防火防爆课程设计泡沫灭火系统.docx

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防火防爆课程设计泡沫灭火系统

2.1泡沫灭火系统的组成……………………………………...…....1

2.2泡沫灭火系统的灭火原理………………………………...……1

4.1.1管线式泡沫比例混合器…………………………..……...3

4.1.2压力式泡沫比例混合装置……………………..………...4

4.2.1PC系列…………………………………………..……..4

4.2.2PQ系列…………………………………………..……..5

5.3.1固定式泡沫灭火系统的设计…………………….……....8

5.3.2半固定式泡沫灭火系统的设计…………………….……8

1.引言

随着社会的经济与文化的高速发展，火灾对人类的影响越来越被重视，灭火系统的研究就成了一个很重要的研究课题，在各种灭火系统中，泡沫灭火系统具有明显的优点和前瞻性[1]。

泡沫灭火的特点有:

（1）洁净环保：

由于采用洁净水和添加环保型泡沫灭火剂，灭火时无毒、无味、无粉尘等残留物，不会对环境造成次生污染，不破坏大气臭氧层。

（2）使用方便：

在灭火过程中喷射出的水雾能见度高、能够降低火场中的烟气含量和毒性，有利于人员疏散和消防人员灭火、人人都可以使用。

（3）安全可靠：

泡沫灭火器喷出的水雾雾滴极细，具有良好的电绝缘性能，高达36kV，绝对能保证灭火器使用者在灭电器设备火灾或灭有潜在电器火灾（E类火灾）时的安全。

可以看出，对于未来灭火的安全高效和绿色环保的主题需要，泡沫灭火系统有着很大的优势和广泛的应用性，因此泡沫灭火系统有着很大的发展潜力和巨大的研究价值。

2.泡沫灭火系统的组成与灭火原理

2.1泡沫灭火系统的组成

泡沫灭火系统[2]主要由消防水泵、消防水源、泡沫灭火剂储存装置、泡沫比例混合装置、泡沫产生装置及管道等组成。

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，再经泡沫产生装置形成空气泡沫后施放到着火对象上实施灭火的系统。

泡沫灭火系统按泡沫产生倍数的不同，分为高、中、低倍数三种系统。

2.2泡沫灭火系统的灭火原理

低倍数泡沫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。

中倍数泡沫系统的灭火机理取决于其发泡倍数和使用方法，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

高倍数泡沫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人达到窒息灭火。

3.泡沫液的作用和类型

泡沫液本身不能灭火，是通过与水混合形成混合液，再吸入（或鼓入）空气产生泡沫来灭火。

泡沫灭火系统的作用就是将泡沫液与水按比例混合，利用管道（或水带）输送至泡沫产生装置，将产生的泡沫按一定的形式喷出，以覆盖或淹没实现灭火。

泡沫液按发泡机制不同分为：

化学泡沫液和空气泡沫液,如图1.1所示。

化学泡沫液是利用化学反应的方法产生泡沫的。

空气泡沫液是利用泡沫产生装置吸入或吹进空气而生成泡沫的。

由于化学泡沫液的灭火性能、稳定性、使用安全性较差，还需反应设备，不宜操作，目前基本不使用。

因此现行泡沫灭火系统使用的均是空气泡沫液。

泡沫液按发泡倍数不同分为：

低倍数泡沫液、中倍数泡沫液和高倍数泡沫液。

发泡倍数20以下的称为低倍数泡沫液，发泡倍数21-200的称为中倍数泡沫液，发泡倍数201-1000称为高倍数泡沫液。

图1.1泡沫灭火剂分类

蛋白泡沫灭火剂：

以天然蛋白的水解产物及适量的添加剂制成的。

合成泡沫灭火剂（成膜类）：

以表面活性剂和适量的添加剂为基料制成的。

空气泡沫种类较多，有10多种；如：

蛋白泡沫、抗溶蛋白泡沫；氟蛋白泡沫、抗溶氟蛋白泡沫；水成膜泡沫、抗溶水成膜泡沫以及A类泡沫等。

4.泡沫系统设备和主要性能参数

泡沫系统设备由通用设备和专用设备组成。

通用设备主要是消防水泵和报警控制等设备；专用设备是泡沫比例混合设备和泡沫产生设备。

4.1泡沫比例混合设备

工作原理为：

装置分有囊式和无囊式两种。

装置从比例混合器向泡沫液储罐内分别引入两根管路，用文丘里管与孔板组合，在比例混合器的两根管路之间制造流体动压差，系统工作时压力高的管路向泡沫液储罐充水，压力低的管路将泡沫液引进比例混合器，即用水置换泡沫液的方式实现泡沫液与水混合。

4.1.1管线式泡沫比例混合器

（1）主要特点、应用场所：

管线式属负压式比例混合器，在同类产品中它具有轻便灵活，调节余地大等优点。

主要应用于现场无法安装大型消防设备或无法永久安装固定管道的泡沫保护场所，如图4.1所示。

（2）性能参数：

工作压力范围：

0.7MPa～0.8MPa；

　　混合比：

3%或6%；

额定流量：

8L/s和4L/s；

图4.1管线式泡沫比例混合器

4.1.2压力式泡沫比例混合装置

（1）主要特点：

泡沫比例混合装置是泡沫灭火系统中的重要设备，其作用是提供一定混合比的泡沫混合液，供末端喷射设备：

泡沫产生器、泡沫喷头、泡沫枪、泡沫炮等喷射设备喷射空气泡沫实施灭火使用。

（2）主要性能参数：

工作压力范围：

0.6MPa～1.2MPa；

混合液流量范围：

4L/s～32L/s、16L/s～64L/s、24L/s～80L/s、40L/s～100L/s

混合比：

　　　3%或6%；

　储罐容积：

700L～13000L。

4.2泡沫产生设备

4.2.1PC系列

（1）主要特点和应用场所：

PC系列空气泡沫产生器用于泡沫灭火系统，液上喷射方式产生和喷射泡沫的灭火设备。

产生器固定安装在油罐上，将低倍数泡沫喷洒到燃烧液体表面[3]，形成泡沫层，隔绝空气，吸收热量，从而扑灭火灾。

（2）性能参数

工作压力范围：

0.3MPa~0.7MPa；

　额定工作压力：

　　　　　0.5MPa；　

额定流量：

　4L/s、8L/s、16L/s、24L/s和32L/s；

发泡倍数：

　　　　　　　≥5。

4.2.2PQ系列

（1）主要特点、应用场所：

PQ型空气泡沫枪和PQZ型自吸式空气泡沫枪是一种移动轻便型灭火器材，能喷射空气泡沫或水用以扑灭小型油罐、地面石油和石油类产品等B类火灾及木材等一般固体物质火灾。

具有结构轻巧，使用方便等特点。

PQZ型泡沫枪比PQ型泡沫枪结构上多一吸管构成部分，如图4.2、图4.3所示。

（2）主要性能参数：

工作压力范围：

0.4MPa~0.7MPa（PQ型）；0.5MPa~0.9MPa（PQZ型）；

额定工作压力：

　0.5MPa（PQ型）；0.7MPa（PQZ型）；　　　　　

额定流量：

　4L/s和8L/s；

射程：

　　PQ4≥18m、PQ8≥22m、PQZ4≥24m、PQZ8≥26m；

发泡倍数：

　　　　　　　≥5。

图4.2PQ型

图4.3PQZ型

4.3泡沫系统的操作与控制方式

各种类型的泡沫灭火系统，视保护场所不同，其操作与控制方式要求有所不同。

Ø对于火灾危险程度高的大型储罐区，为提高泡沫灭火系统的防范能力，《低倍数泡沫灭火系统设计规范》规定：

当储罐区固定式泡沫灭火系统的泡沫混合液量大于或等于100L/s时，系统的泵、比例混合器及其管道上的控制阀、干管控制阀宜具备遥控操纵功能。

Ø对于泡沫喷淋系统，由于其是扑救甲、乙、丙类液体初期火灾的自动灭火系统，因此，要求系统的控制方式应具备自动、手动和应急机械启动功能。

Ø对于高、中倍数泡沫全淹没系统和部分局部应用系统，应设置火灾自动报警与联动控制系统[4]，控制方式应具备自动、手动和应急机械启动功能。

5.泡沫灭火系统的设计

5.1泡沫比例混合设备的设计

装置由：

平衡阀、持压阀、泡沫比例混合器、泡沫泵、控制柜、支架等组成。

平衡阀安装在泡沫主管路上，对进入泡沫比例混合器的泡沫量进行动态调节,当泡沫原液由泡沫泵打出来以后，一部分经过管道流向平衡阀，一部分流向持压阀，通过回流管路流回泡沫罐。

流向平衡阀的泡沫液经过平衡阀调节后流向比例混合器与水混合成一定比例的混合液，经过管道输送到相应的喷射设备，如图5.1所示。

图5.1平衡式泡沫比例混合装置

（1）主要特点：

平衡式泡沫比例混合装置是向泡沫消防系统提供泡沫混合液的新型泡沫灭火装置，其泡沫液可在系统工作过程中进行补充，能连续向系统供给泡沫混合液，极大地提高系统的灭火能力，更好地满足现代大型泡沫消防工程的需求。

（2）参数：

工作压力范围：

0.5MPa~1.0MPa；

混合液流量范围：

10L/s~24L/s、18L/s~45L/s和36L/s~100L/s；

混合比：

3%或6%；

储罐容积：

可根据工程需要进行设计。

5.2泡沫产生设备的设计

装置由：

泡沫喷管组、壳体组、储罐壁、导流板组件等组成。

泡沫产生设备一般差别不是很大，具有很大的通用性，因此设计的泡沫产生设备与前面介绍的差不多，主要特点和参数几乎一样，如图5.2所示。

图5.2空气泡沫产生器

5.3泡沫灭火系统的总体设计

5.3.1固定式泡沫灭火系统的设计

根据计算所需泡沫混合液的流量,确定在丙烯腈槽和不合格丙烯腈槽内各设置2个PC16型泡沫产生器,在丙烯腈成品槽各设置3个PC8型泡沫产生器。

为防止任意一个泡沫产生器损坏,泡沫从破坏的产生器处施放流出,造成泡沫浪费,甚至可能造成整个设施不能灭火的严重后果,每个泡沫发生器的泡沫液管道用独立的混合液管引至防火堤外。

由于丙烯腈属水溶性甲类液体,且储槽为固定顶罐,因此在罐体内壁设置泡沫缓冲装置。

该缓冲装置由泡沫发生器生产厂家成套供货。

泡沫混合液管道采用地面上敷设,在水平管与管壁上的泡沫混合液立管之间采用一段长约1200mm的不锈钢金属软管连接。

同时在罐区防火堤外侧均匀布置6套泡沫消火栓,每套泡沫消火栓旁边设1个泡沫管枪水带箱用于扑救液体流散火灾。

其流程图示如图5.3所示。

图5.3固定式泡沫灭火系统

5.3.2半固定式泡沫灭火系统的设计

PY移动（车）式泡沫灭火装置（PY泡沫车）是一种轻便移动灵活的推车式灭火设备。

它采用PHF型管线（负压）式比例混合器，可与泡沫枪及泡沫产生器组成低、中、高倍数泡沫灭火系统。

当压力水经过混合器时，水跟泡沫液按一定比例混合，经泡沫枪、泡沫产生器喷射泡沫扑灭火灾。

由推车、常压泡沫罐、负压比例混合器、喷射设备、水龙带、安全阀、控制阀门及一些辅助零部件等组成。

如图5.4所示

图5.4半固定式泡沫灭火系统

移动式泡沫灭火装置在灭火时其管线式比例混合器的两端的管牙接口与消防水带连接，并连接压力水源，当有不低于0.6MPa压力的水以很高的速度流过比例混合器的喷嘴时，由于射流质点的横向移动的扩散作用，比例混合器的室内形成真空（负压），于是泡沫液储罐内的泡沫液在大气的压力作用下通过吸液管进入混合器，与压力水混合，最终达到一定比例的混合液，经泡沫枪、泡沫产生器喷射泡沫扑灭火灾。

（1）技术参数：

比例混合器额定进口压力：

0.5-1.0Mpa

泡沫混合液额定流量：

8或6L/s

混合比例：

3或6%

进出口：

KY65内扣式管牙接口

泡沫液容量：

根据用户要求，一般从100L-1000L不等

6.泡沫灭火器系统的使用与维护

（1）系统操作说明

为保证着火时操作人员迅速启动泡沫系统，最大限度地避免泡沫系统误操作，泡沫系统投入使用前，应编制好设备使用与维护说明、系统操作程序与示意图，并制成牌匾悬挂在易于阅读处；对系统设备、控制阀门等进行编号，并制作相关标牌安放在泡沫设备、控制阀门等上面或旁边；用较醒目的标志指示出系统管道的走向。

系统操作说明等所有文件应存档。

（2）系统管理与操作训练

泡沫系统投入使用后，应有专人负责系统的使用与维护，建立相应的管理、检查、操作、维护等规程及其档案，以对系统进行有效监管。

为了避免非操作人员对系统使用的影响，应有防止无关人员进入重要地点的措施，同时还应注意飞禽等非人为因素的影响。

系统使用与维护人员必须经过严格训练，并且此训练必须经常进行。

（3）周检查

每周应对消防泵和动力进行一次启动试验，并填写系统记录表。

系统操作说明等所有文件应存档。

（4）季度检查

Ø对低倍数泡沫产生器，中、高倍数泡沫发生器，泡沫喷头，固定消防炮，泡沫比例混合器进行外观检查，应完好无损。

Ø对固定泡沫炮的回转机构，仰俯结构或电动操作机构进行检查，性能应达到标准的要求。

Ø消火栓和阀门的开启与关闭应自如，不应锈蚀。

Ø压力表、管道过滤器、金属软管、管道及附件不应有损伤。

Ø电源和电气设备工作状况应良好。

Ø供水水源及水位指示装置应正常。

（5）年检查

Ø按季检内容检查。

Ø年检时，除低、中倍数泡沫混合液立管和液下喷射防火堤内泡沫管道以及高倍数泡沫发生器进口端控制阀后的管道外，其余管道应全部冲洗，清除锈渣。

Ø对低、中倍数泡沫混合液立管和只清除锈渣。

（6）全面检查

Ø对于低倍数泡沫灭火系统中的液上及液下喷射、泡沫喷淋、固定式泡沫炮和中倍数泡沫灭火系统进行喷泡沫试验，并对系统所有的设备、设施、管道及附件进行全面检查。

Ø对于高倍数泡沫灭火系统，可在防护区内进行喷泡沫试验，并对系统所有设备、设施、管道及附件进行全面检查；

Ø系统检查和试验完毕，应对消防泵、泡沫液管道、泡沫混合液管道、泡沫管道、泡沫比例混合器、管道过滤器等用清水进行彻底冲洗清除锈渣，并立即放空，然后涂漆。

参考文献

[1]韩郁翀,秦俊.泡沫灭火剂的发展与应用现状,中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,2011.04

[2]刘天生,王凤英等编著.燃爆灾害防控学.北京:

兵器工业出版社,2011.11

[3]陈真.低倍数泡沫灭火系统在石油库消防设计中的技术探讨.中石化镇海炼化工程公司，浙江宁波.2004.05

[4]谭炳华，火灾自动报警及消防联动系统〔M〕．北京：

机械工业出版社，2007．04