石化工程泡沫滅火系統(tǒng)的消防設(shè)計(jì)

王麗娜

山西中寧工程技術(shù)有限公司（030000）

0 前言

泡沫滅火系統(tǒng)是針對(duì)石油化工企業(yè)火災(zāi)發(fā)生的特點(diǎn)采取妥善滅火劑與水快速混合形成泡沫混合液，在發(fā)生火災(zāi)后立即覆蓋在起火點(diǎn)表面，快速隔絕氧氣，抑制燃料蒸發(fā)，達(dá)到快速滅火的效果。泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)由于受到諸多因素的影響，無(wú)法達(dá)到預(yù)期要求。必須對(duì)石油化工工程火災(zāi)發(fā)生的特點(diǎn)進(jìn)行分析，明確當(dāng)前泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)的常見(jiàn)問(wèn)題，制訂科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，保證泡沫滅火系統(tǒng)發(fā)揮應(yīng)有的作用。

1 石油化工企業(yè)火災(zāi)發(fā)生的主要特點(diǎn)

1.1 燃燒與爆炸并存，危害巨大

石油化工企業(yè)在生產(chǎn)期間需要經(jīng)過(guò)高溫、高壓等多種復(fù)雜連續(xù)的操作，使整個(gè)石油化工生產(chǎn)存在巨大的安全隱患。化工企業(yè)火災(zāi)會(huì)出現(xiàn)先爆炸后燃燒、先燃燒后爆炸以及爆炸燃燒交替進(jìn)行的情況，導(dǎo)致管線設(shè)備裝置發(fā)生破裂，對(duì)整個(gè)化工企業(yè)的環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，還會(huì)引發(fā)重大的人員傷亡[1]。

1.2 燃燒速度迅猛

化工企業(yè)有大量易燃易爆的氣體、液體等材料，一旦發(fā)生火災(zāi)，就會(huì)快速蔓延火勢(shì)，引發(fā)一系列的連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致火災(zāi)救援受到嚴(yán)重阻礙。

1.3 容易形成立體火災(zāi)

大多數(shù)的石油化工企業(yè)在設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)呈現(xiàn)出立體化設(shè)計(jì)的思路，尤其是各種生產(chǎn)設(shè)備分布十分密集、孔洞過(guò)多，在出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)因?yàn)榭扇細(xì)怏w和可燃液體具有良好的擴(kuò)散性和流動(dòng)性，化工原料的物體會(huì)快速流出，導(dǎo)致火災(zāi)迅速蔓延，通過(guò)樓板孔洞、通風(fēng)管道和樓梯間形成立體化的火災(zāi)形式，導(dǎo)致火勢(shì)無(wú)法得到有效控制，最終引發(fā)重大災(zāi)害。

1.4 火災(zāi)撲救十分復(fù)雜

大部分石油化工企業(yè)都具有自動(dòng)化程度高、工藝復(fù)雜等問(wèn)題，而火災(zāi)蔓延速度快，燃燒時(shí)間長(zhǎng)，在燃燒的同時(shí)會(huì)引發(fā)爆炸氣體泄漏等各種問(wèn)題，給火場(chǎng)救援造成巨大的影響，需要采用足夠的滅火劑和水，才能夠?qū)饎?shì)有效控制。我國(guó)的消防救援體系很難滿足火場(chǎng)救援的需求，需要不斷改進(jìn)石油化工企業(yè)的滅火方案。

2 泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主要問(wèn)題

2.1 泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)不到位

泡沫滅火系統(tǒng)在滅火速度方面具有非常顯著的優(yōu)勢(shì)，在石油化工領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。一些石油化工企業(yè)泡沫滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與國(guó)家消防規(guī)范和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)存在很大的差異，因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員沒(méi)有準(zhǔn)確理解和把握泡沫滅火系統(tǒng)的重要性，在設(shè)計(jì)中對(duì)滅火系統(tǒng)的原理認(rèn)識(shí)比較膚淺，只知道進(jìn)行大體的組件控制，無(wú)法充分發(fā)揮不同系統(tǒng)的功能，各種泡沫混合比例無(wú)法達(dá)到最佳要求，致使泡沫滅火系統(tǒng)的效果受到影響[2]。

2.2 缺乏對(duì)消防規(guī)范的理解

石油化工企業(yè)在泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常采用自動(dòng)控制的方式，對(duì)泡沫滅火系統(tǒng)進(jìn)行自啟動(dòng)，但是有的設(shè)計(jì)人員缺乏對(duì)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化信息技術(shù)的了解，致使各種系統(tǒng)之間的運(yùn)行存在明顯的不同，無(wú)法形成統(tǒng)一調(diào)度，導(dǎo)致中央控制系統(tǒng)、消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)、手動(dòng)操作系統(tǒng)之間無(wú)法形成有效互補(bǔ)。

2.3 施工技術(shù)水平不高

泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及許多專業(yè)的知識(shí)和技能，很多施工圖紙內(nèi)容復(fù)雜。如果沒(méi)有做好技術(shù)交底，施工團(tuán)隊(duì)無(wú)法看懂圖紙，或者對(duì)設(shè)計(jì)方案沒(méi)有準(zhǔn)確把握，導(dǎo)致最終的施工效果出現(xiàn)明顯的偏差。

3 泡沫滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

3.1 泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

通常泡沫滅火系統(tǒng)包括泡沫消防水泵、泡沫液泵和泡沫混合裝置、泡沫產(chǎn)生器、閥門(mén)管道等。泡沫比例混合裝置又分為環(huán)泵式、壓力式、平衡式等不同類(lèi)型，不同的泡沫混合比例的工作原理各不相同，因此要根據(jù)石油化工企業(yè)的生產(chǎn)原料進(jìn)行全面分析，總結(jié)火災(zāi)發(fā)生的主要特點(diǎn)[3]。

3.2 泡沫滅火系統(tǒng)的組成

泡沫滅火系統(tǒng)包括消防控制室、消防水源、消防水泵站、泡沫泵站、泡沫發(fā)生器、壓力儀表、閥門(mén)感溫電纜等主要部件和輔助部件。消防控制室的設(shè)計(jì)需要嚴(yán)格按照火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)要求，根據(jù)火災(zāi)情況及時(shí)地控制泡沫泵和消防水泵的啟停，準(zhǔn)確反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，使自動(dòng)化控制滿足消防要求。消防控制室通常由一臺(tái)或多臺(tái)集中式火災(zāi)報(bào)警控制器、消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備、手動(dòng)控制設(shè)備共同組成。這些不同的控制方式能夠確保在一個(gè)控制方式無(wú)法正常運(yùn)行的狀態(tài)下，也能夠及時(shí)補(bǔ)充和替換。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還要將操作監(jiān)視、管理監(jiān)控等多種狀態(tài)全部輸送至消防控制室，為整個(gè)泡沫滅火系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)信息管理提供重要的參考依據(jù)。當(dāng)消防控制室內(nèi)獲得火災(zāi)報(bào)警信號(hào)之后，能夠及時(shí)通過(guò)PLC 控制系統(tǒng)對(duì)發(fā)生火災(zāi)的具體位置進(jìn)行自動(dòng)顯示，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程泡沫系統(tǒng)的自動(dòng)啟停消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備和手動(dòng)直接控制裝置，實(shí)現(xiàn)多線遠(yuǎn)程操控和現(xiàn)場(chǎng)總線操控等，還能夠?qū)ο浪门菽罕眠M(jìn)水、電動(dòng)閥門(mén)出液、電動(dòng)閥門(mén)泡沫混合液管道的狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)查詢，對(duì)進(jìn)水管線壓力指示進(jìn)行警示，確保整個(gè)泡沫滅火系統(tǒng)的運(yùn)行更加智能化和自動(dòng)化[4]。

消防水源設(shè)計(jì)要嚴(yán)格按照石油化工工程項(xiàng)目的大小來(lái)考量存水量的比例。很多消防水源主要以消防水池和消防水管相結(jié)合的方式進(jìn)行存水，一旦消防水池的水位低于預(yù)期，可直接通過(guò)超聲波液位計(jì)對(duì)液位下降進(jìn)行檢測(cè)并開(kāi)啟閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上水。消防水池補(bǔ)水到達(dá)正常的監(jiān)控液位之后能夠自動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)閥門(mén)，同時(shí)將信號(hào)反饋至消防控制室，對(duì)消防水池和儲(chǔ)水罐的液位進(jìn)行全面顯示。消防水池主要由消防水泵、穩(wěn)壓泵、氣壓罐、壓力式泡沫比例混合裝置、管網(wǎng)和泡沫槍等組成。

泡沫比例混合裝置與消防泵集中布置在消防泵房，并保證泡沫消防水泵啟動(dòng)后，將泡沫混合液輸送到保護(hù)對(duì)象的時(shí)間不大于5 min。比例混合器至各泡沫用點(diǎn)的泡沫混合液管道平時(shí)為空管狀態(tài)，消防時(shí)打開(kāi)泡沫比例混合裝置電動(dòng)控制閥，向火點(diǎn)供給泡沫液。泡沫消火栓箱內(nèi)配置PQ8 泡沫槍2支，DN65～25 m 襯膠水帶2 條。車(chē)間生產(chǎn)原料大多為水溶性可燃液體，故選用3%抗溶性水成膜泡沫液，泡沫混合液供給強(qiáng)度為12 L/min·m2，連續(xù)供給時(shí)間按30 min,作用面積按465 m2，計(jì)算所得泡沫混合液流量為93 L/s,泡沫液用量為6 m3。

消防水泵站、泡沫泵站能夠及時(shí)將消防水源中的水快速輸送至火場(chǎng)，既可以分別放置，也可以合建統(tǒng)一泵站。泡沫泵站需要與被保護(hù)對(duì)象的距離不超過(guò)30 m，在泡沫消防泵啟動(dòng)之后能夠盡量將泡沫混合液分送到最遠(yuǎn)處。在5 min 之內(nèi)不能將泡沫混合液或者泡沫輸送到最遠(yuǎn)對(duì)象，則需要對(duì)泡沫泵站和消防泵站分開(kāi)建設(shè)，以滿足泡沫滅火系統(tǒng)的運(yùn)行要求。

在日常工作中一些消防水泵不僅為泡沫滅火系統(tǒng)服務(wù)，同時(shí)也為消防栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)服務(wù)。在方案設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能設(shè)計(jì)自動(dòng)穩(wěn)壓裝置，在穩(wěn)壓罐上安裝電接點(diǎn)壓力表，確保整個(gè)系統(tǒng)能夠在壓力范圍內(nèi)正常工作，在消防控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備接收到報(bào)警電話時(shí)，能夠自動(dòng)遠(yuǎn)程啟動(dòng)泡沫滅火系統(tǒng)。防護(hù)區(qū)域泡沫噴射設(shè)備以及報(bào)警元器件等是泡沫滅火系統(tǒng)的重要輔助單元，需要配備泡沫發(fā)生器、泡沫槍、泡沫炮以及電動(dòng)控制閥等，利用感溫電纜手報(bào)按鈕和報(bào)警電話發(fā)出警報(bào)將火情地址發(fā)送給消防控制中心。消防控制中心能夠遠(yuǎn)程自啟動(dòng)，將泡沫混合液輸送至防護(hù)區(qū)的泡沫混合液總管路上，同時(shí)啟動(dòng)泡沫發(fā)生器、泡沫炮等噴射設(shè)備，對(duì)火情進(jìn)行快速撲救[5]。

泡沫水雨淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)該按照《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50151—2010 中的7.2.2 條，在對(duì)水溶性液體進(jìn)行防護(hù)的情況下通過(guò)試驗(yàn)來(lái)測(cè)定進(jìn)料強(qiáng)度和進(jìn)料時(shí)間。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，選用3%的耐溶性水膜，制成泡沫塑料，其供給強(qiáng)度為12 L/min，防護(hù)面積為440 m2，該系統(tǒng)的流量是88 L/s。在最初的持續(xù)供應(yīng)時(shí)間中，在30 min 內(nèi)提供泡沫。在隨后的30 min 內(nèi)，在持續(xù)的供應(yīng)時(shí)間中，在60 min 或更長(zhǎng)的持續(xù)供應(yīng)時(shí)間。一次滅火需要6 m3的泡沫液體。泡沫水雨淋系統(tǒng)是由一個(gè)自動(dòng)噴水系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)，包括一個(gè)開(kāi)放的泡沫噴嘴、一個(gè)大洪水閥門(mén)組、一個(gè)泡沫比例混合器、一個(gè)泡沫液體和一個(gè)給水設(shè)備，按消防安全要求，將泡沫和水噴灑到防護(hù)區(qū)域。泡沫滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程類(lèi)似，所以本工程共用一套消防給水泵。

要先噴射泡沫，再用水霧撲救，一定要把泡沫比例混合器布置在靠近倉(cāng)庫(kù)的地方。工廠區(qū)的各個(gè)倉(cāng)庫(kù)都裝有泡沫攪拌設(shè)備，并安裝了3 臺(tái)大型泄洪閥。平時(shí)系統(tǒng)雨淋閥前管網(wǎng)處于充水穩(wěn)壓狀態(tài)，泡沫罐的進(jìn)口控制閥一般是關(guān)閉狀態(tài)，大洪水閥之后的管路是空的?；馂?zāi)時(shí)，火區(qū)會(huì)有濃煙，溫度探測(cè)器會(huì)報(bào)警，大洪水閥開(kāi)啟電磁閥，壓力開(kāi)關(guān)發(fā)出火警，并觸發(fā)泡沫消防水泵?；馂?zāi)警報(bào)信號(hào)同時(shí)開(kāi)啟與泡沫盒相應(yīng)的液流控制閥門(mén)。用比例混合機(jī)將發(fā)泡液體與加壓水混合，得到3%的泡沫。在經(jīng)過(guò)洪水閥和網(wǎng)絡(luò)后，用泡沫噴頭進(jìn)行滅火[6]。

4 泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

在泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要盡可能地根據(jù)石油化工企業(yè)的具體構(gòu)筑物、生產(chǎn)工藝等進(jìn)行分析，確保泡沫滅火系統(tǒng)的覆蓋面積達(dá)到預(yù)期要求。在初始火災(zāi)為液體的倉(cāng)庫(kù)和場(chǎng)所，需要先通過(guò)噴灑泡沫后噴水的泡沫噴淋系統(tǒng)，否則會(huì)造成火災(zāi)快速蔓延。無(wú)法在第一時(shí)間撲滅火災(zāi)，對(duì)于先噴泡沫后噴水的泡沫噴淋系統(tǒng)，需要與泡沫消防栓、箱分開(kāi)設(shè)置，盡可能地靠近廠房倉(cāng)庫(kù)，確保覆蓋范圍達(dá)到預(yù)期要求。泡沫消火栓的泡沫罐可以與消防泵集中設(shè)置。泡沫混合液管道可以用普通的鋼材，但每一次噴淋完畢后，需要對(duì)管道進(jìn)行全面的沖洗，避免管道內(nèi)部堆積大量雜質(zhì)而引發(fā)管道堵塞等問(wèn)題。定期對(duì)管道進(jìn)行保養(yǎng)，避免管道出現(xiàn)滲漏等情況，確保泡沫滅火系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[7]。

5 結(jié)語(yǔ)

石油化工企業(yè)的火災(zāi)蔓延迅速，火勢(shì)迅猛，整個(gè)工廠內(nèi)部易燃易爆物質(zhì)非常多，成分復(fù)雜，需要運(yùn)用泡沫滅火系統(tǒng)對(duì)起火點(diǎn)快速覆蓋，避免火勢(shì)蔓延，保障石油化工企業(yè)的安全運(yùn)行。泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)還存在很多的問(wèn)題和不足，因此需要運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和遠(yuǎn)程控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)泡沫噴淋系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠第一時(shí)間進(jìn)行撲救，提高了石油化工工程項(xiàng)目的運(yùn)行質(zhì)量，保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。