徐向華

(上海亞新工程顧問有限公司，上海 200042)

泡沫滅火系統(tǒng)，是當(dāng)今世界上對撲救可燃液體火災(zāi)普遍使用的滅火系統(tǒng)，其原理是泡沫液與水通過特制的泡沫比例混合器混合成泡沫混合液，經(jīng)泡沫產(chǎn)生器與空氣混合產(chǎn)生泡沫，再通過不同的方式最后覆蓋在燃燒物質(zhì)的表面形成泡沫層，由于泡沫層的冷卻、隔絕氧氣和抑制燃料蒸發(fā)等作用而使火災(zāi)熄滅。按泡沫液的發(fā)泡倍數(shù)可分為低倍數(shù)泡沫、中倍數(shù)泡沫、高倍數(shù)泡沫。

自動噴水－泡沫聯(lián)用系統(tǒng)是在自動噴水滅火系統(tǒng)上發(fā)展而來，通過在自動噴水滅火系統(tǒng)上配置可供給泡沫混合液的設(shè)備，組成既可噴水又可噴泡沫的固定滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用的泡沫液為低倍數(shù)泡沫，具有安全可靠、經(jīng)濟實用、滅火效率高等優(yōu)點。下面以某化工企業(yè)危險品倉庫為例對雨淋自動噴水－泡沫聯(lián)用系統(tǒng)作一下簡單的介紹。

1 工程概況

該危險品倉庫占地面積約1500 m2（長60 m×寬25 m×高5 m），單層，甲類(1、2、5、6項)，分為三個防火分區(qū)，每個防火分區(qū)面積約500 m2。由于其占地面積和防火分區(qū)面積均超過了《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016-2006）第3.3.2條規(guī)定，所以根據(jù)該規(guī)范第3.3.3條要求必須設(shè)置自動滅火系統(tǒng)。

2 滅火系統(tǒng)選擇

在化工企業(yè)危險品倉庫中往往存在較多易燃液體，發(fā)生火災(zāi)后燃燒速度快并可能發(fā)生爆炸性燃燒，因此根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB 50084-2001，2005年版，以下簡稱“噴規(guī)”）第4.2.5條和第4.2.7條規(guī)定采用雨淋自動噴水－泡沫聯(lián)用系統(tǒng)；該系統(tǒng)主要分為以下兩種方式：

2.1 前期噴泡沫后期噴水

這種方式將泡沫液儲罐設(shè)置在雨淋閥后，見圖1。平時雨淋閥之前的管道中充滿消防水，雨淋閥處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)危險品倉庫發(fā)生火災(zāi)時，火災(zāi)報警系統(tǒng)發(fā)出控制信號，啟動消防泵供水、打開雨淋閥，當(dāng)消防壓力水流經(jīng)泡沫液儲罐時，儲罐上的比例混合器將其按比例分流，其中6%壓力水進入泡沫液儲罐，擠壓膠囊，置換出等量的泡沫液與其余94%壓力水在主管道中混合，形成6%的泡沫混合液，流向泡沫噴頭，產(chǎn)生泡沫向火場噴灑滅火，經(jīng)過一段時間，泡沫液用完，系統(tǒng)開始噴水冷卻防止復(fù)燃。為了及時有效撲滅火災(zāi)，減少泡沫混合液到達噴頭的時間，泡沫液儲罐往往靠近防火分區(qū)或位于防火分區(qū)內(nèi)。這樣設(shè)計就要求1個雨淋閥對應(yīng)1套泡沫液儲罐，經(jīng)濟性能較差，并且設(shè)備布置分散，不易管理，安全性低，因此這種方式適用于雨淋閥設(shè)置數(shù)量少的場所。

圖1 前期噴泡沫后期噴水系統(tǒng)原理圖

由于該危險品倉庫建筑面積較大，防火分區(qū)較多，需要設(shè)置6個雨淋閥組分區(qū)控制，所以系統(tǒng)不適合采用這種方式。

2.2 前期噴水后期噴泡沫

該種方式將泡沫液儲罐設(shè)置在雨淋閥前，見圖2；平時雨淋閥之前的管道中充滿消防水，雨淋閥和比例混合器進液管上的電磁閥均處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)危險品倉庫發(fā)生火災(zāi)時，火災(zāi)報警系統(tǒng)發(fā)出控制信號，啟動消防泵供水、打開雨淋閥和比例混合器進液管上的電磁閥，剛開始時雨淋閥與比例混合器之間的消防水通過噴頭向火場噴水滅火，同時比例混合器之前的消防壓力水通過比例混合器后形成泡沫混合液也流向噴頭，經(jīng)過一段時間，當(dāng)雨淋閥與比例混合器之間的消防壓力水用完時，泡沫混合液達到噴頭處，向火場噴灑泡沫強化滅火效能，最后當(dāng)泡沫液也用完時系統(tǒng)又開始噴水防止復(fù)燃，因此，準(zhǔn)確說該系統(tǒng)應(yīng)該是前期噴水－中期噴泡沫－后期噴水的過程。在這個系統(tǒng)中多個雨淋閥只需要對應(yīng)一套泡沫比例混合器及泡沫液罐，因而降低了費用，而且泡沫比例混合器及泡沫液罐可以設(shè)置在距危險品倉庫較遠的消防泵房內(nèi)，在及時有效撲滅火災(zāi)的同時提高了系統(tǒng)安全性。

綜上所述，系統(tǒng)采用第二種滅火方式較合適，泡沫比例混合器及泡沫液罐則設(shè)置在消防泵房內(nèi)，與消防泵一起集中控制與管理。

3 系統(tǒng)布置

圖2 前期噴水后期噴泡沫系統(tǒng)原理圖

為了避免系統(tǒng)的總用水量過多，水漬損失較大，影響系統(tǒng)的經(jīng)濟性能，結(jié)合“噴規(guī)”第5.0.4條，確定每個雨淋閥保護面積不超過300 m2。由于該危險品倉庫每個防火分區(qū)面積約500 m2，所以在每個防火分區(qū)內(nèi)設(shè)置兩套雨淋閥；為了保證噴水區(qū)域邊界的噴頭布置能有效地撲滅分界區(qū)附近的火災(zāi)，做法如圖3所示，中間加設(shè)止回閥，左側(cè)的雨淋閥組由左側(cè)區(qū)域火災(zāi)報警系統(tǒng)連鎖控制，右側(cè)的雨淋閥組由右側(cè)區(qū)域火災(zāi)報警系統(tǒng)連鎖控制，嚴格區(qū)分。為了防止誤報，在倉庫中間頂板下設(shè)置500 mm高的擋煙壁板，另外，在倉庫中間區(qū)域設(shè)置2 m走道嚴禁堆放可燃物品。

圖3 管道布置圖

4 設(shè)計參數(shù)

考慮到該危險品倉庫主要儲存酒精等醇類物品，而“噴規(guī)”附錄A中的倉庫危險級未列出相對應(yīng)場所，因此，系統(tǒng)設(shè)計參照附錄A中的“酒精制品、可燃液體制品等工廠的備料與車間”執(zhí)行，噴水強度按嚴重危險I級考慮即12 L/min·m2，作用面積為每個雨淋閥的保護面積300 m2，最不利點噴頭處壓力為0.40 MPa，噴頭流量系數(shù)K=45，采用吸氣式網(wǎng)型噴頭，由此可以求出系統(tǒng)設(shè)計流量Q＝64 L/s。

式中：Q —系統(tǒng)設(shè)計流量（L/s）；

qi—各噴頭節(jié)點流量（L/s）；

n —每個雨淋閥控制的噴頭數(shù)，個。

（2）設(shè)計揚程

最不利點所需揚程計算公式如下：H= Hz/100+h0+h1+ h2

式中：Hz—最不利配水點與吸水管的標(biāo)高差；約7m；

h0—噴頭所需水壓；約0.40 MPa；

h1—管網(wǎng)內(nèi)沿程和局部水頭損失之和；約0.15 MPa；

h2—報警閥，比例混合器等水頭損失；約0.20 MPa。

所以，噴淋泵設(shè)計揚程：

H=7/100+0.40+0.15+0.20=0.82 MPa。

5 泡沫液的選擇及用量計算

在倉庫可燃液體當(dāng)中含有醇類等水溶性液體，根據(jù) 《低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB50151-92 2000版)第2.2.2條必須選用抗溶性泡沫液，其主要有以下兩種：①抗溶性氟蛋白泡沫液，由氨基酸型氟表面活性劑、耐液性添加劑、氟碳表面活性劑、水解蛋白、膠化防止劑等原料配制而成；其價格低，儲存期短，一般為2年左右，之后泡沫液就變粘稠，帶有臭味，需要更換；②環(huán)保型抗溶性水成膜泡沫液，由特殊生物聚合物、氟表面活性劑、碳氫表面活性劑、穩(wěn)定劑、高分子生物膠、溶劑等原料配制而成；其儲存期比較長，一般為8年，節(jié)省費用，不污染環(huán)境。

綜上所述，系統(tǒng)采用環(huán)保型抗溶性水成膜泡沫液。

泡沫混合液供給強度與噴水強度相同為12 L/ min·m2，泡沫液混合比6%，供給時間10 min，保護面積300 m2，由此可以求出泡沫液用量M=2376(L)。M=kαRAT

式中：M—泡沫液用量（L）；

k —安全系數(shù)，k = 1.1；

α—泡沫液混合比，6%；

R—泡沫混合液供給強度(L/min·m2)；

A—保護面積（m2）；

T—泡沫混合液連續(xù)供給時間（min）。

6 結(jié)束語

在工程設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，合理選用泡沫滅火系統(tǒng)，并配以消火栓等其他滅火系統(tǒng)及消防報警設(shè)施，才能及時有效地撲滅火災(zāi)。另外，希望在“噴規(guī)”及“低倍”修訂時，能夠補充化工危險品倉庫雨淋系統(tǒng)和抗溶性泡沫噴淋系統(tǒng)的有關(guān)設(shè)計參數(shù)，以便于設(shè)計時參照執(zhí)行。

參考資料：

[1] 《建筑給水排水設(shè)計手冊》（第二版）.中國建筑工業(yè)出版社.

[2] 《給水排水工程快速設(shè)計手冊》(3建筑給水排水工程). 中國建筑工業(yè)出版社.

[3] 《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》.中國計劃出版社，GB50084-2001(2005版).

[4] 《低倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》.中國計劃出版社，GB50151-92 (2000版).