CN110496351A - 扑救油罐全液面火灾的压缩空气泡沫施放装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种扑救浮顶罐全液面火灾的压缩空气泡沫施放装置及使用方法，包括施放装置主体、鸭嘴喷头、炮头，施放装置主体下部设连接口，通过连接口与泡沫管道连通，施放装置主体上部设鸭嘴喷头连接口、炮头连接口，分别与鸭嘴喷头、炮头连通，发生全液面火灾时，根据油罐直径大小和压缩空气泡沫施放装置的泡沫落点范围，在保证油罐液面任一点到临近泡沫落点边界距离不超过30m条件下，确定压缩空气泡沫施放装置数量，效果是结构简单、使用方便、安全可靠、灭火效能高、抗复燃能力强、受火灾爆炸以及火羽流和环境风速影响小，彻底解决了大型油罐全液面火灾扑救技术难题，具有良好的推广应用价值和潜力。

Description

扑救油罐全液面火灾的压缩空气泡沫施放装置及使用方法

技术领域

本发明涉及一种石化储罐灭火装置，特别涉及一种用于扑救浮顶罐全液面火灾的压缩空气泡沫施放装置及使用方法。

背景技术

大型浮顶储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，大型浮顶储罐体积越建越大，数量越来越多。目前，储存成品油的内浮顶储罐最大达5×10⁴ m³，直径为60 m，储存原油的外浮顶储罐最大达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以上大型浮顶储罐520余座。

大型浮顶储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。大型浮顶储罐不但会发生密封圈火灾，而且还可能发生浮顶溢油火灾和全液面火灾。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，大型浮顶储罐固定灭火系统主要针对密封圈火灾，并采用低倍泡沫系统，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，无法满足浮顶溢油火灾、全液面火灾等更大规模火灾扑救的需求。具体而言：

（1）现有浮顶储罐低倍泡沫系统流量小，并且泡沫析液时间短、稳定性不高、灭火效能不佳、抗复燃能力弱，扑灭储罐火灾需要较大的供给强度和流量，故无法满足储罐大规模火灾的扑救需求。

（2）现有浮顶储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，因此难以满足浮顶储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。

（3）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，而大型外浮顶储罐直径达到了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。

大流量移动式消防炮是目前扑救油罐全液面火灾的最重要手段，但是其受火场环境条件影响大，灭火效能不高，抗复燃能力有限，需要消耗大量的消防水及泡沫灭火剂，无法满足大型油罐全液面火灾的扑救需求。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明提供一种扑救油罐全液面火灾的压缩空气泡沫施放装置及使用方法，具有结构简单、使用方便、安全可靠、灭火效能高、抗复燃能力强、受火灾爆炸影响小的突出特点，能够以较快速度在大型油罐液面建立高稳定性的泡沫毯，解决了大型油罐全液面火灾扑救技术难题。具体技术方案是，一种扑救油罐全液面火灾的压缩空气泡沫施放装置，包括施放装置主体、鸭嘴喷头、炮头，其特征在于：所述施放装置主体下部设连接口，通过连接口与泡沫管道连通，所述施放装置主体上部设有鸭嘴喷头连接口和炮头连接口，分别与鸭嘴喷头、炮头连通，所述鸭嘴喷头包括泡沫入口圆管、扇形鸭嘴和泡沫喷射出口，所述鸭嘴喷头的泡沫喷射出口垂直向下，所述炮头喷射方向为水平上仰0°～30°，所述炮头从泡沫入口至泡沫出口采用减缩式结构，以保证获得尽可能大的泡沫射程；所述施放装置主体、鸭嘴喷头、炮头、连接口及连接件全部采用耐高温的金属材料制作，以保证在大型火灾中能够正常工作；所述炮头炮头泡沫出口内径为50～200mm；所述鸭嘴喷头的扇形鸭嘴圆心角β为90°～170°，泡沫入口圆管横截面积与泡沫喷射出口总面积之比为1.1:1～3:1，泡沫喷射出口两端开口宽度为2～30mm，中间开口宽度为1～20mm，且两端开口宽度与中间开口宽度之比为1.2:1～10:1，以保证鸭嘴喷头能够获得尽可能大的覆盖宽度。

使用方法，（一）根据油罐直径大小和压缩空气泡沫施放装置的泡沫落点范围，在保证油罐液面任一点到临近泡沫落点边界距离不超过30m条件下，确定压缩空气泡沫施放装置数量；（二）将一只或若干只压缩空气泡沫施放装置固定安装在油罐罐壁顶端，或者安装在移动设备上当火灾发生时运送并临时搭放在油罐的罐壁顶部；（三）压缩空气泡沫施放装置通过泡沫管道、阀门、消防接口、消防软管与压缩空气泡沫产生装置连通，一台压缩空气泡沫产生装置可以对应一只或若干只压缩空气泡沫施放装置，压缩空气泡沫产生装置是固定式压缩空气泡沫产生装置或移动式压缩空气泡沫消防车；（四）发生全液面火灾时，现场手动或自动打开阀门，启动压缩空气泡沫产生装置向压缩空气泡沫施放装置供泡沫；（五）压缩空气泡沫进入压缩空气泡沫施放装置后，由施放装置主体分两路从鸭嘴喷头和炮头喷放，从鸭嘴喷头喷出的泡沫首先紧贴罐壁覆盖到油面上形成泡沫毯，再向油罐中心方向流动覆盖，从炮头喷出的泡沫首先在油罐中部油面上形成椭圆形泡沫毯，再向对面罐壁和两侧方向流动覆盖；（六）通过一只或若干只压缩空气泡沫施放装置的持续供泡，最终在整个油面形成泡沫毯，将火灾完全扑灭。

本发明有益效果是：结构简单、使用方便、安全可靠、灭火效能高、抗复燃能力强、受火灾爆炸影响小，实现了高稳定性压缩空气泡沫的有效施加，克服了现有大流量移动式消防炮射程射高不足、受火羽流和环境风速影响大、损耗严重的问题，彻底解决了大型油罐全液面火灾扑救技术难题。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明的鸭嘴喷头主视图。

附图3是本发明的鸭嘴喷头仰视图；

附图4是本发明的鸭嘴喷头半剖立视图；

附图5是本发明的炮头结构示意图；

附图6是本发明单只压缩空气泡沫施放装置使用实施例示意图；

附图7是单只压缩空气泡沫施放装置使用的泡沫覆盖示意图；

附图8是两只压缩空气泡沫施放装置使用的泡沫覆盖示意图。

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5所示，扑救油罐全液面火灾的压缩空气泡沫施放装置，包括施放装置主体2、鸭嘴喷头3、炮头4，施放装置主体2下部设连接口1，通过连接口1与泡沫管道9连通，施放装置主体2上部设有鸭嘴喷头连接口2-1和炮头连接口2-2，分别与鸭嘴喷头3、炮头4连通。

鸭嘴喷头3包括泡沫入口圆管3-1、扇形鸭嘴3-2和泡沫喷射出口3-3，所述鸭嘴喷头3的泡沫喷射出口3-3垂直向下，所述炮头4喷射方向为水平上仰0°～30°，所述炮头4从泡沫入口4-1至泡沫出口4-2采用减缩式结构，以保证获得尽可能大的泡沫射程。

施放装置主体2、鸭嘴喷头3、炮头4、连接口1及连接件全部采用耐高温的金属材料制作，以保证在大型火灾中能够正常工作。

炮头（4）炮头泡沫出口4-2内径为50～200mm，并且满足公式：

……（1）

其中：Q为给定泡沫溶液流量；V为炮末端泡沫溶液表观流速，取2～20m/s；D为泡沫出口内径；气液比越高，V取值应越大。

鸭嘴喷头（3）的扇形鸭嘴3-2圆心角β为120°，泡沫入口圆管横截面积与泡沫喷射出口总面积之比为1.3:1，泡沫喷射出口3-3两端开口宽度为10mm，中间开口宽度为5mm，以保证鸭嘴喷头3能够获得尽可能大的覆盖宽度。

实施例一

如图6、图7所示，对于直径小于60m的油罐全液面火灾的扑救方法，

（一）对于直径小于60m的油罐，在保证油罐液面任一点到临近泡沫落点边界12距离不超过30m条件下，确定采用1只压缩空气泡沫施放装置；

（二）将一只压缩空气泡沫施放装置固定安装在油罐10罐壁顶端；

（三）压缩空气泡沫施放装置通过泡沫管道9、阀门8、消防接口7、消防软管6与压缩空气泡沫产生装置5连通，一台压缩空气泡沫产生装置5对应一只压缩空气泡沫施放装置，压缩空气泡沫产生装置5是固定式压缩空气泡沫产生装置；

（四）发生全液面火灾时，现场手动或自动打开阀门8，启动压缩空气泡沫产生装置5向压缩空气泡沫施放装置供泡沫；

（五）压缩空气泡沫进入压缩空气泡沫施放装置后，由施放装置主体2分两路从鸭嘴喷头3和炮头4喷放，从鸭嘴喷头3喷出的泡沫首先紧贴罐壁覆盖到油面上形成泡沫毯11，再向油罐中心方向流动覆盖，从炮头4喷出的泡沫首先在油罐中部油面上形成椭圆形泡沫毯11，再向对面罐壁和两侧方向流动覆盖；

（六）通过一只压缩空气泡沫施放装置的持续供泡，最终在整个油面形成泡沫毯11，将火灾完全扑灭。

实施例二

如图8所示，对于直径大于60m的大型油罐全液面火灾全的扑救方法，，

（一）对于直径大于60m的大型油罐，采用流量达、泡沫落点范围宽的压缩空气泡沫施放装置，在保证油罐液面任一点到临近泡沫落点边界12距离不超过30m条件下，确定采用两只压缩空气泡沫施放装置；

（二）将两只压缩空气泡沫施放装置安装在移动设备上，当发生全液面火灾时运送并临时搭放在油罐10的罐壁顶部；

（三）压缩空气泡沫施放装置通过泡沫管道9、阀门8、消防接口7、消防软管6与压缩空气泡沫产生装置5连通，一台压缩空气泡沫产生装置5对应两只压缩空气泡沫施放装置，压缩空气泡沫产生装置5采用移动式压缩空气泡沫消防车；

（四）现场手动或自动打开阀门8，启动压缩空气泡沫产生装置5向压缩空气泡沫施放装置供泡沫；

（五）压缩空气泡沫进入压缩空气泡沫施放装置后，由施放装置主体2分两路从鸭嘴喷头3和炮头4喷放，从鸭嘴喷头3喷出的泡沫首先紧贴罐壁覆盖到油面上形成泡沫毯11，再向油罐中心方向流动覆盖，从炮头4喷出的泡沫首先在油罐中部油面上形成椭圆形泡沫毯11，再向对面罐壁和两侧方向流动覆盖；

（六）通过两只压缩空气泡沫施放装置的持续供泡，最终在整个油面形成泡沫毯11，将火灾完全扑灭。

本发明有益效果是：

1、本发明采用鸭嘴喷头和炮组合式施放方法，在大型油罐液面不同位置快速建立高稳定性的压缩空气泡沫毯，并且可针对不同尺寸的油罐，通过调整压缩空气泡沫施放装置使用数量和布置方式实现泡沫全液面覆盖，快速扑灭火灾，有效防止复燃。

2、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。

3、本发明压缩空气泡沫施放装置只需要按预定模式喷射泡沫，而不需承担发泡功能，并且通过整体耐高温设计与制作，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。

4、本发明通过将压缩空气泡沫施放装置提前预设在油罐罐壁顶端或者采用移动设备在火灾发生时运送并临时搭放在油罐罐壁顶端，实现了高稳定性压缩空气泡沫的有效施加，克服了现有大流量移动式消防炮射程射高不足、受火羽流和环境风速影响大、损耗严重的问题。

5、本发明结构简单、使用方便、安全可靠、灭火效能高、抗复燃能力强、受火灾爆炸影响小，彻底解决了大型油罐全液面火灾扑救技术难题，为消防救援队和石化企业专职消防队提供了高效的手段，具有良好的推广应用价值和潜力。

Claims (5)

1.一种扑救油罐全液面火灾的压缩空气泡沫施放装置，包括施放装置主体（2）、鸭嘴喷头（3）、炮头（4），其特征在于：所述施放装置主体（2）下部设连接口（1），通过连接口（1）与泡沫管道（9）连通，所述施放装置主体（2）上部设有鸭嘴喷头连接口（2-1）和炮头连接口（2-2），分别与鸭嘴喷头（3）、炮头（4）连通，所述鸭嘴喷头（3）包括泡沫入口圆管（3-1）、扇形鸭嘴（3-2）和泡沫喷射出口（3-3），所述鸭嘴喷头（3）的泡沫喷射出口（3-3）垂直向下，所述炮头（4）喷射方向为水平上仰0°～30°，所述炮头（4）从泡沫入口（4-1）至泡沫出口（4-2）采用减缩式结构，以保证获得尽可能大的泡沫射程。

2.如权利要求1所述的扑救油罐全液面火灾的压缩空气泡沫施放装置，其特征在于：所述的施放装置主体（2）、鸭嘴喷头（3）、炮头（4）、连接口（1）及连接件全部采用耐高温的金属材料制作，以保证在大型火灾中能够正常工作。

3.如权利要求1所述的扑救油罐全液面火灾的压缩空气泡沫施放装置，其特征在于：炮头（4）的炮头泡沫出口（4-2）为50～200mm。

4.如权利要求1所述的扑救油罐全液面火灾的压缩空气泡沫施放装置，其特征在于：所述鸭嘴喷头（3）的扇形鸭嘴（3-2）圆心角β为90°～170°，泡沫入口圆管横截面积与泡沫喷射出口总面积之比为1.1:1～3:1，泡沫喷射出口（3-3）两端开口宽度为2～30mm，中间开口宽度为1～20mm，且两端开口宽度与中间开口宽度之比为1.2:1～10:1，以保证鸭嘴喷头（3）能够获得尽可能大的覆盖宽度。

5.采用权利要求1所述的扑救油罐全液面火灾的压缩空气泡沫施放装置的使用方法，其特征在于：使用方法包括以下步骤，

（一）根据油罐直径大小和压缩空气泡沫施放装置的泡沫落点范围，在保证油罐液面任一点到临近泡沫落点边界（12）距离不超过30m条件下，确定压缩空气泡沫施放装置数量；

（二）将一只或若干只压缩空气泡沫施放装置固定安装在油罐（10）罐壁顶端，或者安装在移动设备上当火灾发生时运送并临时搭放在油罐（10）的罐壁顶部；

（三）压缩空气泡沫施放装置通过泡沫管道（9）、阀门（8）、消防接口（7）、消防软管（6）与压缩空气泡沫产生装置（5）连通，一台压缩空气泡沫产生装置（5）可以对应一只或若干只压缩空气泡沫施放装置，压缩空气泡沫产生装置（5）是固定式压缩空气泡沫产生装置或移动式压缩空气泡沫消防车；

（四）发生全液面火灾时，现场手动或自动打开阀门（8），启动压缩空气泡沫产生装置（5）向压缩空气泡沫施放装置供泡沫；

（五）压缩空气泡沫进入压缩空气泡沫施放装置后，由施放装置主体（2）分两路分别从鸭嘴喷（3）和炮头（4）喷放，从鸭嘴喷头（3）喷出的泡沫首先紧贴罐壁覆盖到油面上形成泡沫毯，再向油罐中心方向流动覆盖，从炮头（4）喷出的泡沫首先在油罐中部油面上形成椭圆形泡沫毯，再向对面罐壁和两侧方向流动覆盖；

（六）通过一只或若干只压缩空气泡沫施放装置的持续供泡，最终在整个油面形成泡沫毯，将火灾完全扑灭。