
摘要：CLEAN AGENT SYSTEM（简称CAS）是一种快速、高效、安全、环保的新型灭火系统。本文通过在国际工程项目工业建筑中CAS系统的设计、采购、施工和调试的全过程实施和管理，详细阐述了CAS灭火系统的工作原理、组成、安装、测试、调试等内容，并对该系统实施过程中的关注点和难点进行了分析，为CAS灭火系统在国内工业建筑中的普及和应用提供了有价值的参考和借鉴。
Abstract: CLEAN AGENT SYSTEM (CAS) is a fast, efficient, safe and environmentally friendly new fire extinguishing system. Through the implementation and management of the entire process of designing, purchasing, constructing and debugging of CAS system in industrial building of international engineering projects, this paper elaborates on the working principle, composition, installation, testing and debugging of CAS fire extinguishing system. The focus and difficulty in the implementation process are analyzed, which provide valuable reference for the popularization and application of CAS fire extinguishing system in domestic industrial buildings.
关键词：CAS系统；灭火；工业建筑；环保
Key words: CAS system；fire extinguishing；industrial building；environmental protection
中图分类号：TU998.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）22-0233-04
1 概述
中国石油工程建设公司（简称CPECC）2017年通过国际工程招标接手了阿尔及尔炼厂改扩建EPCC项目。项目共有工业建筑20栋，包括11个变电所、5个防爆控制室、3个就地控制室、1个化学实验室。除化学实验室（LAB）外，其它的19栋建筑物全部采用了CLEAN AGENT SYSTEM灭火系统，（简称CAS系统），其中5栋防爆控制室CAS系统的设计为法国德西尼布公司（Technip），后续的14栋建筑物CAS系统的设计为中国石油华东设计院，供货商统一为意大利SIA公司，施工分包商为北京城建集团工程有限公司。
早期的建筑物灭火系统大多采用的是哈龙灭火剂，哈龙灭火剂的主要成分是卤代烷，由于卤代烷遇火后的燃烧成分对大气臭氧层有严重的破坏作用，1990年联合国环境署（UNEP）规定发达国家自1994年起停产哈龙灭火剂；发展中国家自2005年起停产哈龙1211灭火剂，自2010年起停产哈龙1301灭火剂。之后，清洁、环保的替代产品CAS灭火系统诞生。CAS灭火剂无色、无味、无毒、无腐蚀性、排放后无残留，不支持燃烧，也不与大部分物质产生反应，因此成为目前世界比较流行的环保型灭火剂。
我国的大多工业建筑采用的还是水介质灭火剂、七氟丙烷或二氧化碳的灭火剂。CAS灭火系统在我国尚未普及，因此对我国工业建筑的防火设计具有一定的借鉴和指导意义。
2 CAS系统的优点及分类
2.1 CAS系统的优点
①安全、环保。CAS灭火剂属于惰性气体，无色、无味、无毒，排放后在大气中迅速汽化不留残渣，不与其它物质发生化学反应，不会造成二次污染。臭氧消耗潜能值（ODP）为零，不会对环境和人的生命造成任何风险和危害。
②惰性气体具有良好的绝缘性和灭火能力。
③灭火速度快、效率高、主动性强。灭火药剂平时以液态形式存储，释放后迅速转化为洁净灭火气体，通常在10秒内就能完全扑灭火灾。
④灭火剂喷放时，不产生白雾，视野清晰，也无须清理，不会中断保护区域内的日常工作，很适用于工作人员常驻的场合。
⑤经济实惠、低成本。氮气、氩气是可直接从空气中提取，补充成本低，来源广泛，市场接受程度高。
⑥较其它灭火剂无残留物。水或其它材料灭火后，会有水渍、喷射物的残留，不仅难以清理而且增加清理成本或造成直接经济损失，而CAS灭火剂在灭火后不留下任何固、液相的残留，可有效保护不可替代的资产。
2.2 CAS系统的分类
根据NFPA标准（美国防火协会标准），CAS灭火系统一般分IG55/IG541/IG01/IG100等型号，如表1。
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本项目采用了IG55气体灭火系统，其成分主要为氮气和氩气。
3 CAS系统的应用范围
清洁、环保的CAS灭火系统可广泛应用于如下领域和场所：
有电气绝缘要求的场所：电厂、电站、变配电室、控制室、计算机房、电讯中心等；
不能用水介质灭火的场所：印刷机、浸渍油槽、图书馆、档案馆、美术馆、珍品库、造漆、制药等；
其它重要中心枢纽：调度中心设备机房、医院的贵重设备用房，病案室和信息中心（网络）机房、网络传输室、操作间、介质库等。
4 CAS系统工作原理及组成
4.1 CAS系统工作原理
首先由探测系统把探测到的火灾信号传输给控制系统，控制系统对火警信号进行确认并发出灭火指令，包括启动报警装置、关闭相应的设备设施、启动灭火系统的瓶组、开关阀、选择阀等，释放灭火剂进行灭火。工作原理如图1。
4.1.1 CAS的警报系统
当保护区发出火灾警报，在延时时间内（30‘）确认警报属异常情况、不需启动灭火系统灭火时，可按下手动控制盒或火灾自动报警气体灭火控制器上的紧急停止按钮，即可阻止控制器灭火指令的发出。
4.1.2 CAS的控制系统
分为自动控制系统、电气手动控制系统和机械应急手动操作系统三种。通过三种不同情况下的操作实现全方位的灭火控制。
①当灭火系统处于自动控制状态时，保护区发生火情，火灾探测器发出火灾信号，报警灭火控制器即发出声、光信号， 同时发出联动指令，关闭连锁设备，经过一段延时时间（一般为30s），发出灭火指令，打开启动阀释放启动气体，启动气体通过启动管道打开相应的选择阀和容器阀，释放灭火剂实施灭火。
②当灭火系统处于电气手动控制状态时，保护区发生火情，可按下手动控制盒或控制器上启动按钮即可按规定程序启动灭火系统释放灭火剂，实施灭火。在自动控制状态，仍可实现电气手动控制。
③当保护区发生火情，控制器不能发出灭火指令时，应启用机械应急手动操作。关闭联动设备，然后拔出启动瓶组上启动阀的手动保险夹片，压下手柄即可打开启动阀，释放启动气体，然后打开选择阀、容器阀、释放灭火剂，实施灭火。如此时遇上电磁阀维修或启动钢瓶中启动气体压力不够不能工作时，则首先打开选择阀，然后打开该区域的容器阀，释放灭火剂，实施灭火。
4.1.3 CAS的灭火系统
CAS灭火系统启动后，喷射出灭火气体，在60s内达到灭火浓度（达到设计浓度95%的时间）；房间内的灭火气体浓度保持时间应在排放后至少保持10分钟，以便当地消防队有足够的时间应急响应。
4.2 CAS系统设备组成
主要由火灾探测报警系统、气体灭火系统、灭火剂储存装置、启动分配装置、输送释放装置等主要设备组成。可组成独立系统单元或组合分配系统单元等多种形式，可对单区或多区域实施消防保护。如图2所示。
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5 CAS系统的施工关注点
5.1 管道及支架安装 本项目CAS系统的管道及管件连接为螺纹连接，可预制深度高、组装方便快捷，提高了现场安装的效率。管道支吊架及防晃支架必须按要求设置，并保证支架与喷嘴、气瓶的间距满足相应的设计规定。所有的灭火剂储存和驱动气体储存气瓶必须用固定支架牢固固定，防止产生晃动。
5.2 标识便于观察 储存装置上压力计、液位计、称重显示装置的安装位置应便于人员观察和操作；储存气瓶的灭火剂名称和储存容器的编号、选择阀和驱动气瓶等应设置明显防护区或保护对象名称或编号的永久性标志牌。
5.3 喷嘴安装精度 安装喷嘴时，应按逐个核对型号、规格及喷孔方向。喷头的布置应满足喷放后气体灭火剂在防护区内均匀分布的要求。安装在吊顶下的带装饰罩的喷嘴，必须紧贴吊顶。当保护对象属可燃液体时，喷头射流方向不应朝向液体表面。
5.4 储存装置和驱动装置安装 灭火剂储存气瓶和驱动气瓶的安装间距、安装方向和安装高度要满足设计文件规定，储存气瓶之间、单向阀与汇集管之间采用3/4吋软管连接，灭火剂储存瓶之间的驱动软管为1/4吋，软管连接需注意接口和软管弯曲半径的质量控制。
5.5 控制组件及信号反馈装置 防护区的手动、自动转换开关、停止按钮等应安装在防护区入口便于操作的部位；防护区声光报警装置的安装应固定牢靠，不得倾斜；气体喷放指示灯宜安装在防护区入口的正上方。
6 CAS系统实施中的其它问题
6.1 许可证制度 按照阿尔及利亚国家的法律规定，本项目的钢瓶进口需办理进口许可证。需按照相应的认证流程并提交规定的文件资料方可获得进口许可。本项目的进口许可证从申请到办理完成用了五个月。
6.2 政府机构认证及现场检查 根据阿尔及利亚国家相关规定，国家碳氢化合物监管局（简称ARH）需要对CAS系统进行全过程的监督和管理，包括制造商的确认、出厂前的设备监造、资料审核、检测试验和验收。ARH规定相关的设备制造文件（如合格证、设备内部检查等）必须获得阿尔及利亚领事馆盖章、制造商当地商会会签等。
现场检查需要对设备设施的完整性、安全性、功能性、规范性进行检查，包括施工内容是否全部完成、各类安全标识、各种按钮功能、系统功能显示、安全防护是否具备等。
7 CAS系统测试及调试
7.1 CAS系统管道试压
CAS系统管道安装检查合格后、喷嘴安装前进行，需执行《9952C-000-MS-9000-0029-A》程序进行管道试压。试压介质为氮气。主要检查管道接头和管件是否存在漏点，如果有泄漏，进行修补或更换。管道应在40psi（276 kPa）的封闭回路中进行10分钟的气体压力试验。在10分钟结束时，压降不应超过试验压力的20％为合格。
7.2 门窗气密性测试（DOOR FAN TEST，简称DFT）
DFT测试是预先验证保护区全淹没喷放系统的可行性、用于分析和验证保护区特性的程序。它允许进行系统搜索以检测房间周边表面上的泄漏区域。更重要的是，在有人的情况下，灭火剂浓度必须足够降低空气中氧的比例为14~15%，以抑制燃烧，但同时，它必须保持在大约43%的NOAEL（No Observed Adverse Effect Level）限制之下，使房间剩余氧气含量为12%左右。通过测试，分辨该系统是否符合灭火系统标准要求。
该测试的关键是必须按照设计要求做好防护区的密封工作。DFT测试密封要求如图3。
说明：密封示意一图中，A为岩棉填充物（岩棉块或岩棉棒）；B为防火密封胶。密封示意二图中，直接采用防火泡沫进行密封，由于是发泡的，对异种形状穿洞的密封施工比较容易，例如桥架、管道等。
由于本项目建筑物多，洞口封堵形式复杂，上述两种图示的材料在密封执行中均有使用。在填充过程中，必须把洞口内的垃圾、灰尘、油渍吹扫并清理干净，岩棉的填充要充分到位并压实，打胶时要注意密封胶涂抹均匀和胶枪的移动速度，防止密封不严、不实。发泡剂的使用要注意保证所有缝隙充实一次到位，填充要饱满并凸出填充的孔洞，再用刀片切割平整。
7.3 CAS系统调试
CAS系统调试时应与该建筑内的FAS、FGS、HVAC等系统进行联合调试，以确保各系统的相互协调与反应。
①自动测试。在一个防火区内，启动两个探测装置，发出火警信号，验证所有报警功能是否按设计规范执行。包括火警信号确认及显示、防爆阀及HVAC系统关闭状态等。
②手动测试。在一个防火区内，选择手动模式，按下手动报警装置，验证所有报警功能是否按设计规范执行。
③紧急状态测试。根据设计规范验证中止功能的发生，操作中止开关电路，确认控制面板接收到监控及声、光报警信号。
④远程控制测试。待机状态下，操作每种类型的输入设备，确认设备运行后，远程面板是否接收到报警信号。在每个信号电路上操作每种类型的报警条件，并验证远程面板收到的信号条件。
⑤测试完成后，恢复系统至正常工作状态。
本项目的CAS系统调试和各项测试工作已完成，完全满足使用功能，符合设计和规范要求。
CAS灭火系统因其独特的清洁、环保、快速、高效而越来越广泛的使用到各类民用及工业建筑中。
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