石化工程泡沫灭火系统的消防设计

王丽娜

山西中宁工程技术有限公司（030000）

0 前言

泡沫灭火系统是针对石油化工企业火灾发生的特点采取妥善灭火剂与水快速混合形成泡沫混合液，在发生火灾后立即覆盖在起火点表面，快速隔绝氧气，抑制燃料蒸发，达到快速灭火的效果。泡沫灭火系统设计由于受到诸多因素的影响，无法达到预期要求。必须对石油化工工程火灾发生的特点进行分析，明确当前泡沫灭火系统设计的常见问题，制订科学的设计方案，保证泡沫灭火系统发挥应有的作用。

1 石油化工企业火灾发生的主要特点

1.1 燃烧与爆炸并存，危害巨大

石油化工企业在生产期间需要经过高温、高压等多种复杂连续的操作，使整个石油化工生产存在巨大的安全隐患。化工企业火灾会出现先爆炸后燃烧、先燃烧后爆炸以及爆炸燃烧交替进行的情况，导致管线设备装置发生破裂，对整个化工企业的环境造成严重破坏，还会引发重大的人员伤亡[1]。

1.2 燃烧速度迅猛

化工企业有大量易燃易爆的气体、液体等材料，一旦发生火灾，就会快速蔓延火势，引发一系列的连锁反应，最终导致火灾救援受到严重阻碍。

1.3 容易形成立体火灾

大多数的石油化工企业在设计中经常会呈现出立体化设计的思路，尤其是各种生产设备分布十分密集、孔洞过多，在出现火灾时因为可燃气体和可燃液体具有良好的扩散性和流动性，化工原料的物体会快速流出，导致火灾迅速蔓延，通过楼板孔洞、通风管道和楼梯间形成立体化的火灾形式，导致火势无法得到有效控制，最终引发重大灾害。

1.4 火灾扑救十分复杂

大部分石油化工企业都具有自动化程度高、工艺复杂等问题，而火灾蔓延速度快，燃烧时间长，在燃烧的同时会引发爆炸气体泄漏等各种问题，给火场救援造成巨大的影响，需要采用足够的灭火剂和水，才能够对火势有效控制。我国的消防救援体系很难满足火场救援的需求，需要不断改进石油化工企业的灭火方案。

2 泡沫灭火系统设计中的主要问题

2.1 泡沫灭火系统设计不到位

泡沫灭火系统在灭火速度方面具有非常显著的优势，在石油化工领域被广泛应用。一些石油化工企业泡沫灭火系统的设计与国家消防规范和相关标准存在很大的差异，因为设计人员没有准确理解和把握泡沫灭火系统的重要性，在设计中对灭火系统的原理认识比较肤浅，只知道进行大体的组件控制，无法充分发挥不同系统的功能，各种泡沫混合比例无法达到最佳要求，致使泡沫灭火系统的效果受到影响[2]。

2.2 缺乏对消防规范的理解

石油化工企业在泡沫灭火系统设计中，通常采用自动控制的方式，对泡沫灭火系统进行自启动，但是有的设计人员缺乏对计算机自动化信息技术的了解，致使各种系统之间的运行存在明显的不同，无法形成统一调度，导致中央控制系统、消防联动控制系统、手动操作系统之间无法形成有效互补。

2.3 施工技术水平不高

泡沫灭火系统设计涉及许多专业的知识和技能，很多施工图纸内容复杂。如果没有做好技术交底，施工团队无法看懂图纸，或者对设计方案没有准确把握，导致最终的施工效果出现明显的偏差。

3 泡沫灭火系统的设计方案

3.1 泡沫灭火系统设计思路

通常泡沫灭火系统包括泡沫消防水泵、泡沫液泵和泡沫混合装置、泡沫产生器、阀门管道等。泡沫比例混合装置又分为环泵式、压力式、平衡式等不同类型，不同的泡沫混合比例的工作原理各不相同，因此要根据石油化工企业的生产原料进行全面分析，总结火灾发生的主要特点[3]。

3.2 泡沫灭火系统的组成

泡沫灭火系统包括消防控制室、消防水源、消防水泵站、泡沫泵站、泡沫发生器、压力仪表、阀门感温电缆等主要部件和辅助部件。消防控制室的设计需要严格按照火灾自动报警系统设计规范的相关要求，根据火灾情况及时地控制泡沫泵和消防水泵的启停，准确反映系统的运行状况，使自动化控制满足消防要求。消防控制室通常由一台或多台集中式火灾报警控制器、消防联动控制设备、手动控制设备共同组成。这些不同的控制方式能够确保在一个控制方式无法正常运行的状态下，也能够及时补充和替换。

在系统设计时还要将操作监视、管理监控等多种状态全部输送至消防控制室，为整个泡沫灭火系统的计算机信息管理提供重要的参考依据。当消防控制室内获得火灾报警信号之后，能够及时通过PLC 控制系统对发生火灾的具体位置进行自动显示，实现远程泡沫系统的自动启停消防联动控制设备和手动直接控制装置，实现多线远程操控和现场总线操控等，还能够对消防水泵泡沫液泵进水、电动阀门出液、电动阀门泡沫混合液管道的状态进行及时查询，对进水管线压力指示进行警示，确保整个泡沫灭火系统的运行更加智能化和自动化[4]。

消防水源设计要严格按照石油化工工程项目的大小来考量存水量的比例。很多消防水源主要以消防水池和消防水管相结合的方式进行存水，一旦消防水池的水位低于预期，可直接通过超声波液位计对液位下降进行检测并开启阀门，实现自动上水。消防水池补水到达正常的监控液位之后能够自动关闭电动阀门，同时将信号反馈至消防控制室，对消防水池和储水罐的液位进行全面显示。消防水池主要由消防水泵、稳压泵、气压罐、压力式泡沫比例混合装置、管网和泡沫枪等组成。

泡沫比例混合装置与消防泵集中布置在消防泵房，并保证泡沫消防水泵启动后，将泡沫混合液输送到保护对象的时间不大于5 min。比例混合器至各泡沫用点的泡沫混合液管道平时为空管状态，消防时打开泡沫比例混合装置电动控制阀，向火点供给泡沫液。泡沫消火栓箱内配置PQ8 泡沫枪2支，DN65～25 m 衬胶水带2 条。车间生产原料大多为水溶性可燃液体，故选用3%抗溶性水成膜泡沫液，泡沫混合液供给强度为12 L/min·m2，连续供给时间按30 min,作用面积按465 m2，计算所得泡沫混合液流量为93 L/s,泡沫液用量为6 m3。

消防水泵站、泡沫泵站能够及时将消防水源中的水快速输送至火场，既可以分别放置，也可以合建统一泵站。泡沫泵站需要与被保护对象的距离不超过30 m，在泡沫消防泵启动之后能够尽量将泡沫混合液分送到最远处。在5 min 之内不能将泡沫混合液或者泡沫输送到最远对象，则需要对泡沫泵站和消防泵站分开建设，以满足泡沫灭火系统的运行要求。

在日常工作中一些消防水泵不仅为泡沫灭火系统服务，同时也为消防栓系统和喷淋系统服务。在方案设计时要尽可能设计自动稳压装置，在稳压罐上安装电接点压力表，确保整个系统能够在压力范围内正常工作，在消防控制系统联动控制设备接收到报警电话时，能够自动远程启动泡沫灭火系统。防护区域泡沫喷射设备以及报警元器件等是泡沫灭火系统的重要辅助单元，需要配备泡沫发生器、泡沫枪、泡沫炮以及电动控制阀等，利用感温电缆手报按钮和报警电话发出警报将火情地址发送给消防控制中心。消防控制中心能够远程自启动，将泡沫混合液输送至防护区的泡沫混合液总管路上，同时启动泡沫发生器、泡沫炮等喷射设备，对火情进行快速扑救[5]。

泡沫水雨淋系统设计参数应该按照《泡沫灭火系统设计规范》GB 50151—2010 中的7.2.2 条，在对水溶性液体进行防护的情况下通过试验来测定进料强度和进料时间。根据以往的施工经验，选用3%的耐溶性水膜，制成泡沫塑料，其供给强度为12 L/min，防护面积为440 m2，该系统的流量是88 L/s。在最初的持续供应时间中，在30 min 内提供泡沫。在随后的30 min 内，在持续的供应时间中，在60 min 或更长的持续供应时间。一次灭火需要6 m3的泡沫液体。泡沫水雨淋系统是由一个自动喷水系统发展而来，包括一个开放的泡沫喷嘴、一个大洪水阀门组、一个泡沫比例混合器、一个泡沫液体和一个给水设备，按消防安全要求，将泡沫和水喷洒到防护区域。泡沫灭火系统的设计过程类似，所以本工程共用一套消防给水泵。

要先喷射泡沫，再用水雾扑救，一定要把泡沫比例混合器布置在靠近仓库的地方。工厂区的各个仓库都装有泡沫搅拌设备，并安装了3 台大型泄洪阀。平时系统雨淋阀前管网处于充水稳压状态，泡沫罐的进口控制阀一般是关闭状态，大洪水阀之后的管路是空的。火灾时，火区会有浓烟，温度探测器会报警，大洪水阀开启电磁阀，压力开关发出火警，并触发泡沫消防水泵。火灾警报信号同时开启与泡沫盒相应的液流控制阀门。用比例混合机将发泡液体与加压水混合，得到3%的泡沫。在经过洪水阀和网络后，用泡沫喷头进行灭火[6]。

4 泡沫灭火系统设计的注意事项

在泡沫灭火系统设计中，要尽可能地根据石油化工企业的具体构筑物、生产工艺等进行分析，确保泡沫灭火系统的覆盖面积达到预期要求。在初始火灾为液体的仓库和场所，需要先通过喷洒泡沫后喷水的泡沫喷淋系统，否则会造成火灾快速蔓延。无法在第一时间扑灭火灾，对于先喷泡沫后喷水的泡沫喷淋系统，需要与泡沫消防栓、箱分开设置，尽可能地靠近厂房仓库，确保覆盖范围达到预期要求。泡沫消火栓的泡沫罐可以与消防泵集中设置。泡沫混合液管道可以用普通的钢材，但每一次喷淋完毕后，需要对管道进行全面的冲洗，避免管道内部堆积大量杂质而引发管道堵塞等问题。定期对管道进行保养，避免管道出现渗漏等情况，确保泡沫灭火系统的稳定运行[7]。

5 结语

石油化工企业的火灾蔓延迅速，火势迅猛，整个工厂内部易燃易爆物质非常多，成分复杂，需要运用泡沫灭火系统对起火点快速覆盖，避免火势蔓延，保障石油化工企业的安全运行。泡沫灭火系统设计还存在很多的问题和不足，因此需要运用现场总线控制技术、自动控制技术和远程控制技术实现泡沫喷淋系统的远程控制，在发生火灾时能够第一时间进行扑救，提高了石油化工工程项目的运行质量，保护人们的生命财产安全。