泡沫噴淋自動滅火系統在高溫機泵火災中的應用

在大型煉油廠的煉油區域內，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報警系統。當火災發生后，這些設施基本能保證工作人員立即發出火警信號，同時及時啟動消防設施滅火。但是，裝置區有一類高溫機泵，它們輸送的工作介質( 油類，溫度220 ～ 380℃) 的溫度超過其自燃點溫度，在泵軸的機械密封處、閥門及法蘭處存在泄漏隱患。一旦發生泄漏，高溫介質暴露在空氣中即刻發生自燃，釀成火災，而且會隨介質的流淌而迅速蔓延。這類高溫機泵區域均配置推車式水成膜泡沫滅火器。根據消防隊的臨場經驗，對這類高溫油類流淌火災，泡沫的滅火效果優于其它滅火劑，遂決定將現有的推車式泡沫滅火器改為泡沫噴淋自動滅火系統。
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化學和物理的作用，充填大量氣體( CO2或空氣) 后形成無數小氣泡。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行冷卻; (4) 泡沫液蒸發產生的水蒸氣可以降低燃燒物附近的氧濃度。泡沫滅火劑分化學泡沫滅火劑和空氣泡沫滅火劑，空氣泡沫滅火劑按發泡倍數又分為低倍(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。其中水成膜泡沫滅火劑具有非常好的流動性，能繞過障礙物流動，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、推車式泡沫滅火器的滅火原理及改造
現場的推車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%。滅火時需從就近的消火栓接水啟動。對現有的推車式泡沫滅火器做了以下改造:
(1) 將現場現有的推車式泡沫滅火器改為固定式，并安裝在距被保護泵15m之外，以便滅火設備不會受火災影響。
(2) 將推車式滅火器的消防水接口與穩高壓消防水系統相接，將臨時接管改為固定管線，并增加電磁閥，通過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，根據現場情況，一般1處泄漏點設置2只噴頭，保證泡沫液能*覆蓋滲漏的介質。泡沫噴頭通
過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報警系統并與泡沫滅火系統的電磁閥聯動。當火焰探測器探測到火災后，火災自動報警系統報警并打開電磁閥進水，啟動壓力式比例混合器，產生泡沫混合液。
泡沫混合液通過管道輸送到泡沫噴頭，噴出泡沫滅火。如此實現了即快又有效的自動滅火。整個滅火流程見圖1。

圖1 泡沫噴淋滅火系統流程
改造完成后，在現場做模擬火災試驗。探測器探測到火災后報警同時打開電磁閥，在60s內噴頭噴出泡沫液，*覆蓋住滲漏的介質，滅火成功。試驗結果得到了業主的肯定，并要求在所有的這類高溫機泵處安裝該系統。同時在此基礎上對系統又做了改進和完善。
3、設備選型
參考了市場上的同類設備，選用壓力式比例混合裝置代替推車式泡沫滅火器。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區已有的壓力為0.8MPa的穩高壓消防水啟動。
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間，保證滅火響應時間≤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所時，泡沫混合液或預混液供給強度不應小于6.5L/(min·m2) ，連續供給時間不應小于10min。該滅火系統屬于點對點的滅火，需保護面積一般均小于3m2。泡沫液儲罐的容量要求滿足2臺泵同時著火時，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) 噴頭周圍不應有影響噴灑的障礙物。
7、系統控制閥
選用電磁閥要求具備自動、手動和應急機械手動啟動的方式。當火災報警信號失靈時，現場操作人員可手動啟動閥門，進行滅火。同時，發生火災時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較長的紅外線為主，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臺火焰探測器同時報警時，火災報警控制器才確認火警，報警并打開電磁閥。

火焰探測器安裝方式見圖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進水總管電磁閥，同時啟動著火泵分枝管線上的電磁閥。這時壓力式比例混合裝置工作產生泡沫混合液。泡沫混合液通過管道輸送到泡沫噴頭。通過噴頭泡沫混合液與空氣混合產生泡沫，進行滅火。

壓力式比例混合裝置的工作原理見圖3。
10、管道系統的設計
(1) 在穩高壓消防水接入處設置過濾器，過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) 管線長度/流速≤60s。
11、系統特點分析
(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、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力，驅動壓力式比例混合裝置工作。
(4) 僅作為現有消防設施的一個補充措施，不可代替廠區現有的消防設施。