固定顶储罐泡沫灭火系统的消防设计和计算

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  固定顶储罐泡沫灭火系统的消防设计和计算

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   作者：王春华

   在各类大、中、小型的化工项目中，通常都采用储罐的形式来储存各类化学原料或化工产品。对储存可燃液体的储罐来说，一旦发生火灾其破坏性非常大。化学储罐区的火灾一般用水难以扑灭，扑灭火灾最有效的手段是泡沫灭火系统。泡沫灭火系统的原理是利用泡沫比可燃液体的密度小的特性，使泡沫覆盖于可燃液体的表面，从而起到隔绝空气、迅速灭火的作用。

   　　储罐一般有固定顶储罐、外浮顶储罐和内浮顶储罐和内浮顶储罐3种。本文着重介绍固定顶储罐液上喷射低倍数泡沫灭火系统的设计和计算。

   　　一、系统形式

   　　泡沫灭火系统一般可分为固定式泡沫灭火系统、半固定式泡沫灭火系统和移动式泡沫灭火系统。

   　　1.该系统由消防水泵、泡沫液储罐、比例混合器、泡沫混合液管线、泡沫产生器和泡沫喷出管等部件组成。采用固定式泡沫灭火系统时，除设置固定式泡沫灭火设备外，另设有泡沫钩管、泡沫枪和泡沫消防车等移动泡沫灭火设备。目前，通常采用的有2种流程，即环泵比例混合流程（见图1）和压力比例混合流程（见图2）。

   　　

   　　

   　　环泵比例混合流程的比例混合器安装在水泵的出水管和吸水管的旁路上，利用喷射泵原理，比例混合器产生负压，将泡沫液按比例吸入，送至水泵吸水管，通过水泵的搅拌作用形成泡沫混合液，送至泡沫产生器产生泡沫灭火。该流程要求水泵进水压力不应大于29.39kPa，以保持泡沫液处于负压吸入状态，其吸液口比泡沫液储罐的最低液面还要低1m，以保证泡沫混合液达到混合比要求。

   　　压力比例混合流程是把泡沫液储罐和比例混合器设在水泵的出水管路上，当水进入泡沫液储罐时，利用水压将罐内泡沫液压入管线，进入比例混合器，同时利用比例混合器的喷射作用吸入泡沫液，使泡沫液与水按一定比例混合为泡沫混合液，送至泡沫产生器产生泡沫灭火。

   　　压力比例混合流程与环泵比例混合流程相比，具有适应能力强，受局限因素相对少等优点。

   　　2.半固定式泡沫灭火系统

   　　该系统是由固定的泡沫发生装置、泡沫消防车或机动泵，用水带连接组成的灭火系统；或由固定的泡沫泵、相应的管道和移动的泡沫发生装置，用水带连接组成的灭火系统（见图3）。

   　　

   　　3.移动式泡沫灭火系统

   　　该系统是由消防车或机动消防泵、泡沫比例混合器、移动式泡沫发生装置，用水带连接组成的灭火系统。

   　　二、泡沫液

   　　泡沫按产生的方式分为化学泡沫和空气泡沫，按发泡倍数分为低倍数和中、高倍数泡沫。目前，在固定顶储罐区泡沫灭火系统中使用最普遍的是低倍数空气泡沫。低倍数空气泡沫可分为蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、抗溶性泡沫和水成膜泡沫。对于非水溶性甲、乙、丙类液体，当采用液上喷射泡沫灭火时，宜选用蛋白泡沫液、氟蛋白泡沫液或水成膜泡沫液。对于水溶性甲、乙、丙类液体，应选用抗溶性泡沫液。

   　　用于扑灭火灾的是经与水混合后的泡沫混合液，通常选用的泡沫混合液浓度为3%和6%（泡沫液在泡沫混合液中的占的体积百分比）。泡沫混合液的浓度可根据储罐区的性质和泡沫液性能而定。在一般工程设计中，泡沫混合液使用淡水配置，在沿海缺水地区，蛋白泡沫液、氟蛋白泡沫液和抗溶性氟蛋白泡沫液也可使用海水配置。泡沫液配置成泡沫混合液用的水温宜为4~35℃。严禁使用影响泡沫灭火性能的水。

   　　三、储罐区泡沫灭火系统的计算

   　　1.泡沫混合液量的计算

   　　（1）燃烧面积

   　　固定顶储罐的燃烧面积按储罐横截面面积计算：

   　　

   　　（2）储罐灭火所需的泡沫混合液流量

   　　储罐灭火所需的泡沫混合液流量按下式计算：

   　　

   　　对于非水溶性的甲、乙、丙液体和水溶性的甲、乙、丙类液体，泡沫混合液的供给强度和连续供给时间各不相同，可参见GB50151-92《低倍数泡沫灭火系统设计规范》第3.2.1条。

   　　（3）泡沫产生器的数量

   　　泡沫产生器的数量按下式计算：

   　　

   　　同时，泡沫产生器的设置数量不应小于表1的规定。

   　　

   　　（4）泡沫枪的数量

   　　泡沫枪是用于扑火甲、乙、丙类液体流散火焰的辅助设备，其数应根据储罐区内泡沫混合液最大用量的储罐直径确定，其数量和连续供给时间不应小于表2内数据。

   　　

   　　（5）泡沫混合液总流量的计算

   　　泡沫混合液总流量为储罐区内最大罐一次火灾的泡沫混合液用量与扑灭其流散火焰所需的泡沫枪的泡沫混合液用量的总和，其计算公式为：

   　　

   　　2. 泡沫液储罐容积的计算

   　　泡沫液储罐内储存的泡沫液量（即泡沫液储罐容积）应同时能够满足灭火用泡沫混合液用量和充满泡沫管道所需的泡沫混合液用量。计算公式如下：

   　　（1）灭火用泡沫混合液总量

   　　

   　　（2）泡沫液储罐容积

   　　

   　　充满泡沫混合液的管道指泡沫液储罐比例混合器至储罐泡沫产生器之间的管道，可按管道的体积计算。

   　　3.泡沫泵的选用

   　　（1）流量

   　　根据灭火用泡沫混合液总流量计算。

   　　（2）扬程

   　　泡沫泵扬程按下式计算：

   　　

   　　四、储罐区的消防给水系统

   　　甲、乙、丙类液体储罐区的消防用水量应按火灾时消防用水量最大的罐组计算，主要是指配置泡沫用水及着火罐和邻近罐的冷却用水量之和。距着火罐罐壁1.5倍直径范围内相邻储罐应进行冷却，其冷却水的供给范围和供给强度与储罐区内储罐的形式、外形尺寸、储罐的布置、储罐是否保温等有关，具体可参见GBJ16-87《建筑设计防火规范》第8.2.5条或GBJ50160-92《石油化工企业设计防火规范》等7.3.8条。

   　　甲、乙、丙类液体储罐区冷却水延续时间，除直径超过20m的固定顶储罐冷却水延续时间按6h计算外，其余按4h计算。

   　　五、泡沫产生器、泡沫混合液管道的布置

   　　泡沫产生器宜沿储罐周边均匀布置（见图4）。连接泡沫产生器的泡沫混合液管道一般都沿储罐外壁设置，PQ8型泡沫发生器一般配置DN80的混合液管道（管内流速为1.61m/s），立管用管卡固定在罐壁上，立管的下端设有锈渣清扫口。

   　　

   　　泡沫混合液的立管用金属软管与水平管道连接。防火堤内的泡沫混合液管道应敷设在管墩或管架上，但不应与管墩、管架固定。泡沫混合液的管道应有0.003的坡度，坡向防火堤。

   　　防火堤外的泡沫混合液管道应有0.002的坡度，坡向放空阀，管道上的控制阀应设置在防火堤外，并有明显的标志；泡沫混合液管道上的高处，应设排气阀。

kuangyi911

谢谢楼主，但是你的帖子的图片我为什么看不到呢