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        廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)在海洋平臺上的應(yīng)用

        2021-11-03 10:47:18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
        中國船檢 2021年10期
        關(guān)鍵詞:化學(xué)系統(tǒng)

        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,比如廚房排風管道采用CO系統(tǒng)滅火、深油煎鍋采用獨立配置的滅火系統(tǒng)、向廚房集氣罩、排風管道和廚具同時噴灑液體滅火藥劑等方案,本文根據(jù)實船項目經(jīng)驗,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,燃燒產(chǎn)生的熱量,隨氣流進入集氣罩及排風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,向通風集氣罩、廚具表面和排風管等區(qū)域,按預(yù)定的流量噴射液體滅火藥劑,當液體藥劑噴射到著火的炊具上時,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以下,不能復(fù)燃的條件為止,同時能防止可燃蒸汽的彌散,從而達到滅火效果。

        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、遠程手拉啟動器、控制拉鎖管道等幾個主要部件組成,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)動氮氣,藥劑罐可以根據(jù)實際需要,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)主要儲存高壓氮氣或CO氣體,氮氣或CO氣體從氣瓶中流出并向藥劑罐加壓,進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,詳細選型時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,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,外部拉鎖通常安裝在廚房附近的餐廳內(nèi),以實現(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,廚房送風機、廚房抽風機、炊具、照明等電氣設(shè)備均通電運行,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,立即切斷廚房風機,廚房480V、230V電源及通風管上的防火風閘系統(tǒng),并遠程輸出報警信號至火災(zāi)報警系統(tǒng)以及機艙監(jiān)控系統(tǒng),同時在廚房內(nèi)外各設(shè)置一套聲光報警器,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,帶有四個桁架式樁腿,每個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)保護的范圍包括電灶、電炒鍋、深油煎鍋、集氣罩、排風管等。

        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4個排氣口,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)配有新風風幕以及照明系統(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算

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

        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)計余量考慮,配置規(guī)格為3加侖的藥劑罐共計4罐,分4個箱體,其中1個為安素主釋放裝置、1個為安素控制啟動釋放裝置、2個為單罐安素箱體,四個箱體并排布置,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)及消防自動報警系統(tǒng)??刂葡潆娫磥碜詰?yīng)急電源,控制箱內(nèi)可輸出信號至應(yīng)急切斷系統(tǒng),以切斷風機、廚房電源及防火風閘,同時輸出火災(zāi)報警信號至火災(zāi)探測系統(tǒng),同時在本地及餐廳內(nèi)發(fā)出生光報警,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,控制箱同時發(fā)出聲光報警信號,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,給人員撤離提供保護。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設(shè)備的正中心以達到最佳的滅火效果,為了滿足該要求,除了向上噴射的用于廚房排風管道內(nèi)的2W型噴頭外,其余噴頭均連接有1個萬向接頭,用來根據(jù)設(shè)備實際位置調(diào)整噴射角度。所有管道穿過煙罩時加裝了相對應(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),每個排風口處安裝1個,如果排風口之間的距離大于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)點如圖10所示。

        圖10 典型探測器的安裝節(jié)點

        廚房濕式化學(xué)滅火系統(tǒng)的優(yōu)缺點

        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,藥劑存儲罐才進行加壓,故藥劑存儲罐可以在現(xiàn)場直接進行充裝,可快速恢復(fù)系統(tǒng)運行;藥劑本身的存儲期限長,如安素公司的藥劑可儲存長達12年;系統(tǒng)運行可靠,便于維護,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;系統(tǒng)噴放時,可以持續(xù)、恒定的壓力穩(wěn)定地釋放到保護區(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間在30s內(nèi),系統(tǒng)運行可靠、安全;箱體壁掛式安裝,美觀、占用空間?。话惭b時間短、可維護性好且維護費用低。

        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,并經(jīng)過了美國保險商試驗所(UL)以及中國公安部消防產(chǎn)品評定中心的CCCf的認證。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,如果廚房設(shè)備布置發(fā)生變化,則需要對系統(tǒng)進行必要的調(diào)整。當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)重新進行計算復(fù)核。當系統(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、低廉的維護費用等優(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)船舶或平臺項目廚房滅火系統(tǒng)的設(shè)計及施工提供借鑒。

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