CN110448825B - 一种大型浮顶罐火灾综合灭火系统及灭火方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大型浮顶罐火灾综合灭火系统及灭火方法，包括固定式压缩气体泡沫产生系统、单向阀、泡沫消火栓、消防干管、选择阀、消防支管、鸭嘴式泡沫施放头、组合式泡沫施放装置，利用扑救密封圈火灾和大型火灾所需流量之间的显著差异，采用鸭嘴式泡沫施放头和设有爆破片泡沫炮的组合式施放方法，进而实现对于密封圈火灾、浮顶溢油火灾和全液面火灾的灭火全覆盖。效果是泡沫稳定性好、灭火效能高、安全可靠、保护范围大、灭火效能高、抗复燃能力强，既可以针对密封圈火灾提供小流量的压缩气体泡沫，又能够针对浮顶溢油火灾和全液面火灾提供大流量压缩气体泡沫，满足了不同火灾扑救需求。

Description

一种大型浮顶罐火灾综合灭火系统及灭火方法
技术领域
本发明属于石化储罐灭火技术领域，尤其是涉及一种大型浮顶罐火灾综合灭火系统及灭火方法。
背景技术
大型浮顶罐因具有油品损耗低、环保、安全性能优良、节省占地等优点,已成为各国石油储备的主要设施。近些年，随着我国原油和成品油消耗量及储量的持续增加，大型浮顶罐体积越建越大，数量越来越多。目前，储存成品油的内浮顶罐最大达5×104 m3，直径为60 m，储存原油的外浮顶罐最大达15×104 m3，直径为100 m。我国目前已建成9个大型国家石油储备库，拥有10×104 m3以上大型浮顶罐520余座。
大型浮顶罐贮存易燃易爆物质多，火灾形式复杂多样、危害大，扑救十分困难，是石油化工火灾防控的重点和难点。大型浮顶罐的火灾形式主要包括密封圈火灾、浮顶溢油火灾、全液面火灾等。由于浮顶罐的浮顶和液面之间不存在油气空间，罐内不易积聚油气，因此在浮盘未破坏、倾覆或沉没情况下，浮顶罐火灾一般只发生在罐壁与浮盘之间的密封圈处，即密封圈火灾。但是，浮顶罐也可能因管理不当、操作不慎、暴雨、爆炸等导致浮盘破坏、卡盘、倾盘、沉盘、油品沸溢或喷溅，进而引发浮顶溢油火灾、全液面火灾等更大规模火灾。据统计，浮顶罐发生密封圈火灾的概率为1.6×10-3/（年·罐），外浮顶罐密封圈火灾升级为全液面火灾的概率为1/55。
目前，大型浮顶罐固定灭火系统主要采用低倍泡沫系统，存在着灭火效能不高、抗复燃能力弱、易受火灾爆炸影响而失效、可靠性差、灭火能力有限等问题，具体而言：
（1）现有浮顶罐低倍泡沫系统主要针对密封圈火灾设防，目标是扑灭密封圈火灾，无法覆盖浮顶溢油火灾、全液面火灾等更大规模火灾。
（2）现有浮顶罐低倍泡沫系统流量低，且泡沫析液时间短、稳定性不高、灭火效能不佳、抗复燃能力弱，扑灭油罐火灾需要较大的供给强度和流量，故无法满足油罐大规模火灾的扑救需求。
（3）现有浮顶罐低倍泡沫系统主要依靠位于储罐顶部的泡沫产生器发泡，易受火焰高温、烟尘、爆炸等因素影响发泡功能和泡沫性能，甚至会导致泡沫产生器乃至整个系统失效，从而失去固定式系统定向施加和快速灭火的技术优势，因此难以满足浮顶罐大型火灾扑救对于持续有效供泡和灭火保护的现实需求。
（4）泡沫在着火油面的流动覆盖距离有限，最大一般不超过30 m，而大型外浮顶罐直径达到了80m，甚至100mm，故此采用常规罐壁式低倍泡沫产生器无法实现泡沫覆盖全液面。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，本发明提供一种大型浮顶罐火灾综合灭火系统及灭火方法，既可以快速高效扑灭密封圈火灾，也可以通过与移动灭火装备配合有效兼顾扑救浮顶溢油火灾、全液面火灾等更大规模火灾，实现固移结合综合灭火的目标，解决大型浮顶罐火灾防控技术难题。
具体技术方案是，一种大型浮顶罐火灾综合灭火系统，其特征在于：包括固定式压缩气体泡沫产生系统、单向阀、泡沫消火栓、消防干管、选择阀、消防支管、鸭嘴式泡沫施放头、组合式泡沫施放装置，所述组合式泡沫施放装置包括施放装置主体、炮头、鸭嘴式泡沫施放头，施放装置主体下部设连接口，通过连接口与泡沫支管连通，施放装置主体上部设有两个泡沫出口，分别与炮头、鸭嘴式泡沫施放头连通，施放装置主体的两个泡沫出口角度根据大型浮顶罐直径选取，使鸭嘴式泡沫施放头的泡沫喷射出口垂直向下或斜向下对着罐壁喷射，使炮头喷射方向为水平上仰0°～30°；所述鸭嘴式泡沫施放头包括泡沫入口圆管、扇形鸭嘴、泡沫喷射出口，扇形鸭嘴圆心角β为90°～170°，泡沫喷射出口开口宽度为1～30mm；所述炮头包括炮体、泡沫出口、爆破片、固定件，采用耐高温金属材料制作，以保证在大型火灾中能够正常工作，炮体采用减缩式结构，以保证获得尽可能大的泡沫射程，炮体与泡沫出口中间夹有爆破片，采用固定件法兰式结构连接在一起，爆破片采用正拱型、反拱型或平板型爆破片，爆破压力为0.2MPa～1.2Mpa；所述消防干管通过选择阀与若干消防支管组成一级树状管网，每只消防支管与一只鸭嘴式泡沫施放头或一只组合式泡沫施放装置连通，若干鸭嘴式泡沫施放头和若干组合式泡沫施放装置等分均匀固定于大型浮顶罐的罐壁顶部；所述固定式压缩气体泡沫产生系统通过单向阀、消防干管与泡沫消火栓连通，设置于远离大型罐区，使用时固定式压缩气体泡沫产生系统通过单向阀、消防干管、选择阀、消防支管与鸭嘴式泡沫施放头和组合式泡沫施放装置连通。
灭火方法，分别针对密封圈火灾、浮顶溢油火灾和全液面火灾，包括以下步骤，（一）对于密封圈火灾，采用固定式压缩气体泡沫产生系统提供压缩气体泡沫，并通过鸭嘴式泡沫施放头和组合式泡沫施放装置上的鸭嘴式泡沫施放头喷放灭火：①启动固定式压缩气体泡沫产生系统产生压缩气体泡沫，②压缩气体泡沫沿消防干管、单向阀、选择阀、消防支管组成的管网分流至若干只鸭嘴式泡沫施放头和组合式泡沫施放装置上的鸭嘴式泡沫施放头，③通过均匀设置于罐顶的若干只鸭嘴式泡沫施放头和组合式泡沫施放装置上的鸭嘴式泡沫施放头专门针对油罐密封圈进行泡沫喷放、灭火；（二）对于浮顶溢油火灾、全液面火灾等大型火灾：通过提高固定式压缩气体泡沫产生系统的流量，或采用移动式压缩气体泡沫产生装备配合，共同提供大流量的压缩气体泡沫灭火：①启动固定式压缩气体泡沫产生系统并提高流量产生第一股压缩气体泡沫，②将移动式压缩气体泡沫产生装备接通泡沫消火栓产生第二股压缩气体泡沫，第一股压缩气体泡沫和第二股压缩气体泡沫汇集形成大流量压缩气体泡沫，大流量压缩气体泡沫沿消防干管、选择阀、消防支管分流至若干只鸭嘴式泡沫施放头和炮头，③压缩气体泡沫流量的提高使组合式泡沫施放装置工作压力显著增大，从而将组合式泡沫施放装置的炮头内的爆破片打开，60%～90%的泡沫自若干只组合式泡沫施放装置的炮头喷出，施加到油罐中心部位形成泡沫毯，并逐渐向周边流动覆盖；另外10%～40%的泡沫仍通过鸭嘴式泡沫施放头施放，专门针对油罐密封圈部位进行喷放形成泡沫毯，并逐步向内部流动覆盖，两部分泡沫毯最终将油罐液面全部覆盖灭火。
本发明的有益效果是，泡沫稳定性好、灭火效能高、安全可靠、保护范围大、灭火效能高、抗复燃能力强，既可以针对密封圈火灾提供小流量的压缩气体泡沫，又能够针对浮顶溢油火灾和全液面火灾提供大流量压缩气体泡沫，满足了不同火灾扑救需求，实现对于密封圈火灾、浮顶溢油火灾和全液面火灾的灭火全覆盖，解决了大型浮顶罐火灾防控技术难题，具有良好的推广应用价值和潜力。
附图说明-
图1是本发明系统示意图；
图2是本发明鸭嘴式泡沫施放头结构主视图；
图3是本发明鸭嘴式泡沫施放头结构仰视图；
图4是本发明鸭嘴式泡沫施放头结构剖面立体图；
图5是本发明组合式泡沫施放装置结构示意图；
图6是本发明炮头结构剖面图；
图7是本发明一种大型浮顶罐火灾综合灭火方法流程图；
图8是本发明实施例1示意图；
图9是本发明实施例2示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。
如图1～图6所示，一种大型浮顶罐火灾综合灭火系统，包括固定式压缩气体泡沫产生系统1、单向阀2、泡沫消火栓3、消防干管4、选择阀5、消防支管6、鸭嘴式泡沫施放头7、组合式泡沫施放装置8，组合式泡沫施放装置8包括施放装置主体8-2、炮头15、鸭嘴式泡沫施放头7，施放装置主体8-2下部设连接口8-1，通过连接口8-1与泡沫支管6连通，施放装置主体8-2上部设有两个泡沫出口，分别与炮头15、鸭嘴式泡沫施放头7连通，装置主体8-2的两个泡沫出口角度根据大型浮顶罐直径选取，使鸭嘴式泡沫施放头7的泡沫喷射出口7-3垂直向下或斜向下对着罐壁喷射，使炮头15喷射方向为水平上仰0°～30°。
鸭嘴式泡沫施放头7包括泡沫入口圆管7-1、扇形鸭嘴7-2、泡沫喷射出口7-3，扇形鸭嘴7-2圆心角β为90°～170°，泡沫喷射出口7-3开口宽度为1～30mm。
炮头15包括炮体15-1、泡沫出口15-2、爆破片15-3、固定件15-4，采用耐高温金属材料制作，以保证在大型火灾中能够正常工作，炮体15-1采用减缩式结构，以保证获得尽可能大的泡沫射程，炮体15-1与泡沫出口15-2中间夹有爆破片15-3，采用固定件15-4法兰式结构连接在一起，爆破片15-3采用正拱型、反拱型或平板型爆破片，爆破压力为0.2MPa～1.2Mpa。
消防干管4通过选择阀5与若干消防支管6组成一级树状管网，每只消防支管6与一只鸭嘴式泡沫施放头7或一只组合式泡沫施放装置8连通，若干鸭嘴式泡沫施放头7和若干组合式泡沫施放装置8等分均匀固定于大型浮顶罐9的罐壁顶部。
固定式压缩气体泡沫产生系统1通过单向阀2、消防干管4与泡沫消火栓3连通，设置于远离大型罐区，使用时固定式压缩气体泡沫产生系统1通过单向阀2、消防干管4、选择阀5、消防支管6与鸭嘴式泡沫施放头7和组合式泡沫施放装置8连通。
如图7所示，灭火方法，分别针对密封圈火灾、浮顶溢油火灾和全液面火灾，包括以下步骤，
（一）对于密封圈火灾：采用固定式压缩气体泡沫产生系统1提供压缩气体泡沫，并通过鸭嘴式泡沫施放头7和组合式泡沫施放装置8上的鸭嘴式泡沫施放头7喷放灭火，
①启动固定式压缩气体泡沫产生系统1并提高流量产生第一股压缩气体泡沫，
②将移动式压缩气体泡沫产生装备12接通泡沫消火栓3产生第二股压缩气体泡沫，第一股压缩气体泡沫和第二股压缩气体泡沫汇集形成大流量压缩气体泡沫，大流量压缩气体泡沫沿消防干管4、选择阀5、消防支管6分流至若干只鸭嘴式泡沫施放头7和炮头15，
③压缩气体泡沫流量的提高使组合式泡沫施放装置8工作压力显著增大，从而将组合式泡沫施放装置8的炮头15内的爆破片15-3打开，60%～90%的泡沫自若干只组合式泡沫施放装置8的炮头15喷出，施加到油罐中心部位形成泡沫毯，并逐渐向周边流动覆盖；另外10%～40%的泡沫仍通过鸭嘴式泡沫施放头7施放，专门针对油罐密封圈部位进行喷放形成泡沫毯，并逐步向内部流动覆盖，两部分泡沫毯最终将油罐液面全部覆盖灭火；
（二）对于浮顶溢油火灾、全液面火灾等大型火灾：通过提高固定式压缩气体泡沫产生系统1的流量，或采用移动式压缩气体泡沫产生装备12配合，共同提供大流量的压缩气体泡沫灭火，
①启动固定式压缩气体泡沫产生系统1并提高流量产生第一股压缩气体泡沫，
②将移动式压缩气体泡沫产生装备12接通泡沫消火栓3产生第二股压缩气体泡沫，第一股压缩气体泡沫和第二股压缩气体泡沫汇集形成大流量压缩气体泡沫，大流量压缩气体泡沫沿消防干管4、选择阀5、消防支管6分流至若干只鸭嘴式泡沫施放头7和炮头15，
③压缩气体泡沫流量的提高使组合式泡沫施放装置8工作压力显著增大，从而将组合式泡沫施放装置8的炮头15内的爆破片15-3打开，60%～90%的泡沫自若干只组合式泡沫施放装置8的炮头15喷出，施加到油罐中心部位形成泡沫毯，并逐渐向周边流动覆盖；另外10%～40%的泡沫仍通过鸭嘴式泡沫施放头7施放，专门针对油罐密封圈部位进行喷放形成泡沫毯，并逐步向内部流动覆盖，两部分泡沫毯最终将油罐液面全部覆盖灭火。
实施例一
如图8所示，在浮顶罐罐顶均匀设置十只鸭嘴式泡沫施放头和两只组合式泡沫施放装置8，当浮顶罐发生密封圈火灾时：火灾报警控制器发出报警信号并启动固定式压缩气体泡沫产生系统1，固定式压缩气体泡沫产生系统1按照预设流量产生高稳定性的压缩气体泡沫，并经消防干管4和消防支管6输送至各鸭嘴式泡沫施放头7和组合式泡沫施放装置8，由于压缩气体泡沫流量小、施放装置工作压力低，达不到组合式泡沫施放装置8的炮头15内的爆破片15-3的开启压力，因此压缩气体泡沫全部通过各鸭嘴式泡沫施放头7以及组合式泡沫施放装置的鸭嘴式泡沫施放头7进行喷放灭火；
当浮顶罐发生浮顶溢油火灾时：火灾报警控制器发出报警信号并启动固定式压缩气体泡沫产生系统1，固定式压缩气体泡沫产生系统1按照预设最大流量产生高稳定性的压缩气体泡沫，同时将移动式压缩气体泡沫产生装备12产生的泡沫并入管网系统，一并通过鸭嘴式泡沫施放头7和组合式泡沫施放装置8喷放，压缩气体泡沫流量的提高使组合式泡沫施放装置8工作压力显著增大，从而将组合式泡沫施放装置8的炮头15内的爆破片15-3打开，一部分泡沫自两只组合式泡沫施放装置8的炮头8-3喷出，施加到油罐中心部位形成泡沫毯，并逐渐向周边流动覆盖，另一小部分泡沫通过十只鸭嘴式泡沫施放头7和两只组合式泡沫施放装置8的鸭嘴式泡沫施放头7部分专门针对油罐密封圈部位进行喷放形成泡沫毯，并逐步向内部流动覆盖，最后两部分泡沫逐渐将油罐液面全部覆盖并灭火。
实施例二
如图9所示，在浮顶罐9罐顶均匀设置六只鸭嘴式泡沫施放头7和六只组合式泡沫施放装置8，当浮顶罐发生全液面火灾时：火灾报警控制器发出报警信号并启动固定式压缩气体泡沫产生系统1，固定式压缩气体泡沫产生系统1按照预设最大流量产生高稳定性的压缩气体泡沫，同时关闭分配总阀14，由固定式压缩气体泡沫产生系统1专门为六只鸭嘴式泡沫施放头7，由移动式压缩气体泡沫产生装备12通过消防软管13专门为六只组合式泡沫施放装置8提供泡沫，压缩气体泡沫流量的提高使组合式泡沫施放装置8工作压力显著增大，从而将组合式泡沫施放装置8的炮头15内的爆破片15-3打开，一大部分泡沫自组合式泡沫施放装置8的炮头15-3喷出，施加到油罐中心部位形成泡沫毯10，并逐渐向周边流动覆盖，另一小部分泡沫通过组合式泡沫施放装置8的鸭嘴式泡沫施放头7专门针对油罐密封圈部位进行喷放形成泡沫毯10，并逐步向内部流动覆盖，最后两部分泡沫逐渐将油罐液面全部覆盖并灭火。
本发明有益效果是：
1、本发明基于正压泡沫产生方式，泡沫产生远离火场，不受火场高温、烟尘、爆炸等因素影响，泡沫稳定性好、灭火效能高、抗复燃能力强。
2、本发明采用固移结合方式，实现不同流量压缩气体泡沫的持续供给，既可以针对密封圈火灾提供小流量的压缩气体泡沫，又能够针对浮顶溢油火灾和全液面火灾提供大流量压缩气体泡沫，满足了不同火灾扑救需求。
3、本发明采用鸭嘴式泡沫施放头和设有爆破片的泡沫炮的组合式施放方法，利用扑救密封圈火灾和大型火灾所需流量之间的显著差异，通过压缩气体泡沫压力控制组合式泡沫施放装置的泡沫炮开启状态，进而实现对于密封圈火灾、浮顶溢油火灾和全液面火灾的灭火全覆盖。
4、本发明鸭嘴式泡沫施放头和组合式泡沫施放装置全部采用耐高温设计与制作，从而极大提升了系统在火灾爆炸环境中的有效性和可靠性，实现了高稳定性泡沫的长时间持续供给
本发明安全可靠、保护范围大、灭火效能高、抗复燃能力强、受火灾爆炸影响小，解决了大型浮顶罐火灾防控技术难题，为石化行业提供了高效的手段，具有良好的推广应用价值和潜力。

Claims (2)

1.一种大型浮顶罐火灾综合灭火系统，包括固定式压缩气体泡沫产生系统（1）、单向阀（2）、泡沫消火栓（3）、消防干管（4）、选择阀（5）、消防支管（6）、鸭嘴式泡沫施放头（7）、组合式泡沫施放装置（8），其特征在于：所述组合式泡沫施放装置（8）包括施放装置主体（8-2）、炮头（15）、鸭嘴式泡沫施放头（7），施放装置主体（8-2）下部设连接口（8-1），通过连接口（8-1）与泡沫支管（6）连通，施放装置主体（8-2）上部设有两个泡沫出口，分别与炮头（15）、鸭嘴式泡沫施放头（7）连通，施放装置主体（8-2）的两个泡沫出口角度根据大型浮顶罐直径选取，使鸭嘴式泡沫施放头（7）的泡沫喷射出口（7-3）垂直向下或斜向下对着罐壁喷射，使炮头（15）喷射方向为水平上仰0°～30°；所述鸭嘴式泡沫施放头（7）包括泡沫入口圆管（7-1）、扇形鸭嘴（7-2）、泡沫喷射出口（7-3），扇形鸭嘴（7-2）圆心角β为90°～170°，泡沫喷射出口（7-3）开口宽度为1～30mm；所述炮头（15）包括炮体（15-1）、泡沫出口（15-2）、爆破片（15-3）、固定件（15-4），采用耐高温金属材料制作，以保证在大型火灾中能够正常工作，炮体（15-1）采用减缩式结构，以保证获得尽可能大的泡沫射程，炮体（15-1）与泡沫出口（15-2）中间夹有爆破片（15-3），采用固定件（15-4）法兰式结构连接在一起，爆破片（15-3）采用正拱型、反拱型或平板型爆破片，爆破压力为0.2MPa～1.2MP a；所述消防干管（4）通过选择阀（5）与若干消防支管（6）组成一级树状管网，每只消防支管（6）与一只鸭嘴式泡沫施放头（7）或一只组合式泡沫施放装置（8）连通，若干鸭嘴式泡沫施放头（7）和若干组合式泡沫施放装置（8）等分均匀固定于大型浮顶罐（9）的罐壁顶部；所述固定式压缩气体泡沫产生系统（1）通过单向阀（2）、消防干管（4）与泡沫消火栓（3）连通，设置于远离大型罐区，使用时固定式压缩气体泡沫产生系统（1）通过单向阀（2）、消防干管（4）、选择阀（5）、消防支管（6）与鸭嘴式泡沫施放头（7）和组合式泡沫施放装置（8）连通。
2.采用权利要求1所述的一种大型浮顶罐火灾综合灭火系统的灭火方法，其特征在于：分别针对密封圈火灾、浮顶溢油火灾和全液面火灾，包括以下步骤，
（一）对于密封圈火灾，
采用固定式压缩气体泡沫产生系统（1）提供压缩气体泡沫，并通过鸭嘴式泡沫施放头（7）和组合式泡沫施放装置（8）上的鸭嘴式泡沫施放头（7）喷放灭火：
①启动固定式压缩气体泡沫产生系统（1）产生压缩气体泡沫；
②压缩气体泡沫沿消防干管（4）、单向阀（2）、选择阀（5）、消防支管（6）组成的管网分流至若干只鸭嘴式泡沫施放头（7）和组合式泡沫施放装置（8）上的鸭嘴式泡沫施放头（7）；
③通过均匀设置于罐顶的若干只鸭嘴式泡沫施放头（7）和组合式泡沫施放装置（8）上的鸭嘴式泡沫施放头（7）专门针对油罐密封圈进行泡沫喷放、灭火；
（二）对于浮顶溢油火灾、全液面火灾等大型火灾，
通过提高固定式压缩气体泡沫产生系统（1）的流量，或采用移动式压缩气体泡沫产生装备（12）配合，共同提供大流量的压缩气体泡沫灭火：
①启动固定式压缩气体泡沫产生系统（1）并提高流量产生第一股压缩气体泡沫；
②将移动式压缩气体泡沫产生装备（12）接通泡沫消火栓（3）产生第二股压缩气体泡沫，第一股压缩气体泡沫和第二股压缩气体泡沫汇集形成大流量压缩气体泡沫，大流量压缩气体泡沫沿消防干管（4）、选择阀（5）、消防支管（6）分流至若干只鸭嘴式泡沫施放头（7）和炮头（15）；
③压缩气体泡沫流量的提高使组合式泡沫施放装置（8）工作压力显著增大，从而将组合式泡沫施放装置（8）的炮头（15）内的爆破片（15-3）打开，60%～90%的泡沫自若干只组合式泡沫施放装置（8）的炮头（15）喷出，施加到油罐中心部位形成泡沫毯，并逐渐向周边流动覆盖；另外10%～40%的泡沫仍通过鸭嘴式泡沫施放头（7），专门针对油罐密封圈部位进行喷放形成泡沫毯（10），并逐步向内部流动覆盖，两部分泡沫毯最终将油罐液面全部覆盖灭火。
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