淺議危險廢物暫存庫泡沫—水噴淋系統(tǒng)設計

趙慶

（中國瑞林工程技術有限公司，江西南昌 330031）

淺議危險廢物暫存庫泡沫—水噴淋系統(tǒng)設計

趙慶

（中國瑞林工程技術有限公司，江西南昌 330031）

結合某危險廢物暫存庫工程設計，探討了危險廢物暫存庫消防系統(tǒng)的選擇，并介紹泡沫-水噴淋系統(tǒng)的兩種方式以及系統(tǒng)設計參數(shù)選取、噴頭選擇和泡沫液用量計算。

危險廢物；暫存庫；消防設計；泡沫-水噴淋系統(tǒng)；噴頭

危險廢物是指具有各種毒性、腐蝕性、易燃性、爆炸性、反應性和感染性,會對生態(tài)環(huán)境和人類健康構成嚴重危害的廢物。危險廢物處置中心建設在我國已經(jīng)開展10多年了,處置中心暫存庫主要是待處理處置危險廢物的接收及臨時儲存場所。進入暫存庫的危險廢物種類繁多成分復雜,往往存在較多的易燃物質,因此暫存庫屬易燃燒的場所,筆者以某危險廢物處置中心暫存庫消防設計為例,對泡沫—水噴淋系統(tǒng)用于危險廢物暫存庫消防設計作簡要介紹。

1 工程概況

該危險廢物暫存庫建筑面積2 240 m2,年廢物吞吐量20 kt,最大貯存量2 400t。主要暫存物品為有機溶劑、廢油、廢油漆渣、活性炭渣、廢炭渣、含油廢抹布、實驗室廢物等,庫房為單層現(xiàn)澆混凝土框架結構,屋面采用焊接H型鋼梁及彩板輕型屋面,建筑高度為7.85 m,火災危險類別為乙類。根據(jù)堆放物質的性質,劃分為8個防火分區(qū)堆放各類不同性質貨物,每防火分區(qū)面積為280 m2。

2 消防系統(tǒng)選擇

危險廢物暫存庫內儲存較多易燃液體，采用水消防時比重小于水的可燃液體上浮，浮在水面上的可燃液體仍會繼續(xù)燃燒，并可能隨著水到處蔓延，擴大燃燒面積，僅僅采用水消防無法達到滅火的目的。氣體滅火可以撲滅可燃氣體火災、液體火災、可燃固體表面火災以及電氣火災，但應用于高而大的保護空間設置自動關閉門窗造價高、不經(jīng)濟且人員疏散困難。泡沫-水噴淋系統(tǒng)可以撲滅火災及預防易燃液體火災時因易燃液體的沸溢和溢流把火災引到附近區(qū)域，即使在不能撲滅火災時也能起到控制火災燃燒、減少熱量傳遞從而使暴露在火災中的其他物質不致受損的作用[1-3]。所以選用泡沫—水噴淋系統(tǒng)。根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50084-2001,2005年版）第4.2.7條規(guī)定,泡沫—水噴淋系統(tǒng)[4]主要采用閉式自動噴水—泡沫聯(lián)用系統(tǒng)和雨淋-泡沫聯(lián)用系統(tǒng)兩種方式。

2.1 閉式自動噴水—泡沫聯(lián)用系統(tǒng)

該系統(tǒng)是在閉式自動噴水系統(tǒng)基礎上增加泡沫液儲罐及泡沫比例混合器，系統(tǒng)組成及控制原理見圖1、圖2。當火災發(fā)生時,位于保護區(qū)的閉式噴頭破裂噴水,啟動該區(qū)域的水流指示器并向消防控制室報警；水流通過引起報警閥前后水壓不平衡,報警閥開啟,由報警閥上的水力警鈴發(fā)出聲音報警。壓力開關啟動水泵,輸送泡沫混合液至噴頭噴出泡沫滅火。濕式系統(tǒng)前期噴水至噴泡沫的轉換時間按4 L/s流量計算,不應大于3 min,持續(xù)噴泡沫時間不少于10 min,泡沫液用完,系統(tǒng)噴水冷卻防止復燃。

圖2 閉式自動噴水—泡沫聯(lián)用系統(tǒng)工作原理

2.2 雨淋—泡沫聯(lián)用系統(tǒng)

該系統(tǒng)按照噴水先后順序可分為兩種類型,一種是前期噴泡沫滅火,后期噴水冷卻防止復燃；一種是前期噴水滅火,后期噴泡沫強化滅火效果。該系統(tǒng)均由雨淋閥組、火災感應傳動控制系統(tǒng)、開式噴頭、泡沫液儲罐及泡沫比例混合器等組成,系統(tǒng)組成及控制原理見圖3、圖4。雨淋閥組前的管道平時充滿水,雨淋閥組及比例混合器上的電磁閥處于關閉狀態(tài),火災發(fā)生時保護區(qū)內的感光、感溫、感煙探測器發(fā)出信號,啟動消防水泵,打開雨淋閥,按照設定先噴水或先噴泡沫液滅火。

圖3 雨淋-泡沫聯(lián)用系統(tǒng)示意

圖4 雨淋-泡沫聯(lián)用系統(tǒng)工作原理

由于該暫存庫空間較高，發(fā)生火災時火災蔓延較快,而閉式自動噴水—泡沫聯(lián)用系統(tǒng)噴頭的響應動作則明顯滯后,無法及時控制火災的蔓延;雨淋—泡沫聯(lián)用系統(tǒng)一旦啟動就能達到作用面積內全面噴水,能有效地控制火勢的發(fā)展。采用先噴水后噴泡沫的雨淋-泡沫聯(lián)用系統(tǒng)噴水時易形成流淌火,對于后期滅火不利。綜上所述,采用先噴泡沫滅火后噴水冷卻防止復燃的雨淋—泡沫聯(lián)用系統(tǒng)較合適。

3 系統(tǒng)設計參數(shù)

該倉庫采用單排貨架,儲物高度4 m,系統(tǒng)設計參考倉庫危險等級Ⅱ級,噴水強度15 L/(min·m2),作用面積280 m2,作用時間2 h,采用吸氣型泡沫—水噴頭,額定壓力0.4 MPa,流量系數(shù)K=45。

雨淋—泡沫聯(lián)用系統(tǒng)最好的就是一個防火分區(qū)對應一個雨淋系統(tǒng),因此該暫存庫每個防火分區(qū)面積按280 m2設計,經(jīng)計算求出系統(tǒng)設計流量80 L/s,噴淋泵設計揚程0.85 MPa,計算公式如下。

式中：q為每個噴頭流量，L/s；K為噴頭流量系數(shù)；P為噴頭工作壓力，MPa；Q為系統(tǒng)設計流量，L/s；n為噴頭數(shù)量，個。

式中：H為水泵揚程,MPa；h為管道沿程、局部、報警閥及比例混合器的水頭損失之和，約0.35 MPa;P0為最不利點噴頭工作壓力,0.4 MPa;Z為最不利點與消防水池最低水位之間的高程差,約0.1 MPa。

4 泡沫液選擇及用量計算

根據(jù)《泡沫滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB50151-2010）第3.2.2條規(guī)定[5]，保護非水溶性液體的泡沫—水噴淋系統(tǒng)可選用蛋白、氟蛋白、水成膜或成膜氟蛋白泡沫液。氟蛋白具備人工合成表面活性基團,能在易燃液體表面形成隔絕空氣的泡沫毯,能防止易燃液體的表面蒸發(fā)氣體從而阻止燃燒。其價格較低,每兩年更換一次，考慮到該暫存庫特點選用氟蛋白泡沫滅火劑。系統(tǒng)流量80L/s,泡沫液混合比6%,供給時間10 min，由此可以求出泡沫液用量VF=4 320 L。

式中：VF為泡沫液體積,L；K為安全系數(shù),通常取1.3～1.6,本工程取1.5;Q為系統(tǒng)設計流量,L/min;B為泡沫濃度,6%;T為泡沫供應時間,10 min。

5 噴頭選擇

雨淋—泡沫聯(lián)用系統(tǒng)采用的噴頭形式有吸氣型和非吸氣型兩大類[6]。吸氣型泡沫噴頭是一種專用的泡沫噴頭,噴頭上有吸氣孔,在一定的壓力驅動下,吸入空氣進行機械攪拌,形成良好的泡沫液灑向保護對象,其額定工作壓力較高,一般為0.30 MPa。根據(jù)噴灑方向不同,可分為頂噴式、水平式和彈射式3種。非吸氣型泡沫噴頭上沒有吸氣孔,與水霧噴頭相同,噴出來的是霧狀的混合液滴,而非具有一定倍數(shù)的泡沫液。其額定工作壓力較低,只限用于水成膜泡沫液或成膜氟蛋白泡沫液,可分為旋流型、撞擊型、擴散型和噴灑型四大類,而且可用現(xiàn)有的水霧噴頭代替。該暫存庫選用氟蛋白泡沫滅火劑,因此選用吸氣型噴頭。

6 小結

危險廢物暫存庫多儲存有毒和易燃易爆化學品,在工程設計中首先要注意物料的分類存放以及倉庫的通風,避免一些物料因發(fā)生化學反應而發(fā)生火災,從源頭上避免火災發(fā)生。泡沫—水噴淋系統(tǒng)經(jīng)濟實用、滅火效率高、安全可靠,可廣泛應用于滅火要求較高的A、B、C類火災場所,尤其是適用于可燃物較多、物料不確定的的危險廢物暫存庫。

[1]中國核電工程有限公司.給水排水設計手冊：建筑給水排水[M].3版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[2]中元國際工程設計研究院.自動噴水滅火系統(tǒng)設計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[3]GB50370-2005,氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范[S].

[4]GB50084-2001(2005年版),自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范[S].

[5]GB50151-2010,泡沫滅火系統(tǒng)設計規(guī)范[S].

[6]住房和城鄉(xiāng)建設部工程質量安全監(jiān)管司,中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑工程設計技術措施（2009）：給水排水[M].北京:中國計劃出版社,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

趙 慶(1984—),男,工程師,主要從事給排水工程設計工作。