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泡沫灭火系统的运用


泡沫灭火系统的运用

姓名: 班级: 学号:

宋文杰 08 给排水 2 班 0836240040

泡沫灭火系统的运用
(姓名 宋文杰 班级 08 给排水 2 班 学号 0836240040)
摘要:19 世纪末 20 世纪初,随着石油工业的发展以及人们对于液体燃料火灾扑灭方法的需 求,泡沫灭火系统开始出现并迅速发展。在原油处理场,甲乙丙类液体储罐区等地点,泡沫灭火 系统都得到了充分的使用。 同时, 随着新型材料的开发, 新型的泡沫灭火系统也在不断的发展中。 关键词:泡沫灭火系统、实际运用、新型灭火剂

1 泡沫灭火系统概述
19 世纪末 20 世纪初,随着石油工业的发展,人们对于扑灭液体燃料的方法愈发 的需求,随着泡沫灭火剂的出现,逐渐解决了这一问题,于此同时,相应的泡沫灭火 系统也发展起来。由于石油工业以及其他一些液体燃料的快速开发和使用,泡沫灭火 系统也以较快的速度在一个世纪内完善起来。

1.1 系统的组成和工作原理
泡沫灭火系统主要由消防泵、消防水源、泡沫灭火剂储存装置、泡沫比例混合装 置、泡沫产(发)生装置、泡沫液储罐及管道等组成。它是通过泡沫比例混合器将泡 沫灭火剂与水按比例混合成泡沫混合液,再经泡沫产(发)生装置制成泡沫并通过流 淌,覆盖施放到着火对象上实施灭火的系统。泡沫体积与其混合液体积之比称为泡沫 的倍数,按照系统产(发)生泡沫的倍数不同,泡沫系统分为低倍数泡沫灭火系统、 中倍数泡沫灭火系统、高倍数泡沫灭火系统。

1.2 系统的灭火机理
低倍数泡沫灭火系统的主要灭火机理是通过泡沫层的覆盖、冷却和窒息等作用, 实现扑灭火灾的目的; 高倍数泡沫灭火系统的主要灭火机理是通过密集状态的大量高 倍数泡沫封闭火灾区域,以淹没和覆盖的共同作用阻断新空气的流入达到窒息灭火。 由于泡沫混合液中水的成分占 97%以上所以它同时伴有冷却而降低燃烧液体蒸发的 作用,以及灭火过程中产生的水蒸气的窒息作用;中倍数泡沫的灭火机理取决于其发 泡倍数和使用方式,当以较低的倍数用于扑救甲、乙、丙类液体流淌火灾时,其灭火 机理与低倍数泡沫相同。当以较高的倍数用于全淹没方式灭火时,其灭火机理与高倍 数泡沫相同
【1 】



1.3 泡沫灭火剂
泡沫灭火剂的发展始终贯穿于泡沫灭火技术的发展, 泡沫灭火剂的沿革从一个侧 面记载着泡沫灭火技术的发展轨迹。19 世纪,随着石油工业的发展,石油及其产品 的火灾频频发生,传统灭火剂- 水对其无能为力,所以从 19 世纪末人们就致力开发 扑救液体燃料火灾的方法和灭火剂。1900 年劳兰特发明了由硫酸铝水溶液与碳酸氢 钠及皂角草素水溶液发生化学反应而产生化学泡沫的灭火方法,在此基础上,1925 年厄克特研制出了干法化学泡沫,在工业上得到了应用。1937 年萨莫发明了用天然 蛋白质水解制取蛋白泡沫灭火剂的方法,泡沫灭火技术得到了里程碑式的发展,1939 年德国的戴姆勒又研制出了金属皂型抗溶蛋白泡沫灭火剂。1954 年英国的艾斯诺和 史密斯发明了高倍泡沫灭火剂。为了安全,在二次世界大战期间,英国用蛋白泡沫进 行油罐液下喷射泡沫灭火试验,因蛋白泡沫疏油性差而未成功,出于技术需要开始研 制新的泡沫灭火剂。美国获取英国的试验信息后也进行了该项技术的研究,1964 年 图夫等人率先以氟碳表面活性剂和碳氢表面活性剂为基料成功研制出了普通水成膜 泡沫灭火剂,该泡沫灭火剂表现出了灭火快、储存时间长及对灭火设备适应性强等卓 越性能, 被世界各国所认可。 1965 年英国 ICI 公司采用向蛋白泡沫灭火剂中添加氟碳 表面活性剂的手段开发出了氛蛋白泡沫灭火剂, 克服了蛋白泡沫灭火剂的缺点并将灭 火效力提高了一倍。1972 年美国人奇萨在普通水成膜泡沫灭火剂的基础上,添加了 一种抗醇的高分子化合物,制成了抗溶水成膜泡沫灭火剂(AFFF/AR) ,也称多用 途水成膜泡沫灭火剂。70 年代末英国 Angus 公司以水解蛋白为基础,通过添加适宜 的氟碳表面活性剂研制出了成膜蛋白泡沫灭火剂。 目前使用的泡沫灭火剂种类繁多,主要有蛋白泡沫灭火剂(P) ,氟蛋白泡沫灭火 剂(FP) ,抗溶氟蛋白泡沫灭火剂(FP-AR) ,成膜氟蛋白泡沫灭火剂(FFFP) , 成膜氟蛋白抗溶泡沫灭火剂(FFFP-AR) ,普通合成抗溶泡沫灭火剂(S-AR) ,水成
【 膜泡沫灭火剂(AFFF) ,水成膜抗溶泡沫灭火剂(AFFF-AR)2】 。

2 泡沫灭火系统应用
泡沫灭火系统对于扑灭甲、乙、丙类液体火灾和某些固体火灾是最行之有效的灭 火手段。由于该系统具有安全可靠、经济实用、灭火效率高、无毒性的特点,从 20 世纪初开始应用至今,目前已在国内外的石油化工企业、油库、地下工程、汽车库、 各类仓库、煤矿、大型飞机库、船舶等场所得到广泛的运用。

2.1 泡沫灭火系统型式的选择
在选择储罐区泡沫灭火系统时,应当注意非水溶性甲、乙、丙类液体的固定顶储 罐,可选用液上喷射泡沫灭火系统、液下喷射泡沫灭火系统或半液下喷射泡沫灭火系 统;水溶性甲、乙、丙类液体的固定顶储罐,应选用液上喷射泡沫灭火系统或半液下 喷射泡沫灭火系统;甲、乙、丙类液体的外浮顶储罐、内浮顶储罐、直径大于 18m 的固定顶储罐以及水溶性液体的立式储罐,不应选用泡沫炮作为主要灭火设施;高度 大于 7m、直径大于 9m 的固定顶储罐,不应选用泡沫枪作为主要灭火设施【3】 。 在非水溶性甲、乙、丙类液体可能泄漏的室内场所,泄漏厚度不超过 25mm 的水 溶性甲、 乙、 丙类液体可能泄漏的室内场所以及泄漏厚度超过 25mm 但是有缓冲物的 水溶性甲、乙、丙类液体可能泄漏的室内场所,宜选用泡沫喷淋系统。 汽车槽车或火车槽车的类甲、乙、丙液体装卸栈台可选用泡沫喷淋系统或泡沫炮 系统。设有围堰的甲、乙、丙类液体室内流淌区域,应根据保护区域具体情况选用泡 沫喷淋系统,泡沫炮或泡沫枪系统。无围堰的甲、乙、丙类液体室外流淌区域宜选用 移动式泡沫炮或泡沫枪系统。 对于 A 类和 B 类火灾,高倍数泡沫能够迅速充满大面积的火灾区域,以淹没和 覆盖的方式进行扑灭。高倍数泡沫不会受到保护面积和空间的限制,对于不易找到或 难以接近火源的火灾也非常有效【7】 ,是扑灭这种火灾的第一选择。

2.2 低倍数泡沫灭火系统在油罐消防的运用
低倍数泡沫灭火系统是指发泡倍数小于 20 的泡沫灭火系统。 该系统自 1937 年诞 生以来,一直是甲、乙、丙类液体储罐以及石油化工装置区等场所的首选灭火系统。 随着泡沫灭火剂和泡沫灭火设备及工艺的不断发展完善, 低倍数泡沫系统作为成熟的 灭火技术,被广泛用于生产、加工、储存、和使用甲、乙、丙类液体的保护场所。 以新疆油田公司采油二厂原油处理站为例,该原油处理站有 3 个油罐区: 1 个原 油罐区 , 设置 5000 m 3 拱顶油罐 7 座; 2 个净化油事故罐区 , 设置 5000 m 3 拱顶 油罐 3 座。 由于处理站距消防站较远 , 油罐区消防应该设置固定式低倍数泡沫灭火 系统。 通过计算确定布置 PC8 型空气泡沫产生器 6 个,并于油罐顶均匀布置。同时为了 方便管理及维修 , 将冷却水泵与泡沫泵选成同一种型号,确定消防泵流量,一共需 要 3 台, 用于冷却水和泡沫液各一台, 留一台作为备用泵
【8】

。 在该工程中, 通过计算,

使用扬程为 150m 的消防泵, 这样做是为了使消防用水到达油罐, 还能有 0.175MPa 的 压力,用以同时满足水喷雾灭火系统供水压力的要求。计算冷却以及泡沫用水量,得 出冷却(含罐顶)及泡沫用水储备总量为 1612 m 3 , 因此 , 该工程设 2 座 900 m 3 消 防水池(有效容积 1800 m 3 )。 根据《低倍数泡沫灭火系统设计规范》G B50151 - 92 (2000 年版) 的要求 , 采 用液上喷射泡沫灭火时 , 宜选用蛋白泡沫液、氟蛋白泡沫液或水成膜泡沫液 。在采 油二厂原油处理站油罐工程中,设计人员选用了氟蛋白泡沫液 , 混合比例为 6 %。 最后是供液方式的选择。一般来说,在固定式低倍数泡沫灭火系统中, 空气泡沫 产生器安装在油罐的内部上端 , 喷射出的泡沫由反射板反射在罐内壁 , 并沿罐内 壁向液面上覆盖 , 直到盖住燃烧的表面 , 达到灭火的目的。为了使泡沫能均匀、迅 速地覆盖整个液面 , 一般的设计是在一个油罐上安装 2 只或更多空气泡沫产生器 , 并沿圆周方向均匀布置。 在以往的设计中 , 通常的做法是将 1 根泡沫混合液主管道 引入防火堤内 , 至罐体后再分成几根支管 , 分别向罐顶的空气泡沫产生器输送泡 沫混合液。 但这样的设计存在弊端, 在防火堤外无法单独控制某一只空气泡沫产生器 , 若该系统中的某只空气泡沫产生器损坏 , 那么泡沫就会从被破坏的产生器处释放出 来 , 不但造成泡沫浪费 , 甚至会造成整个设施不能灭火的严重后果。因此,在对采 油二厂原油处理站油罐进行消防设计时 ,设计人员进行了有针对性的改进设计: 将 泡沫混合液管道在防火堤外分别设置管道 , 使每只泡沫产生器均有 1 条独立的泡 沫混合液管道输送泡沫混合液 , 并在堤外设有切断阀 , 一个控制阀门对应于 1 只 泡沫产生器。 当灭火时 , 若发现某个泡沫产生器损坏 , 便可在防火堤外切断该支管 路 ,而其它泡沫产生器仍可正常发挥作用 , 从而保证了整个泡沫灭火系统的有效运 行【5】 。 从上面的实例可以看出,低倍数泡沫灭火系统在实际的工程设计过程中,除了需 要严格按照规范选择泡沫灭火剂,进行严谨的工程计算外,还必须灵活运用以往工程 设计的实际经验,不能生搬硬套,要有开拓创新的精神。由于泡沫灭火系统是在 20 世纪初才出现的灭火系统,虽然日益完善,但在很多方面,比如上述的供液工艺上还 是不够成熟,对于新型灭火材料的开发和利用,更是有很高的研究价值。

3 新型泡沫灭火系统

3.1 SP 合成型泡沫喷淋灭火系统的应用
随着我国经济的迅速发展,消防技术、消防产品不断涌现,广泛地应用在工程建 设中,为预防和扑救火灾发挥重要作用,S P 合成型泡沫喷淋灭火系统作为一种新型、 高效、 经济、 安全的灭火技术正在一些发达国家得到应用, 我国也开始引进这种技术, 并在建筑工程建设中得到应用。 SP 速灭合成型阻燃灭火剂是一种无机物为基体的化合物。是由新加坡 KINGSTON INDVSTRIES PTE LTD 生产,既有良好的灭火性能,又有较好的阻燃作用 ,氧指数达 8O,该灭火剂稳定性好,对环境无污染,具有生物降解性,对人畜无害,是集灭 A、 B、C 类火灾,且具有良好的绝缘性能的灭火剂。 该灭火系统的组件主要有储液罐、氮气钢瓶、电动阀、减压阀、安全阀、压力表 和管道等部件组成。 其主要原理是将合成型阻燃灭火剂和水按一定比例混合储存于储 液罐中, 火灾时, 通过火灾自动报警联动控制或手动控制, 经管道和水雾喷头雾化后, 将合成型阻燃灭火剂喷射到保护对象表面迅速冷却,并产生一层阻燃薄膜,使保护对 象与空气阻隔,达到迅速灭火的目的。由于该灭火系统吸收了水喷雾灭火系统和泡沫 灭火系统的特点,采用储存在钢瓶内 15MPa 的氮气直接启动储液罐内的灭火剂混合 液, 经管道和喷头喷出实施灭火, 因此同时具有水雾灭火系统和泡沫灭火系统的冷却、 窒息、乳化、隔离等灭火机理。该系统设备简单、布置紧凑。目前在国内已经有比较 完善的技术工艺,并经国家固定灭火系统和耐火结构质量监督检验中心检验合格【6】 。 综上所述,SP 合成型泡沫喷淋灭火系统是具有高效、安全、经济的灭火系统, 在油浸电力变压器、燃油锅炉房、燃油发电机房、油罐室以及 A、B 类火灾具有广泛 的运用前景。

4 总结
总体而言,在石油及其他液体燃料被大规模运用的今天,为了生产安全的需要, 对于泡沫灭火系统这一在扑救甲乙丙类液体火灾中必不可少的消防系统有了更高的 要求。因此,对于泡沫灭火的学习和研究是很有必要的,在学习这一系统的过程中, 必须要有创新的精神, 并随时通过各种途径来获取新的灭火系统工艺和新的灭火剂材 料技术。只有这样,才能满足现代液体燃料火灾扑救的要求。

参考文献
[1] 景绒. 建筑消防给水系统[M]. 安全科学与工程出版中心: . 化学工业出版社, 2006. 226. . . .

[2] 徐晓楠. 灭火剂与灭火器[M]. 安全科学与工程出版中心: . 化学工业出版社, 2006. 121. . . . [3] GB50151-92. 低倍数泡沫灭火系统设计规范[S]. . S . [4] GB50183-2004. 石油天然气工程设计防火规范[S]. . S . [5] 崔学龙 郑承勇 段新禄等. 水喷雾灭火及低倍数泡沫灭火系统在油罐消防的应用[J]. . J . 化工设计,2006,16(1). . [6] 赵永代. SP 合成型泡沫喷淋灭火系统的应用探索[R].南宁市: 50023,广西壮被自治 . . 区消防总队,2000. . [7] GB50196-93. 高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范[S]. . S . [8] GB50219-95,水喷雾灭火系统设计规范[S]. S .


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