李世環(huán)（中海油石化工程有限公司，山東 青島 266100）

1 吸入式泡沫滅火系統(tǒng)應(yīng)用局限性分析

我國石化罐區(qū)目前消防滅火的主要方式多采用吸入式泡沫滅火系統(tǒng)，近幾年，多起罐區(qū)火災(zāi)印證，真正起到滅火作用的多是消防救援隊(duì)出動(dòng)多臺(tái)消防車和多名消防隊(duì)員，耗時(shí)幾個(gè)甚至幾十個(gè)小時(shí)才將大火熄滅，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，罐區(qū)設(shè)置的固定滅火裝置所起的作用效果不顯著。從多年工程實(shí)踐總結(jié)，傳統(tǒng)的吸入式泡沫滅火系統(tǒng)有以下問題：

（1）系統(tǒng)用大量的水與泡沫原液進(jìn)行混合，從系統(tǒng)末端噴射釋放的泡沫混合液大小不一，系統(tǒng)產(chǎn)生的泡沫不均勻，泡沫空隙率高，產(chǎn)生的泡沫易破碎；

（2）系統(tǒng)的末端泡沫發(fā)生器設(shè)置在儲(chǔ)罐上，火災(zāi)工況下，火場周圍空氣中會(huì)伴有大量的煙塵等雜質(zhì)，系統(tǒng)采用吸入式發(fā)泡[1]，極易將煙塵等雜質(zhì)吸入泡沫發(fā)生器內(nèi)，影響泡沫混合液正常發(fā)泡；

（3）浮頂儲(chǔ)罐采用的泡沫發(fā)生器多采用玻璃密封，儲(chǔ)罐在裝載、卸車作業(yè)過程中儲(chǔ)罐內(nèi)壓力波動(dòng)，極易將泡沫發(fā)生器的玻璃密封損壞，導(dǎo)致儲(chǔ)罐內(nèi)油氣外漏，廢氣通過泡沫產(chǎn)生器發(fā)泡板或者是消防管道連接接口處泄漏至大氣，引發(fā)安全事故，影響儲(chǔ)罐的消防安全。

綜上所述，傳統(tǒng)的吸入式泡沫滅火系統(tǒng)中，泡沫產(chǎn)生器的設(shè)置、日常使用維護(hù)、泡沫原液與消防水的混合均勻性、泡沫混合液質(zhì)量等方面出現(xiàn)問題，極易造成整個(gè)系統(tǒng)失效，起不到滅火作用。系統(tǒng)產(chǎn)生的泡沫混合液質(zhì)量劣質(zhì)，附著力小，泡沫動(dòng)能低，不但起不到隔絕空氣的作用，大幅度降低泡沫混合液的析液時(shí)間，還會(huì)造成罐區(qū)火災(zāi)大面積復(fù)燃，極易引發(fā)二次火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，增加了救援難度，對(duì)人員生命安全造成嚴(yán)重威脅。

眾所周知，石化罐區(qū)從發(fā)生火災(zāi)到消防救援隊(duì)到達(dá)現(xiàn)場的10～15分鐘是滅初期火災(zāi)的黃金期，罐區(qū)設(shè)置的固定式滅火裝置能否在這段黃金期及時(shí)、有效地發(fā)揮滅火作用，就顯得至關(guān)重要。

2 壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)概述

2.1 工作原理

系統(tǒng)由壓縮空氣泡沫產(chǎn)生裝置、壓縮空氣泡沫釋放裝置、控制系統(tǒng)、電動(dòng)（氣動(dòng)）閥門和管路等附件組成，系統(tǒng)可以在發(fā)生火災(zāi)時(shí)向防護(hù)區(qū)施加壓縮空氣泡沫，進(jìn)行滅火。和傳統(tǒng)的吸入式泡沫滅火裝置相比，固定式壓縮空氣泡沫滅火裝置具備獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)在穩(wěn)定性、安全性、效率性方面表現(xiàn)良好。

壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)，從原理上[2]來說是將壓縮空氣注入泡沫混合液中使之發(fā)泡，壓縮空氣從系統(tǒng)源頭注入，在整個(gè)系統(tǒng)管路內(nèi)充分、均勻混合發(fā)泡，由此可形成細(xì)膩、均勻泡沫，以設(shè)定的壓力（高動(dòng)能）在系統(tǒng)末端噴射裝置釋放，進(jìn)行滅火。常用的噴射裝置包括噴嘴、泡沫炮、噴頭等。

系統(tǒng)的泡沫產(chǎn)生裝置（核心裝置）都是在遠(yuǎn)離保護(hù)區(qū)域外（非爆炸危險(xiǎn)區(qū)域）設(shè)置的，系統(tǒng)通過一系列的聯(lián)鎖控制過程，可程序控制配比滿足消防要求精準(zhǔn)的泡沫混合液，通過管路輸送至防護(hù)區(qū)內(nèi)進(jìn)行釋放。從系統(tǒng)整個(gè)過程原理來看，較傳統(tǒng)吸入式泡沫滅火系統(tǒng)，壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)將滅火用的泡沫混合液的配比工序放到了整個(gè)系統(tǒng)的首端，將壓力氣體正壓輸入，通過氣液混合器、長距離輸送管路保證泡沫混合液均勻、細(xì)膩且?guī)в休^高壓力，確保泡沫混合液在系統(tǒng)最末端的噴射裝置處仍具有較高動(dòng)能，可穿越火災(zāi)現(xiàn)場的火羽流，噴射距離遠(yuǎn)。

壓縮空氣泡沫是泡沫混合液和壓力氣體在氣液混合裝置中混合形成的泡沫，即泡沫混合液和壓力氣體按照一定流量比例，在一定壓力作用下同時(shí)注入到氣液混合裝置中，混合裝置內(nèi)部裝有擾流器，擾流器使得兩種氣體混合在一起，形成一定發(fā)泡倍數(shù)的泡沫液。這些泡沫液會(huì)經(jīng)過管道和噴射器輸送到被保護(hù)對(duì)象的具體位置上。

2.2 滅火劑-泡沫液類型

和固定式壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)配套的滅火劑包含A類和B類兩個(gè)類型，一般情況下，A類滅火劑在容易燃燒的液體火災(zāi)中使用比較廣泛。

消防部門的人員表示，在將壓縮空氣泡沫系統(tǒng)和蛋白泡沫滅火系統(tǒng)聯(lián)合在一起使用能夠有效替代PFOS泡沫滅火劑[3]，由此明確了壓縮空氣蛋白泡沫的實(shí)際應(yīng)用有效性，以及其在替代其他泡沫滅火劑的可行性、可操作性。

壓縮空氣泡沫系統(tǒng)在最開始應(yīng)用時(shí)的應(yīng)用目的類似于A類泡沫，適合用來撲救A類型的火災(zāi)，不能夠用來撲救大范圍的火災(zāi)。從實(shí)際應(yīng)用情況來看，這類設(shè)備在使用的時(shí)候也能夠用來產(chǎn)生B類的泡沫[4]，但是出于各個(gè)因素的考慮會(huì)選擇使用A類滅火劑。壓縮空氣B類的滅火泡沫多出現(xiàn)在消防車上，和A類壓縮空氣滅火泡沫是同時(shí)存在和使用的。

滅火劑品質(zhì)的好壞，直接影響系統(tǒng)的使用效果。國外某品牌的泡沫液經(jīng)過嚴(yán)格歐盟標(biāo)準(zhǔn)和NFPA18認(rèn)證，無毒無刺激，可在15天內(nèi)99%生物降解，對(duì)人、動(dòng)物和水體均無毒害，是一種新型的環(huán)保型泡沫液。獨(dú)特的微六邊形泡沫結(jié)構(gòu)，高沖量、泡沫大小均勻細(xì)膩、泡沫穩(wěn)定性高、附著力強(qiáng)、泡沫在噴射后，可形成泡沫毯，隔絕空氣效果顯著，不易復(fù)燃。

2.3 系統(tǒng)形式種類

根據(jù)安裝方式不同，壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)分為固定式、半固定式、移動(dòng)式。根據(jù)工程項(xiàng)目使用的具體工況，結(jié)合儲(chǔ)罐儲(chǔ)存物料的火災(zāi)危險(xiǎn)性，有多種選擇，也可以選擇固定式和移動(dòng)式組合式的配置形式。移動(dòng)式壓縮空氣泡沫滅火裝置有車載式、手動(dòng)便攜式（移動(dòng)式）、集成式等。

車載式壓縮空氣泡沫滅火設(shè)備主要應(yīng)用在移動(dòng)式消防車輛上，具有方便、高效、安全、環(huán)保的特點(diǎn)，從實(shí)際應(yīng)用情況來看，壓縮空氣泡沫消防車在滅火時(shí)的效率較高，滅火強(qiáng)度大，滅火過程中對(duì)水資源的消耗比較少。

手動(dòng)便攜式（移動(dòng)式）小型設(shè)備充分考慮攜帶便利、占用空間、使用操作靈活的特點(diǎn)，被應(yīng)用在機(jī)場、煉油廠、軍事基地、博物館、圖書館等場所。

集成壓縮空氣泡沫系統(tǒng)由自動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在具體實(shí)施操作的時(shí)候集合空壓機(jī)、比例混合器、水泵、發(fā)動(dòng)機(jī)、控制器等，通常為撬塊設(shè)備，系統(tǒng)緊湊、占地面積小，應(yīng)用在高層建筑、地鐵隧道等封閉空間居多。

3 固定式壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)在罐區(qū)使用案例分析

3.1 項(xiàng)目概況

某項(xiàng)目罐區(qū)包括4座50 m3固定頂儲(chǔ)罐，1座50 m3臥式儲(chǔ)罐，2座100 m3浮頂儲(chǔ)罐。儲(chǔ)存介質(zhì)為溶劑油、二甲苯、異丙胺。儲(chǔ)罐區(qū)火災(zāi)危險(xiǎn)性分類為甲類。

3.2 滅火設(shè)計(jì)方案

項(xiàng)目設(shè)置固定式壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)，具體方案如下：

內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐采用液上噴射系統(tǒng)；固定頂儲(chǔ)罐采用液下噴射系統(tǒng)；防火堤四周布置泡沫噴嘴，撲救防火堤內(nèi)液體流散火災(zāi)，其余儲(chǔ)罐區(qū)設(shè)置儲(chǔ)罐液上噴射系統(tǒng)保護(hù)固定頂儲(chǔ)罐，噴頭安裝圖如圖1、圖2所示。

圖1 罐區(qū)滅火及冷卻噴頭示意圖

圖2 防火堤滅火噴頭示意圖

項(xiàng)目設(shè)置一套固定式壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)。采用實(shí)時(shí)比例混合系統(tǒng)，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，水和泡沫液通過泡沫比例混合器形成泡沫混合液，泡沫混合液和壓縮空氣再通過泡沫發(fā)生器，產(chǎn)生壓縮空氣泡沫通過著火區(qū)的釋放裝置進(jìn)行噴放。

用于冷卻系統(tǒng)采用干泡沫，用于滅火系統(tǒng)采用濕泡沫。按照同一時(shí)間，一處火情，系統(tǒng)按照保護(hù)范圍內(nèi)泡沫混合液流量和使用總量最大的防護(hù)區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)。最大防護(hù)區(qū)為異丙胺儲(chǔ)罐區(qū)，沿防火堤四周布置泡沫噴嘴。發(fā)生火情時(shí)泡沫噴嘴全部噴放，泡沫混合液供給強(qiáng)度不小于5 L/(min·m2)，則泡沫混合液流量不小于720 L/min；同時(shí)使用一把泡沫噴槍，泡沫混合液流量不小于240 L/min。泡沫混合液總流量不小于960 L/min。

主要設(shè)計(jì)參數(shù)：

（1）非水溶性液體儲(chǔ)罐液上噴射系統(tǒng)泡沫混合液供給強(qiáng)度不小于2.5 L/(min·m2)；水溶性液體儲(chǔ)罐液上噴射系統(tǒng)泡沫混合液供給強(qiáng)度不小于6.0 L/(min·m2)；防火堤內(nèi)流散火災(zāi)保護(hù)不小于5 L/(min·m2)；

（2）連續(xù)供給時(shí)間：非水溶性液體儲(chǔ)罐液上噴射系統(tǒng)45 min；水溶性液體儲(chǔ)罐液上噴射系統(tǒng)30 min；防火堤內(nèi)流散火災(zāi)保護(hù)60 min；

（3）壓縮空氣泡沫釋放裝置工作壓力：0.1 MPa；

（4）泡沫液混合比例為0.6%，采用B類耐醇泡沫；

（5）自泡沫中析出其質(zhì)量25%的液體所需要的時(shí)間大于3.5 min；

（6）系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間≤5 min；

（7）氣液比為 6∶1。

系統(tǒng)設(shè)置了泡沫站1座，泵站內(nèi)設(shè)置了2臺(tái)泡沫供水泵，1套壓縮空氣泡沫滅火裝置及配套的控制設(shè)備，管道布置如圖3所示。廠區(qū)設(shè)置固定式消防水罐，儲(chǔ)存一定量的消防水，消防補(bǔ)水采用市政管道，保證了項(xiàng)目消防用水的可靠性。

圖3 管道布置圖

3.3 系統(tǒng)控制過程

（1)自動(dòng)（聯(lián)鎖）控制；（2)手動(dòng)（遠(yuǎn)程）啟動(dòng)；（3）應(yīng)急（現(xiàn)場）啟動(dòng)。

同時(shí)壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)與廠區(qū)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)通訊，系統(tǒng)的狀態(tài)也需要反饋至火警系統(tǒng)內(nèi)，確?；馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)壓縮控制泡沫滅火系統(tǒng)是否處于正常狀態(tài)。

4 結(jié)語

綜上所述，文章分析了傳統(tǒng)吸入式泡沫滅火系統(tǒng)在應(yīng)用過程中存在的相關(guān)問題，介紹了壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)的組成、工作原理及其適用范圍，以國內(nèi)一個(gè)小規(guī)模的儲(chǔ)罐區(qū)作為工程實(shí)例進(jìn)行舉例說明，可為后續(xù)的儲(chǔ)罐消防工程設(shè)計(jì)，提供一些參考。消防工程設(shè)計(jì)可打破固有理念，勇于采用新型、前沿、可靠的消防技術(shù)，以提高儲(chǔ)罐區(qū)消防安全。壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)在國內(nèi)應(yīng)用的項(xiàng)目不多，未來仍需要相關(guān)人員進(jìn)一步的研究，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)的有效性、可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。