低倍泡沫灭火.doc

泡沫灭火系统选型及计算2.1灭火系统应用形式应用形式的选择应符合下列要求：（1）非水溶性甲、乙、丙类液体固定顶储罐可选用液上喷射系统，也可选用液下喷射系统或半液下喷射系统；（2）水溶性甲、乙、丙类液体固定顶储罐应选用液上喷射系统也可选用半液下喷射系统；（3）甲、乙、丙类外浮顶和内浮顶储罐应选用液上喷射系统；（4）储存温度大于70摄氏度或15摄氏度时粘度大于440厘斯的非水溶液的固定顶储罐应选用液上喷射系统。石油库设计规范规定单罐储量大于1000立方米的油罐应采用固定式泡沫灭火系统。由于储罐区的储罐容量大于1000立方米且储存的是非水溶性丙类液体固定顶储罐，故采用液上泡沫灭火系统，其灭火系统采用固定式。2.2保护面积的确定固定顶储罐是在金属圆柱型储罐上安装了一个拱形(或锥形)金属顶，一般金属顶中央设置了呼吸阀以保持罐内为常压,顶与罐壁间为弱焊接。当发生火灾时,通常罐顶在与罐壁的弱焊接处掀开泄压,使可燃液体仍能保存在储罐内不外泄,以避免火灾范围进一步扩大。固定顶储罐因罐顶的跨度限制,其容积不能做的太大,目前最大为30000m(直径约为45m)且极少,容积一般在10000m(直径约30m)及以下。由于其蒸发面积为整个储罐的横截面积,所以常压储罐目前储存的液体除原油外,多为乙类和丙类液体。当储存甲类液体时,一般为氮气封存的压力储罐。固定顶储罐相对较危险,火灾案例最多。其发生火灾时是在整个液面上燃烧的,所以保护面积应按其储罐的横截面积计算。固定顶储罐的保护面积为其储罐的横截面积：2.3泡沫液连续供给时间的确定（1）非水溶性的甲、乙、丙类液体的固定顶储罐不应小于表2-1（补充）的规定：表2-1 非水溶性的甲、乙、丙类液体供给强度和连续供给时间液体类型供给强度（L/minm）连续供给时间(min)固定式移动式半固定式甲、乙类6.08.040丙类6.08.030（2）水溶性甲、乙、丙类液体固定顶储罐应设置泡沫缓冲装置，且不应小于表2-2的规定：表2-2 水溶性的甲、乙、丙类液体供给强度和连续供给时间液体类型供给强度（L/minm）连续供给时间(min)固定式、半固定式丙酮、丁醇1240甲醇、乙醇、丁酮、丙烯晴、醋酸乙脂1230当采用液上喷射泡沫灭火系统时，罐区储存的是非水溶性丙类液体，泡沫混合液连续供给时间为：2.4泡沫供给强度为了在单位时间内（即泡沫连续供给时间）有效的扑灭油罐火灾，单位时间内必须向单位燃烧面积上提供的泡沫体积称为泡沫供给强度。通常用1。泡沫供给强度与油品的类型、发射泡沫的设备和消防队的战术水平有关。轻油品挥发能力强，油品的蒸发穿透力强，需要较大的泡沫供给强度；固定式的泡沫灭火设备的使用率高，可采用较小的供给强度；移动式泡沫灭火设备的泡沫利用率低，应采用较大的泡沫供给强度。不同闪点的油品其泡沫强度也不同，如表2-3（P462 表8-42）所示：表2-3 固定顶油罐泡沫供给强度固定顶油罐泡沫供给强度油品闪点（）泡沫供给强度（）固定式、半固定式泡沫灭火系统移动式泡沫灭火系统600.60.8由于罐区是固定顶油罐，其泡沫灭火系统为固定式，则其泡沫供给强度为：2.5泡沫计算耗量在消防设计中，为了适当的确定泡沫液和水的储备量以及他们的输送设备，通常以扑灭油罐组中的某一个油罐火灾作为依据。因此在确定灭火的基本参数之前，首先要明确以哪个油罐作为着火罐。一般的做法是从最困难的条件出发，选择泡沫需要量最大的那个油罐作为着火罐。如果油罐组中所有油罐都储存着同样闪点的范围的油品，则以截面积最大的油罐作为着火罐。如果不同容积的油罐所储存的油品各不相同时，则必须经过比较才能判断应以哪个油罐作为设计依据的着火罐。为了扑灭着火罐火灾，单位时间内所必须供给的泡沫体积称为泡沫计算耗量。它由下式求得： （2-1）式中泡沫计算耗量（l/s） 着火罐所储存油品的泡沫供给强度（）燃烧面积（）因此泡沫计算耗量为： 2.6泡沫产生器的布置与选型泡沫灭火系统泡沫产生器的设置应符合下列规范：当一个储罐所需的泡沫产生器数量超过1个时，应选用同规格的泡沫产生器，且应沿罐周均匀布置。泡沫产生器型号及数量，按表2-4（P448 表8-26）确定：表2-4 空气泡沫产生器技术性能表名称型号标定进口压力()混合液流量(l/s)泡沫发生量(l/s)251空气泡沫产生器PS45425PC4501空气泡沫产生器PS8850PC81001空气泡沫产生器PS1616100PC161501空气泡沫产生器PS2424150PC242001空气泡沫产生器PS3232200泡沫产生器的类型选为1001空气泡沫产生器PC16型。2.7泡沫产生器数量固定顶储罐泡沫产生器数量由下式确定 （2-2） 式中 泡沫产生器数量（个） 单位时间内泡沫消耗量（） 每个泡沫产生器（或泡沫枪）的泡沫产生量（进口压力均按 计算）（）单位时间内泡沫消耗量每个泡沫产生器（或泡沫枪）的泡沫产生量空气泡沫产生器数量为：个2.8泡沫储备量（1） 扑灭油罐火势所需的泡沫混合液流量 （2-3）式中 扑救油罐火灾需用泡沫混合液流量（） 泡沫产生器（或泡沫枪）数量（个） 每个泡沫产生器（或泡沫枪）的泡沫混合液流量（）油罐所需的泡沫混合液流量为:（2） 流散液体火焰所需的混合液流量 （2-4）式中 扑救流散液体火焰需用泡沫混合液流量（） 泡沫枪数量（支） 泡沫枪的泡沫混合液流量（）对于流散液体的扑救，常采用PQ8型泡沫枪，其数量参照表2-5（P462 表8-44）：表2-5 扑灭流散液体火焰需用PQ8型泡沫枪数油罐直径（）需要PQ8型泡沫枪数（个）泡沫液量和灭火用水量计算时间（）25430由上表得出选择PQ8型泡沫枪为3支，即对于泡沫枪的泡沫混合液量可参考空气泡沫枪技术性能表2-6（P451 表8-30）：表2-6空气泡沫枪技术性能表名称及型号进口工作压力（）混合液耗量（）50l空气泡沫枪PQ856.4泡沫枪的泡沫混合液流量则流散液体火焰所需的混合液流量为泡沫混合液总流量为：（3）泡沫液储量 （2-5）式中 泡沫液储备量 泡沫混合液中泡沫液所占的百分比（%） 泡沫连续供给时间（） 扑灭油罐及流散液体火焰需用泡沫混合液总流量（）由于使用的是6%的泡沫混合液，连续供给时间为30，则其泡沫储量为2.9消防用水总消耗消防用水总消耗量包括配置全部泡沫液混合液用水量、冷却着火罐和冷却邻近油罐最大用水量的总和。（1） 冷却水供给强度 油罐单位周长上所需的冷却水量，叫做冷却水供给强度。通常用升/秒米表示。对于地上、半地下油罐区，当某一个油罐发生火灾时，为了保护罐体、控制火灾蔓延、减少火焰辐射热影响、保障相邻油罐安全，不仅对着火罐需要进行冷却，而且对距着火罐直径1.5倍范围内的相邻地上、半地下油罐均应冷却。因为在火场上，着火油罐下风向的相邻油罐吸收热量最大，其次是侧风向，上风向最小，所以当冷却范围内的油罐超过三座时，仍按三座较大的油罐计算。着火的浮顶油罐需冷却。但因火势仅在浮盘周围，火势较小，所以其相邻油罐可不冷却。地下和覆土油罐因埋入地下或覆土厚度最少0.5，着火油罐本身和相邻的地下和覆土油罐均不要冷却。但火灾时，辐射热较强，四周地面温度较高，消防人员必须在喷雾（开花）水枪掩护下进行灭火。故仍应考虑灭火时人身掩护和四周地面与保护油罐附件的用水量。（2）冷却水供给时间浮顶罐和半地上、地下、覆土油罐以及直径小于或等于20的固定顶油罐，冷却水供给时间应为4；直径大于20的地上固定顶油罐，应为6。（P464）（3）消防用水的耗量消防用水的耗量包括配置全部泡沫混合液用水、冷却着火罐用水和冷却邻近油罐用水三部分，即 （2-6）式中 配置全部泡沫混合液用水量（） 冷却着火罐用水量（） 冷却邻近油罐用水量（） 配置全部泡沫混合液用水量 （2-7）式中 泡沫混合液中泡沫液所占的百分比（%） 泡沫连续供给时间（） 扑救油罐及流散型火焰需要泡沫混合液总流量（）泡沫混合液中泡沫液所占的比例为6%，即=6%泡沫连续供给时间为，即=泡沫混合液总流量为67.2，即。即配置全部泡沫液用水总量为冷却着火罐用水量 （2-8）式中 冷却水供给强度（） 着火罐冷却范围计算长度（） 冷却水供给时间（）冷却水供给强度为=0.5（P465 表8-46）着火罐冷却范围计算长度为冷却水供给时间为冷却着火罐用水量为冷却邻近油罐用水量 （2-9）式中 邻近油罐冷却范围计算长度（）邻近油罐冷却范围计算长度为冷却邻近油罐用水量为消防用水的耗量为：2.10泡沫系统（1）泡沫比例混合器 常用的PH32型和PH64型泡沫比例混合器最大泡沫混合液流量为32和64。若一次灭火所需的泡沫混合液流量超过以上数值时，可采用几个PH32型或PH64型比例混合器并联工作。其数量按下式计算 （2-10）式中 泡沫比例混合器数量（个） 一次灭火泡沫混合器所需用的总流量（） 某型号泡沫比例混合器最大泡沫混合液流量（）选用PH32型空气泡沫负压泡沫比例混合器，则一次灭火泡沫混合器所需用的总流量泡沫比例混合器数量为选用3个PH32型泡沫比例混合器。（2）泡沫液罐容量 泡沫液罐容量不应小于所需泡沫液量与充满管道的泡沫混合液中所含泡沫液量之和 （2-11）式中 安全容量系数 一次灭火泡沫液储备量（） 泡沫混合液中泡沫液所占的百分比（%） 充满管道的泡沫混合液体积（）（可忽略）取安全系数为1.1一次灭火泡沫液储备量则泡沫液罐容积为： 选用泡沫液储罐容量为：（3）泡沫栓 泡沫栓系供应泡沫混合液的消防栓。在泡沫栓上接水带和泡沫枪，用泡沫扑救油品火灾。泡沫一般用于移动式式泡沫系统中。着火罐所需的泡沫消防栓数量按燃烧面积和泡沫供给强度要求，由计算确定。扑灭流散型液体火焰的泡沫栓数量按最大油罐扑灭流散液体火焰需用的泡沫枪数量确定。但在油罐区布置泡沫栓时，除最大油罐需用足够数量的泡沫栓外，当其他油罐发生火灾时，仍应有足够数量的泡沫栓。泡沫栓出口压力一般不宜小于，泡沫栓的保护半径为。(4)泡沫管线 泡沫干管一般都是围绕着防火堤敷设成环型管网或沿防火堤的长轴作成枝状管网。其一端与泵出口连接，另一端与油罐顶上的固定空气泡沫产生器的支管线相连，在连接的支管线上设截断阀门，以便集中地向着火罐供给泡沫。为了保证固定顶油罐上某一个空气泡沫产生器遭到破坏时，其余的空气泡沫产生器仍能使用，故固定顶油罐上的每一个空气泡沫产生器宜用一根单独泡沫混合液管线；浮顶油罐上的空气泡沫产生器可两个合用一根泡沫混合液管线。若泡沫干管敷设成环型时，应在干管的适应位置设置截断阀门，以保证某一段管线发生故障或检修时，不妨碍泡沫混合液的供给。泡沫管线的敷设方式一般采用直接埋地敷设，埋置深度应在当地的冰冻线以下，以防冻结。管线的放空坡度一般为千分之二。（5）泡沫泵的选择 泡沫泵的选择需根据泡沫混合液的流量、扬程以及它与泡沫混合液管线相配合。泡沫混合液管线和泡沫泵的计算、选择方法与油品工艺和线和油泵的计算、选择方法相同。其计算参数一般按下述方法选取。泡沫泵的扬程在泡沫泵的扬程时，应满足在克服了泡沫混合液管线的摩阻损失和标高差之后，在空气泡沫产生器进口仍应具有足够的剩余压力，以保证空气泡沫产生器能在标压下工作，所以其剩余压力最低不得小于。为了满足环泵式比例混合流程泡沫比例混合器进口的要求，泡沫泵的进口压力应不低于 （2-12）式中 泡沫泵的扬程（） 泡沫混合液管线总摩阻损失（） 空气泡沫产生器入口与消防水池液面和标高差（） 空气泡沫产生器进口工作压力（）泡沫混合液密度（因为其中有94%的水，所以一般取，为水的密度。（6）泡沫混合液计算流速为了满足泡沫泵启动后将泡沫混合液输送到最远油罐的时间不超过5min的要求，泡沫混合液的流速一般不超过。（7）泡沫混合液管的绝对粗糙度通常泡沫混合液管按旧钢管或铸铁管考虑，一般取绝对粗糙度。泡沫混合液粘度：6%型蛋白泡沫液运动粘度，一般取 （ 为时6%型蛋白泡沫液的粘度）。（8）混合液管线管径的确定泡沫混合液计算流速取泡沫混合液总流量为干线管径为：选用的泡沫管径，摩阻损失系数0.555泡沫混合液计算流速取泡沫混合液总流量为：雷诺数为属于阻力平方区取管道长度为20m，组件当量长度如表2-7：表2-7 组件当量长度表组件通径（）100150200250300当量长度（）弯头2.54.366.88闸阀0.61.31.51.82止回阀7.71215.320.524.5由于管径为200mm，则组件的当量长度为管路的沿程摩阻为管线总摩阻损失为泡沫泵扬程为泡沫比例混合器动力回流流量（9）泡沫泵的设计流量应按一次着火油罐火灾所需的泡沫混合液流量和泡沫比例混合器动力水的回流损失流量计算 (2-13)式中 泡沫泵的设计流量（） 泡沫比例混合器动力回流流量（） 流量修正系数（取） 泡沫比例混合器喷嘴截面积，一般取 重力加速度（） 泡沫泵扬程（）则泡沫泵的设计流量为由于泡沫泵的扬程泡沫泵的设计流量所以选择型离心泵扬程，流量为。2.11清水系统（1）消防水池容量 消防水池容量主要取决于配置全部泡沫混合液用水量和冷却油罐用水量，同时与扑救火灾和冷却油罐期间，能否向消防水池补充清水有关。 若在扑救火灾和油罐和冷却油罐期间无清水补充时，消防水池容量按下式计算 (2-14)若在扑救火灾和冷却油罐期间有清水补充时，消防水池容量可适当减少，按下式计算： (2-15)式中 消防水池容量（） 消防用水总耗量（） 灭火延续时间（） 扑救火灾和冷却油罐期间内，单位时间提供的清水补充数量（）根据石油库设计规范（GBJ7484）规定：消防用水池补水时间不应超过96h，所以：消防用水总耗量为取灭火延续时间为4h，则消防水池容量为:（2）消防水管线 我国常有的有钢管和铸铁管两种。在地面敷设的消防水管应采用钢管，在埋地敷设的消防水管线应采用铸钢管。消防水干管应采用环状敷设，在环状管网上应用截断阀门分成若干独立段，以保证个别段损坏或检修时，仍能保证扑救火灾和冷却油罐用水。在干管的支管线上应设阀门。（3）清水泵的选择 清水泵主要是用来对着着火油罐及其邻近油罐提供冷却水，其工作流量必须满足水枪所需的出水量；扬程必须满足任一水枪出口处所需的压力。（4）清水泵的设计流量 (2-16)式中 清水泵的设计流量（） 冷却水供给强度（） 着火罐冷却范围计算（） 邻近油罐冷却范围计算长度（）冷却水供给强度为着火罐冷却范围为邻近油罐冷却范围计算长度为则清水泵的设计流量为（5）泡沫栓 泡沫栓系供应混合液泡沫栓。在泡沫栓上接水带和泡沫枪，用泡沫扑灭油品火灾。泡沫栓一般用于移动式泡沫系统中。着火罐所需的泡沫栓数量按燃烧面积和泡沫供给强度要求，由计算确定。扑救流散型液体火灾的泡沫栓数量按最大油罐扑救流散型火焰需用泡沫枪数量确定。但在油灌区布置泡沫栓时，除最大油罐需要有足够数量的泡沫栓外，当其他油罐发生火灾时，仍应有足够数量的泡沫栓。泡沫栓出口压力一般不宜小于，泡沫栓的保护半径为。泡沫干管一般都是围绕着防火堤敷设成环行管网或沿防火堤的长轴作成枝状管网。其一端与泵出口管相连，另一端与油罐顶上的固定空气泡沫产生器的支管线相连。在连接的支管线上应设截断阀门，以便集中的向着火罐供给泡沫。为了保证固定顶油罐上某一个空气泡沫产生器遭到破坏时，其余的空气泡沫产生器仍能使用，故固定顶油罐上的每一个空气泡沫产生器宜用一根单独的泡沫混合液管线；浮顶罐上的空气泡沫产生器，可两个合用一根泡沫混合液管线。若泡沫干管敷设成环行管网时，应在干管的适当位置设置截断阀门，以保证某一段管线发生故障或检修时，不妨碍泡沫混合液的供给。泡沫敷设的一般方式采用直接埋地设置，埋置深度应在当地的冰冻线以下，以防冻结。管线的放空坡度一般为清水泵的扬程与消防给水所需的压力有关，它必须满足在消火栓处有足够的压力。高压消防给水管线不需消防栓进行加压，他的压力是根据最不利点的保护对象及消防给水设备的类型等因素确定。室外高压消防给水管网除设备有消防栓外，还有其它消防给水设备。如果采用移动式水枪冷却油罐，则消防给水管道最不利点压力是达到设计消防最大水量时，由油罐高度和消防水池出口液面高度、消防管网和水带压力损失及水枪喷嘴处所要求的压力确定。高压消防给水管网内的压力是经常不间断保持的，又由于它要求较高，油库平日又不需要保持较高的压力，因此一般油库不采用高压消防给水管网。而仅在有地势可以利用，能设置高位水池的油库，才采用室外高压消防给水管网。在油库中一般多采用临时高压消防给水管网，这种消防给水管网内平时没有消防水压要求。当发生火灾启动消防泵后，管网内的压力达到高压消防给水管网压力的要求。低压消防给水管线内的压力不能保证管网上灭火设备的水压要求，因此，需用消防给水管道上的泵加压后才能对油罐进行冷却。消防车从低压消防给水管道上的消防栓取水一般有两种方式：一种是用水带从消火栓向消防车的水罐里注水；另一种是消防车的水泵吸水管接在消火栓上吸水。前一种取水方式较为普通。消火栓出水量按接两支水枪的流量考虑最小为。直径为、每根长度为的麻烦水带在流量为时压力损失为。加上消火栓出口至消防车水罐入口的标高差约为，两者合计压力损失为。因此低压消防给水管线的压力，应保证每一个消火栓出口处的压力不小于。清水泵扬程按以下式计算 (2-17)式中 清水泵的扬程（） （）消火栓处出口压力（） 为了保证一定长度的充实水柱，在水枪喷嘴出口处所必须的压力（） 水带的摩阻损失（）自消防水池出口经消防给水管网至消火栓出口的总摩阻损失，需根据管网形式分段计算（） 水枪高度与消防水池出口高度标高的差值（）水枪的充实水柱长度，是指水柱喷嘴至90%的水能量穿过内径为38cm圆环处的水柱高度。 它表示水枪密度集水流喷射距离的特性参数。在一定程度上反映了水枪的有效使用范围。对于射流来讲，充实水柱长度是喷嘴结构是喷嘴处水压和喷嘴结构的函数；从另外一个角度讲，充实水柱高度取决于着火点的高度以及喷嘴高度与着火点之间的相对位置。在消防设计中，通常是首先根据灭火的需要提出的必要充实水柱高度，然后来确定喷嘴处的压力并选择喷嘴口径。由于水枪使用时多为倾斜射流，所以在一般消防设计中长按下式确定需要的充实水柱长度 (2-18)式中 充实水柱长度（） 着火点离地面的高度（） 水枪喷嘴距地面的高度（）水枪喷嘴射流与地面的夹角，取决于着火时消防队员可能接近油罐的最小距离。一般取着火点离地面的高度为水枪喷嘴距地面的高度则充实水柱长度为（6）水枪喷嘴处必须的压力为了能充实水柱高度，在水枪喷嘴处必须的压力下可按下式计算 (2-19) 式中 水枪喷嘴处必须的压力（） 射速总长度与充实水柱长度的比值系数， 充实水柱长度（） 与水枪喷嘴口径有关的特性系数喷嘴的特性系数如表2-8：表2-8 喷嘴特性系数喷嘴口径mm1316190.01650.01240.00970.3580.8081.570射速总长度与充实水柱长度的比值系数由表2-9得取喷嘴口径为13mm，则则水枪喷嘴处必须的压力：（7）管道的摩阻损失管道的摩阻损失按下式计算： (2-20)式中 管道的摩阻损失（） 管道的阻力系数 管道的计算长度（） 水枪的出水量（）管道的阻力系数如表2-9：表2-9 管道的阻力系数管道直径mm水带阻力系数1000.01542000.003842500.0015由于管道直径为200mm, 水带的阻力系数为管道的计算长度为水枪的出水量管道的摩阻损失：（8）清水泵的扬程取火栓处出口压力为,即自消防水池出口经消防给水管网至消火栓出口的总摩阻损失水枪高度与消防水池出口高度标高的差值则清水泵扬程为：清水泵的设计流量为清水泵的扬程为选用型离心水泵转速为2900，流量为50，扬程为，效率。选3个型离心水泵并联。（9）水枪的出水量：水枪的出水量可按下式计算 (2-21)式中 水枪的特性系数，当喷嘴流量系数时，值见上表水枪喷嘴出必须的压力（）水枪的特性系数，当喷嘴流量系数时，水枪喷嘴出必须的压力水枪的出水量为水枪的数量取决于单位时间内冷却水总量和每个水枪出水量的比值，可按下式计算 (2-22)式中 单位时间内冷却用水总量（清水泵设计流量）（） 水枪的出水量（）单位时间内冷却用水总量（清水泵设计流量）为水枪的出水量水枪的数量为2.12消火栓 在确定