泡沫噴淋自動(dòng)滅火系統在高溫機泵火災中的應用

在大型煉油廠(chǎng)的煉油區域內，一般均設有穩高壓消防水系統、消火栓、消防炮、滅火器等，并且大部分裝置配置有火災自動(dòng)報警系統。當火災發(fā)生后，這些設施基本能保證工作人員立即發(fā)出火警信號，同時(shí)及時(shí)啟動(dòng)消防設施滅火。但是，裝置區有一類(lèi)高溫機泵，它們輸送的工作介質(zhì)( 油類(lèi)，溫度220 ～ 380℃) 的溫度超過(guò)其自燃點(diǎn)溫度，在泵軸的機械密封處、閥門(mén)及法蘭處存在泄漏隱患。一旦發(fā)生泄漏，高溫介質(zhì)暴露在空氣中即刻發(fā)生自燃，釀成火災，而且會(huì )隨介質(zhì)的流淌而迅速蔓延。這類(lèi)高溫機泵區域均配置推車(chē)式水成膜泡沫滅火器。根據消防隊的臨場(chǎng)經(jīng)驗，對這類(lèi)高溫油類(lèi)流淌火災，泡沫的滅火效果優(yōu)于其它滅火劑，遂決定將現有的推車(chē)式泡沫滅火器改為泡沫噴淋自動(dòng)滅火系統。
1、泡沫滅火的原理
泡沫滅火是由泡沫滅火劑的水溶液通過(guò)化學(xué)和物理的作用，充填大量氣體( CO2或空氣) 后形成無(wú)數小氣泡。通常適用的滅火泡沫比重范圍為0.001～0.5。其密度遠小于一般可燃、易燃液體的比重，可以漂浮于液體表面，形成如氈式泡沫覆蓋層。滅火泡沫還具有一定粘性，可以粘附于一般可燃固體表面。泡沫滅火劑在滅火中的主要作用有: (1) 使燃燒物表面與空氣隔絕; (2) 泡沫層封閉燃燒物表面，遮斷火焰的熱輻射; (3) 泡沫析出的液體對燃燒表面進(jìn)行冷卻; (4) 泡沫液蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣可以降低燃燒物附近的氧濃度。泡沫滅火劑分化學(xué)泡沫滅火劑和空氣泡沫滅火劑，空氣泡沫滅火劑按發(fā)泡倍數又分為低倍(20倍以下) 、中倍(20～200倍)和高倍(201～2000倍) 。
低倍泡沫滅火劑可分為普通蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、水成膜泡沫、合成泡沫和抗溶泡沫五類(lèi)。其中水成膜泡沫滅火劑具有非常好的流動(dòng)性，能繞過(guò)障礙物流動(dòng)，很適用于流散液體火災。因此水成膜泡沫滅火劑非常適用于撲滅高溫機泵泄漏造成的火災。
2、推車(chē)式泡沫滅火器的滅火原理及改造
現場(chǎng)的推車(chē)式泡沫滅火器包含有泡沫液儲罐、壓力式比例混合器、泡沫槍及消防水接口。原液儲量300L，泡沫液為水成膜，混合比6%。滅火時(shí)需從就近的消火栓接水啟動(dòng)。對現有的推車(chē)式泡沫滅火器做了以下改造:
(1) 將現場(chǎng)現有的推車(chē)式泡沫滅火器改為固定式，并安裝在距被保護泵15m之外，以便滅火設備不會(huì )受火災影響。
(2) 將推車(chē)式滅火器的消防水接口與穩高壓消防水系統相接，將臨時(shí)接管改為固定管線(xiàn)，并增加電磁閥，通過(guò)電磁閥控制消防水的啟、閉。
(3) 用泡沫噴頭代替泡沫槍。在高溫機泵軸機械密封處上方約0.5～1.0m處設置泡沫噴頭，根據現場(chǎng)情況，一般1處泄漏點(diǎn)設置2只噴頭，保證泡沫液能*覆蓋滲漏的介質(zhì)。泡沫噴頭通
過(guò)管道與泡沫滅火器的出液管相連。
(4) 在泵軸的機械密封處增設火焰探測器，探測器信號接入現有的火災自動(dòng)報警系統并與泡沫滅火系統的電磁閥聯(lián)動(dòng)。當火焰探測器探測到火災后，火災自動(dòng)報警系統報警并打開(kāi)電磁閥進(jìn)水，啟動(dòng)壓力式比例混合器，產(chǎn)生泡沫混合液。
泡沫混合液通過(guò)管道輸送到泡沫噴頭，噴出泡沫滅火。如此實(shí)現了即快又有效的自動(dòng)滅火。整個(gè)滅火流程見(jiàn)圖1。

圖1 泡沫噴淋滅火系統流程
改造完成后，在現場(chǎng)做模擬火災試驗。探測器探測到火災后報警同時(shí)打開(kāi)電磁閥，在60s內噴頭噴出泡沫液，*覆蓋住滲漏的介質(zhì)，滅火成功。試驗結果得到了業(yè)主的肯定，并要求在所有的這類(lèi)高溫機泵處安裝該系統。同時(shí)在此基礎上對系統又做了改進(jìn)和完善。
3、設備選型
參考了市場(chǎng)上的同類(lèi)設備，選用壓力式比例混合裝置代替推車(chē)式泡沫滅火器。該裝置包括:比例混合器、隔膜式泡沫液儲罐、安全閥、排氣閥、止回閥等。該壓力式比例混合裝置參數為:
原液儲量600L;流量4～32L/s; 工作壓力0.6～1.2MPa; 混合比6%。壓力式比例混合器采用廠(chǎng)區已有的壓力為0.8MPa的穩高壓消防水啟動(dòng)。
4、設備及控制閥的布置
壓力式比例混合裝置及控制閥設置在距離被保護機泵15m之外，但應盡可能靠近高溫機泵，以縮短泡沫混合液從泡沫罐至泡沫噴頭的時(shí)間，保證滅火響應時(shí)間≤60s。
5、泡沫噴淋強度及泡沫液儲罐容量參照《泡沫滅火系統設計規范》(GB50151—2010) 第7.4.3條，當保護非水溶性液體的室內場(chǎng)所時(shí)，泡沫混合液或預混液供給強度不應小于6.5L/(min·m2) ，連續供給時(shí)間不應小于10min。該滅火系統屬于點(diǎn)對點(diǎn)的滅火，需保護面積一般均小于3m2。泡沫液儲罐的容量要求滿(mǎn)足2臺泵同時(shí)著(zhù)火時(shí)，滅火所需的泡沫液儲量。
6、噴頭的選擇
噴頭選用吸氣型泡沫噴頭，噴頭參數為: 工作壓力0.3～ 0.6MPa; 流量特性系數K=50。
噴頭布置應滿(mǎn)足:
(1) 保護面積內的泡沫混合液供給強度均勻;
(2) 泡沫應直接噴灑到被保護對象上;
(3) 噴頭周?chē)粦杏绊憞姙⒌恼系K物。
7、系統控制閥
選用電磁閥要求具備自動(dòng)、手動(dòng)和應急機械手動(dòng)啟動(dòng)的方式。當火災報警信號失靈時(shí)，現場(chǎng)操作人員可手動(dòng)啟動(dòng)閥門(mén)，進(jìn)行滅火。同時(shí)，發(fā)生火災時(shí)為了操作的安全與便利，電磁閥組均安裝在泡沫罐旁，離被保護機泵≥15m的地方。
8、報警系統設置
由于油品燃燒火焰中以波長(cháng)較長(cháng)的紅外線(xiàn)為主，因此，選用防爆型紅外火焰探測器。為防止火焰探測器受雷電或強光影響導致誤報，以及當某1臺泵著(zhù)火后，鄰近泵的火焰探測器誤報，火焰探測器的設計采用冗余設計，即在泵的左右兩側泵軸機械密封處各安裝1臺火焰探測器?；鹧嫣綔y器的報警信號接入火災報警控制器內，當2臺火焰探測器同時(shí)報警時(shí)，火災報警控制器才確認火警，報警并打開(kāi)電磁閥。

火焰探測器安裝方式見(jiàn)圖2。
9、系統流程
高溫機泵兩側火焰探測器均報警后，火災報警控制器輸出信號啟動(dòng)進(jìn)水總管電磁閥，同時(shí)啟動(dòng)著(zhù)火泵分枝管線(xiàn)上的電磁閥。這時(shí)壓力式比例混合裝置工作產(chǎn)生泡沫混合液。泡沫混合液通過(guò)管道輸送到泡沫噴頭。通過(guò)噴頭泡沫混合液與空氣混合產(chǎn)生泡沫，進(jìn)行滅火。

壓力式比例混合裝置的工作原理見(jiàn)圖3。
10、管道系統的設計
(1) 在穩高壓消防水接入處設置過(guò)濾器，過(guò)濾器后的管道采用內外熱鍍鋅鋼管，以防噴頭堵塞。
(2) 系統流速控制在1. 5 m/s 左右，以保證:
a) 管路阻力損失+ 壓力式比例混合器壓損+ 噴頭工作壓力(0.3～0.6MPa)≤穩高壓消防水系統壓力(0.8MPa) ;
b) 管線(xiàn)長(cháng)度/流速≤60s。
11、系統特點(diǎn)分析
(1) 結構緊湊，布置靈活，幾臺就近的泵可合用一套壓力式比例混合裝置，占地面積小(壓力式比例混合裝置及閥組的占地面積約2～4m2)。
(2) 可用于閥門(mén)、法蘭接口等局部保護。
(3) 使用受壓力式比例混合裝置工作壓力的局限，需要有系統壓力≥0.7MPa的穩高壓消防水做動(dòng)力，驅動(dòng)壓力式比例混合裝置工作。
(4) 僅作為現有消防設施的一個(gè)補充措施，不可代替廠(chǎng)區現有的消防設施。