建筑工程中泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計的體會

黃均兆

(貴陽建筑勘察設(shè)計有限公司，貴州貴陽550001)

泡沫滅火系統(tǒng)是目前普遍用于生產(chǎn)、加工、儲存、運輸和使用甲、乙、丙類液體場所的滅火系統(tǒng)，主要體現(xiàn)在甲、乙、丙類液體液體儲罐區(qū)和石油化工裝置區(qū)的廣泛應(yīng)用，如煉油廠、化工廠、油田、油庫、為鐵路油槽車裝卸油品的鶴管棧橋、碼頭、飛機(jī)庫、機(jī)場及燃油鍋爐房、大型汽車庫等。實踐證明，該系統(tǒng)具有安全性高、經(jīng)濟(jì)適用、滅火效率高等優(yōu)點。它主要由消防水泵、泡沫比例混合裝置、泡沫產(chǎn)生裝置及管道管件等組成。它通過泡沫比例混合裝置將泡沫液與水按比例混合成泡沫混合液，經(jīng)泡沫產(chǎn)生裝置吸入空氣(非吸氣型除外)形成泡沫，施加到燃燒的甲、乙、丙類液體表面上。

1 泡沫滅火劑

泡沫滅火劑按其類型分為普通型和多用途型，普通型泡沫滅火劑主要用于撲救非水溶性甲、乙、丙類液體火災(zāi)和A類火災(zāi)，它包括蛋白泡沫滅火劑(P)、氟蛋白泡沫滅火劑(FP)、水成膜泡沫滅火劑(AFFF)、成膜氟蛋白泡沫滅火劑(FFFP)等；多用途型泡沫滅火劑除了具有通型泡沫滅火劑的功能外，主要特點是能撲救水溶性甲、乙、丙類液體燃料(醇、酯、醛、酮等)火災(zāi)，它包括抗溶氟蛋白泡沫滅火劑(FP/AR)、合成抗溶泡沫滅火劑(S/AR)、抗溶水成膜泡沫滅火劑(AFFF/AR)、抗溶成膜氟蛋白泡沫滅火劑(FFFP/AR)等，多用途型泡沫滅火劑一般在6%的混合比下使用。

1.1 蛋白泡沫滅火劑(P)

蛋白泡沫滅火劑是由動植物蛋白質(zhì)水解的產(chǎn)物，加入適宜的泡沫穩(wěn)定劑、抗凍劑、緩蝕劑、防腐敗劑等制成的泡沫濃縮液。有6%型(6份體積滅火劑與94份體積的水混合)和3%型(3份體積滅火劑與97份體積的水混合)兩種。

特點：(1)蛋白泡沫滅火劑原料易得，生產(chǎn)工藝簡單，成本低。他的原料是動物的蹄、角、毛、血、豆餅、草籽餅等，原料來源廣泛；(2)泡沫穩(wěn)定性好，持水性好，抗燒性好；(3)對水質(zhì)要求不高，既適于淡水又適于海水；(4)不適用于液下噴射泡沫系統(tǒng)；(5)儲存較短，一般儲存2～3年，而且不能以預(yù)混液儲存；(6)滅火效率低，易被油污染，不能與干粉聯(lián)合使用。

適用范圍：蛋白泡沫滅火劑適用于撲救諸如原油、汽油、柴油、苯、甲苯等非水溶性甲、乙、丙類液體燃料火災(zāi)，也適用于撲救如紙張、木材、棉、毛等A類火災(zāi)。

1.2 氟蛋白泡沫滅火劑(FP)

我國20世紀(jì)70年代研制出了“6201”氟碳表面活性劑和氟蛋白泡沫滅火劑，克服了蛋白泡沫滅火劑的缺點，并將滅火能力提高了一倍，氟蛋白泡沫滅火劑是我國撲救石油火災(zāi)使用最廣的滅火劑之一，有6%型和3%型兩種。

特點：(1)由于氟碳表面活性劑和碳?xì)浔砻婊钚詣┑募尤?，使氟碳蛋白泡沫的表面張力、界面張力、剪切力低，因此泡沫的流動性、封閉性好；(2)泡沫對油類污染抵抗力高，由于氟碳表面活性劑的存在，使泡沫具有了疏油性，避免了象蛋白泡沫那樣由于泡沫與油接觸或攪動而被油污染，使泡沫上帶油著火；(3)能與干粉滅火劑聯(lián)合使用；(4)適用于儲油罐的液下噴射；(5)儲存較短，一般儲存2～3年，而且不能以預(yù)混液儲存。

適用范圍：氟蛋白泡沫適用的火災(zāi)范圍與蛋白泡沫相同。

1.3 水成膜泡沫滅火劑(AFFF)

20世紀(jì)70年代以來美國、英國等過國的多家公司研制生產(chǎn)了多種規(guī)格型號的水成膜泡沫液，成為在石油化工消防中廣泛應(yīng)用的滅火劑，有6%型、3%型、1%型及耐寒型等多種產(chǎn)品。

特點：

(1)水成膜泡沫施加到燃燒液體表面上時，能產(chǎn)生一層防護(hù)膜，能起到隔絕和降溫作用，同時也確保了泡沫流動性好，疏油性強，抑制燃料的揮發(fā)，使燃料對泡沫的破壞作用變?nèi)酰哂蟹浅：玫臏缁鹦阅芎涂箯?fù)燃能力。其滅火性能是蛋白泡沫滅火劑的2～3倍。

(2)儲存時間長，泡沫原液可以儲存20 a，預(yù)混液也能儲存5 a。

(3)能與干粉滅火劑聯(lián)合使用。

(4)適用于儲油罐的液下噴射。

(5)由于防護(hù)膜的滅火作用，所以它適用于非吸氣型泡沫噴射裝置。

適用范圍：水成膜泡沫滅火劑適用于撲救諸如原油、汽油、柴油、苯、甲苯等非水溶性甲、乙、丙類液體燃料火災(zāi)，也適用于撲救如紙張、木材、棉、毛等A類火災(zāi)。由于其滲透性強，對于A類火災(zāi)它比水的滅火效率高。

1.4 成膜氟蛋白泡沫滅火劑(FFFP)

20世紀(jì)70年代末英國以水解蛋白為基礎(chǔ)，添加了適宜的氟碳表面活性劑研制出了成膜氟蛋白泡沫滅火劑，它同時具有水成膜泡沫滅火劑和氟蛋白泡沫滅火劑的優(yōu)點，使用范圍基本同于水成膜泡沫滅火劑，有6%型和3%型兩種。

1.5 合成抗溶泡沫滅火劑(S/AR)

20世紀(jì)70年代美國以觸變形多糖為抗醇劑，制成了凝膠型抗溶泡沫滅火劑，具有上述其他泡沫滅火劑所具有的吸熱、降溫、隔絕、窒息等滅火原理，凝膠型抗溶泡沫與水溶性液體接觸時，泡沫中的多糖就凝聚，在水溶性液體燃料表面上形成一層膠膜保護(hù)了上面的泡沫，使之免受水溶性液體的脫水作用而破壞，通過隔絕空氣和冷卻滅火。凝膠型抗溶泡沫主要用于撲滅水溶性液體火災(zāi)，也可用于撲滅非水溶性液體火災(zāi)和A類火災(zāi)。

1.6 抗溶氟蛋白泡沫滅火劑(FP/AR)

抗溶氟蛋白泡沫滅火劑是在氟蛋白泡沫滅火劑的基礎(chǔ)上添加了高分子多糖和其他添加劑而制成。它具有氟蛋白泡沫滅火劑和凝膠型抗溶泡沫的特點，主要用于撲滅水溶性液體火災(zāi)，也可用于撲滅非水溶性液體火災(zāi)和A類火災(zāi)。

1.7 抗溶水成膜泡沫滅火劑(AFFF/AR)

20世紀(jì)70年代美國在水成膜泡沫滅火劑的基礎(chǔ)上，添加了一種抗醇的高分子化合物制成了一種抗溶水成膜泡沫滅火劑，也稱多用途水成膜泡沫滅火劑，在滅液態(tài)烴類火還是滅水溶性液體火都有非常好的效果，并且還能以中倍數(shù)的形式撲滅水溶性或非水溶性液體火災(zāi)。

1.8 抗溶成膜氟蛋白泡沫滅火劑(FFFP/AR)

抗溶成膜氟蛋白泡沫滅火劑是在成膜氟蛋白泡沫滅火劑的基礎(chǔ)上添加了高分子抗醇化合物制成的，其滅火機(jī)理和使用范圍與抗溶水成膜泡沫滅火劑基本相同。

2 泡沫滅火系統(tǒng)應(yīng)用形式的選擇

(1)非水溶性甲、乙、丙類液體固定頂儲罐，可選用液上噴射系統(tǒng)、液下噴射系統(tǒng)、半液下噴射系統(tǒng)。

(2)水溶性甲、乙、丙類液體固定頂儲罐，應(yīng)選用液上噴射系統(tǒng)、半液下噴射系統(tǒng)。

(3)甲、乙、丙類液體外浮頂和內(nèi)浮頂儲罐應(yīng)選用液上噴射系統(tǒng)。

(4)儲存溫度大于70℃或15℃時粘度大于440×10-6m2/s的非水溶性液體固定頂儲罐，應(yīng)選用液上噴射系統(tǒng)。

2.1 操縱方式

操縱方式有手動操縱和自動操縱兩種，目前我國多采用手動操縱方式，自動操縱方式很少采用。

2.2 泡沫液和水用量的確定

(1)對非水溶性甲、乙、丙類液體，當(dāng)采用液上噴射泡沫滅火時，宜選用蛋白泡沫液、氟蛋白泡沫液、水成膜泡沫液或成膜氟蛋白泡沫液；當(dāng)采用液下噴射泡沫滅火時，應(yīng)選用氟蛋白泡沫液、水成膜泡沫液或成膜氟蛋白泡沫液。

(2)對水溶性甲、乙、丙類液體以及含氧添加劑含量超過10%(v/v)的無鉛汽油或加醇汽油等，必須選用抗溶性泡沫液。

(3)當(dāng)用一套泡沫滅火系統(tǒng)同時保護(hù)水溶性和非水溶性甲、乙、丙類液體時，應(yīng)選用抗溶性泡沫液。

(4)泡沫液儲存在通風(fēng)干燥的了房間內(nèi)或敞棚內(nèi)，泡沫液的儲存溫度應(yīng)為0～40℃。

將泡沫液配制成泡沫混合液所使用的水為淡水或海水，一般要根據(jù)泡沫液生產(chǎn)商的要求選擇水質(zhì)，不得使用影響泡沫滅火性能的水。水溫為4～35℃。

3 泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計

3.1 工程概況

某油茶籽加工及精煉廠，占地面積1.3×104m2，設(shè)有油茶籽倉庫、浸提車間、壓榨車間、精煉車間、灌裝車間、機(jī)修間、辦公樓、宿舍樓、鍋爐房、消防泵房、儲罐區(qū)等建、構(gòu)筑物單體，總建筑面積7×103m2。主要從事油茶籽加工、精煉及產(chǎn)品研發(fā)等相關(guān)生產(chǎn)工作。其中廠區(qū)設(shè)有茶油儲罐區(qū)：8個地面立式儲罐，單個儲罐尺寸直徑3 m、高6 m，單罐容積38 m3，儲罐區(qū)容總積304 m3，固定頂儲罐。

茶油，俗稱油茶籽油，又名山茶油、山茶籽油，中文同義詞：甜樺油；茶籽油；地檀香油；白珠木油；水楊酸甲酯；冬青油；冬青油水楊酸甲酯，是從山茶科山茶屬植物的普通油茶成熟種子中提取的純天然高級食用植物油，色澤金黃或淺黃，品質(zhì)純凈，澄清透明，氣味清香。分子式：C8H8O3，分子量：152.15，沸點 219 °C(lit.)，密度 1.181 g/mL at 25 ℃(lit.)，折射率 n20/D 1.54，閃點 107.8 °C，儲存條件 2 ～8 °C，顏色：淡黃。茶油具有較高的醫(yī)療、美容、保健等功效。茶油火災(zāi)危險性為丙類，可燃液體，不溶于水。

3.2 泡沫滅火系統(tǒng)選擇

根據(jù)GB 50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中8.1.4條、8.3.10條的規(guī)定，甲、乙、丙類液體儲罐(區(qū))內(nèi)的儲罐應(yīng)設(shè)置移動水槍或固定水冷卻設(shè)施，罐壁高度小于7 m或容量不大于200 m3的儲罐可采用移動式泡沫滅火系統(tǒng)。

移動式泡沫滅火系統(tǒng)由消防車、機(jī)動消防泵或有壓水源，泡沫比例混合器，泡沫槍、泡沫炮或移動式泡沫產(chǎn)生器，用水帶等連接組成的滅火系統(tǒng)。泡沫液采用3%的氟蛋白泡沫液。

3.3 冷卻用水量

本項目按移動式冷卻水系統(tǒng)設(shè)計，地上立式固定頂儲罐的噴水強度為0.8 L/(s·m)，鄰近罐的噴水強度為0.7 L/(s·m)，鄰近罐按3個計算：

冷卻用水量Q1=3.14×3×0.8+3.14×3×0.5×0.7×3=17.5L/s

根據(jù)GB 50151-2010《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)，當(dāng)采用移動式冷卻水系統(tǒng)時室外消火栓設(shè)計流量等于冷卻用水量。

3.4 泡沫混合液流量

根據(jù)《規(guī)范》，非水溶性丙類液體，當(dāng)采用氟蛋白泡沫液時，供給強度為8 L/(min·m2)，連續(xù)供給時間為45 min，撲救著火罐所需的泡沫混合液流量為：

式中：Q2為泡沫混合液流量(L/min)；F為保護(hù)面積(儲罐橫截面積，m2)；I為泡沫混合液供給強度(L/(min·m2))。

經(jīng)計算，Q2=3.14×1.5×1.5×8=56.5L/min(0.94 L/s)。

由于Q2較小，選用PQ4空氣泡沫槍即可滿足要求，PQ4空氣泡沫槍技術(shù)參數(shù)：流量4 L/s，泡沫或水的射程24 m，使用壓力范圍0.6～0.8 MPa。

撲救著火罐所需的泡沫混合液量為：

式中：W1為撲救著火罐所需的泡沫混合液量(m3)；Q3為實際使用的泡沫槍的泡沫混合液流量(L/min)；t1為泡沫混合液連續(xù)供給時間(min。)

儲罐區(qū)泡沫滅火系統(tǒng)水和泡沫混合液流速不宜大于3 m/s，泡沫混合液管管徑為DN50。

充滿管道所需的泡沫混合液量：

式中：W2為充滿管道所需的泡沫混合液量(m3)；F2為泡沫混合液管截面積(m2)；L為泡沫混合液管輸送長度(m)。

泡沫混合液總量W=W1+W2=10.8+0.3=11.1m3

泡沫原液儲量Wp：

式中：b為泡沫液混合比。

選用泡沫原液儲罐PGNL700型1個，儲罐容量0.7 m3。

3.5 泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)備器材

根據(jù)上述計算，選用相應(yīng)設(shè)備器材：儲罐的冷卻水量17.5 L/s由廠區(qū)消火栓泵供給，消火栓泵流量50 L/s，揚程50 m，2臺，1用1備，室外消火栓沿廠區(qū)消防車道布置，儲罐區(qū)周圍布置不少于2個室外消火栓。

泡沫混合液水泵流量10 L/s，揚程100 m，1臺，可滿足至少2支PQ4空氣泡沫槍的流量和壓力使用要求。

壓力比例泡沫混合器PHYN32(DN50)1個，移動式空氣泡沫槍PQ4(流量4 L/s)4支，消防水槍(φ19)4支，消防水帶(內(nèi)襯里，DN65，L=25m)8條，上述消防器材配置在消防泵房內(nèi)。泡沫消火栓(PSS80-65X2)1個，DN65X2管牙接口，布置在儲罐區(qū)附近。消防水池容積540 m3，滿足本項目室內(nèi)外消火栓、泡沫滅火系統(tǒng)用水要求，泡沫消防泵站可與消防水泵房合建，泡沫消防泵站與被保護(hù)甲、乙、丙類液體儲罐或裝置的距離不宜小于30 m。在泡沫混合液水泵出水管與比例混合器的進(jìn)口之間的管段設(shè)置水泵接合器。

4 結(jié)束語

在建筑工程給排水設(shè)計中，平時用到泡沫滅火系統(tǒng)的機(jī)會少，致使在民用建筑設(shè)計單位的設(shè)計人員對泡沫滅火系統(tǒng)比較生疏，在設(shè)計一些丙類可燃液體儲存使用場所時必須設(shè)計泡沫滅火系統(tǒng)，容易造成遺漏或設(shè)計不符合泡沫滅火系統(tǒng)的要求，造成違反規(guī)范強條的現(xiàn)象，在設(shè)計和審圖中必須引起足夠重視。在一些甲、乙、丙可燃液體儲罐工程中，單罐容積和總?cè)莘e比較小，只要設(shè)置移動式泡沫滅火系統(tǒng)即可，系統(tǒng)相對簡單，設(shè)計計算難度不大，但是必須按《規(guī)范》設(shè)計。