周懷發(fā)

中國石化青島液化天然氣有限責(zé)任公司（山東 青島 266000）

為控制液化天然氣泄漏后的揮發(fā)，減少和防止蒸汽云形成，LNG 接收站根據(jù)工藝及安全需要，會(huì)在工藝區(qū)、儲(chǔ)罐區(qū)、槽車區(qū)、碼頭區(qū)等區(qū)域設(shè)置應(yīng)用高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)的事故集液池。近年來，國內(nèi)某些企業(yè)在高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)的研發(fā)方面也取得了一些突破[1-3]。目前，國內(nèi)對(duì)高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)的研究主要集中在技術(shù)性能介紹，而缺乏實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。由此，在總結(jié)高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理的基礎(chǔ)上，以某接收站高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)為例，分析總結(jié)試車過程中出現(xiàn)的問題，對(duì)高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)選型、出廠驗(yàn)收以及測試給出了合理化建議。

1 高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)分為高倍數(shù)泡沫混合裝置（圖1）、高倍數(shù)泡沫產(chǎn)生器（圖2）兩部分[4-7]。

圖1 高倍數(shù)泡沫混合裝置

圖2 高倍數(shù)泡沫產(chǎn)生器

1.1 高倍數(shù)泡沫混合裝置

高倍數(shù)泡沫混合裝置主要包括管線式比例混合器、泡沫儲(chǔ)罐、水力控制閥、磁浮子液位計(jì)、壓力變送器、止回閥、球閥、電伴熱裝置、控制箱、壓力表、撬塊、籃式過濾器等。其中，管線式比例混合器、水力控制閥、過濾器、泡沫儲(chǔ)罐、進(jìn)水管線均采用外部加保冷。各項(xiàng)裝置均通過各個(gè)管托依托在撬塊上。

1.2 高倍數(shù)泡沫產(chǎn)生器

高倍數(shù)泡沫產(chǎn)生器包括金屬殼體、產(chǎn)生器發(fā)泡網(wǎng)、產(chǎn)生器導(dǎo)泡筒、驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)、噴頭、葉輪等。泡沫產(chǎn)生器均安裝在事故集液池附近?？紤]到風(fēng)向等影響，一個(gè)集液池一般安裝一對(duì)高倍數(shù)泡沫發(fā)生器，兩個(gè)發(fā)生器對(duì)立安裝。

2 高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)工作原理

消防泵的壓力水供水管道進(jìn)入比例混合器時(shí)，形成負(fù)壓區(qū)，可將儲(chǔ)液罐里的泡沫液吸入比例混合器，按比例形成混合液，在泡沫混合液供給壓力的作用下驅(qū)動(dòng)高倍數(shù)產(chǎn)生器水輪帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，混合液經(jīng)過噴頭把泡沫混合液以霧幕狀形式噴出，利用噴頭噴射的后座力使噴頭連接的集水管受力后自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使噴頭噴出的混合液更均勻，使得葉輪的風(fēng)量達(dá)到最大功效，葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)量以一定的速度將噴頭噴出的泡沫混合液吹向發(fā)泡網(wǎng)，在發(fā)泡網(wǎng)的內(nèi)表面形成一層薄膜，再由風(fēng)將附在發(fā)泡網(wǎng)上的混合液吹脹成大量的氣泡，持續(xù)形成高倍數(shù)泡沫，淹沒或覆蓋液化天然氣的表面，通過冷卻和窒息滅火[8-10]。

3 高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)安裝測試運(yùn)行中的控制要點(diǎn)

高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)雖然經(jīng)過出廠前測試，但系統(tǒng)各個(gè)裝置均需現(xiàn)場安裝配管，必須通過試運(yùn)行才能發(fā)現(xiàn)問題并得以解決，在高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)安裝及測試試運(yùn)行期間需要注意以下問題[11-13]。

3.1 安裝過程控制要點(diǎn)

1）高倍數(shù)泡沫混合裝置安裝時(shí)，四周距離其他建筑物應(yīng)至少1.5 m 的間距，頂部至少預(yù)留0.8 m 的空間，以便于操作和檢修。安裝時(shí)，先把儲(chǔ)液罐放在混凝土基礎(chǔ)上，校平后用遞交螺栓固定。安裝好儲(chǔ)液罐后再連接進(jìn)出管路。儲(chǔ)罐上應(yīng)設(shè)置銘牌，并應(yīng)標(biāo)識(shí)泡沫液種類、型號(hào)、出廠日期和灌裝日期、有效期及儲(chǔ)量等內(nèi)容。

2）泡沫產(chǎn)生器應(yīng)整體安裝，不得拆卸，應(yīng)采用發(fā)泡倍數(shù)為300~500的水力驅(qū)動(dòng)性高倍數(shù)泡沫產(chǎn)生器。比例混合裝置的進(jìn)水管道應(yīng)安裝壓力表，且其安裝位置應(yīng)便于觀測。泡沫產(chǎn)生器前應(yīng)設(shè)置管道過濾器、壓力表和手動(dòng)閥門。泡沫產(chǎn)生器安裝高度應(yīng)在泡沫淹沒深度以上，泡沫產(chǎn)生器的進(jìn)氣端0.3 m范圍內(nèi)不應(yīng)有遮擋物。發(fā)泡網(wǎng)應(yīng)為奧氏體不銹鋼材料，距離集液池的水平距離不應(yīng)小于1 m，網(wǎng)前1 m內(nèi)不應(yīng)有影響泡沫噴放的障礙物。發(fā)生器出口應(yīng)設(shè)置導(dǎo)泡筒，導(dǎo)泡筒的橫截面面積宜為泡沫產(chǎn)生器出口橫截面面積的1.05～1.10 倍，且導(dǎo)泡筒出口斷面距集液池設(shè)計(jì)液面不應(yīng)小于20 cm。導(dǎo)泡筒上不得設(shè)置阻擋泡沫通過的閉合元件。

3）高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)泡沫液管道及其與管道過濾器的連接管道應(yīng)采用奧氏體不銹鋼管。系統(tǒng)干式水平管道最低點(diǎn)應(yīng)設(shè)導(dǎo)淋閥，且管道坡度不宜小于3‰。濕式管道應(yīng)采取防凍措施，泡沫液管道的沖洗及放空管道應(yīng)設(shè)置在泡沫液管道的最低處。

4）LNG 接收站采用海水作為系統(tǒng)水源，必須選擇適用于海水的泡沫液。泡沫液進(jìn)場后，應(yīng)由監(jiān)理工程師組織取樣留存并觀察檢查。檢查泡沫液的自愿性認(rèn)證或檢驗(yàn)的有效證明文件、出廠合格證。

5）高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)所用的控制閥門應(yīng)有明顯的開關(guān)標(biāo)志。泡沫液儲(chǔ)罐、泡沫產(chǎn)生器、泡沫液管道、泡沫混合液管道、管道過濾器宜涂紅色。給水管道宜涂綠色，管道較多，泡沫系統(tǒng)管道與工藝管道涂色有矛盾時(shí)，可涂相應(yīng)的色帶或色環(huán)。

3.2 測試驗(yàn)收控制要點(diǎn)

系統(tǒng)安裝完畢后應(yīng)進(jìn)行一系列試驗(yàn)和功能性測試，進(jìn)一步檢驗(yàn)安裝質(zhì)量，確保高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1）水壓試驗(yàn)。管道充滿水，緩慢提升水壓，當(dāng)壓力升至試驗(yàn)壓力后穩(wěn)壓10 min，管道無損壞、變形，壓力降至設(shè)計(jì)壓力后穩(wěn)壓30 min，壓力不降、無滲漏為合格。試驗(yàn)應(yīng)采用清水進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度不應(yīng)低于5℃，當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，應(yīng)采取防凍措施。試驗(yàn)壓力應(yīng)為設(shè)計(jì)壓力的1.5倍。試驗(yàn)前應(yīng)將泡沫產(chǎn)生裝置、泡沫比例混合器隔離。

2）噴水試驗(yàn)。保護(hù)液化天然氣（LNG）集液池的局部應(yīng)用系統(tǒng)，進(jìn)口工作壓力應(yīng)在標(biāo)定的工作壓力范圍內(nèi)，根據(jù)壓力情況啟停消防水泵。檢查泡沫產(chǎn)生發(fā)泡網(wǎng)的噴頭噴水狀態(tài)是否正常。檢查產(chǎn)生器的完整性和水輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性，發(fā)現(xiàn)緊固件松動(dòng)應(yīng)及時(shí)緊固，轉(zhuǎn)動(dòng)部位加注潤滑油脂，保證轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，使產(chǎn)生器一直處于良好的使用狀態(tài)。

3）保溫性能測試。高倍數(shù)泡沫系統(tǒng)水管線、動(dòng)作閥門及原液儲(chǔ)罐一般均設(shè)置于集液池附近一定距離處，處于室外，因此其保溫性能是一個(gè)重要指標(biāo)。保溫性能測試，需測試寒冷天氣下，消防水管線、原液罐、泡沫管線內(nèi)液體均無結(jié)凍，動(dòng)作閥門可正常啟動(dòng)。

4）泡沫試驗(yàn)。噴水試驗(yàn)完畢，將水放空后方可進(jìn)行噴泡沫試驗(yàn)，否則會(huì)影響發(fā)泡效果。采用自動(dòng)滅火系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)以自動(dòng)控制的方式對(duì)防護(hù)區(qū)進(jìn)行噴泡沫試驗(yàn)，噴射泡沫試驗(yàn)的時(shí)間不宜小于30 s，實(shí)測泡沫供給速度及自接到火災(zāi)模擬信號(hào)至開始噴泡沫的時(shí)間應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。高倍數(shù)發(fā)泡效果試驗(yàn)，覆蓋集液池中泄漏的液化天然氣最高點(diǎn)的厚度不應(yīng)小于0.6 m。達(dá)到規(guī)定覆蓋厚度的時(shí)間不應(yīng)大于2 min。

5）啟動(dòng)方式測試。液化天然氣集液池高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，且同時(shí)具備手動(dòng)和應(yīng)急機(jī)械手動(dòng)啟動(dòng)功能，部分廠家的泡沫液罐出液口設(shè)置了一個(gè)電磁閥，需確保其帶有手打開功能。高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)的噴水試驗(yàn)應(yīng)采用自動(dòng)和手動(dòng)啟動(dòng)方式各測試一次，系統(tǒng)流量、泡沫產(chǎn)生裝置的工作壓力、比例混合裝置的工作壓力、系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)滿足要求。

6）系統(tǒng)測試合格后，應(yīng)用清水進(jìn)行沖洗，除去水輪機(jī)中的殘余泡沫混合液，減少泡沫混合液對(duì)零部件的腐蝕，清洗后放空、復(fù)原系統(tǒng)。對(duì)試驗(yàn)中的問題應(yīng)及時(shí)處理，立即更換不合格的元器件，并應(yīng)復(fù)原系統(tǒng)。在冬季或室外溫度較低時(shí)，應(yīng)在測試后及時(shí)將集液池內(nèi)泡沫水抽空，避免集液池內(nèi)水凍結(jié)。

3.3 測試驗(yàn)收常見問題及原因分析

1）泡沫系統(tǒng)斷電情況下手動(dòng)啟動(dòng)不能出泡沫液。原因主要有：①雨淋閥補(bǔ)水管線閥門狀態(tài)不對(duì)，導(dǎo)致水壓持續(xù)不能卸干凈，雨淋閥無法正常啟動(dòng)。②機(jī)械手動(dòng)條件下，泡沫液罐出液口電磁閥不能自動(dòng)打開。應(yīng)同時(shí)手動(dòng)啟動(dòng)雨淋閥和該電磁閥，否則泡沫液無法出罐。針對(duì)該問題，測試前檢查確認(rèn)雨淋閥各閥門狀態(tài)是否正常，會(huì)同廠家檢查泡沫液罐出液口電磁閥是否具備手動(dòng)開啟功能。

2）泡沫系統(tǒng)電加熱保溫系統(tǒng)功能失效。原因主要有：①電伴熱電源均獨(dú)立于系統(tǒng)電源，電伴熱電源未投入使用。②泡沫裝置電伴熱測溫探頭安裝不規(guī)范，溫度傳感器不能測量到泡沫罐及管道的真實(shí)溫度，導(dǎo)致電伴熱不能按照設(shè)定溫度啟動(dòng)或者達(dá)到設(shè)定溫度后不停止加熱。針對(duì)該問題，測試前確認(rèn)電伴熱電源接通情況，檢查進(jìn)水管線電伴熱探頭的位置，確保測溫探頭零距離貼近內(nèi)壁，檢查傳熱是否良好。

3）高倍泡沫聯(lián)鎖不觸發(fā)。原因主要有：①啟動(dòng)邏輯錯(cuò)誤，信號(hào)傳輸不正常。②系統(tǒng)狀態(tài)未設(shè)置到手動(dòng)狀態(tài)上，該狀態(tài)下只能就地啟動(dòng)。針對(duì)該問題，會(huì)同廠家檢查設(shè)備自帶PLC，同時(shí)現(xiàn)場確認(rèn)電控柜狀態(tài)。

4）高倍泡沫發(fā)泡效果不好。原因主要有：①水壓不夠，裝置未在額定工作壓力和流量范圍內(nèi)使用。②葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，導(dǎo)致風(fēng)壓過小。③泡沫液本身發(fā)泡性能不達(dá)標(biāo)。針對(duì)該問題，要調(diào)節(jié)好水泵壓力，提前對(duì)葉輪進(jìn)行潤滑，同廠家一道對(duì)泡沫液外觀、標(biāo)簽等進(jìn)行檢查，確保泡沫液型號(hào)性能準(zhǔn)確。

5）雨淋閥漏水。主要原因?yàn)橛炅荛y各類管路接口較多，在運(yùn)輸安裝過程中產(chǎn)生碰撞，導(dǎo)致密封性失效，產(chǎn)生各類泄漏。針對(duì)該問題，測試期間，高倍數(shù)泡沫系統(tǒng)管道及閥門腔體暫時(shí)不做外保溫，待將所有泄漏閥門緊固后再做外保溫。

6）高倍數(shù)泡沫罐冒煙。主要原因?yàn)楦弑稊?shù)泡沫液罐自帶電伴熱，當(dāng)電伴熱投入使用后，溫控器出現(xiàn)故障或者廠家自帶探頭位置錯(cuò)動(dòng)導(dǎo)致不能及時(shí)檢測到泡沫罐的真實(shí)溫度，進(jìn)而使得電伴熱持續(xù)加熱，導(dǎo)致罐內(nèi)泡沫液受熱沸騰。針對(duì)該問題，檢查廠家自帶電伴熱探針的位置是否正確，同時(shí)在投入使用期間加強(qiáng)巡查。由于泡沫液不耐受高溫，因此應(yīng)將變質(zhì)的泡沫液排空并清理干凈后重新充填。

4 結(jié)論

高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)作為LNG 接收站消防系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)于液化天然氣火災(zāi)的抑制起到了重要作用。作為安全設(shè)施的一部分，應(yīng)與工藝裝置同時(shí)投入生產(chǎn)和使用。高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)在安裝和測試過程中，應(yīng)及時(shí)與高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)生產(chǎn)廠家進(jìn)行溝通，詳細(xì)了解系統(tǒng)的各類裝置設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)狀。在試運(yùn)行期間，極易發(fā)生功能失效、通訊故障等問題，也應(yīng)聯(lián)合廠家對(duì)裝置進(jìn)行跟蹤調(diào)試，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題，為液化天然氣裝置的平穩(wěn)運(yùn)行提供安全保障。