關(guān)于固定CO2滅火系統(tǒng)教學(xué)模型的建立

□ 黃錦鵬 許金輝

據(jù)不完全統(tǒng)計，船舶火災(zāi)占海難事故總數(shù)的11%，居第四位，但所造成的損失排在所有海難事故之首。船舶一旦發(fā)生火災(zāi)，將是船毀、人亡和環(huán)境污染等災(zāi)難性損失。為此，我國《船舶與海上設(shè)施法定檢驗規(guī)則》規(guī)定：2 000 GT及以上貨船的裝貨處所 （除載運危險貨物外）；油船貨泵艙以及超過4m3的油漆間和易燃液體物料間等處均應(yīng)裝設(shè)固定式滅火系統(tǒng)。CO2是一種惰性氣體，對大多數(shù)物質(zhì)沒有破壞作用，滅火后能很快散逸，不留痕跡，來源豐富，價格低廉。因此，除了油船裝設(shè)固定泡沫滅火系統(tǒng)及載運危險貨物船裝設(shè)干粉等固定滅火系統(tǒng)之外，絕大多數(shù)遠(yuǎn)洋貨船都裝設(shè)了固定CO2滅火系統(tǒng)。為此，國家海事局根據(jù)《STCW78／95公約》和 《SOLAS1974公約》要求，在船員培訓(xùn)中 （包括駕駛、輪機(jī)和電氣等所有水上專業(yè)）開設(shè)了 “防火滅火”和 “高級消防”兩項證書培訓(xùn)用于預(yù)防和撲滅船舶火災(zāi)。

筆者對大連海事大學(xué)、上海海事大學(xué)、上海海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院、江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院以及南通航運職業(yè)技術(shù)學(xué)院相關(guān)高級消防訓(xùn)練課程進(jìn)行調(diào)查，雖然各院校都有實訓(xùn)場地，但考慮到培訓(xùn)成本，固定CO2滅火系統(tǒng)基本上是一種擺設(shè)或在單項訓(xùn)練中給予釋放方法的講解，幾乎就沒有釋放過；即使是海上船舶消防演習(xí)，該套設(shè)備的演習(xí)使用頻率也是零。因此，研發(fā)一套教學(xué)式固定CO2滅火系統(tǒng)，采取低成本、低損耗模式，將是使學(xué)員熟悉設(shè)備的滅火原理、使用方法、檢查和保養(yǎng)，提升船員滅火技能和降低船舶火災(zāi)損失的重要保障。

1.固定二氧化碳的滅火原理

固定CO2滅火系統(tǒng)由氣瓶組、啟動裝置和通往各艙室的分配閥、專用管路以及噴嘴等組成 （如圖1所示）。20℃時將CO2氣體加壓到5.6 MPa即成液態(tài) （固態(tài)俗名干冰），專用鋼瓶平時借助于安全膜片和工作膜片，將二氧化碳密封在貯存瓶內(nèi)。釋放時，打開驅(qū)動氣體控制閥，借助驅(qū)動氣體N2使連接在CO2鋼瓶組上的鋼絲繩作用，使該組所有瓶頭閥自動打開，瓶內(nèi)液態(tài)CO2在驅(qū)動氣體的作用下，壓力急劇升高達(dá)到某一額定值時，安全膜片自動破裂，液態(tài)CO2轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，壓力瞬間膨脹為原來的450倍；接通總閥和著火艙室分配閥，氣體通過管路和噴嘴釋放到著火艙室。由于CO2由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)需要吸收大量的熱，因而能降低火場的溫度，起到冷卻滅火作用；同時，大量的CO2氣體釋放到火場，迅速充斥艙室，降低助燃?xì)怏wO2的濃度，起到窒息滅火作用。

圖1 固定CO2系統(tǒng)示意圖

為了安全和經(jīng)濟(jì)，船舶CO2集中存放在固定CO2間，分成若干組，每組一般不超過12瓶。當(dāng)某一艙室著火后決定釋放固定CO2氣體時，根據(jù)艙室容積確定釋放固定CO2氣體的組數(shù)。釋放時，只要打開驅(qū)動氣體控制閥、總閥和分配閥，該組氣體即自動釋放到著火艙室，從而能夠迅速起到滅火效果。

2.固定CO2滅火系統(tǒng)的演習(xí)建模

筆者對多家船舶消防安全設(shè)備公司進(jìn)行詢價，其中生產(chǎn)和安裝一套固定CO2滅火系統(tǒng)設(shè)備報價最低的是上海金盾消防安全設(shè)備有限公司 （大概在25萬元左右）。建設(shè)費用除外，假設(shè)3m3的實訓(xùn)艙室釋放一次該氣體，根據(jù)公式1計算需要1瓶該氣體，該公司充裝40lCO2氣體大概需要2千元左右，高職班學(xué)生一般為50

根據(jù) 《船舶與海上設(shè)施法定檢驗規(guī)則》要求，每一鋼瓶的容量為40 l（目前也有些船舶裝設(shè)68 l容量），約27 kg左右，每千克液態(tài)CO2變成氣體后容積為0.56 m3，CO2氣體只要占艙室30%以上 （機(jī)艙為40%），就能使火災(zāi)窒息。因此，著火艙室所需的CO2氣體的最少瓶數(shù)（大于1則取2，并非四舍五入）：人，分成2組進(jìn)行演習(xí)，僅演示就需4千元，還有即使每組演習(xí)一次，考試時每組一次，則一個班級僅施放該設(shè)備就需1.2萬元；何況高級消防訓(xùn)練中還有固定泡沫滅火系統(tǒng)、固定干粉滅火系統(tǒng)、自動噴水系統(tǒng)以及各類手提式、舟車式滅火器的使用，培訓(xùn)費用相對較高。因此，構(gòu)建一套相對仿真的教學(xué)固定CO2滅火系統(tǒng)，對學(xué)員掌握該設(shè)備的滅火原理、使用方法和檢查保養(yǎng)等具有重要意義。

（1） 實訓(xùn)場地的選擇

建設(shè)一個大艙室，為便于演習(xí)后場地清洗，可用防火玻璃分割成2 m3的獨立密閉艙室A、B、C、D等， （其中B、C、D等艙室用于固定泡沫、固定干粉滅火系統(tǒng)以及自動噴水系統(tǒng)的場景模擬），在A艙室裝設(shè)一扇氣密門和窗。根據(jù)公式1，該艙室需要約4.3 kg（5 kg鋼瓶）的CO2氣體。在大艙室附近再建設(shè)一個小艙室模擬固定滅火系統(tǒng)存放間。

圖2MTZ5型手提式CO2滅火器

（2） 定制5kg固定CO2鋼瓶

目前，絕大多數(shù)廠家都生產(chǎn)MTZ5型手提式CO2滅火器 （即5 kg的手提式CO2滅火器，經(jīng)詢價，往該設(shè)備充裝氣體只需200元） （見圖2），定制5kg固定CO2鋼瓶只需在MTZ5型的噴筒管上安裝與固定滅火系統(tǒng)專用管路連接的接口。

（3）固定CO2滅火系統(tǒng)的教學(xué)安裝

在噴筒管與管路上安裝通往各個艙室的分配閥，通過管路連接到密閉艙室A，并在艙室頂端安裝一個CO2噴嘴 （見圖3）。當(dāng)模擬艙室A發(fā)生火災(zāi)后，人員打開分配閥、總閥、瓶頭閥 （驅(qū)動氣體釋放閥和瓶頭閥二合一），CO2氣體將一次性全部足量釋放到著火艙室A。同時，在B、C、D等艙室還可以模擬固定泡沫、固定干粉以及自動噴水等滅火系統(tǒng)。從而在相對仿真的基礎(chǔ)上最大限度地節(jié)約教學(xué)成本。

圖3 教學(xué)用固定CO2模擬場景示意圖

3.固定CO2滅火系統(tǒng)的演習(xí)模型可行性分析

在模擬艙室中建設(shè)相關(guān)設(shè)備模型，如模擬機(jī)艙，可裝設(shè)主機(jī)、輔機(jī)、鍋爐等簡易模型，學(xué)員能夠在模擬艙室中了解設(shè)備的具體布置以及火災(zāi)易發(fā)部位。并可了解固定CO2間內(nèi)氣瓶的構(gòu)造、使用步驟、檢查保養(yǎng)以及存放方法。低成本低損耗能夠使學(xué)員更直觀更全面的了解該設(shè)備使用過程中的注意事項，以解決在以往高級消防演習(xí)中對固定滅火設(shè)備只講解不演示的弊端。

4.用固定CO2滅火系統(tǒng)滅火的演習(xí)場景模擬

場景：A艙室 （可能是機(jī)艙、貨艙或船員房間）可燃物著火：

（1）巡船人員發(fā)現(xiàn)火情，迅速關(guān)閉門，并按附近手撳式警鈴報警 （發(fā)現(xiàn)者的行動）；

（2）駕駛臺聽到警報后向全船發(fā)出火災(zāi)警報，船長上駕駛臺并向外界通報船舶動態(tài) （駕駛臺的行動）；

（3）先趕到人員迅速搬開周圍可燃易燃物和關(guān)閉通風(fēng)口窗戶 （人員不足時的行動：防護(hù)周圍和封堵火勢戰(zhàn)術(shù)）；

（4）人員集合后派人下艙探火 （先探明火情、后采取行動），發(fā)現(xiàn)是某部位某可燃物著火；同時啟動消防泵冷卻艙壁 （先控制，后消滅）；

（5）根據(jù)探火提供的信息確定火勢太大，決定施放固定CO2氣體 （間接撲滅戰(zhàn)術(shù)）；

（6）鳴放警鈴撤離人員，清點全船人數(shù)，確保無人員受困；并根據(jù)艙室總艙容確定釋放氣體組數(shù)；

（7）打開分配閥、總閥、驅(qū)動氣體控制閥，釋放固定CO2氣體 （固定CO2系統(tǒng)釋放方法）；

（8）檢查著火艙室密封情況 （防止漏氣）；

（9）火勢被控制的情況下，不斷檢查艙壁冷卻情況；

（10）當(dāng)溫度恢復(fù)正常時，派人下艙探火；

（11）確?；鹨严鐣r，對艙室通風(fēng)和停止冷卻；

（12）對艙室測氧測爆，確保隨后進(jìn)入清理火場人員的安全；

（13）報告損失、講評和撰寫火災(zāi)事故報告。

總之，固定式CO2滅火系統(tǒng)是船舶撲滅火災(zāi)的重要設(shè)備，只有在消防教學(xué)和演習(xí)中掌握其原理和使用方法，對其滅火狀況有親身體會，才能在船舶火災(zāi)事故中臨危不亂，并且周密、冷靜地使用該系統(tǒng)。