淺談輕化工廠丙類液體倉庫泡沫-水噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王冬月

（中國中輕國際工程有限公司，北京，100026）

早在20世紀(jì)30年代，就出現(xiàn)了正規(guī)的泡沫滅火系統(tǒng)。我國從20世紀(jì)60年代開始研究并應(yīng)用泡沫滅火系統(tǒng)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，隨著相應(yīng)技術(shù)規(guī)范的先后頒布，泡沫滅火系統(tǒng)得到廣泛使用。應(yīng)用的主要場所有石油化工企業(yè)生產(chǎn)區(qū)、油庫、地下工程、汽車庫、倉庫、煤礦、大型飛機(jī)庫、傳播等陸上場所。

泡沫滅火系統(tǒng)的原理是泡沫液與水通過泡沫比例混合裝置配置成特定混合比的泡沫混合液，經(jīng)泡沫產(chǎn)生器與空氣混合產(chǎn)生泡沫，最后噴覆在燃燒物質(zhì)的表面形成泡沫層，由于泡沫層的冷卻、隔絕氧氣和抑制燃料蒸發(fā)等作用而使火災(zāi)熄滅。

泡沫滅火系統(tǒng)根據(jù)形式的不同可分為固定式、半固定式和移動式系統(tǒng)。根據(jù)泡沫發(fā)泡倍數(shù)的不同也可分為低、中、高三種泡沫滅火系統(tǒng)。低倍數(shù)泡沫為發(fā)泡倍數(shù)低于20的滅火泡沫，對撲滅液體火災(zāi)有很好的滅火效果，具有安全可靠、滅火效率高等優(yōu)點(diǎn)。

雖然噴泡沫可以達(dá)到控滅火目的，但系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高，為減少系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，早在50年代國際上已研制出既可噴泡沫混合液，又可噴水的二者聯(lián)用型泡沫-水噴淋滅火系統(tǒng)，用于撲救B類火災(zāi)或者A、B類共存的火災(zāi)，采用泡沫滅火后，用水進(jìn)行進(jìn)一步防護(hù)冷卻，防止泡沫消泡后因溫度高而使火場復(fù)燃，聯(lián)用系統(tǒng)比單純用水滅火的自噴系統(tǒng)滅火時間短，火災(zāi)與水漬損失較小。水和泡沫結(jié)合，起到了優(yōu)勢互補(bǔ)的作用。另外值得一提的是，閉式泡沫-水噴淋系統(tǒng)的灑水噴頭可采用閉式灑水噴頭，其屬于非吸氣型噴頭，這雖然造成供給泡沫混合液發(fā)泡的空氣不足，使噴灑的泡沫混合液與灑水極為相似，沒有形成一定倍數(shù)的泡沫，但仍具有良好的滅火性能。

下面以國內(nèi)某工廠丙類液體倉庫工程為例，對泡沫-水噴淋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。

1 項(xiàng)目概況

本倉庫占地面積為3952.75 m2，建筑面積3952.75 m2，建筑高度為8.25 m，單層，火災(zāi)危險(xiǎn)類別為丙類，耐火等級為二級。最大儲物高度≤3.5 m，儲存方式為堆垛。倉庫內(nèi)儲存物質(zhì)為丙B類可燃液體，閃點(diǎn)＞120℃，包含水溶性和非水溶性兩種液體，物料以塑料噸桶包裝形式儲存于倉庫中。

2 設(shè)計(jì)依據(jù)

本倉庫消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要依據(jù)如下規(guī)范：①《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016－2014（2018年版））[1]；②《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50160－2008（2018年版））[2]；③《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB 50974－2014）[3]；④《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50151－2010）[4]；⑤《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50084－2017）[5]。設(shè)計(jì)依據(jù)物料性能及上述標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)分析、方案確定和相關(guān)計(jì)算。

3 泡沫-水噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)GB 50016－2014（2018年版）8.3.2條第7款規(guī)定，每座占地面積大于1500 m2或總建筑面積大于3000 m2的其他單層或多層丙類物品倉庫，應(yīng)設(shè)置自動滅火系統(tǒng)，并宜采用自動噴水滅火系統(tǒng)。本倉庫占地面積大于1500 m2，因此應(yīng)設(shè)置自動滅火系統(tǒng)，但由于本倉庫存儲物料為油類介質(zhì)，其初始火災(zāi)為液體流淌火災(zāi)，噴水不但無助于控制本場所的油類火災(zāi)，可能還會加速火災(zāi)蔓延，擴(kuò)大火災(zāi)規(guī)模，難以控火和滅火，因此自動滅火系統(tǒng)選用低倍數(shù)泡沫-水噴淋系統(tǒng)。

“泡沫-水噴淋系統(tǒng)”是在自動噴水滅火系統(tǒng)中配備可供給泡沫混合液的設(shè)備，組成既可噴泡沫又可噴水的自動滅火系統(tǒng)，在發(fā)生火災(zāi)時按預(yù)定時間與供給強(qiáng)度向防護(hù)區(qū)依次噴灑泡沫與水。泡沫-水噴淋系統(tǒng)分為泡沫-水雨淋系統(tǒng)和閉式泡沫-水噴淋系統(tǒng)兩大類，其中閉式泡沫-水噴淋系統(tǒng)又分為泡沫-水濕式系統(tǒng)、泡沫-水干式系統(tǒng)和泡沫-水預(yù)作用系統(tǒng)。不同類型泡沫-水噴淋系統(tǒng)對比詳見表1。

根據(jù)表1可知，本倉庫采用閉式泡沫-水噴淋系統(tǒng)。由于倉庫內(nèi)儲存物質(zhì)為丙類可燃液體，屬于初始火災(zāi)為液體流淌火災(zāi)情況，噴水可能會加速火災(zāi)蔓延，擴(kuò)大火災(zāi)規(guī)模，難以控火和滅火，因此火災(zāi)前期需噴泡沫控滅火，后期噴水防護(hù)冷卻防止復(fù)燃，為滿足此要求，選用泡沫-水預(yù)作用系統(tǒng)（不充氣單連鎖）。

表1 不同類型泡沫-水噴淋系統(tǒng)對比表

3.1 低倍數(shù)泡沫-水預(yù)作用系統(tǒng)工作原理

當(dāng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)接收到“同一報(bào)警區(qū)域內(nèi)兩只及以上獨(dú)立的感煙火災(zāi)探測器或一只感煙火災(zāi)探測器與一只手動火災(zāi)報(bào)警按鈕”報(bào)警信號時，作為觸發(fā)信號，消防聯(lián)動控制器自動啟動預(yù)作用裝置的電磁閥，從而控制預(yù)作用裝置的開啟；同時自動啟動消防泵。系統(tǒng)自動或手動啟動后，泡沫液供給控制裝置應(yīng)自動隨預(yù)作用報(bào)警閥的動作而動作或與之同時動作。向泡沫比例混合器供水，泡沫比例混合器將水和泡沫按6%的比例混合后，泡沫混合液經(jīng)噴頭噴出，生成空氣泡沫滅火。前10 min噴射泡沫滅火，10 min后泡沫液控制閥關(guān)閉，噴水冷卻防止復(fù)燃。低倍數(shù)泡沫-水預(yù)作用系統(tǒng)示意圖詳見圖1。

3.2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

本工程火災(zāi)危險(xiǎn)等級按倉庫危險(xiǎn)級Ⅱ級設(shè)計(jì)。根據(jù)GB50151-2010中第7章的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。

（1）泡沫用量計(jì)算

圖1 低倍數(shù)泡沫-水預(yù)作用系統(tǒng)示意圖

由于倉庫內(nèi)儲存物質(zhì)為水溶性液體和非水溶性液體兩種，因此泡沫液采用抗溶泡沫液，泡沫混合液供給強(qiáng)度參考GB 50151－2010中7.3.5條及GB 50084－2017中表5.0.4-2選取，最不利點(diǎn)噴頭供給強(qiáng)度為8 L/(min·m2），系統(tǒng)作用面積為465 m2。噴頭流量系數(shù)為80 L·(MPa)-0.5/min，每個噴頭保護(hù)面積≤9 m2；計(jì)算可得最不利點(diǎn)噴頭工作壓力≥0.081 MPa，取0.1 MPa；作用面積內(nèi)的噴頭數(shù)為66個。經(jīng)逐點(diǎn)計(jì)算，系統(tǒng)流量取120 L/s。泡沫-水噴淋系統(tǒng)連續(xù)供給時間之和為90 min，泡沫混合液連續(xù)供給時間為10 min。6%抗溶泡沫混合液量為72000 L，即72 m3；抗溶泡沫液量為4320 L，即4.32 m3；用水量為67.68 m3。

（2）噴淋水用量計(jì)算

由于噴淋水與泡沫用同一個噴頭，因此噴水強(qiáng)度與泡沫液供給強(qiáng)度一致，為8 L/(min·m2），系統(tǒng)作用面積為465 m2，噴淋水流量為120 L/s。根據(jù)GB5 0084－2017中5.0.4條規(guī)定，儲存方式為堆垛，最大儲物高度≤3.5 m時，持續(xù)噴水時間為1.5 h。由此可知噴淋水供給時間為80 min，用水量為576 m3。

（3）消防水泵揚(yáng)程計(jì)算

泡沫-水預(yù)作用系統(tǒng)采用閉式灑水噴頭，對于倉庫來說，凈空高度≤9 m時，流量系數(shù)可取K=80。最不利點(diǎn)噴頭的保護(hù)面積按9 m2計(jì)算，供給強(qiáng)度為8 L/(min·m2)，經(jīng)計(jì)算最不利點(diǎn)的噴頭流量為72 L/min，即1.2 L/s，噴頭流量系數(shù)取K=80，則最不利噴頭壓力為0.081 MPa，取0.1 MPa，據(jù)此可以計(jì)算出消防水泵揚(yáng)程。

3.3 泡沫-水預(yù)作用系統(tǒng)組成

泡沫-水預(yù)作用系統(tǒng)是由供水設(shè)施、預(yù)作用報(bào)警閥、閉式灑水噴頭、泡沫罐、泡沫比例混合器及泡沫控制閥等組成。選用立式隔膜型貯罐壓力式泡沫比例混合裝置，型號為PHZY 120/60-PL，流量為120 L/s，泡沫液儲量為6 m3，配套相應(yīng)的泡沫液控制閥。

4 結(jié)語

低倍數(shù)泡沫對撲滅液體火災(zāi)有很好的滅火效果，而且具有安全可靠、滅火效率高等優(yōu)點(diǎn)。水和泡沫結(jié)合，起到了優(yōu)勢互補(bǔ)的作用，既減少了純泡沫滅火系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，又縮短了單純用水滅火的自噴系統(tǒng)的滅火時間，減少了火災(zāi)與水漬損失。隨著化工行業(yè)發(fā)展，倉庫的體積越來越大，儲存物質(zhì)也越來越復(fù)雜多變，如何做好消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是值得認(rèn)真研究探討的問題。