化工生产区低倍数泡沫喷淋灭火系统设计

陈思宁
（广东省石油化工设计院，广东 广州 510130）

　　摘要：以某聚丙烯酸树脂生产区的低倍数泡沫喷淋灭火系统设计为例，探讨了抗溶性水成膜泡沫喷淋灭火系统的选择及设计参数的确定，指出了设计中应注意的问题。
　　关键词：化工生产；消防；低倍数泡沫喷淋灭火系统；喷淋强度；消防设计
　　中图分类号：TU998.1
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455(2001)03-0052-03

前言

　　随着我国石油化工工业的发展，合成树脂、粘合剂、涂料等化工厂日益增多，这些生产厂房一般面积较大，且原料中含有水溶性甲、乙、丙类液体，这些场所火灾危险性大，一旦发生火灾，蔓延速度快，如不及时扑灭则损失严重。低倍数泡沫喷淋灭火系统能有效地扑灭该类场所的初期火灾，防止火灾蔓延。本文以一工程实例来阐述低倍数泡沫喷淋灭火系统的选择及设计参数的确定^[1]。

1 工程概述

　　某化工厂，生产聚丙烯酸树脂，生产厂房占地面积为2000m²，建筑高度为22.4m，共四层，屋顶为涂防火漆的钢结构屋顶。该厂房属甲类二级多层厂房，主要反应物料及辅料见表1：

表1 主要反应物料物性 物质 闪点/℃ 物理性质 醋酸乙酯 -4.4 稍溶于水 复合丙烯酸 54 易溶于水 甲基丙烯酸甲酯 10 微溶于水 丙烯酸丁酯 37 不溶于水 甲苯 4.4 不溶于水 醋酸乙烯 -7.8 微溶于水 苯乙烯 31 难溶于水 二甲苯（混合） 29

　　表1中所涉及的原料含有多种甲、乙类液体，且部分原料为有毒物质，物料在反应釜内加热聚合，生产自动化程度高，因此仅设消火栓及灭火器作为灭火设施是不够的。为了火灾时能迅速灭火，抑制和控制火势，防止火灾蔓延，有必要设置一套灭火效率高的，依靠自救为主的低倍数泡沫喷淋灭火系统。

2 系统选择、组成及工作原理

2.1 系统选择
　　低倍数泡沫喷淋灭火系统目前多采用雨淋阀控制的开式系统和湿式报警阀控制的闭式泡沫-水喷淋系统，本工程因保护对象有水溶性甲、乙类液体，不能采用闭式喷头，而且考虑到开式系统能提供一种整体保护，一个雨淋阀动作时，它所控制的所有开式喷头同时喷泡沫，可以在瞬间喷出大量泡沫液覆盖或阻隔一个比较大的火区，以对付和控制来势凶猛、蔓延迅速的火灾。所以本工程不选择闭式泡沫－水喷淋系统。而我们经常采用的雨淋间立式安装的开式系统，虽系统比较简单，但系统水压力不稳定时，易发生误动作^[2]，经比较，本工程采用图1所示的由湿式报警阀和雨淋阀组成的泡沫喷淋灭火系统，该系统具备开式系统的优越性且工作比较稳定，不易发生误动作。

2.2 保护面积的划分
　　在保护面积的划分时，考虑到生产区是由多个反应釜区（42m²）组成，且生产线分多期上，为便于今后吊装、安装、维修设备，本设计以42m²为一个保护区，每区设一个温感雨淋阀，控制6个泡沫喷头。
2.3 系统组成
　　本系统主要由消防水泵、稳压泵、带隔膜的压力式空气泡沫比例混合装置、湿式报警间组、水流指示器、泡沫喷头、温感雨淋阀、手动启动间和带闭式喷头的火灾探测传动控制系统组成。
2.4 工作原理
　　传动管内平时充满水，其水压力与供水管内的水压相同，当保护区内发生火灾时，火焰温度达到闭式感温水喷头的动作温度时，闭式喷头的玻璃球破裂喷水，自动放出传动管内的水，使传动管内水压骤降，此时温感雨淋阀动作，泡沫喷头先开始喷水，湿式报警阀动作，水力警铃响铃报警，管网压力下降，消防泵自动启动，压力水流经泡沫比例混合器与泡沫原液按一定比例混合后供向泡沫喷头，喷头喷出泡沫进行灭火。火灾发生时，安装于楼层的水流指示器动作送出电信号至消防控制中心，在消防控制中心的控制器上会显示某一层的喷头已经工作。

3 泡沫液的选择

　　根据生产工艺所采用物料的化学性质，其中有部分原料为水溶性甲、乙类液体，故选用Universal Gold（3％）型抗溶性水成膜泡沫液，该泡沫液对水溶性及非水溶性甲、乙、丙类液体火灾均有效。

4 泡沫喷头的选择

　　因保护水溶性甲、乙、丙类液体时，不管选择何种抗溶性泡沫液，均无成膜性，所以要选用吸气型泡沫喷头。本工程采用西安卫士消防设备制造厂生产的PT系列吸气型泡沫喷头。

5 设计参数的确定

5.1 泡沫混合液供给强度和连续供给时间
　　国家规范规定当采用泡沫喷淋系统保护水溶性甲、乙、丙类液体时，其混合液供给强度和连续供给时间宜由试验确定^[1]。本工程参考上海集宝国民泡沫有限公司提供的（AR-AFFF）Universal Gold（3％）型经美国UL认证的泡沫喷淋有关试验数据（表2）确定泡沫喷淋强度为12L/(min·m²)。参考《低倍数泡沫灭火系统设计规范》GB50151－92（2000年局部修订），表3.2.1－2及表3.4.2确定泡沫液连续供给时间为30min。

表2 （AR-AFFF）Universal Gold（3％）型泡沫喷淋试验数据 可燃物 型式 最小应用速率/(L·min^-1·m^-2) 最小入口压力/MPa 乙醇 直立或下垂型 11.74 0.115 酯 直立或下垂型 11.74 0.115 醚类 直立或下垂型 10.27 0.08 烃类 直立或下垂型 7.82 0.05 酮 直立 14.18 0.16 丁酮 直立 12.72 0.13

5.2 泡沫喷淋作用面积
　　国家规范中对泡沫喷淋作用面积没有规定，但《消防技术规范实施手册》^[3]第九章第9.4.7节中指出：“对于安装有固定泡沫喷头的机房、变压器室、实验室、油库、生产厂房、油品库房等的燃烧面积，一般情况下，按室内占地面积（防火分区的占地面积）计算，若室内面积超过400m²时，仍可按400m²计算。”
　　本工程虽然保护面积的划分按42m²计，但泡沫液供给流量按同一层平面内最中间一个区域着火时，其相邻的8个区域喷头也动作时所需的最大量计算，故本工程泡沫喷淋作用面积按400m²考虑。

6 设计中应注意事项

　　①在进行泡沫喷淋灭火系统设计时，应根据生产工艺的具体情况，合理划分保护面积；
　　②泡沫液罐尽可能靠近被保护的厂房，缩短输送管道，泡沫喷淋管道的流速宜大于2m/s小于5m/s；
　　③泡沫喷头的工作压力应在标定的工作压力范围内，且不应小于其额定压力的0.8倍，因压力太低将降低泡沫倍数；
　　④传动管网上的闭式喷头的布置间距不宜X于2.5m，传动管的长度不应大于300m；
　　⑤温感雨淋阀除利用传动管网上的闭式喷头动作自动开启外，还应加设应急手动启动阀，以便想作人员在现场能直接启动。

参考文献：
　　[1]GB 50151-92（2000年局部修订条文），低倍数泡沫灭火系统设计现范[S]．
　　[2]朱吕通，陈正昌，朱江．自动喷水灭火设备[M]．北京：群众出版社，1988．
　　[3]《消防技术规范实施手册》编委会．消防技术规范实施手册[M]．北京：中国奥林匹克出版社，1996．

---

作者简介：
　　陈思宁（1964－），女，工程师，020－81920466