泡沫喷淋自动灭火系统在高温机泵火灾中的应用

在大型炼油厂的炼油区域内，一般均设有稳高压消防水系统、消火栓、消防炮、灭火器等，并且大部分装置配置有火灾自动报警系统。当火灾发生后，这些设施基本能保证工作人员立即发出火警信号，同时及时启动消防设施灭火。但是，装置区有一类高温机泵，它们输送的工作介质( 油类，温度220 ～ 380℃) 的温度超过其自燃点温度，在泵轴的机械密封处、阀门及法兰处存在泄漏隐患。一旦发生泄漏，高温介质暴露在空气中即刻发生自燃，酿成火灾，而且会随介质的流淌而迅速蔓延。这类高温机泵区域均配置推车式水成膜泡沫灭火器。根据消防队的临场经验，对这类高温油类流淌火灾，泡沫的灭火效果优于其它灭火剂，遂决定将现有的推车式泡沫灭火器改为泡沫喷淋自动灭火系统。
1、泡沫灭火的原理
泡沫灭火是由泡沫灭火剂的水溶液通过化学和物理的作用，充填大量气体( CO2或空气) 后形成无数小气泡。通常适用的灭火泡沫比重范围为0.001～0.5。其密度远小于一般可燃、易燃液体的比重，可以漂浮于液体表面，形成如毡式泡沫覆盖层。灭火泡沫还具有一定粘性，可以粘附于一般可燃固体表面。泡沫灭火剂在灭火中的主要作用有: (1) 使燃烧物表面与空气隔绝; (2) 泡沫层封闭燃烧物表面，遮断火焰的热辐射; (3) 泡沫析出的液体对燃烧表面进行冷却; (4) 泡沫液蒸发产生的水蒸气可以降低燃烧物附近的氧浓度。泡沫灭火剂分化学泡沫灭火剂和空气泡沫灭火剂，空气泡沫灭火剂按发泡倍数又分为低倍(20倍以下) 、中倍(20～200倍)和高倍(201～2000倍) 。
低倍泡沫灭火剂可分为普通蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、水成膜泡沫、合成泡沫和抗溶泡沫五类。其中水成膜泡沫灭火剂具有非常好的流动性，能绕过障碍物流动，很适用于流散液体火灾。因此水成膜泡沫灭火剂非常适用于扑灭高温机泵泄漏造成的火灾。
2、推车式泡沫灭火器的灭火原理及改造
现场的推车式泡沫灭火器包含有泡沫液储罐、压力式比例混合器、泡沫枪及消防水接口。原液储量300L，泡沫液为水成膜，混合比6%。灭火时需从就近的消火栓接水启动。对现有的推车式泡沫灭火器做了以下改造:
(1) 将现场现有的推车式泡沫灭火器改为固定式，并安装在距被保护泵15m之外，以便灭火设备不会受火灾影响。
(2) 将推车式灭火器的消防水接口与稳高压消防水系统相接，将临时接管改为固定管线，并增加电磁阀，通过电磁阀控制消防水的启、闭。
(3) 用泡沫喷头代替泡沫枪。在高温机泵轴机械密封处上方约0.5～1.0m处设置泡沫喷头，根据现场情况，一般1处泄漏点设置2只喷头，保证泡沫液能*覆盖渗漏的介质。泡沫喷头通
过管道与泡沫灭火器的出液管相连。
(4) 在泵轴的机械密封处增设火焰探测器，探测器信号接入现有的火灾自动报警系统并与泡沫灭火系统的电磁阀联动。当火焰探测器探测到火灾后，火灾自动报警系统报警并打开电磁阀进水，启动压力式比例混合器，产生泡沫混合液。
泡沫混合液通过管道输送到泡沫喷头，喷出泡沫灭火。如此实现了即快又有效的自动灭火。整个灭火流程见图1。

图1 泡沫喷淋灭火系统流程
改造完成后，在现场做模拟火灾试验。探测器探测到火灾后报警同时打开电磁阀，在60s内喷头喷出泡沫液，*覆盖住渗漏的介质，灭火成功。试验结果得到了业主的肯定，并要求在所有的这类高温机泵处安装该系统。同时在此基础上对系统又做了改进和完善。
3、设备选型
参考了市场上的同类设备，选用压力式比例混合装置代替推车式泡沫灭火器。该装置包括:比例混合器、隔膜式泡沫液储罐、安全阀、排气阀、止回阀等。该压力式比例混合装置参数为:
原液储量600L;流量4～32L/s; 工作压力0.6～1.2MPa; 混合比6%。压力式比例混合器采用厂区已有的压力为0.8MPa的稳高压消防水启动。
4、设备及控制阀的布置
压力式比例混合装置及控制阀设置在距离被保护机泵15m之外，但应尽可能靠近高温机泵，以缩短泡沫混合液从泡沫罐至泡沫喷头的时间，保证灭火响应时间≤60s。
5、泡沫喷淋强度及泡沫液储罐容量参照《泡沫灭火系统设计规范》(GB50151—2010) 第7.4.3条，当保护非水溶性液体的室内场所时，泡沫混合液或预混液供给强度不应小于6.5L/(min·m2) ，连续供给时间不应小于10min。该灭火系统属于点对点的灭火，需保护面积一般均小于3m2。泡沫液储罐的容量要求满足2台泵同时着火时，灭火所需的泡沫液储量。
6、喷头的选择
喷头选用吸气型泡沫喷头，喷头参数为: 工作压力0.3～ 0.6MPa; 流量特性系数K=50。
喷头布置应满足:
(1) 保护面积内的泡沫混合液供给强度均匀;
(2) 泡沫应直接喷洒到被保护对象上;
(3) 喷头周围不应有影响喷洒的障碍物。
7、系统控制阀
选用电磁阀要求具备自动、手动和应急机械手动启动的方式。当火灾报警信号失灵时，现场操作人员可手动启动阀门，进行灭火。同时，发生火灾时为了操作的安全与便利，电磁阀组均安装在泡沫罐旁，离被保护机泵≥15m的地方。
8、报警系统设置
由于油品燃烧火焰中以波长较长的红外线为主，因此，选用防爆型红外火焰探测器。为防止火焰探测器受雷电或强光影响导致误报，以及当某1台泵着火后，邻近泵的火焰探测器误报，火焰探测器的设计采用冗余设计，即在泵的左右两侧泵轴机械密封处各安装1台火焰探测器。火焰探测器的报警信号接入火灾报警控制器内，当2台火焰探测器同时报警时，火灾报警控制器才确认火警，报警并打开电磁阀。

火焰探测器安装方式见图2。
9、系统流程
高温机泵两侧火焰探测器均报警后，火灾报警控制器输出信号启动进水总管电磁阀，同时启动着火泵分枝管线上的电磁阀。这时压力式比例混合装置工作产生泡沫混合液。泡沫混合液通过管道输送到泡沫喷头。通过喷头泡沫混合液与空气混合产生泡沫，进行灭火。

压力式比例混合装置的工作原理见图3。
10、管道系统的设计
(1) 在稳高压消防水接入处设置过滤器，过滤器后的管道采用内外热镀锌钢管，以防喷头堵塞。
(2) 系统流速控制在1. 5 m/s 左右，以保证:
a) 管路阻力损失+ 压力式比例混合器压损+ 喷头工作压力(0.3～0.6MPa)≤稳高压消防水系统压力(0.8MPa) ;
b) 管线长度/流速≤60s。
11、系统特点分析
(1) 结构紧凑，布置灵活，几台就近的泵可合用一套压力式比例混合装置，占地面积小(压力式比例混合装置及阀组的占地面积约2～4m2)。
(2) 可用于阀门、法兰接口等局部保护。
(3) 使用受压力式比例混合装置工作压力的局限，需要有系统压力≥0.7MPa的稳高压消防水做动力，驱动压力式比例混合装置工作。
(4) 仅作为现有消防设施的一个补充措施，不可代替厂区现有的消防设施。