【doc】化學(xué)品船消防系統(tǒng)

化學(xué)品船消防系統(tǒng)(y6一IU7十,l;U6午.K81引言儀品船,涌設(shè)十,倦么.工B(=,翹足,E『根泡j}\辱統(tǒng)化學(xué)品船消防系統(tǒng)主題詞化學(xué)品船消防系統(tǒng)IBC規(guī)則設(shè)計(jì)孫瑞麗張包青波通常的化學(xué)品船是指運(yùn)載除石油,成品油和液化氣以外的液體貨物的船舶.這種液貨一般指在37.8℃以下其蒸汽壓力不超過0.28MPa液態(tài)化學(xué)品,由于種類繁多,性能各異,目前((IBC規(guī)則》中已列出了600多種,其中有不少是低閃點(diǎn)的火爆危險(xiǎn)品,有些貨品燃燒后還會產(chǎn)生有害氣體.因此,為了實(shí)現(xiàn)化學(xué)品船的安全航行,強(qiáng)化船舶消防滅火能力則顯得尤為重要.2規(guī)范,規(guī)則,公約對化學(xué)品船的要求化學(xué)品船在設(shè)計(jì)時(shí),船上消防系統(tǒng)首先要滿足各種規(guī)范,規(guī)則,公約等對消防的有關(guān)規(guī)定,主要有《SOLAS公約》(1974年國際海上人命安全公約及其修正案),((IBC規(guī)則》(1±4際散裝運(yùn)輸危險(xiǎn)化學(xué)品船舶構(gòu)造和設(shè)備規(guī)則),船級社規(guī)范和船旗國政府主管當(dāng)局的要求等.還有一個(gè)與((IBC規(guī)則》類似的((BCH規(guī)則》(散裝化學(xué)品船構(gòu)造與設(shè)備規(guī)則),這一規(guī)則的出現(xiàn)早于((IBC規(guī)則》,目前僅適用于1976年以前建造的舊船,在設(shè)計(jì)新的化學(xué)品船時(shí)要意不能與((IBC規(guī)則》混淆.世界各主要船級社都對化學(xué)品船的要求作為單獨(dú)的一章或以單行本的形式予以闡述,如LR'S船級社的《散裝化學(xué)品船構(gòu)造與設(shè)備規(guī)則》,DNV規(guī)范的第5篇第4章,BV規(guī)范的第3篇第23章等.實(shí)際上各規(guī)范中對化學(xué)品船的規(guī)定都是~~IBC規(guī)則》的引用與細(xì)化,所以在化學(xué)品船的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)以《IBC規(guī)則》為主要依據(jù).在化學(xué)品船的消防系統(tǒng)中,與其他船舶最大的差異就是貨物區(qū)域的甲板滅火系統(tǒng).對于多用途化學(xué)品船所裝載的大部分化學(xué)品,貨物區(qū)域的甲板滅火系統(tǒng)都是采用固定式甲板泡沫系統(tǒng).化學(xué)品船固定式甲板泡沫系統(tǒng)的要求比油船高.表1是將((SOLAS公約》中對于油船的泡沫供應(yīng)率與《IBC規(guī)則》中對于化學(xué)品船的泡沫供應(yīng)率的要求加以比較,二者都是取表中所列三項(xiàng)中的最大值作為實(shí)際的泡沫供給率.從表1中可以清楚地看出:《IBc規(guī)則》中對于化學(xué)品船的固定式甲板泡沫滅火系統(tǒng)的泡沫供應(yīng)率的要求是((SOLAS公約》中對于油船的要求的三倍多.這主要是因?yàn)榛瘜W(xué)貨品燃燒時(shí)可能會產(chǎn)生有害物質(zhì),因而要求能夠更迅速有效地?fù)錅缁馂?zāi).表1貨油艙甲板區(qū)具有最大水平剖面面最大泡沫炮保護(hù)的并完全位于域泡沫噴射率積的單艙泡沫噴射率該炮前方的區(qū)域泡沫噴射率SOLAS公約0.6L/min/m6L/min/m23L/min/mIBC規(guī)則2L/min/m220L/min/m210L/min/m,但不得小于1250L/rain3化學(xué)貨品與滅火劑3.1賃品特性3.1.1危險(xiǎn)性化學(xué)品船裝載的貨品具有各種各樣的物理和化學(xué)性質(zhì),如密度,閃點(diǎn),沸點(diǎn),易燃性,毒性,水溶性,揮發(fā)性,氣味,滋味.貨品的這些不同性質(zhì)決定了它們具有各種各樣的危險(xiǎn)性,主要有:?健康危險(xiǎn)性.主要由貨品的刺激性和毒性決定..水污染危險(xiǎn)性.主要由毒性,水溶性,揮發(fā)性,氣味或滋味及密度決定.?空氣污染危險(xiǎn)性.主要由毒性,蒸汽壓力,水溶性,液體密度,蒸汽密度等決定..火災(zāi)危險(xiǎn)性.主要由貨品的閃點(diǎn),沸點(diǎn),易燃性范圍和自燃溫度等決定.液體在任何溫度下都能揮發(fā),溫度越高揮發(fā)越快.易燃液體在常溫下不斷地?fù)]發(fā)出易燃蒸汽,與火源接觸能迅速燃燒,當(dāng)易燃蒸汽在空氣中的濃度達(dá)到爆炸極限范圍時(shí),遇火會引起爆炸.?化學(xué)反應(yīng)性.主要由貨品的化學(xué)性質(zhì)決定.因此在化學(xué)品船消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,應(yīng)著重考慮貨品的火災(zāi)危險(xiǎn)性,化學(xué)反應(yīng)性以及密度和水溶性等.根據(jù)貨品火災(zāi)危險(xiǎn)性的程度可以采,NNN的消防措施,沒有火災(zāi)危險(xiǎn)的貨品可以不采用,火災(zāi)危險(xiǎn)性越大,所采用的消防系統(tǒng)要求越高,如DNV規(guī)范PART5,CHAPTER4,SECTION11中規(guī)定:閃點(diǎn)60~C以上的貨品可以采用與油船相同的消防系統(tǒng).化學(xué)反應(yīng)性,密度,水溶性等決定了消防系統(tǒng)所用的介質(zhì),如密度小于海水的貨品不適宜用水消防,與貨品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的滅火劑也不能采用,水溶性貨品不能采用普通泡沫.3.1.2特殊性在消防方面,與石油烴類比較,一些化學(xué)品具有某些特殊性質(zhì),決定了其適用的滅火方式,如:?一些物質(zhì)溶于水后其溶液仍然易燃,這種物質(zhì)不能用水滅火.?一些溶于水的物質(zhì)會破壞普通泡沫,這種物質(zhì)要求使用抗酒精泡沫或多用途泡沫.?比水重且溶于水的貨品,可以用水覆蓋.?有些貨品與水反應(yīng)放熱的同時(shí)揮發(fā)出大量有毒氣體.?有些貨品受熱會產(chǎn)生大量有毒蒸汽.?有些貨品燃燒會產(chǎn)生大量有毒蒸汽.?有些貨品自燃溫度較低,易復(fù)燃.3.2滅火劑3.2.1種類一17—在<<IBC規(guī)則》中第17章的最低要求一覽表中列出了600多種化學(xué)品,并針對不同的化學(xué)品規(guī)定了四種采用不同滅火介質(zhì)的固定式滅火系統(tǒng):?A類一抗酒精泡沫或多用途泡沫?B類一普通泡沫(包括所有非抗酒精泡沫,其中包括氟蛋白泡沫和水膜泡沫)?C類一水霧?D類一干粉不同的貨品所適用的滅火介質(zhì)在<<IBC規(guī)則》貨品一覽表的j欄列出.3.2.2泡沫普通泡沫只適用于石油和烴類物質(zhì),而對于酒精等易溶于水的極性物質(zhì),這種普通泡沫會崩潰無效;抗酒精泡沫或多用途泡沫就是專門為酒精等易溶于水的極性物質(zhì)開發(fā)的,對于其他不易溶于水的非極性物質(zhì)也是有效的.泡沫的滅火原理是泡沫密度很小,通過噴射設(shè)備噴射到著火物的表面上,隔絕空氣,所以能夠滅火.泡沫的品種很多,分類方法也很多.(1)按產(chǎn)生泡沫的原理主要可分為化學(xué)泡沫和空氣泡沫兩種化學(xué)泡沫是由酸性和堿性兩種粉劑合成,即硫酸和小蘇達(dá)(NaHCO.),加少量的發(fā)泡劑(起增加泡沫和穩(wěn)定泡沫的作用,如甘草精等).這兩種粉劑與水混合起化學(xué)作用,產(chǎn)生很多的二氧化碳?xì)怏w,加上泡沫粉劑中的發(fā)泡劑,能夠產(chǎn)生大量的膜狀氣泡群.化學(xué)泡沫的兩種成份均有腐蝕性,不利于設(shè)備保養(yǎng);粉末混合時(shí),常將水管粘住,阻塞,產(chǎn)生的泡沫有焙硬及裂縫等嚴(yán)重缺陷,使液體由裂縫處汽化燃燒.從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看,制取化學(xué)泡沫設(shè)備較復(fù)雜,消耗大量的化學(xué)藥品,成本高,維護(hù)費(fèi)用高,因此這種泡沫已屬應(yīng)淘汰的產(chǎn)品.除化學(xué)泡沫以外的其他滅火劑都屬于空氣機(jī)械泡沫滅火劑.我國6O年代以前,主要以化學(xué)泡沫滅火劑為主,6O年代以后,才出現(xiàn)了普通蛋白泡沫滅火劑,以后又逐漸研制成功了氟蛋白泡沫滅火劑,水膜泡沫滅火劑,各種抗溶性泡沫滅火劑等.空氣機(jī)械泡沫是在高壓水流作用下,經(jīng)過空氣泡沫混合器,由一定比例量的泡沫液,水和空氣經(jīng)過水流的機(jī)械作用而形成的膜狀氣泡群,氣泡內(nèi)部主要是空氣,由于它需要吸入空氣而產(chǎn)生泡沫,故叫做空氣泡沫.(2)按發(fā)泡的倍數(shù)可分為低倍泡沫,中倍泡沫和高倍泡沫所謂發(fā)泡倍數(shù)是指泡沫劑與水混合后的混合液,遇到空氣后發(fā)泡膨脹產(chǎn)生泡沫,這種泡沫與原混合液的體積比:低倍數(shù)泡沫發(fā)泡倍數(shù)在2O倍以下;中倍數(shù)泡沫發(fā)泡倍數(shù)在20~200倍;高倍數(shù)泡沫發(fā)泡倍數(shù)在200倍以上.在眾多的泡沫滅火劑中,多數(shù)屬于低倍數(shù)泡沫滅火劑.高倍空氣泡沫劑是以煤油接觸劑和膠質(zhì)等原料制成,這種泡沫劑能夠產(chǎn)生幾十倍以上的泡沫,但是這種泡沫在高溫下不能持久,并且由于倍數(shù)高,重量輕,易被氣流沖散;低倍泡沫劑是以水解蛋白等制成,這種泡沫流動性好,抗燒性強(qiáng),粘著性高,泡沫較重且堅(jiān)韌,在高溫下不易破滅,也不易被氣流沖散,能迅速嚴(yán)密地覆蓋著火液面,隔絕空氣將其窒息.但缺點(diǎn)是泡沫中含有空氣,在其破裂后空氣還有助燃作用.(3)按用途和滅火劑的基料可分為普通蛋白泡沫滅火劑,氟蛋白泡沫滅火劑,水膜泡沫滅火劑,各種抗溶性泡沫滅火劑等泡沫液是由泡沫劑,穩(wěn)定劑和助溶劑組成的濃溶液.泡沫劑的主要成份是動物性或植物性一18—水解蛋白質(zhì),動物性的用蹄子,角質(zhì),血液,鱗甲,豬毛或人發(fā)等為原料,植物性的用豆餅,花生,黃豆,棉籽等為原料,經(jīng)酸,堿或酵素等水解后而制得.根據(jù)泡沫劑的成分,可以分為蛋白質(zhì)泡沫劑和合成泡沫劑.①蛋白泡沫劑:?普通蛋白泡沫普通蛋白質(zhì)泡沫劑是用動物或植物的蛋白質(zhì)堿性水解后制成,并適當(dāng)加入穩(wěn)定劑,防腐劑等,有優(yōu)良的彈性,水保持力及高強(qiáng)度,無毒性,在7℃～49℃的范圍內(nèi)發(fā)生作用.這類泡沫劑中加入不易燃的防凍液就成為低溫泡沫劑,可在大氣溫度低至～7U時(shí)使用.這類泡沫劑主要用于撲滅各種不溶于水的可燃,易燃液體,如各種石油產(chǎn)品,油脂等火災(zāi),也可撲滅木材等一般燃固體火災(zāi),但對水溶性可燃,易燃液體,電器和金屬火災(zāi)不適用,也不能與干化學(xué)粉同用,因?yàn)楦煞蹖ζ胀ǖ鞍着菽泻艽蟮钠茐淖饔??氟蛋白質(zhì)泡沫劑氟蛋白質(zhì)泡沫劑是用1的氟化溶劑PCS(由氟表面活性劑,異丙醇和水按3:3:4比例組成)加強(qiáng)后的蛋白質(zhì)泡沫劑.這種泡沫劑是在石油化工行業(yè)中,為考慮當(dāng)油罐發(fā)生爆炸時(shí),裝在油罐頂部的普通泡沫發(fā)生器會受到破壞而失去作用,若將泡沫發(fā)生器設(shè)在油罐底部就可避免破壞,這樣泡沫就必須通過油層而進(jìn)入油罐液面,因此需要解決兩個(gè)問題,一是泡沫通過油層到達(dá)液面應(yīng)保持良好的滅火性能,普通泡沫難以達(dá)到這一要求,二是泡沫從底部進(jìn)入,需克服靜水壓力,要有特殊的泡沫發(fā)生和噴射設(shè)備.氟蛋白泡沫由于氟表面活性劑的作用,具有良好的表面活性,較高的熱穩(wěn)定性,較優(yōu)的潤濕性和流動性,以及防油防水的能力.氟蛋白泡沫通過油層時(shí),使油不能在泡沫內(nèi)擴(kuò)散,而被分割成小油滴,這些小油滴被未污染的泡沫包裹,浮在液面后形成一個(gè)包含小油滴的不燃燒但能夠封閉油層蒸汽的泡沫層,即使該泡沫層內(nèi)含油氣量達(dá)25也不燃燒,而普通蛋白泡沫層內(nèi)含有1O的油氣時(shí)即開始燃燒,因此氟蛋白泡沫比普通蛋白泡沫有較高的滅火性能,可在易燃液表面下注射,也可以在易燃液表面攪和使用.這種泡沫劑還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn),比普通蛋白質(zhì)泡沫劑穩(wěn)定并可和化學(xué)干粉滅火劑一同使用,對石油烴類物質(zhì)有良好的滅火效果,使用時(shí)可先用干粉撲滅火焰,然后用氟蛋白泡沫覆蓋封閉液面.②合成泡沫劑:?清潔劑型泡沫劑用合成法制成的清潔劑型泡沫劑有幾種,泡沫產(chǎn)率高,但穩(wěn)定性比其他泡沫差,易受破壞,須噴射率高才有效,對A類燃燒物頗有效.這種泡沫易在易燃液上形成乳液,將其他泡沫瓦解.?水膜泡沫滅火劑水膜泡沫滅火劑(AFFF)是具有雙重作用的合成泡沫液.其一是和清潔劑型泡沫劑的吸入空氣起泡相似,形成一層強(qiáng)韌的泡沫覆蓋在易燃液表面,將火悶熄并阻止易燃液汽化至燃燒極限下;其二是形成一層沒有氣泡的水膜覆蓋在易燃液表面,和泡沫層一樣,能將火悶熄并阻止易燃液汽化.水膜可以自己愈合,即當(dāng)易燃液受攪動而露出水膜時(shí),水膜會將其再覆蓋,形成泡沫和水膜的雙重作用,使AFFF成為用途廣泛的可靠性高的泡沫滅火劑.一19—AFFF泡沫液也可用氟化溶劑加強(qiáng),和蛋白質(zhì)泡沫劑用氟化溶劑加強(qiáng)類似,加強(qiáng)后的AFFF泡沫液一般用于易燃液體,在某些情況下可用于極性溶劑,AFFF常用于溢流的易燃液上以防止其著火燃燒.?抗酒精泡沫劑抗酒精泡沫劑(又稱抗溶性泡沫)是為水溶性有機(jī)溶劑(如醇,酮,酯,醚等)發(fā)展成的滅火劑.這些極性溶劑與普通泡沫接觸時(shí),泡沫膜中的水分會很快被水溶性溶劑吸收,因而泡沫破滅很快,使滅火用的普通泡沫極易崩潰.抗酒精泡沫劑可分為金屬皂型,高分子型,觸酶型,氟蛋白型和以硅酮表面活性劑為基數(shù)的抗溶性滅火劑等幾種.滅火時(shí),抗溶性泡沫滅火劑與大約16倍的水混合成混合液后,與空氣接觸產(chǎn)生泡沫液時(shí),液體中不溶性脂肪酸能夠均勻分布到泡沫壁上,有效地防止水溶性可燃,易燃液體對泡沫中水分的吸收,從而保護(hù)了泡沫,使泡沫能牢固地覆蓋在液面上,起到滅火作用.抗溶性泡沫滅火劑可以有效地?fù)錅缫掖?甲醇,丙酮,乙酸乙酯等一般水溶性可燃,易燃液體火災(zāi),而且可以撲滅原油,汽油,柴油等油類火災(zāi).但對低沸點(diǎn)的水溶性有機(jī)溶劑,如乙醛(沸點(diǎn)20.2℃),乙醚(沸點(diǎn)34.6℃)等,抗溶性泡沫滅火效果不理想,因?yàn)榭谷苄耘菽m然能覆蓋整個(gè)液面,燃燒后溶劑仍然大量汽化,汽化的蒸汽穿過泡沫層繼續(xù)燃燒,形成泡沫層上的氣體火災(zāi),在這種情況下要進(jìn)一步采取冷卻措施.某些高分子量的醇類和胺類,抗溶性泡沫也會遭到破壞.金屬皂型抗酒精泡沫劑是用普通蛋白質(zhì)泡沫劑和懸浮在有機(jī)溶劑中的有機(jī)酸金屬絡(luò)合鹽混合而成的抗溶性泡沫.有機(jī)絡(luò)合鹽與泡沫中的水分接觸時(shí),會析出有機(jī)酸金屬皂,在泡沫壁上形成連續(xù)的固體薄膜,該薄膜能有效地防止水溶性有機(jī)溶劑吸收泡沫中的水分而保護(hù)了泡沫.蛋白質(zhì)基金屬皂型抗酒精泡沫使用時(shí)須輕輕地噴在燃燒液表面,且必須在其析入水中后立即使用才有效,使用溫度為20℃～49℃.合成抗酒精泡沫劑有兩種,均比蛋白質(zhì)基酒精泡沫劑性能優(yōu)良,其優(yōu)點(diǎn)之一是不必輕輕噴在燃燒液表面;另一優(yōu)點(diǎn)是可以泵至遠(yuǎn)處,效力不會受損.其使用溫度與蛋白質(zhì)基酒精泡沫劑相同.第一種合成酒精泡沫劑是抗酒精泡沫,為觸媒型,由聚合物和觸媒兩部分溶液混合形成抗酒精性的極穩(wěn)定的泡沫液,可泵經(jīng)長距離不會失效.第二種合成酒精泡沫劑也稱為多用途型泡沫.因其用于烴液和極性溶液均有效,多用途泡沫劑是用合成法制成單成分的泡沫濃縮物,其配料比和普通蛋白質(zhì)泡沫劑近似,也可泵經(jīng)長距離不致失效.<<IBC規(guī)則》中對大多數(shù)貨品適用的A類滅火劑就是這兩種泡沫.3.2.3水霧水是最常用的滅火劑,當(dāng)水噴射到著火物上時(shí),吸收了燃燒的熱量,降低了燃燒的溫度;同時(shí),水吸熱后變成水蒸汽,體積膨脹1.72倍左右,水蒸汽沖淡了空氣,也減低了火力.另外,由于水的沖斷作用,也能打熄部分火焰.用水滅火有幾種形式,一種是普通無壓力水;另一種是加壓的密集水流;還有一種是霧化了的水霧,這種水霧噴射面廣,吸熱量大,滅火效果更好,特別是可以減少水漬的損失,適宜于撲滅室內(nèi)火災(zāi)和某些液體燃料火災(zāi)或控制火勢的蔓延.有些情況下的火災(zāi),水可能是無效的,如一些低閃點(diǎn)(閃點(diǎn)低于32.8V)的物質(zhì),物質(zhì)的閃點(diǎn)越低,水對它的效用越小,這時(shí)可以采用壓力水霧進(jìn)行施救.3.2.4干粉一20—干粉是微細(xì)的固體顆粒.常用的滅火干粉有碳酸氫鈉(鈉鹽干粉),碳酸氫鉀(鉀鹽干粉),磷酸二氫氨,尿素干粉(氨基干粉)等.碳酸氫鈉干粉是在碳酸氫鈉中Dn.Dn重劑和防潮劑而制成的.其成分:碳酸氫鈉39,加重劑滑石粉5,防潮劑硬脂酸鎂2(一般約0.5～2%).碳酸氫鉀干粉是在碳酸氫鉀中加入加重劑和防潮劑而制成的黑色粉末,國外有碳酸氫鉀與尿素混合而成的滅火干粉.干粉具有不導(dǎo)電,不腐蝕,撲滅火災(zāi)等優(yōu)點(diǎn),是撲滅流散的易燃和可燃液體火災(zāi),氣體火災(zāi)和電氣火災(zāi)的良好滅火劑.4消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)規(guī)范,規(guī)則,安全公約等的要求,化學(xué)品船的消防設(shè)備主要包括固定式滅火系統(tǒng)和手提式滅火器.手提式滅火器在這里不作主要論述.固定式滅火系統(tǒng)主要有甲板區(qū)域滅火系統(tǒng),貨泵艙滅火系統(tǒng),機(jī)艙滅火系統(tǒng)和全船水消防系統(tǒng).機(jī)艙滅火系統(tǒng)和水消防系統(tǒng)與其他船舶設(shè)計(jì)方法相同.((IBC規(guī)則》和各船級社規(guī)范都對甲板區(qū)域和貨泵艙滅火系統(tǒng)有特殊要求.甲板滅火系統(tǒng)一般采用抗溶性低倍泡沫滅火系統(tǒng),但如裝載抗溶性泡沫不適用的特殊貨品,則需采用其他系統(tǒng)作為附加系統(tǒng),如干粉,水噴淋或普通泡沫系統(tǒng).對單一裝載某些特殊貨品的船舶,如經(jīng)船級社認(rèn)可,可以只設(shè)普通泡沫,干粉或水噴淋系統(tǒng).如裝載的是不燃貨品,可不設(shè)消防系統(tǒng).如所裝貨品閃點(diǎn)大于60℃,可按((SOLAS公約》中對油船的要求設(shè)計(jì)甲板泡沫系統(tǒng).貨泵艙的滅火系統(tǒng)一般為CO滅火系統(tǒng),如所裝載的貨品不適于用CO滅火系統(tǒng),經(jīng)船級社同意,可以采用代用系統(tǒng),如壓力水霧或高倍泡沫系統(tǒng).貨泵艙CO滅火系統(tǒng)可采用與機(jī)艙相同的CO滅火系統(tǒng).4.1甲板泡沫滅火系統(tǒng)泡沫滅火系統(tǒng)是產(chǎn)生和噴射泡沫的系統(tǒng).根據(jù)((IBC規(guī)則》11章的要求,化學(xué)品船甲板區(qū)域必須設(shè)置泡沫滅火系統(tǒng),所使用的泡沫必須是抗酒精泡沫或多用途泡沫.固定式泡沫甲板滅火系統(tǒng)根據(jù)泡沫吸液原理主要可分為兩種,一種是帶有泡沫泵的系統(tǒng),如圖1所示.此系統(tǒng)主要由泡沫罐,泡沫泵,海水泵,比例混合器,泡沫炮,手提式泡沫槍及必要的附件等組成.這種系統(tǒng)的比例混合器是平衡壓力式.系統(tǒng)的工作原理是:由海水泵從海底門吸入海水泵至比例混合器處,同時(shí)泡沫泵從泡沫罐中吸入泡沫液至比例混合器處,二者在混合器處按預(yù)先設(shè)定的比例混合,混合液再經(jīng)管路到達(dá)甲板的泡沫總管,通過支管到達(dá)各泡沫炮或槍處,混合液由泡沫炮噴出,在噴嘴出口處吸入空氣,形成泡沫,噴向著火區(qū).該系統(tǒng)可根據(jù)火情來控制,火災(zāi)撲滅后,可立即停泵,剩余的泡沫液以后可繼續(xù)使用.我廠設(shè)計(jì)建造的46000噸化學(xué)品船就是采用這種系統(tǒng).另一種系統(tǒng)如圖2所示.該系統(tǒng)中沒有泡沫泵,比例混合器是負(fù)壓式的.系統(tǒng)的工作原理是:由消防泵從海底門吸入海水至泡沫罐頂部的比例混合器處,一部分海水直接流向噴嘴,在噴嘴出口處由于截面的突然收縮而產(chǎn)生低壓,另一部分海水則進(jìn)入泡沫罐內(nèi),在海水的壓力下將泡沫劑壓到比例混合器的噴嘴出口處,與大量的海水混合,流向泡沫炮,在泡沫炮的出口處吸入空氣產(chǎn)生泡沫,噴向火區(qū).這種系統(tǒng)的泡沫罐要承受1.0MPa的壓力,而且系統(tǒng)一旦啟動,圖1泡沫罐內(nèi)就會注入海水,必須全部用掉后才可注入新的泡沫劑,會造成一定的浪費(fèi),我廠設(shè)計(jì)建造的60000噸油船和1000噸油船曾用過這種系統(tǒng),目前已很少采用.4.2設(shè)計(jì)計(jì)算圖2～22～設(shè)計(jì)計(jì)算主要是為確定系統(tǒng)中各設(shè)備的選型提供依據(jù).根據(jù)規(guī)范,規(guī)則,安全公約的要求并結(jié)合實(shí)際船舶的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)備能量,布置的計(jì)算.化學(xué)品船甲板泡沫滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)根據(jù)((IBC規(guī)則》11.3章的要求進(jìn)行.而油船甲板泡沫滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)根據(jù)((SOLAS公約》第Ⅱ一2章D部分61條的要求進(jìn)行.化學(xué)品船和油船計(jì)算方法無區(qū)別,只是泡沫的用量不同而使得設(shè)備的容量及尺寸不同.《IBC規(guī)則》11.3.1章和11.3.2章要求每一艘多用途化學(xué)品船都應(yīng)裝設(shè)固定甲板泡沫系統(tǒng),而且只能提供一種泡沫劑,這種泡沫劑應(yīng)對可能裝載的最大貨物數(shù)量有效.對于用泡沫無效或與之不相容的其他貨物,則應(yīng)設(shè)置經(jīng)主管機(jī)關(guān)同意的附加裝置,普通蛋白質(zhì)泡沫不得使用.((IBC規(guī)則》11.3.3章和11.3.4章關(guān)于固定式甲板泡沫系統(tǒng)的總體要求(這與《soLAs公約》對油船的要求相同):?提供泡沫的裝置應(yīng)能將泡沫輸送到整個(gè)貨油艙甲板區(qū)域,并能送入甲板已經(jīng)破裂的任一貨油艙內(nèi).?甲板泡沫系統(tǒng)操作應(yīng)簡單而迅速,系統(tǒng)的主控制站應(yīng)恰當(dāng)?shù)夭贾迷谪浳飬^(qū)域以外,靠近起居處所;并在被保護(hù)區(qū)域萬一失火時(shí)能易于達(dá)到并進(jìn)行操作的地點(diǎn).根據(jù)以上規(guī)則的要求,下面以46000噸化學(xué)品船為例作如下計(jì)算:(1)保護(hù)區(qū)域面積,即貨油艙區(qū)域最大面積A1貨油區(qū)最大船寬B1為32.26m貨油區(qū)長度L1為136.8m貨油區(qū)面積(見圖3)A1一B1XL1—32.26X136.8—4413.17mz圉3(2)最大單艙面積A2最大單艙寬度B2為14m最大單艙長度L2為18m最大單艙面積A2一B2XL2—14X18—252mz(3)泡沫供應(yīng)率泡沫供應(yīng)率Q應(yīng)不小于下述最大者(根據(jù)((IBC規(guī)則》11.3.5章):一23～Q1:2×保護(hù)區(qū)面積A1—2×4413.17—8826.34L/minQ2—20×最大單艙面積A2—20×252—5040L/minQ3=10×最大泡沫炮保護(hù)區(qū)域面積注:最大泡沫炮保護(hù)面積應(yīng)完全位于泡沫炮前方,暫時(shí)未定,但Q3不得小于1250L/min.實(shí)取Q一8826.34L/rain(4)泡沫貯量和泡沫罐尺寸如帶有惰性氣體需保證泡沫溶液2O分鐘的釋放量或沒有惰性氣體時(shí)有3O分鐘的釋放量.選取的泡沫FOAMINS抗酒精泡沫劑與海水的混合率M為6據(jù)上述的釋放時(shí)間T為30minutes所需要的泡沫供應(yīng)率Q為8826.34L/min泡沫液貯量F—Q×M×T一8826.34×6×30—15888.6L泡沫液罐的實(shí)取尺寸16m.(5)泡沫炮能力根據(jù)《IBC規(guī)則》11.3.7章,每個(gè)泡沫炮的流量應(yīng)能至少供應(yīng)泡沫溶液供應(yīng)率的5O(Q玎u).QIIli一Q×50一8826.34×0.5—4413.17L/min根據(jù)這一流量,結(jié)合泡沫炮生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品系列,選擇最接近的泡沫炮類型及性能如下:?泡沫炮類型為MBX/BZ?泡沫炮內(nèi)部設(shè)計(jì)壓力為16bar?泡沫炮能力Q為6500L/min(根據(jù)泡沫炮性能系列)?靜空氣投射長度R.為72m?泡沫炮到最遠(yuǎn)被保護(hù)區(qū)的距離不能大于靜空氣投射長度(R.)75R—R0×0.75—72×0.75=54m(6)泡沫炮間距泡沫炮的布置,一般是在艉樓前部設(shè)置兩門炮,其他炮設(shè)置在船中心線上的甲板走橋上,按一定距離布置(參見圖3).泡沫炮間距的計(jì)算有兩種方法:一是按泡沫炮的流量結(jié)合規(guī)則的要求;二是按泡沫炮的射程,這兩種算法取最小值化整后,即為實(shí)際泡沫炮間距.?根據(jù)《IBC規(guī)則》要求,泡沫炮的流量(Q)應(yīng)能向被此炮保護(hù)區(qū)域提供至少10L/min/m的泡沫溶液,此區(qū)完全位于該炮前方.據(jù)此計(jì)算泡沫炮間距:艉樓前炮與甲板后炮間距P1為Pla=10×B1/210×32.26/2—40.29m甲板炮間距P2為P2a一一一2..14m?根據(jù)投射長度R確定炮間距:艉樓前炮與甲板后炮間距P1為Plb=,二一,=一53.39m甲板間距P2為P2b=,二一\二一51.53m?——24?——對于P1使用Pla和Plb最小值:P1—40.29m對于P2使用P2a和P2b最小值:P2—20.14m(7)泡沫炮數(shù)量:泡沫炮數(shù)量一+2一一6.79196實(shí)取整數(shù)后為7,即艉樓前設(shè)2門炮,甲板中心線上設(shè)5門炮.(8)泡沫比例混合器比例混合器的計(jì)算主要是根據(jù)上面計(jì)算的泡沫流量及泡沫與水的混合比求出其水的流量,據(jù)此選擇設(shè)備類型.?泡沫流量Q為8826.34L/min?泡沫混合比M為6?水流量w—Q×(1一M)一8826.34×(1—6)一8296.76L/min?設(shè)備類型為MV一200?實(shí)際比例器水流率為850L/min~8500L/min(9)泡沫泵?泡沫泵流量C—Q×M一8826.34×6一529.58L/min=31.77m./h壓力至少高于泡沫比例混合器水壓1bar?最小所需壓力為11bar(10)泡沫消防泵最小流量計(jì)算泡沫消防泵最小流量,除按泡沫供應(yīng)率Q計(jì)算水流量外,還應(yīng)按《IBC規(guī)則》11.3.12章的要求,在操作甲板泡沫系統(tǒng)時(shí),應(yīng)同時(shí)允許使用最少數(shù)量的水噴口,這一最少數(shù)量按2個(gè)計(jì)算,這樣泡沫消防泵的最小流量計(jì)算如下:?根據(jù)所要求的泡沫供應(yīng)率Q一8826.34L/min?2×水柱(Qh)一400L/min?最小泡沫泵能力Cf—Q×(1一M)+Qh一8826.34×(1—6)+400—8696.76L/min=521.8m./h4.3設(shè)備選型及布置4.3.1泡沫站泡沫罐,泡沫泵和比例混合器組成泡沫站,也就是消防控制站,布置在安全區(qū)內(nèi),本船是在艉樓內(nèi)主甲板的消防控制室內(nèi).泡沫站內(nèi)管路設(shè)計(jì)時(shí)要注意比例混合器內(nèi)是否內(nèi)置了止回閥,如果沒有,在泡沫泵和比例混合器之間的管路上要設(shè)止回閥,以防止當(dāng)混合器出的海水壓力高于泡沫壓力時(shí),海水會流入泡沫罐,使泡沫液變質(zhì).泡沫泵和泡沫罐出口最好布置在同一水平高度上,這樣能確保當(dāng)罐與泵之章的截止止回閥打開時(shí),泡沫液將直接流向泡沫泵.(1)泡沫罐泡沫罐容積已經(jīng)由計(jì)算而得出,為16m..因布置要求,本船設(shè)計(jì)兩個(gè)圓形罐,一個(gè)1lm3,一個(gè)5m..泡沫罐的材料選擇一要考慮材料的耐腐蝕性,因?yàn)橛行┡菽嗜跛嵝?對鋼質(zhì)有腐蝕作用;二要考慮有些泡沫液與鋼接觸后會變質(zhì).一般采用鋼質(zhì)罐,內(nèi)涂玻璃鋼涂層.一25—泡沫罐在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮如下幾點(diǎn):?罐內(nèi)余隙容積要盡量小,以免與過多的空氣接觸使泡沫液變質(zhì);?罐頂部要設(shè)計(jì)壓力/真空閥和液位計(jì),以方便泡沫液的充填和排出;?泡沫罐要設(shè)人孔以便清潔,人孔的位置和大小要考慮布置空間.罐內(nèi)要考慮設(shè)計(jì)梯子,以便人員進(jìn)入.(2)泡沫泵泡沫泵的選擇主要考慮流量,壓力及電制.流量可以由計(jì)算得出.壓力要高于比例混合器處消防壓力0.1MPa0.4MPa,消防水壓力由水消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)確定,并結(jié)合泡沫炮選擇所要求的壓力,取大者.電機(jī)的電制一般有380V/50Hz和440V/60Hz兩種,可根據(jù)船舶電力系統(tǒng)的電制選擇.若泡沫罐為壓力式的,可下診泡沫泵.(3)比例混合器比例混合器的主要功能是將泡沫液和水按一定比例進(jìn)行混合.一般常用的有兩種:壓力平衡式和負(fù)壓式.由于比例混合器的工作原理不同,相應(yīng)的系統(tǒng)配置也不同,帶有負(fù)壓式混合器的系統(tǒng)中不設(shè)泡沫泵,帶有壓力平衡式混合器的系統(tǒng)設(shè)有泡沫泵,這兩種系統(tǒng)的工作原理前面已經(jīng)闡述過,這里不再贅述.?壓力平衡式混合器.壓力平衡式比例混合器(如圖4)由壓力平衡調(diào)節(jié)閥和比例混合器兩部分組成.壓力平衡調(diào)節(jié)閥用以控制泡沫液在孔板前的壓力與噴嘴前的水壓力相同,使其混合器的混合比保持基本不變.混合器的混合比主要靠平衡調(diào)節(jié)閥和比例混合器的節(jié)流孔的大小調(diào)節(jié).有的廠家混合器是外部可調(diào)的,有的是不可調(diào)的,可調(diào)型一般可以調(diào)為6或3,不可調(diào)型混合器如要改變混合比,必須更換節(jié)流孔板規(guī)格.混合器的工作原理是:壓力水從進(jìn)水口流入混合器,其中大部分經(jīng)噴嘴從擴(kuò)散管流出,一小部分通過噴嘴上的水分流小孔由測壓管進(jìn)入平衡壓力調(diào)節(jié)閥的水壓室;泡沫液從其進(jìn)口流入四通閥體,經(jīng)閥桿的上下間隙,向上通過泡沫分流小孔進(jìn)入泡沫壓室,向下流經(jīng)孔板進(jìn)入擴(kuò)散管外環(huán)室,在噴嘴處與水混合,經(jīng)擴(kuò)散管充分混合后流出比例混合器.泡沫液與水的混合比例通過螺桿將平衡壓力調(diào)節(jié)閥上下的壓力差傳遞給閥桿來控制.當(dāng)泡沫液進(jìn)口壓力大于水進(jìn)口壓力時(shí),即平衡壓力調(diào)節(jié)閥的下部泡沫液室的壓力大于上部水壓室的壓力,使閥桿向上移動,閥座的上下開度減小,進(jìn)入的泡沫液量也隨之減小,反之,則進(jìn)入的泡沫液量增加.只有壓力平衡調(diào)節(jié)閥處于平衡狀態(tài),閥座的上下開度適中,泡沫液與水按規(guī)定比例混合.混合器的選擇主要根據(jù)其壓力,流量,混合比等,這些數(shù)據(jù)可在計(jì)算中得到.?負(fù)壓式比例混合器.負(fù)壓式比例混合器(如圖5)的工作原理:當(dāng)海水從噴嘴處噴出,由于噴嘴的截面積突然收縮,產(chǎn)生負(fù)壓(真空),一部分海水進(jìn)入泡沫罐,泡沫在進(jìn)口海水的壓力和出口處的負(fù)壓作用下流出,在噴嘴處與海水混合,其混合比的調(diào)整是通過泡沫出口的節(jié)流孔控制的.4.3.2泡沫炮和泡沫槍泡沫炮和泡沫槍是泡沫滅火系統(tǒng)的噴射設(shè)備.泡沫和海水的混合液從比例混合器流出后一26—到達(dá)泡沫炮或泡沫槍,在噴嘴出口處,由于截面積的急劇變化使壓力降低,此時(shí)空氣從炮管上的開孔進(jìn)入,與泡沫混合液充分混合發(fā)泡,射向著火區(qū),圖6為泡沫炮簡圖.泡沫槍的原理和泡沫炮基本相同.選擇泡沫炮和泡沫槍主要考慮其流量,壓力和射程.泡沫炮的流量在((IBC規(guī)則》11.3.7章中有要求,其壓力和射程成正比,其壓力又直接決定消防總管和消防泵的壓力.泡沫槍的流量和布置在《IBC規(guī)則》11.3.10章中有要求,任一槍的流量不少于400L/min,在靜空氣中的射程不小于15m,泡沫槍數(shù)量不小于4個(gè).根據(jù)計(jì)算,本船設(shè)7臺泡沫炮,流量6500L/min,壓力0.7MPa,靜空氣射程72m,2臺位于艉樓甲板上,5臺位于主甲板中心線上的甲板走橋上;并在每臺炮附近設(shè)一