浅议危险废物暂存库泡沫—水喷淋系统设计

赵庆

（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330031）

浅议危险废物暂存库泡沫—水喷淋系统设计

赵庆

（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330031）

结合某危险废物暂存库工程设计，探讨了危险废物暂存库消防系统的选择，并介绍泡沫-水喷淋系统的两种方式以及系统设计参数选取、喷头选择和泡沫液用量计算。

危险废物；暂存库；消防设计；泡沫-水喷淋系统；喷头

危险废物是指具有各种毒性、腐蚀性、易燃性、爆炸性、反应性和感染性,会对生态环境和人类健康构成严重危害的废物。危险废物处置中心建设在我国已经开展10多年了,处置中心暂存库主要是待处理处置危险废物的接收及临时储存场所。进入暂存库的危险废物种类繁多成分复杂,往往存在较多的易燃物质,因此暂存库属易燃烧的场所,笔者以某危险废物处置中心暂存库消防设计为例,对泡沫—水喷淋系统用于危险废物暂存库消防设计作简要介绍。

1 工程概况

该危险废物暂存库建筑面积2 240 m2,年废物吞吐量20 kt,最大贮存量2 400t。主要暂存物品为有机溶剂、废油、废油漆渣、活性炭渣、废炭渣、含油废抹布、实验室废物等,库房为单层现浇混凝土框架结构,屋面采用焊接H型钢梁及彩板轻型屋面,建筑高度为7.85 m,火灾危险类别为乙类。根据堆放物质的性质,划分为8个防火分区堆放各类不同性质货物,每防火分区面积为280 m2。

2 消防系统选择

危险废物暂存库内储存较多易燃液体，采用水消防时比重小于水的可燃液体上浮，浮在水面上的可燃液体仍会继续燃烧，并可能随着水到处蔓延，扩大燃烧面积，仅仅采用水消防无法达到灭火的目的。气体灭火可以扑灭可燃气体火灾、液体火灾、可燃固体表面火灾以及电气火灾，但应用于高而大的保护空间设置自动关闭门窗造价高、不经济且人员疏散困难。泡沫-水喷淋系统可以扑灭火灾及预防易燃液体火灾时因易燃液体的沸溢和溢流把火灾引到附近区域，即使在不能扑灭火灾时也能起到控制火灾燃烧、减少热量传递从而使暴露在火灾中的其他物质不致受损的作用[1-3]。所以选用泡沫—水喷淋系统。根据《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001,2005年版）第4.2.7条规定,泡沫—水喷淋系统[4]主要采用闭式自动喷水—泡沫联用系统和雨淋-泡沫联用系统两种方式。

2.1 闭式自动喷水—泡沫联用系统

该系统是在闭式自动喷水系统基础上增加泡沫液储罐及泡沫比例混合器，系统组成及控制原理见图1、图2。当火灾发生时,位于保护区的闭式喷头破裂喷水,启动该区域的水流指示器并向消防控制室报警；水流通过引起报警阀前后水压不平衡,报警阀开启,由报警阀上的水力警铃发出声音报警。压力开关启动水泵,输送泡沫混合液至喷头喷出泡沫灭火。湿式系统前期喷水至喷泡沫的转换时间按4 L/s流量计算,不应大于3 min,持续喷泡沫时间不少于10 min,泡沫液用完,系统喷水冷却防止复燃。

图2 闭式自动喷水—泡沫联用系统工作原理

2.2 雨淋—泡沫联用系统

该系统按照喷水先后顺序可分为两种类型,一种是前期喷泡沫灭火,后期喷水冷却防止复燃；一种是前期喷水灭火,后期喷泡沫强化灭火效果。该系统均由雨淋阀组、火灾感应传动控制系统、开式喷头、泡沫液储罐及泡沫比例混合器等组成,系统组成及控制原理见图3、图4。雨淋阀组前的管道平时充满水,雨淋阀组及比例混合器上的电磁阀处于关闭状态,火灾发生时保护区内的感光、感温、感烟探测器发出信号,启动消防水泵,打开雨淋阀,按照设定先喷水或先喷泡沫液灭火。

图3 雨淋-泡沫联用系统示意

图4 雨淋-泡沫联用系统工作原理

由于该暂存库空间较高，发生火灾时火灾蔓延较快,而闭式自动喷水—泡沫联用系统喷头的响应动作则明显滞后,无法及时控制火灾的蔓延;雨淋—泡沫联用系统一旦启动就能达到作用面积内全面喷水,能有效地控制火势的发展。采用先喷水后喷泡沫的雨淋-泡沫联用系统喷水时易形成流淌火,对于后期灭火不利。综上所述,采用先喷泡沫灭火后喷水冷却防止复燃的雨淋—泡沫联用系统较合适。

3 系统设计参数

该仓库采用单排货架,储物高度4 m,系统设计参考仓库危险等级Ⅱ级,喷水强度15 L/(min·m2),作用面积280 m2,作用时间2 h,采用吸气型泡沫—水喷头,额定压力0.4 MPa,流量系数K=45。

雨淋—泡沫联用系统最好的就是一个防火分区对应一个雨淋系统,因此该暂存库每个防火分区面积按280 m2设计,经计算求出系统设计流量80 L/s,喷淋泵设计扬程0.85 MPa,计算公式如下。

式中：q为每个喷头流量，L/s；K为喷头流量系数；P为喷头工作压力，MPa；Q为系统设计流量，L/s；n为喷头数量，个。

式中：H为水泵扬程,MPa；h为管道沿程、局部、报警阀及比例混合器的水头损失之和，约0.35 MPa;P0为最不利点喷头工作压力,0.4 MPa;Z为最不利点与消防水池最低水位之间的高程差,约0.1 MPa。

4 泡沫液选择及用量计算

根据《泡沫灭火系统设计规范》(GB50151-2010）第3.2.2条规定[5]，保护非水溶性液体的泡沫—水喷淋系统可选用蛋白、氟蛋白、水成膜或成膜氟蛋白泡沫液。氟蛋白具备人工合成表面活性基团,能在易燃液体表面形成隔绝空气的泡沫毯,能防止易燃液体的表面蒸发气体从而阻止燃烧。其价格较低,每两年更换一次，考虑到该暂存库特点选用氟蛋白泡沫灭火剂。系统流量80L/s,泡沫液混合比6%,供给时间10 min，由此可以求出泡沫液用量VF=4 320 L。

式中：VF为泡沫液体积,L；K为安全系数,通常取1.3～1.6,本工程取1.5;Q为系统设计流量,L/min;B为泡沫浓度,6%;T为泡沫供应时间,10 min。

5 喷头选择

雨淋—泡沫联用系统采用的喷头形式有吸气型和非吸气型两大类[6]。吸气型泡沫喷头是一种专用的泡沫喷头,喷头上有吸气孔,在一定的压力驱动下,吸入空气进行机械搅拌,形成良好的泡沫液洒向保护对象,其额定工作压力较高,一般为0.30 MPa。根据喷洒方向不同,可分为顶喷式、水平式和弹射式3种。非吸气型泡沫喷头上没有吸气孔,与水雾喷头相同,喷出来的是雾状的混合液滴,而非具有一定倍数的泡沫液。其额定工作压力较低,只限用于水成膜泡沫液或成膜氟蛋白泡沫液,可分为旋流型、撞击型、扩散型和喷洒型四大类,而且可用现有的水雾喷头代替。该暂存库选用氟蛋白泡沫灭火剂,因此选用吸气型喷头。

6 小结

危险废物暂存库多储存有毒和易燃易爆化学品,在工程设计中首先要注意物料的分类存放以及仓库的通风,避免一些物料因发生化学反应而发生火灾,从源头上避免火灾发生。泡沫—水喷淋系统经济实用、灭火效率高、安全可靠,可广泛应用于灭火要求较高的A、B、C类火灾场所,尤其是适用于可燃物较多、物料不确定的的危险废物暂存库。

[1]中国核电工程有限公司.给水排水设计手册：建筑给水排水[M].3版.北京:中国建筑工业出版社,2012.

[2]中元国际工程设计研究院.自动喷水灭火系统设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社,2002.

[3]GB50370-2005,气体灭火系统设计规范[S].

[4]GB50084-2001(2005年版),自动喷水灭火系统设计规范[S].

[5]GB50151-2010,泡沫灭火系统设计规范[S].

[6]住房和城乡建设部工程质量安全监管司,中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施（2009）：给水排水[M].北京:中国计划出版社,2009.

Brief Discussion on Design of Foam-water Spraying System for Hazardous Waste Temporary Storage

ZHAO Qing
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

Selection of fire-fighting system for hazardous waste temporary storage is discussed in the paper by combination of engineering design of a hazardous waste temporary storage,and the paper introduces two methods of foam-water spraying system, selection of design parameters,selection of spray nozzle and calculation of foam liquid dosage.

hazardous waste;temporary storage;fire-fighting design;foam-water spraying system;spray nozzle

TU892

B

1004-4345（2014）01-0000-00

2013-07-30

赵 庆(1984—),男,工程师,主要从事给排水工程设计工作。