黃均兆

(貴陽建筑勘察設(shè)計(jì)有限公司，貴州貴陽550001)

泡沫滅火系統(tǒng)是目前普遍用于生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用甲、乙、丙類液體場所的滅火系統(tǒng)，主要體現(xiàn)在甲、乙、丙類液體液體儲(chǔ)罐區(qū)和石油化工裝置區(qū)的廣泛應(yīng)用，如煉油廠、化工廠、油田、油庫、為鐵路油槽車裝卸油品的鶴管棧橋、碼頭、飛機(jī)庫、機(jī)場及燃油鍋爐房、大型汽車庫等。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)具有安全性高、經(jīng)濟(jì)適用、滅火效率高等優(yōu)點(diǎn)。它主要由消防水泵、泡沫比例混合裝置、泡沫產(chǎn)生裝置及管道管件等組成。它通過泡沫比例混合裝置將泡沫液與水按比例混合成泡沫混合液，經(jīng)泡沫產(chǎn)生裝置吸入空氣(非吸氣型除外)形成泡沫，施加到燃燒的甲、乙、丙類液體表面上。

1 泡沫滅火劑

泡沫滅火劑按其類型分為普通型和多用途型，普通型泡沫滅火劑主要用于撲救非水溶性甲、乙、丙類液體火災(zāi)和A類火災(zāi)，它包括蛋白泡沫滅火劑(P)、氟蛋白泡沫滅火劑(FP)、水成膜泡沫滅火劑(AFFF)、成膜氟蛋白泡沫滅火劑(FFFP)等；多用途型泡沫滅火劑除了具有通型泡沫滅火劑的功能外，主要特點(diǎn)是能撲救水溶性甲、乙、丙類液體燃料(醇、酯、醛、酮等)火災(zāi)，它包括抗溶氟蛋白泡沫滅火劑(FP/AR)、合成抗溶泡沫滅火劑(S/AR)、抗溶水成膜泡沫滅火劑(AFFF/AR)、抗溶成膜氟蛋白泡沫滅火劑(FFFP/AR)等，多用途型泡沫滅火劑一般在6%的混合比下使用。

1.1 蛋白泡沫滅火劑(P)

蛋白泡沫滅火劑是由動(dòng)植物蛋白質(zhì)水解的產(chǎn)物，加入適宜的泡沫穩(wěn)定劑、抗凍劑、緩蝕劑、防腐敗劑等制成的泡沫濃縮液。有6%型(6份體積滅火劑與94份體積的水混合)和3%型(3份體積滅火劑與97份體積的水混合)兩種。

特點(diǎn)：(1)蛋白泡沫滅火劑原料易得，生產(chǎn)工藝簡單，成本低。他的原料是動(dòng)物的蹄、角、毛、血、豆餅、草籽餅等，原料來源廣泛；(2)泡沫穩(wěn)定性好，持水性好，抗燒性好；(3)對(duì)水質(zhì)要求不高，既適于淡水又適于海水；(4)不適用于液下噴射泡沫系統(tǒng)；(5)儲(chǔ)存較短，一般儲(chǔ)存2～3年，而且不能以預(yù)混液儲(chǔ)存；(6)滅火效率低，易被油污染，不能與干粉聯(lián)合使用。

適用范圍：蛋白泡沫滅火劑適用于撲救諸如原油、汽油、柴油、苯、甲苯等非水溶性甲、乙、丙類液體燃料火災(zāi)，也適用于撲救如紙張、木材、棉、毛等A類火災(zāi)。

1.2 氟蛋白泡沫滅火劑(FP)

我國20世紀(jì)70年代研制出了“6201”氟碳表面活性劑和氟蛋白泡沫滅火劑，克服了蛋白泡沫滅火劑的缺點(diǎn)，并將滅火能力提高了一倍，氟蛋白泡沫滅火劑是我國撲救石油火災(zāi)使用最廣的滅火劑之一，有6%型和3%型兩種。

特點(diǎn)：(1)由于氟碳表面活性劑和碳?xì)浔砻婊钚詣┑募尤?，使氟碳蛋白泡沫的表面張力、界面張力、剪切力低，因此泡沫的流?dòng)性、封閉性好；(2)泡沫對(duì)油類污染抵抗力高，由于氟碳表面活性劑的存在，使泡沫具有了疏油性，避免了象蛋白泡沫那樣由于泡沫與油接觸或攪動(dòng)而被油污染，使泡沫上帶油著火；(3)能與干粉滅火劑聯(lián)合使用；(4)適用于儲(chǔ)油罐的液下噴射；(5)儲(chǔ)存較短，一般儲(chǔ)存2～3年，而且不能以預(yù)混液儲(chǔ)存。

適用范圍：氟蛋白泡沫適用的火災(zāi)范圍與蛋白泡沫相同。

1.3 水成膜泡沫滅火劑(AFFF)

20世紀(jì)70年代以來美國、英國等過國的多家公司研制生產(chǎn)了多種規(guī)格型號(hào)的水成膜泡沫液，成為在石油化工消防中廣泛應(yīng)用的滅火劑，有6%型、3%型、1%型及耐寒型等多種產(chǎn)品。

特點(diǎn)：

(1)水成膜泡沫施加到燃燒液體表面上時(shí)，能產(chǎn)生一層防護(hù)膜，能起到隔絕和降溫作用，同時(shí)也確保了泡沫流動(dòng)性好，疏油性強(qiáng)，抑制燃料的揮發(fā)，使燃料對(duì)泡沫的破壞作用變?nèi)?，具有非常好的滅火性能和抗?fù)燃能力。其滅火性能是蛋白泡沫滅火劑的2～3倍。

(2)儲(chǔ)存時(shí)間長，泡沫原液可以儲(chǔ)存20 a，預(yù)混液也能儲(chǔ)存5 a。

(3)能與干粉滅火劑聯(lián)合使用。

(4)適用于儲(chǔ)油罐的液下噴射。

(5)由于防護(hù)膜的滅火作用，所以它適用于非吸氣型泡沫噴射裝置。

適用范圍：水成膜泡沫滅火劑適用于撲救諸如原油、汽油、柴油、苯、甲苯等非水溶性甲、乙、丙類液體燃料火災(zāi)，也適用于撲救如紙張、木材、棉、毛等A類火災(zāi)。由于其滲透性強(qiáng)，對(duì)于A類火災(zāi)它比水的滅火效率高。

1.4 成膜氟蛋白泡沫滅火劑(FFFP)

20世紀(jì)70年代末英國以水解蛋白為基礎(chǔ)，添加了適宜的氟碳表面活性劑研制出了成膜氟蛋白泡沫滅火劑，它同時(shí)具有水成膜泡沫滅火劑和氟蛋白泡沫滅火劑的優(yōu)點(diǎn)，使用范圍基本同于水成膜泡沫滅火劑，有6%型和3%型兩種。

1.5 合成抗溶泡沫滅火劑(S/AR)

20世紀(jì)70年代美國以觸變形多糖為抗醇劑，制成了凝膠型抗溶泡沫滅火劑，具有上述其他泡沫滅火劑所具有的吸熱、降溫、隔絕、窒息等滅火原理，凝膠型抗溶泡沫與水溶性液體接觸時(shí)，泡沫中的多糖就凝聚，在水溶性液體燃料表面上形成一層膠膜保護(hù)了上面的泡沫，使之免受水溶性液體的脫水作用而破壞，通過隔絕空氣和冷卻滅火。凝膠型抗溶泡沫主要用于撲滅水溶性液體火災(zāi)，也可用于撲滅非水溶性液體火災(zāi)和A類火災(zāi)。

1.6 抗溶氟蛋白泡沫滅火劑(FP/AR)

抗溶氟蛋白泡沫滅火劑是在氟蛋白泡沫滅火劑的基礎(chǔ)上添加了高分子多糖和其他添加劑而制成。它具有氟蛋白泡沫滅火劑和凝膠型抗溶泡沫的特點(diǎn)，主要用于撲滅水溶性液體火災(zāi)，也可用于撲滅非水溶性液體火災(zāi)和A類火災(zāi)。

1.7 抗溶水成膜泡沫滅火劑(AFFF/AR)

20世紀(jì)70年代美國在水成膜泡沫滅火劑的基礎(chǔ)上，添加了一種抗醇的高分子化合物制成了一種抗溶水成膜泡沫滅火劑，也稱多用途水成膜泡沫滅火劑，在滅液態(tài)烴類火還是滅水溶性液體火都有非常好的效果，并且還能以中倍數(shù)的形式撲滅水溶性或非水溶性液體火災(zāi)。

1.8 抗溶成膜氟蛋白泡沫滅火劑(FFFP/AR)

抗溶成膜氟蛋白泡沫滅火劑是在成膜氟蛋白泡沫滅火劑的基礎(chǔ)上添加了高分子抗醇化合物制成的，其滅火機(jī)理和使用范圍與抗溶水成膜泡沫滅火劑基本相同。

2 泡沫滅火系統(tǒng)應(yīng)用形式的選擇

(1)非水溶性甲、乙、丙類液體固定頂儲(chǔ)罐，可選用液上噴射系統(tǒng)、液下噴射系統(tǒng)、半液下噴射系統(tǒng)。

(2)水溶性甲、乙、丙類液體固定頂儲(chǔ)罐，應(yīng)選用液上噴射系統(tǒng)、半液下噴射系統(tǒng)。

(3)甲、乙、丙類液體外浮頂和內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐應(yīng)選用液上噴射系統(tǒng)。

(4)儲(chǔ)存溫度大于70℃或15℃時(shí)粘度大于440×10-6m2/s的非水溶性液體固定頂儲(chǔ)罐，應(yīng)選用液上噴射系統(tǒng)。

2.1 操縱方式

操縱方式有手動(dòng)操縱和自動(dòng)操縱兩種，目前我國多采用手動(dòng)操縱方式，自動(dòng)操縱方式很少采用。

2.2 泡沫液和水用量的確定

(1)對(duì)非水溶性甲、乙、丙類液體，當(dāng)采用液上噴射泡沫滅火時(shí)，宜選用蛋白泡沫液、氟蛋白泡沫液、水成膜泡沫液或成膜氟蛋白泡沫液；當(dāng)采用液下噴射泡沫滅火時(shí)，應(yīng)選用氟蛋白泡沫液、水成膜泡沫液或成膜氟蛋白泡沫液。

(2)對(duì)水溶性甲、乙、丙類液體以及含氧添加劑含量超過10%(v/v)的無鉛汽油或加醇汽油等，必須選用抗溶性泡沫液。

(3)當(dāng)用一套泡沫滅火系統(tǒng)同時(shí)保護(hù)水溶性和非水溶性甲、乙、丙類液體時(shí)，應(yīng)選用抗溶性泡沫液。

(4)泡沫液儲(chǔ)存在通風(fēng)干燥的了房間內(nèi)或敞棚內(nèi)，泡沫液的儲(chǔ)存溫度應(yīng)為0～40℃。

將泡沫液配制成泡沫混合液所使用的水為淡水或海水，一般要根據(jù)泡沫液生產(chǎn)商的要求選擇水質(zhì)，不得使用影響泡沫滅火性能的水。水溫為4～35℃。

3 泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 工程概況

某油茶籽加工及精煉廠，占地面積1.3×104m2，設(shè)有油茶籽倉庫、浸提車間、壓榨車間、精煉車間、灌裝車間、機(jī)修間、辦公樓、宿舍樓、鍋爐房、消防泵房、儲(chǔ)罐區(qū)等建、構(gòu)筑物單體，總建筑面積7×103m2。主要從事油茶籽加工、精煉及產(chǎn)品研發(fā)等相關(guān)生產(chǎn)工作。其中廠區(qū)設(shè)有茶油儲(chǔ)罐區(qū)：8個(gè)地面立式儲(chǔ)罐，單個(gè)儲(chǔ)罐尺寸直徑3 m、高6 m，單罐容積38 m3，儲(chǔ)罐區(qū)容總積304 m3，固定頂儲(chǔ)罐。

茶油，俗稱油茶籽油，又名山茶油、山茶籽油，中文同義詞：甜樺油；茶籽油；地檀香油；白珠木油；水楊酸甲酯；冬青油；冬青油水楊酸甲酯，是從山茶科山茶屬植物的普通油茶成熟種子中提取的純天然高級(jí)食用植物油，色澤金黃或淺黃，品質(zhì)純凈，澄清透明，氣味清香。分子式：C8H8O3，分子量：152.15，沸點(diǎn) 219 °C(lit.)，密度 1.181 g/mL at 25 ℃(lit.)，折射率 n20/D 1.54，閃點(diǎn) 107.8 °C，儲(chǔ)存條件 2 ～8 °C，顏色：淡黃。茶油具有較高的醫(yī)療、美容、保健等功效。茶油火災(zāi)危險(xiǎn)性為丙類，可燃液體，不溶于水。

3.2 泡沫滅火系統(tǒng)選擇

根據(jù)GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中8.1.4條、8.3.10條的規(guī)定，甲、乙、丙類液體儲(chǔ)罐(區(qū))內(nèi)的儲(chǔ)罐應(yīng)設(shè)置移動(dòng)水槍或固定水冷卻設(shè)施，罐壁高度小于7 m或容量不大于200 m3的儲(chǔ)罐可采用移動(dòng)式泡沫滅火系統(tǒng)。

移動(dòng)式泡沫滅火系統(tǒng)由消防車、機(jī)動(dòng)消防泵或有壓水源，泡沫比例混合器，泡沫槍、泡沫炮或移動(dòng)式泡沫產(chǎn)生器，用水帶等連接組成的滅火系統(tǒng)。泡沫液采用3%的氟蛋白泡沫液。

3.3 冷卻用水量

本項(xiàng)目按移動(dòng)式冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，地上立式固定頂儲(chǔ)罐的噴水強(qiáng)度為0.8 L/(s·m)，鄰近罐的噴水強(qiáng)度為0.7 L/(s·m)，鄰近罐按3個(gè)計(jì)算：

冷卻用水量Q1=3.14×3×0.8+3.14×3×0.5×0.7×3=17.5L/s

根據(jù)GB 50151-2010《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)，當(dāng)采用移動(dòng)式冷卻水系統(tǒng)時(shí)室外消火栓設(shè)計(jì)流量等于冷卻用水量。

3.4 泡沫混合液流量

根據(jù)《規(guī)范》，非水溶性丙類液體，當(dāng)采用氟蛋白泡沫液時(shí)，供給強(qiáng)度為8 L/(min·m2)，連續(xù)供給時(shí)間為45 min，撲救著火罐所需的泡沫混合液流量為：

式中：Q2為泡沫混合液流量(L/min)；F為保護(hù)面積(儲(chǔ)罐橫截面積，m2)；I為泡沫混合液供給強(qiáng)度(L/(min·m2))。

經(jīng)計(jì)算，Q2=3.14×1.5×1.5×8=56.5L/min(0.94 L/s)。

由于Q2較小，選用PQ4空氣泡沫槍即可滿足要求，PQ4空氣泡沫槍技術(shù)參數(shù)：流量4 L/s，泡沫或水的射程24 m，使用壓力范圍0.6～0.8 MPa。

撲救著火罐所需的泡沫混合液量為：

式中：W1為撲救著火罐所需的泡沫混合液量(m3)；Q3為實(shí)際使用的泡沫槍的泡沫混合液流量(L/min)；t1為泡沫混合液連續(xù)供給時(shí)間(min。)

儲(chǔ)罐區(qū)泡沫滅火系統(tǒng)水和泡沫混合液流速不宜大于3 m/s，泡沫混合液管管徑為DN50。

充滿管道所需的泡沫混合液量：

式中：W2為充滿管道所需的泡沫混合液量(m3)；F2為泡沫混合液管截面積(m2)；L為泡沫混合液管輸送長度(m)。

泡沫混合液總量W=W1+W2=10.8+0.3=11.1m3

泡沫原液儲(chǔ)量Wp：

式中：b為泡沫液混合比。

選用泡沫原液儲(chǔ)罐PGNL700型1個(gè)，儲(chǔ)罐容量0.7 m3。

3.5 泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)備器材

根據(jù)上述計(jì)算，選用相應(yīng)設(shè)備器材：儲(chǔ)罐的冷卻水量17.5 L/s由廠區(qū)消火栓泵供給，消火栓泵流量50 L/s，揚(yáng)程50 m，2臺(tái)，1用1備，室外消火栓沿廠區(qū)消防車道布置，儲(chǔ)罐區(qū)周圍布置不少于2個(gè)室外消火栓。

泡沫混合液水泵流量10 L/s，揚(yáng)程100 m，1臺(tái)，可滿足至少2支PQ4空氣泡沫槍的流量和壓力使用要求。

壓力比例泡沫混合器PHYN32(DN50)1個(gè)，移動(dòng)式空氣泡沫槍PQ4(流量4 L/s)4支，消防水槍(φ19)4支，消防水帶(內(nèi)襯里，DN65，L=25m)8條，上述消防器材配置在消防泵房內(nèi)。泡沫消火栓(PSS80-65X2)1個(gè)，DN65X2管牙接口，布置在儲(chǔ)罐區(qū)附近。消防水池容積540 m3，滿足本項(xiàng)目室內(nèi)外消火栓、泡沫滅火系統(tǒng)用水要求，泡沫消防泵站可與消防水泵房合建，泡沫消防泵站與被保護(hù)甲、乙、丙類液體儲(chǔ)罐或裝置的距離不宜小于30 m。在泡沫混合液水泵出水管與比例混合器的進(jìn)口之間的管段設(shè)置水泵接合器。

4 結(jié)束語

在建筑工程給排水設(shè)計(jì)中，平時(shí)用到泡沫滅火系統(tǒng)的機(jī)會(huì)少，致使在民用建筑設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)人員對(duì)泡沫滅火系統(tǒng)比較生疏，在設(shè)計(jì)一些丙類可燃液體儲(chǔ)存使用場所時(shí)必須設(shè)計(jì)泡沫滅火系統(tǒng)，容易造成遺漏或設(shè)計(jì)不符合泡沫滅火系統(tǒng)的要求，造成違反規(guī)范強(qiáng)條的現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)和審圖中必須引起足夠重視。在一些甲、乙、丙可燃液體儲(chǔ)罐工程中，單罐容積和總?cè)莘e比較小，只要設(shè)置移動(dòng)式泡沫滅火系統(tǒng)即可，系統(tǒng)相對(duì)簡單，設(shè)計(jì)計(jì)算難度不大，但是必須按《規(guī)范》設(shè)計(jì)。