廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)在海洋平臺上的應(yīng)用

中船黃埔文沖船舶有限公司 王冬梅 劉富均 徐志權(quán) 王麗娜 凌宏鑫

海上人命安全公約（SOLAS）第II-2/9/7.5節(jié)對廚房爐灶的排氣導(dǎo)管要求“在導(dǎo)管內(nèi)部設(shè)置滅火的固定設(shè)施”，第II-2/10/6.4節(jié)對深油烹飪設(shè)備要求配置“自動或手動滅火系統(tǒng)”，為了滿足該公約的要求，廚房滅火系統(tǒng)可以有多種型式，比如廚房排風(fēng)管道采用CO系統(tǒng)滅火、深油煎鍋采用獨(dú)立配置的滅火系統(tǒng)、向廚房集氣罩、排風(fēng)管道和廚具同時(shí)噴灑液體滅火藥劑等方案，本文根據(jù)實(shí)船項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，以美國安素公司的“R-102”型廚房滅火系統(tǒng)為例，主要探討噴灑液體滅火藥劑的廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)。

廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)的原理

廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)是在船舶廚房發(fā)生火災(zāi)時(shí)，燃燒產(chǎn)生的熱量，隨氣流進(jìn)入集氣罩及排風(fēng)管并傳遞到安裝在集氣罩內(nèi)的感溫探測器上，探測器的熔斷片遇高溫熔化，觸動機(jī)械裝置打開驅(qū)動氣瓶，氣體從氣瓶中流出并向藥劑罐加壓，使滅火藥劑通過藥劑釋放管道及噴頭，向通風(fēng)集氣罩、廚具表面和排風(fēng)管等區(qū)域，按預(yù)定的流量噴射液體滅火藥劑，當(dāng)液體藥劑噴射到著火的炊具上時(shí)，藥劑冷卻油脂的表面，并且與高溫油脂產(chǎn)生皂化反應(yīng)，在表面上產(chǎn)生一層類似肥皂泡沫狀的皂化膜，依賴這層皂化膜切斷火災(zāi)和氧氣之間的聯(lián)系，直到油脂被冷卻到其燃點(diǎn)以下，不能復(fù)燃的條件為止，同時(shí)能防止可燃蒸汽的彌散，從而達(dá)到滅火效果。

為了使灶臺溫度冷卻的更快，在有些系統(tǒng)中，滅火藥劑噴完、完成了發(fā)泡和成膜的過程之后，明火已經(jīng)被滅掉，此時(shí)在藥劑管道中繼續(xù)噴水，以完成整體降溫過程。例如美國安素公司的“食人魚”型廚房滅火系統(tǒng)便同時(shí)具有這兩種功效。

廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)的組成

一套典型的船用廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)由控制釋放箱、藥劑釋放管、噴嘴、感溫探測器、遠(yuǎn)程手拉啟動器、控制拉鎖管道等幾個(gè)主要部件組成，典型的系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 典型廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)

1、控制釋放箱

通常包含啟動裝置、藥劑罐、驅(qū)動瓶、軟管等組成，啟動裝置可以通過自動或手動方式啟動后，釋放驅(qū)動氮?dú)猓巹┕蘅梢愿鶕?jù)實(shí)際需要，方便地將系統(tǒng)組合成單罐系統(tǒng)、雙罐系統(tǒng)和多罐系統(tǒng)，藥劑罐的規(guī)格有多種，常用規(guī)格為1.5加侖、2.25加侖及3加侖，用以配置不同規(guī)格的滅火系統(tǒng)；驅(qū)動瓶內(nèi)主要儲存高壓氮?dú)饣駽O氣體，氮?dú)饣駽O氣體從氣瓶中流出并向藥劑罐加壓，進(jìn)而將滅火藥劑通過藥劑釋放管道及噴頭噴出。一種典型的單罐控制釋放箱如圖2所示。

圖2 典型單罐控制釋放箱

2、噴嘴

廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要與廚具的類型有關(guān)，不同的廚具需要使用不同類型的噴嘴，每一種噴嘴都有自己的流量特性，不同的生產(chǎn)廠家其特性略有不同，詳細(xì)選型時(shí)需參照廠家的選型適用說明，全部噴嘴的流量數(shù)的總和，將決定廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)的規(guī)模。

3、感溫探測器

感溫探測器通常包括三個(gè)基本部件：支架、剪刀片和熔斷片，其中熔斷片是其主要核心部件，不同型號的熔斷片，其動作溫度及最高使用環(huán)境溫度不同，常用的熔斷片動作溫度在74℃～232℃之間，環(huán)境溫度范圍在38℃～182℃之間。失火時(shí)，熔斷片斷開，導(dǎo)致探測鋼索松動，彈簧張力帶動自動釋放控制裝置，刺破驅(qū)動氣瓶上的密封，驅(qū)動氣體從氣瓶中流出并向藥劑罐加壓，從而實(shí)現(xiàn)藥劑的噴射。典型的感溫探測器如圖3所示。

圖3 感溫探測器

4、遠(yuǎn)程手拉啟動器

手拉啟動器通過鋼索與控制釋放箱內(nèi)的啟動裝置直接相連，拉動手動啟動器，則可實(shí)現(xiàn)廚房滅火系統(tǒng)的手動開啟。通常手拉啟動器安裝在廚房內(nèi)部及外部各一個(gè)，外部拉鎖通常安裝在廚房附近的餐廳內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在廚房內(nèi)外手動啟動滅火系統(tǒng)的功能。

5、電氣控制

在正常使用過程中，廚房送風(fēng)機(jī)、廚房抽風(fēng)機(jī)、炊具、照明等電氣設(shè)備均通電運(yùn)行，設(shè)置廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)電氣控制箱，以便在廚房滅火系統(tǒng)觸動后，立即切斷廚房風(fēng)機(jī)，廚房480V、230V電源及通風(fēng)管上的防火風(fēng)閘系統(tǒng)，并遠(yuǎn)程輸出報(bào)警信號至火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)以及機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)在廚房內(nèi)外各設(shè)置一套聲光報(bào)警器，控制箱電源應(yīng)采用應(yīng)急電源或UPS電源。

廚房滅火系統(tǒng)在實(shí)船上的應(yīng)用

已成功建造的某自升式海洋平臺是一艘用于海上作業(yè)，帶有自航能力的自升式平臺。平臺為方形主體，帶有四個(gè)桁架式樁腿，每個(gè)樁腿由下端的樁靴支撐。設(shè)有生活區(qū)，能夠提供150人的就餐、住宿等，選用美國安素（ANSUL）公司的R-102型廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)，系統(tǒng)保護(hù)的范圍包括電灶、電炒鍋、深油煎鍋、集氣罩、排風(fēng)管等。

本區(qū)巖漿巖地表出露較少，主要為加里東晚期、燕山期。有利成礦的為燕山晚期巖體，有村前、鐵坑、鐵山、江東、青竹、志木山等，都以巖瘤、巖枝、巖脈的形式出露。巖性為花崗閃長斑巖、花崗斑巖、石英斑巖等，侵入于二疊系、侏羅系、白堊系地層中。受區(qū)內(nèi)拆離滑脫構(gòu)造影響，深部大部分錯(cuò)斷，未發(fā)現(xiàn)連續(xù)部位。

1、廚房的布置

表 噴嘴選型及藥劑量計(jì)算表

該平臺廚房中央集中布置了兩套四頭電灶連烤箱、兩套可傾式電炒鍋、兩套平底煎鍋以及兩套深油煎鍋，均為明火作業(yè)處所，頂部配有兩套5800×1400×465mm、2300×1400×465mm組合式集氣罩，集氣罩共計(jì)4個(gè)排氣口，排氣管分別排氣后匯總至一路排氣總管排出艙外，集氣罩內(nèi)配有新風(fēng)風(fēng)幕以及照明系統(tǒng)。廚房布置剖視圖如圖4所示。

圖4 廚房布置剖視圖

2、噴嘴選型及藥劑量計(jì)算

根據(jù)廚房設(shè)備及排風(fēng)管道的綜合布置，進(jìn)行了噴頭的選型，并根據(jù)噴頭的選型及數(shù)量，計(jì)算出所需藥劑總量為43.26L，噴嘴選型及藥劑量計(jì)算表如表所示。

圖5為安素公司生產(chǎn)的幾種不同類型的噴嘴噴灑圖樣。

圖5 不同類型的噴嘴噴灑圖樣

3、控制釋放箱的選用

經(jīng)綜合布置及設(shè)計(jì)余量考慮，配置規(guī)格為3加侖的藥劑罐共計(jì)4罐，分4個(gè)箱體，其中1個(gè)為安素主釋放裝置、1個(gè)為安素控制啟動釋放裝置、2個(gè)為單罐安素箱體，四個(gè)箱體并排布置，總尺寸控制在1300×190×597mm（長×寬×高），控制釋放箱圖樣如圖6所示。

圖6 控制釋放箱圖樣

4、管路的設(shè)置

藥劑管道使用?17×2.5（外徑*壁厚）的船用精密無縫不銹鋼管（SS316L）， 鋼索導(dǎo)管采用?18×1.0（外徑*壁厚）精密無縫不銹鋼管（SS316L），值得注意的是，藥劑會與碳鋼管路形成腐蝕，所以必須采用不銹鋼管。管路斷管采用螺紋接頭形式，管道和接頭在安裝前進(jìn)行除油、除塵和除毛刺處理。其管路系統(tǒng)原理圖如圖7所示。

圖7 管路系統(tǒng)原理圖

5、電氣接線圖

系統(tǒng)設(shè)置控制箱用于船舶管理系統(tǒng)及消防自動報(bào)警系統(tǒng)。控制箱電源來自應(yīng)急電源，控制箱內(nèi)可輸出信號至應(yīng)急切斷系統(tǒng)，以切斷風(fēng)機(jī)、廚房電源及防火風(fēng)閘，同時(shí)輸出火災(zāi)報(bào)警信號至火災(zāi)探測系統(tǒng)，同時(shí)在本地及餐廳內(nèi)發(fā)出生光報(bào)警，安素控制啟動釋放裝置中含有微動控制開關(guān)，一旦系統(tǒng)啟動（無論是手拉開關(guān)手動啟動或感溫探測器熔斷自動啟動），則微動開關(guān)將發(fā)出釋放信號至控制箱，控制箱同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號，指引人員撤離，從微動控制開關(guān)啟動至藥劑噴射而出之間存在一定的延時(shí)，給人員撤離提供保護(hù)。其電氣接線圖如圖8所示。

圖8 電氣接線圖

6、廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)附件的安裝

ANSUL R-102系統(tǒng)的安裝包括手拉啟動系統(tǒng)的安裝、藥劑供給系統(tǒng)的安裝、探測系統(tǒng)的安裝、電氣控制系統(tǒng)的安裝等。

（1）噴頭的安裝

噴頭的噴射中心需對準(zhǔn)設(shè)備的正中心以達(dá)到最佳的滅火效果，為了滿足該要求，除了向上噴射的用于廚房排風(fēng)管道內(nèi)的2W型噴頭外，其余噴頭均連接有1個(gè)萬向接頭，用來根據(jù)設(shè)備實(shí)際位置調(diào)整噴射角度。所有管道穿過煙罩時(shí)加裝了相對應(yīng)的密封接頭。

圖9 噴頭與萬向接頭典型圖

（2）探測器的安裝

按照ANSUL對油網(wǎng)煙罩的探測器安裝要求，探測器應(yīng)安裝在煙罩濾油網(wǎng)內(nèi)，每個(gè)排風(fēng)口處安裝1個(gè)，如果排風(fēng)口之間的距離大于1.2米應(yīng)加裝探測器，并根據(jù)現(xiàn)場使用溫度的要求選擇合適溫度的易熔合金探測器。典型探測器的安裝節(jié)點(diǎn)如圖10所示。

圖10 典型探測器的安裝節(jié)點(diǎn)

廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

系統(tǒng)滅火的藥劑本身呈弱堿性，對觸及設(shè)備無腐蝕性，無毒無害，且便于后期的清潔工作；其藥劑罐為常壓存儲罐，只有在滅火系統(tǒng)啟動時(shí)，藥劑存儲罐才進(jìn)行加壓，故藥劑存儲罐可以在現(xiàn)場直接進(jìn)行充裝，可快速恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行；藥劑本身的存儲期限長，如安素公司的藥劑可儲存長達(dá)12年；系統(tǒng)運(yùn)行可靠，便于維護(hù)，無泄漏；相較于CO滅火系統(tǒng)，濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)無需平頭閥維護(hù)；系統(tǒng)噴放時(shí)，可以持續(xù)、恒定的壓力穩(wěn)定地釋放到保護(hù)區(qū)內(nèi)，流量穩(wěn)定，液滴均勻；典型的系統(tǒng)中，噴放3～4加侖的藥劑所需的時(shí)間在30s內(nèi)，系統(tǒng)運(yùn)行可靠、安全；箱體壁掛式安裝，美觀、占用空間??；安裝時(shí)間短、可維護(hù)性好且維護(hù)費(fèi)用低。

廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)在建筑領(lǐng)域已是十分成熟的設(shè)計(jì)，并經(jīng)過了美國保險(xiǎn)商試驗(yàn)所（UL）以及中國公安部消防產(chǎn)品評定中心的CCCf的認(rèn)證。較知名的廠商，如美國安素ANSUL公司、Kidde公司，通常均可滿足各類國際規(guī)范的要求，如美國消防協(xié)會NFPA、CE、各大船級社ISO 15371的認(rèn)證，產(chǎn)品質(zhì)量有保證。

系統(tǒng)根據(jù)已知廚房布置圖設(shè)計(jì)，如果廚房設(shè)備布置發(fā)生變化，則需要對系統(tǒng)進(jìn)行必要的調(diào)整。當(dāng)其中的廚具或排油煙罩的數(shù)量（尺寸）或類型有所調(diào)整后，都需要對原有的系統(tǒng)重新進(jìn)行計(jì)算復(fù)核。當(dāng)系統(tǒng)完成后，不允許存在任何爐灶設(shè)備的移動。

廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)適合于大型的廚房以及廚具類型十分復(fù)雜的廚房，例如人員集中居住平臺、客滾船、游輪等；其安全高效的性能、便捷的安裝工序、低廉的維護(hù)費(fèi)用等優(yōu)勢，使得其在未來的造船領(lǐng)域擁有廣闊的發(fā)展前景。本文以某自升式海洋平臺廚房滅火系統(tǒng)為例，介紹了廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)在船舶領(lǐng)域的應(yīng)用，為其他相關(guān)船舶或平臺項(xiàng)目廚房滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工提供借鑒。