码头的泡沫灭火系统设计

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简介： 介绍了泡沫炮应用于码头泡沫灭火系统的设计实例，就设计中遇到的问题进行了分析总结，并对《石油化工企业设计防火规范》的完善提出了一些建议。
关键字：码头 泡沫灭火系统

　某大型外资企业的综合码头除了用于货物装卸外还承担柴油、重油等燃料油的装卸任务，因此该码头的消防灭火系统除了水消防系统外还应设置泡沫灭火系统。

1　泡沫用量的比较计算

　　《石油化工企业设计防火规范》GBJ50160—92(以下简称《石规》)的第7.10.1条规定，码头消防设施应按扑救码头装卸区油品泄漏火灾和扑救油船最大油舱火灾两者中消防能力较大者设置，因此在进行泡沫灭火系统的设计时需对上述两者进行计算比较。
1.1　扑救油船油舱火灾的泡沫用量
　　该码头属于中、小型海港码头，其所泊油轮的最大级别为5000t。针对油轮火灾，为了使泡沫液能喷射到油轮的任一处，应选用射程较远的泡沫炮作灭火工具。
　　《石规》的第7.10.3条规定，扑救油船火灾时泡沫混合液的供给强度≥6L/(min·m²),泡沫液供给时间≥30min,灭火面积应按最大油舱的投影面积计算。该码头所泊5000t油船的最大油舱长为11.0m、宽为8.0m，因此灭火面积为88m²。混合液中泡沫液和水的比例为3∶97，若混合液供给强度以6L/(min·m²)计，则泡沫液用量P₁=6×30×88×3%=475.2L,即0.48m³。
1.2　扑救油品泄漏火灾的泡沫用量? 
　　针对码头装卸区油品泄漏火灾，按《石规》的第7.10.2条规定应设置固定式或半固定式泡沫灭火系统。由于《石规》对于停泊5 000 t级油船的海港码头只规定了泡沫灭火系统的型式而没有给出具体的设计参数，《建筑设计防火规范》(GBJ16—95)及《低倍数泡沫灭火系统设计规范》GB 50151—92(以下简称《低规》)也都没有相应的规定，因此必须对该码头油品泄漏火灾的性质进行分析以确定设计参数。?
　　该码头的管线布置见图1。?

　　该码头的输油横向管道敷设于管沟内，而纵向管道则明设于地面的管墩上。若发生火灾导致输油管爆裂则管内燃油将会向四处流散而引起火灾蔓延，此时最好的灭火设备是可移动的泡沫枪。相对于油品储罐区的油罐发生火灾破裂后所产生的大量油品泄漏，该码头的流散性火灾的扑救难度应比储罐区的小。参照《低规》中的第3.1.4条规定(对扑救小型储罐区的液体流散性火灾需配置1支泡沫枪，连续供应时间为10min)，设计扑救码头输油管道的油品泄漏火灾用PQ8型泡沫枪一支，灭火时间以10min计，所以泡沫用量P2=8×10×60×3%=144L，即0.14m³。?
　　根据计算比较，扑救油船油舱火灾所用的泡沫液量较多，因此需按扑救油船油舱火灾的消防能力来设置消防设施。

2　泡沫系统的设计

　　扑救油船的油舱火灾需利用泡沫炮装置。泡沫炮有固定式也有车载移动式的，设计时有固定式、半固定式和移动式系统三种选择(但《石规》对泡沫炮设计的系统型式并没有规定)。设计中考虑到该码头货物的堆放缺乏规划资料，如用车载移动式泡沫炮则在使用时可能会遇到障碍，因此确定采用固定式泡沫炮，由其和泡沫罐、泡沫混合液管道组成固定式泡沫灭火系统。为使油轮完全在泡沫炮的涵盖范围内而设置了两座固定式泡沫炮(为PP24型，额定流量为24L/s，射程≥40m,俯仰角为-70°～+40°)。然而，泡沫炮固定后码头上的输油管道不能完全在消防系统的保护范围内，如发生油品泄漏火灾则会出现消防设施不足的情况。为此，在泡沫管线上设置了两个泡沫消火栓(见图1)，并在泡沫储罐间内存放PQ8型泡沫枪两支及消防水带若干(形成半固定式泡沫灭火系统)。泡沫罐的容积按一座泡沫炮喷射30min所需的泡沫原液、一支泡沫枪(额定流量为8L/s)喷射10min所需的泡沫原液及泡沫液充满管道的用量之和计，即泡沫罐的容积约为1.6m³，其中充满管道的泡沫液用量为0.15m³。

3　泡沫炮的设置高度

　　泡沫炮用于扑救油船油舱火灾时，其设计安装高度应使泡沫炮能将泡沫混合液喷射到油船油舱的任何一处。因此，泡沫炮的设置高度需满足在任何情况下不应比船甲板低。设计中操作平台的高度H为码头的设计高水位h₁与油船空载时船甲板至海平面的高度h₂之和减去码头设计高程h₃(见图2)。

　　根据验潮站1994年—1995年的潮位资料统计，该码头的设计高水位(高潮累计频率为10%)为5.81m(以某处理论最低潮面起算)，即h₁=5.81m。该码头所泊最大级别油船空载时船甲板至海面的高度为5.65m，即h₂=5.65m。该码头的设计高程为9.0m(以某处理论最低潮面起算)，即h₃=9.0m。由此可得泡沫炮操作平台的高度H=5.81+5.65-9.0=2.46m，泡沫炮的操作高度为1.0m，因此泡沫炮的安装高度为3.46m。

4　几点体会

　　泡沫炮作为一种强有力的灭火工具在码头的泡沫灭火系统中有不可替代的作用，但目前我国并没有完整的有关泡沫炮的设计规范，同时有关规范对于码头泡沫灭火系统设置的规定仍有不完善之处。通过该项设计，笔者认为有以下内容值得探讨：
　　①灭火时泡沫炮居高临下对控制火灾较有利，因此泡沫炮的安装高度似乎越大越好。然而其高度太大必然会妨碍码头吊装机械的装卸作业，所以位于码头前沿的泡沫炮的安装高度不宜太大。笔者认为应根据码头的总体设计使泡沫炮的操作平台满足不低于船甲板的要求即可。
　　②《石规》作为国标,其有关参数的规定值得探讨。其一:《石规》规定对于扑救油舱火 灾的泡沫混合液供给强度≥6L/(min·m²)、泡沫液连续供给时间≥30min。条文解释说明这些参数系“参考《装卸油品码头设计防火规范》制定”，然而对照该规范(JTJ 237—99)的第6.3.3条却发现其规定泡沫混合液供给强度≥8L/(min·m²)，两处有所不同。其二:《石规》中规定扑救油舱火灾的泡沫混合液供给强度≥6L/(min·m²)，但根据消防部门的经验，泡沫炮在海港码头使用时由于风力作用及操作上的原因会引起泡沫液的损失。因此，若6L/(min·m²)的泡沫液能起到抑制火灾的作用则规范条文应强调泡沫混合液供给强度为“实际可到达目标”的混合液供给强度，而对于灭火时究竟能有多少百分比的泡沫液能到达目标，应进行试验或根据实际经验的总结来确定并体现在规范的条文中。其三:《石规》对于扑救油舱火灾的泡沫灭火系统只是规定了泡沫混合液供给强度和连续供给时间，而对系统型式并未作出具体规定或建议；对于扑救装卸区油品泄漏火灾只是规定了相应的泡沫灭火系统的型式，而对所需的泡沫混合液供给强度和连续供给时间却未给定。这些都给设计工作带来了不便，条文规定的内容值得探讨和完善。
　　③在所给的工程设计实例中，码头的消防设施应是以扑救油船油舱火灾的要求来配置，然而这并不能完全满足码头的消防要求，可见规范规定按扑救油船油舱火灾和扑救码头装卸区油品泄漏火灾两者中消防能力大者来设置码头消防设施似有不妥。而且从文中的计算来看，用于扑救码头油品泄漏火灾的泡沫混合液用量并不大，同时所增加的消防设施也不多，因此当采用固定式泡沫炮时，按同时满足两者的消防要求来设置消防设施似乎更合理。