高背压泡沫发生器学士学位.doc

沈阳化工大学学士学位论文 第一章 文件综述第一章 文献综述1.1 什么是泡沫灭火剂 自从第二次工业革命以后，内燃机的发明使得石油需求量的大规模上升，石油的储存以及安全问题就一直困扰着所有国家。石油产品的重大火灾频繁发生，而且这类火灾极难扑救，由于石油的密度比水小这使得传统的灭火剂水失去大部分的了作用，如果使用水去灭燃油产生的火灾的话有可能使火势扩大达不到灭火的目的。因此，十九世纪末期，人们开始着手研究扑救液体火灾的灭火剂，泡沫灭火剂应运而生。至1905年，俄国的劳伦特教授在圣彼德堡发明一种灭火剂，把硫酸铝与碳酸氢钠溶液混合并加入稳定剂，喷出后生成含有二氧化碳的泡沫，浮在燃烧的油、漆或汽油上，能有效地隔绝氧气，窒息火焰。这标着着泡沫灭火剂的诞生。现在我们所定义的泡沫灭火剂就是能够与水混溶，通过化学反应或机械方法产生泡沫，称为泡沫灭火剂。1.2 泡沫灭火剂的特点及灭火原理 相对而言，泡沫灭火系统灭火效率高，效果好，空气泡沫灭火剂使用方便，流动性好，安全可靠，经济实用，是油库目前是理想的灭火剂。泡沫灭火剂所产生的泡沫是一种体积较小，表面被液体包围的气泡群，与水的比重在0.001至0.5之间，因为泡沫的比重远小于一般石油产品的比重，所以它可以漂浮在液体的表面，形成一个泡沫覆盖层。同时泡沫又有一定的粘度，它可以附着于一般可燃性固体表面，使燃烧的物体和空气隔离，并降低物体温度达到灭火目的。 泡沫灭火剂在扑灭液体火灾时有以下几个特点：1. 灭火泡沫可以在燃烧物体的表面形成泡沫覆盖层，使燃烧物质与空气隔绝。2. 灭火泡沫可以遮断火焰对燃烧物体的热辐射，阻止燃烧或热解挥发，使可燃气体难以进入燃烧区。3.泡沫所析出的液体对燃烧物体有冷却作用。4.泡沫受热蒸发所产生的水蒸气具有稀释燃烧区域氧气浓度的作用泡沫灭火剂的阻隔、封闭、冷却、稀释，这四个灭火特点使它成为现在世界上油库中使用最广泛的灭火剂。1.3我国的泡沫灭火剂历史发展 在机械泡沫方面，人类从上世纪初开始使用合成泡沫灭火剂。可是合成泡沫对付石油火灾效果不理想，于是人们又开发了蛋白泡沫。水成膜泡沫，氟蛋白泡沫，成膜氟蛋白泡沫。为了对付醇类火灾，人们又开发了抗醇泡沫。1.3.1我国的灭火剂发展史我国60年代前以化学泡沫为主，60年代后才出现了蛋白泡沫，70年代研制出了氟蛋白泡沫，此后又对蛋白、氟蛋白泡沫灭火剂的生产配方和工艺进行了改进，并陆续研制出了普通水成膜泡沫和抗清水成膜泡沫、合成抗溶泡沫、抗溶氟蛋白泡沫、高倍泡沫、成膜氟蛋白泡沫和抗溶成膜氟蛋白泡沫等泡沫灭火剂。自1949年至今建国55年中,我国灭火剂无论是品种、生产技术和生产能力均有很大发展,尤其是1979年改革开放后的20多年,我国灭火剂技术有了飞跃发展,目前应用的灭火剂大都在此期间开发、研制并推广应用的,某些产品已达到世界先进水平。l 在建国后到文革之前我国工业发展较慢，但石油产品的需求却日益上升，在这期间我国使用的灭火剂除水外，主要是二氧化碳、四氯化碳、化学泡沫和蛋白泡沫灭火剂。l 在文革到改革开放之前（19661979）除了以上使用的灭火剂外又开发了一些新的灭火剂。 1966年浙江化工研究所和公安部上海消防研究所共同研制出1211灭火剂，并在上海致冷剂厂投产。 1967年上海消防器材厂和北京消防器材厂研制生产了6 蛋白泡沫灭火剂。 1968年北京削 器材厂研制并生产出第一代碳酸氢钠干粉灭火剂。同年上海消防研究所研制出用硬脂酸镁处理的碳酸氢钠干粉灭火剂。 1971年公安部天津消防研究所研制、生产了用于扑灭轻金属火灾的“715O灭火剂”(偏硼酸三甲酯)；此后有关部门研制、生产了以片状石墨为基料的轻金属火灾灭火剂。 1973年公安部天津消防研究所研制出改性钠盐干粉灭火剂，并在吉林龙潭消防器材厂投产。 1974年公安部天津消防研究所研制出烟雾灭火剂，并在长沙消防器材厂投产。 1975年公安部上海消防研究所，辽宁煤炭研究所等六个单位联合开发出粉剂型高倍数泡沫灭火剂。 1976年公安部天津消防研究所和上海有机化学研究所共同研制出“6201”碳表面活性剂。1976年公安部上海消防研究所和上海合成洗涤剂四厂共同研制出金属皂型抗溶泡沫灭火剂，并在上海合成洗涤剂四厂投产。 二十世纪七十年代，武汉大学研制、生产了二氟二溴甲烷灭火剂(卤代1202，又称为“红卫912灭火剂”)； 二十世纪七十年代，上海制冷剂厂研制、生产了四氟二溴乙烷灭火剂(卤代烷2402)；二十世纪七十年代，公安部上海消防研究所与四泾研制、生产了氨基干粉灭火剂；l 改革开放以后（1979 ）是我国工业发展的快速增长时期，在这期间我国开发了多种灭火剂，我国现在使用的大多数灭火剂都是当时开发的，在这期间我国开发的多种灭火剂都进入了国际先进水平。 1979年公安部天津消防研究所和上海有机所共同研制出第一代水成膜泡沫灭火剂，并在青岛娄山消防器材厂投产。 1979年北京消防器材厂研制并生产出第二代碳酸氢钠干粉灭火剂。 1980年公安部天津消防研究所研制出以YPB为代表的系列高效化学泡沫灭火剂，并在合肥三中校办工厂、西安巨龙消防器材厂投产。 1980年公安部天津消防研究所研制出第二代YEGZ型高倍数泡沫灭火剂，并在江亚消防药剂有限公司投产。 1982年公安部天津消防研究所研制出3 、6 型蛋白、氟蛋白泡沫灭火剂，并先后在北京消防器材厂、沈阳于洪消防器材厂、洛阳郊区消防药剂厂、江都消防药剂厂(现改名为扬州江亚消防药剂有限公司)等10多个厂家投产。 1983年公安部天津消防研究所研制出第二代水成膜泡沫灭火剂。1984年公安部天津消防研究所研制出凝胶型抗溶泡沫灭火剂，并在廊坊武警学院投产。 1985年公安部上海消防研究所研制出磷酸铵盐干粉灭火剂，并在上海消防药剂厂投产。 1986年公安部天津消防研究所研制出森林干粉灭火剂，并在鞍钢消防器材厂投产。 二十世纪八十年代浙江化工研究院研制并生产出1301灭火剂。 二十世纪八十年代公安部天津消防研究所对干粉灭火剂的硅化工艺进行了系统研究，使国内干粉灭火剂的产品质量上了新台阶，同时推出改性钠盐干粉灭火剂。 二十世纪九十年代，公安部天津消防研究所研制成功了成膜氟蛋白和新型水成膜泡沫灭火剂。 1990年公安部天津消防研究所研制出第三代耐温耐烟高倍数泡沫灭火剂，并在北京川谷消防材料厂投产。1991年武汉消防支队科研实验工厂研制并生产出氯化钾干粉灭火剂。 1992年武汉消防支队科研实验工厂研制并生产出氯化钠干粉灭火剂。 1993年北京理工大学研制出代号为EBM 的气溶胶灭火剂，并于1995年在山西安华消防器材公司投产。 1993年公安部天津消防研究所研制出多功能氟蛋白泡沫灭火剂，并在兴化消防药剂厂投产。 1994年天津消防研究所研制出SD-A、SD-AB、SDJ、YSPA 系列水系灭火剂，并在杭州台杭防火材料厂、四川天龙消防器材有限公司、江苏江浦消防器材厂投产。 1995年公安部天津消防研究所研制出第三代多用途水成膜泡沫灭火剂，并在湖南衡阳消防器材厂和南京高灵集团投产。 1997年浙江化工研究院研制并生产出七氟丙烷灭火剂(HFC一227ea)。于 2000年浙江莹光化工有限公司、2001年常熟市中吴化工新材料有限公司、2002年山东海化集团有限公司灭火剂厂相继研制成功并投入生产七氟丙烷灭火剂。2001年浙江蓝天环保高科技股份有限公司、2002年浙江莹光化工有限公司先后研制成功并投入生产六氟丙烷灭火剂。2002年浙江莹光化工有限公司研制成功并投入生产三氟甲烷灭火剂。2003年研究得到了以花生提取油脂后所剩花生饼为原料 ,经碱性条件水解处理 ,制得多肽液 ,再加入适量稳定剂、防腐剂后 ,成为一种具有较好灭火性能的消防材料。经专业人员测试 ,其发泡倍数为 7 6 ,析液时间7min ,灭火时间 116s,抗烧时间 14min。均符合国家标准。2004年“ZYJ”系列七氟丙烷洁净灭火系统，由天津消防研究所开发，得到了当年的“国家科技进步二等奖”目前该产品在国内400多个项目中使用。2005年中国人民武装警察部队学院消防工程系实验得可膨胀石墨防火涂料由于在热降解过程中成炭量较高,炭层具有更好的热稳定性,因而其阻燃和隔热性能更为优良,具有更长的耐燃时间,且烟毒释放少,安全性能更高。2007年国防科技大学提出了一种新的灭火装置冷激波灭火弹。冷激波灭火弹是采用特种炸药作为抛洒动力源,爆炸形成低温、低压冲击波,俗称冷激波,爆炸产生的气体与爆炸冲击波相互作用抛洒灭火介质,灭火介质与冷激波共同作用于火场,对火灾现场进行有效的控火、灭火，有利的推动了我国火灾科学的发展。2008中国国家标准化管理委员会发布了GB 178352008水系灭火剂。2011国内外对含添加剂细水雾的灭火效能进行了大量研究,并取得了一定成果。含添加剂细水雾是指在细水雾中添加具有灭火功能的化学物质,以水为载体使物理灭火与化学灭火协同作用,达到最佳灭火效果，在添加剂方面我国取得了可喜的成果。2012年沈阳航空航天大学安全工程学院设计了使细水雾强制带电的感应荷电装置,进行了带电细水雾的灭火实验研究。结果表明:带电细水雾比普通细水雾能更迅速地降低火焰温度、熄灭火焰,荷负电的细水雾比荷正电的细水雾具有更好的抑制效果,随着电压的增大、针-环状电极半径及两电极间距的减小,灭火效能提高,熄灭时间减少。2013中国人民武装警察部队学院消防工程系提出了理想哈龙替代灭火剂的筛选标准和12种主要性能的分级方法。2014年是蛋白泡沫灭火剂行业发展过程中非常关键的一年，首先，从外部宏观环境来讲，影响行业发展的新政策、新法规都将陆续出台。转变经济增长方式，严格的节能减排对蛋白泡沫灭火剂行业的发展都产生了深刻的影响，另外还有来自通货膨胀、人民币升值、人力资源成本上升等等因素的影响；从企业内部来讲，产业链各环节竞争、技术工艺升级、出口市场逐步萎缩、产品销售市场日益复杂等问题，都是企业决策者所必须面对和亟待解决的。这些都是在今年企业和国家所要面对的难题。1.4泡沫灭火剂的分类1.4.1按生成机理分类：化学泡沫灭火剂、空气泡沫灭火剂。1.4.2按发泡倍数分类：低倍数泡沫灭火剂、中倍数泡沫灭火剂、高倍数泡沫灭火剂。1.4.3按用途分类：普通泡沫灭火剂、抗溶泡沫灭火剂。1.4.4按泡沫基料分类： 化学泡沫 普通化学泡沫灭火剂 灭火剂 机械化学泡沫灭火剂 灭火剂 低倍数泡沫灭火剂 蛋白泡沫灭火剂 氟蛋白泡沫灭火剂 普通泡沫 水成膜泡沫灭火剂 灭火剂 合成泡沫灭火剂 空气泡沫 中倍数泡沫灭火剂 灭火剂 金属罩型抗溶泡沫 灭火剂 高倍数泡沫灭火剂 抗溶泡沫 凝胶型抗溶泡沫 灭火剂 灭火剂 抗溶氟蛋白泡沫 灭火剂 化学泡沫灭火剂（MP）：我们常用的化学泡沫灭火剂，主要是酸性盐（硫酸铝）和碱性盐（碳酸氢纳）以及少量发泡剂（植物水解蛋白质或甘草粉）、少量稳定剂（三氧化铁）等混合后，相互作用生成泡沫。它的灭火原理是 在反应中生成的二氧化碳在溶液中生成大量细微泡沫，生成的胶装氢氧化铝附着于泡沫薄膜上，是泡沫具有一定的粘性，可以黏在燃烧物上隔绝燃烧物与空气的接触，它还可以提高泡沫的稳定性。但是泡沫灭火剂不适合扑救忌水忌酸的化学物质和电气设备的火灾。空气泡沫灭火剂（MPE）：空气泡沫即普通蛋白质泡沫；它是一定比例的泡沫液、水和空气经过机械作用相互混合后生成的膜状泡沫群。泡沫的相对密度为011-016，气泡中的气体是空气。泡沫液是动物或植物蛋白质类物质经水解而成的空气泡沫灭火剂按发泡倍数又可以分为低倍数泡沫灭火剂、中倍数泡沫灭火剂、高倍数泡沫灭火剂，低倍数泡沫灭火剂的发泡倍数一般在20倍以下；中倍数泡沫灭火剂的发泡倍数一般在20至200倍之间；高倍数泡沫灭火剂的发泡倍数一般在201至1000倍之间。抗溶泡沫灭火剂（MPK）：适合用于扑救水溶性可燃液体火灾的泡沫灭火剂叫抗溶泡沫灭火剂。它的灭火原理与普通的泡沫灭火剂相同，及通过泡沫让燃烧物质与空气隔绝、抑制蒸发和冷却的作用灭火，不同的是抗溶性泡沫灭火可以抵抗水溶性液体对泡沫的强烈脱水作用，从而在液面上形成一层稳定的泡沫层。抗溶性灭火剂按其使用原理和性能特点可以分为金属罩型抗溶泡沫灭火剂、凝胶型抗溶泡沫灭火剂、抗溶氟蛋白泡沫灭火剂这三类。 氟蛋白泡沫灭火剂(MPF)：普通蛋白泡沫通过油层时，由于不能抵抗油类的污染，上升到油面后泡沫本身含的油足以使其燃烧，导致泡沫的破坏。在空气泡沫液中加入氟碳表面活性剂，即生成氟蛋白泡沫。 氟碳表面活性剂具有良好的表面活性、较高的热稳定性、较好的浸润性和流动性。当该泡沫通过油层时，油不能向泡沫内扩散而被泡沫分隔成小油滴。这些小油滴被未污染的泡沫包裹，在油层表面形成一个包有小油滴的不燃烧的泡沫层，即使泡沫中含汽油量高达25%也不会燃烧，而普通空气泡沫层中含有10%的汽油时即开始燃烧。因此；这种氟蛋白泡沫灭火剂适用于较高温度下的油类灭火，并适用于液下喷射灭火。水成膜泡沫灭火剂(MPQ)：水成膜泡沫灭火剂又称“轻水”泡沫灭火剂，英文简称：AFFF，或氟化学泡沫灭火剂。它由氟碳表面活性剂、无氟表面活性剂(碳氯表面活性剂或硅酮表面活性剂)和改进泡沫性能的添加剂(泡沫稳定剂、抗冻剂、助溶剂以及增稠剂等)及水组成。水成膜泡沫灭火剂具有剪切应力小，流动性小，泡沫喷射到油面上时，泡沫能迅速展开，并结合水膜的作用把火势迅速扑灭的优点。适用于扑救石油类产品和贵重设备，油罐可以采用液下喷射方式。合成型抗溶泡沫灭火剂(S/AR)1974 年美国奇萨以触变形多糖作为抗醉剂，制成了凝胶型抗溶泡沫灭火剂。我国于80 年代研制出多糖和凝胶型抗溶泡沫灭火剂。凝胶型抗溶泡沫与水溶性液体接触时，泡沫中的多糖凝聚并在水溶性液体燃料上形成一层波膜。保护上面的泡沫免受极性液体脱水而导致的破坏。凝胶型抗溶泡沫主要用于扑灭水溶性甲、乙、丙类液体火灾。1.5储罐区泡沫灭火系统类型在设计过程中，我们主要讨论低倍数泡沫灭火器。1.5.1泡沫灭火系统的组成泡沫灭火系统是由水源、水泵、泡沫供应源、空气泡沫比例混合器、管路和泡沫产生器组成的灭火系统。1.5.2按设备安装情况分类（1） 固定式泡沫灭火系统：由固定的消防泵、泡沫比例混合器、泡沫产生装置和管道组成的泡沫灭火系统。它的适用范围是 a，总储量大于、等于500的独立非水溶性甲、乙、丙类液体液体储罐区。b，总储量大于、等于200的独立水溶性甲、乙、丙类液体液体储罐区。 c，机动消防不足的企业附属非水溶性甲、乙、丙类液体液体储罐区。（2） 半固定式泡沫灭火系统：有固定的泡沫发生装置，泡沫消防车或机动泵、用水带连接组成的消防系统。它的设置前提是储罐区有足够的消防力量和消防水源，而且预留接口必须设置在防火堤外并加装闷盖。它的适用范围是 a，机动消防较强的企业附属甲、乙、丙类液体储罐区。b，石油化工生产装置区火灾危险性大的场所。（3） 移动式泡沫灭火系统：由消防车或机动消防泵、泡沫比例混合器、移动式泡沫产生装置、用水带连接的泡沫消防系统。1.5.3按泡沫喷射形式分类（1） 液上喷射泡沫灭火系统：泡沫从液面上喷入罐内的灭火系统，液上喷射系统是泡沫灭火系统中的主要形式。优点：结构较简单、安装检修便利、易调试且各种类型的泡沫液均可使用。缺点：泡沫产生器和部分管线易受到储罐燃烧爆炸的破坏而失去灭火作用。它的适用范围是主要适用于独立油库的地上固定顶立式储罐、浮顶罐和水溶性甲、乙、丙类液体储罐以及石油化工企业的燃料罐等。（2） 液下喷射泡沫灭火系统：泡沫从液面下喷入罐内的灭火系统优点：a，泡沫产生器不是安装在罐体上，而是安装在储罐的防火堤外，储罐一旦发生先爆炸后燃烧，泡沫灭火系统不易遭到破坏，从而提高了系统的可靠度。 b，由于泡沫是从液下到达燃烧液面，不通过高温火焰，不沿灼热的罐壁流入，减少了泡沫的损失，提高了灭火效率。 c，泡沫在上浮过程中，使罐内冷油和热油对流，起到一定的冷却作用，有利于灭火。缺点：喷口不易维护易腐蚀。 它的适用范围是 仅适用于非水溶性甲、乙、丙类液体的地上固定顶储罐。不适用于水溶性甲、乙、丙类液体储罐，也不应用于外浮顶和内浮顶储罐。（3） 半液下喷射泡沫灭火系统：泡沫从储罐底部注入，并通过软管浮升到液体燃料表面进行灭火的泡沫灭火系统。优点：a，采用低倍数泡沫液，泡沫性质不受限制，不同发泡倍数的泡沫液均可使用。 b，当火灾油罐发生变形时，灭火系统仍可以使用。 c，灭火时泡沫通过软管到达液面，减少了泡沫的污染损耗，提高了灭火效率。 d，灭火迅速时间短。 e，适用于闪点低于62摄氏度的油品。1.6泡沫灭火系统的组成及选择本设计要求设计的是原储量为一万吨液下氟蛋白泡沫灭火系统。液下喷射泡沫灭火系统的图例如下。 1.6.1系统的选择（1） 必须选择氟蛋白泡沫液或者水成膜泡沫液，不可以选择普通的蛋白泡沫。采用液下喷射的方式。因为采用液下喷射时泡沫要经过油层，如果是普通蛋白泡沫的话会受到污染，具有可燃性。经过实验证明当蛋白泡沫浮到液面上时，含汽油量达到2%就具有可燃性，如果达到8.5%就可自由燃烧。但是氟蛋白泡沫液的含汽油量只有达到23%才可以自由燃烧，所以我们可以看出蛋白泡沫液不适合用于液下喷射扑灭油类火，氟蛋白泡沫液才是比较好的选择。（2） 必须采用高背压泡沫发生器。泡沫产生器出口必须有一定压力，以克服油品静压力、泡沫管道的水头损失并保证泡沫有一定的流速，所以必须采用高背压泡沫发生器。（3） 应该安装防止罐内燃油通过泡沫灭火系统的管道流出的装置。（4） 应有泡沫喷射口，且应满足以下条件。a，泡沫喷射口应采用向上45度的斜口型。b，喷射管伸入罐内的长度不得小于其直径的20倍。c，当只设有一个喷射口是益设置在油罐中心，当设有一个以上喷射口时应延壁周均匀设置。d，喷射口安装高度应位于储罐积水层0.3m以上，以免泡沫遭到破坏。1.7泡沫产生器1.7.1泡沫产生器概念泡沫产生器，又称空气泡沫产生器、泡沫发生器、泡沫产生器，是一种固定安装在油罐上，产生和喷射空气泡沫的灭火设备。当泡沫消防车固定消防泵供给的泡沫混合液流，经输送管道通过产生器时，形成空气泡沫，扑灭油类火灾。1.7.2泡沫产生器作用将空气与混合液充分混合，产生并喷射泡沫实施灭火。1.7.3泡沫产生装置的类型与设置要求（1） 立式与横式泡沫产生器 立式与横式泡沫产生器适用于液上喷射泡沫灭火系统。立式泡沫产生器由泡沫发生器、缓冲器、导流罩及管道组等四部分组成。立式泡沫产生器的发生器应垂直安装在储罐壁的下部，缓冲器安装在储罐的上部。 横式泡沫产生器由壳体、焊接法兰、连接法兰、导板及喷管组等五部分组成。横式泡沫产生器应水平安装在储罐壁上部，不宜安装在储罐的顶部。（2） 高背压泡沫产生器 高背压泡沫产生器是本设计应用的泡沫发生装置它的构造如下。高背压泡沫产生器应设置在防火堤外。在高背压泡沫产生器的进口侧应设置检测压力表接口，在其出口侧应设置压力表、背压调节阀和泡沫取样口。当一个储罐所需的高背压泡沫产生器数量大于一个时，宜并联使用。高背压泡沫产生器适用于液下喷射泡沫灭火系统。（3）高倍数泡沫产生器它的设置高度应在泡沫淹没深度以上，位置应免受爆炸或火焰的损坏且接近保护对象并且能使防护区形成比较均匀的泡沫覆盖层。高倍数泡沫产生器前应设置控制阀、压力表和管道过滤器。在高倍数泡沫灭火系统必须采用高倍数泡沫产生器。（4）泡沫炮泡沫炮是泡沫混合液流量大于16L/s，以射流形式喷射泡沫的装置。按泡沫液吸入方式分类：自吸式、非自吸式按产生泡沫方式分类：吸气型专用、非吸气型两用（5）泡沫喷头 泡沫喷头可分为吸气型和非吸气性两种。泡沫喷头适用于泡沫喷淋灭火系统，即液上泡沫灭火系统。（6）泡沫枪 泡沫枪一般是一种小型可单人使用的泡沫发生装置，它多用于移动式泡沫灭火系统，扑救流散液体火灾或小型储罐火灾。1.8泡沫比例混合器 泡沫灭火系统具有安全可靠、经济实用、灭火效率高等特点,尤其对扑救B类火灾更具有突出的优越性,是目前国内、外油类火灾基本的扑救方式。泡沫比例混合器是泡沫灭火系统的“神经中枢”,其工作性能的好坏直接关系到泡沫灭火系统扑救火灾的成败。泡沫比例混合器有压力式空气泡沫比例混合器、环泵式泡沫比例混合器、管线式泡沫比例混合器等类型。1.8.1泡沫比例混合器的工作原理 装置由：平衡阀、持压阀、泡沫比例混合器、泡沫泵、控制柜、支架等组成。平衡阀安装在泡沫主管路上，对进入泡沫比例混合器的泡沫量进行动态调节,当泡沫原液由泡沫泵打出来以后，一部分经过管道流向平衡阀，一部分流向持压阀，通过回流管路流回泡沫罐。流向平衡阀的泡沫液经过平衡阀调节后流向比例混合器与水混合成一定比例的混合液，经过管道输送到相应的喷射设备，工作流程如下。1.8.2泡沫比例混合器的分类（1）环泵式泡沫比例混合器 环泵式负压比例混合器是利用文丘里管原理生产的第一代产品，负压环泵式比例混合器应用于负压式泡沫灭火系统中。环泵式比例混合器由调节手柄、指示牌、调节阀、混合室、扩散管等组成。环泵式泡沫比例混合器的工作原理： 当从水泵中出来的高速水流通过喷嘴进入混合室时，由于射流质点的横向稳流扩散作用，将泡沫液吸入管内的空气带走，管内形成真空，泡沫液在大气作用下被吸入，两种液体在扩散管前喉管内混合，混合液扩散后，将大部分动力转变为压力能，最后进入水泵，经水泵搅拌充分混合并输出。环泵式泡沫比例混合器的特点：a，泡沫比例混合器因依据文丘里管的原理制成, 所以与其相配的泡沫液储罐为常压储罐。b，它结构简单, 价格便宜。c，泡沫混合液混合比精度难以控制。d，操作较复杂, 不利于实现自动化。（2） 压力式泡沫比例混合器压力比例混合器由比例混合器、泡沫液储罐、球阀、水液管道等组成。压力式泡沫比例混合器工作原理：当消防水泵的压力沿供水管道进入比例混合器时，大部分压力水经喷嘴喷出，由于射流质点的横向紊流扩散作用，在混合室内形成低压区，使流经压力水管的小股压力水进入泡沫液储罐，泡沫液从泡沫管道通过孔板压入混合室，泡沫液和水按694或397的比例进行混合，输送到泡沫产生器。（3）平衡压力式泡沫比例混合器 平衡式泡沫比例混合装置是向泡沫消防系统提供泡沫混合液的新型泡沫灭火装置，其泡沫液可在系统工作过程中进行补充，能连续向系统供给泡沫混合液，极大地提高系统的灭火能力，更好地满足现代大型泡沫消防工程的需求。它是适用于自动集中控制的多个保护区的泡沫灭火系统。（4） 管线式泡沫比例混合器 它属负压式比例混合器，在同类产品中它具有轻便灵活，调节余地大等优点。主要应用于现场无法安装大型消防设备或无法永久安装固定管道的泡沫保护场所，即它是适用于移动式泡沫灭火系统的一种泡沫比例混合器。1.9储罐1.9.1储罐的分类储油罐是储存油品的容器，它是石油库的主要设备。储油罐按材质可分金属油罐和非金属油罐；按所处位置可分地下油罐、半地下油罐和地上油罐；按安装形式可分立式、卧式；按形状可分圆柱形、方箱形和球形。（1）金属油罐金属油罐是采用钢板材料焊成的容器，具有造价低、不渗漏、施工方便、易于清洗和检修、安全可靠、耐用、适宜储存各类油品等优点。但是在潮湿条件下易腐蚀。普通金属油罐采用的板材是一种代号叫A3F的平炉沸腾钢；寒冷地区采用的是A3平炉镇静钢；对于超过10000m³的大容积油罐采用的是高强度的低合金钢。 （2）非金属油罐非金属油罐的种类很多，有土油罐、砖油罐、石砌油罐、钢筋混凝土油罐、玻璃钢油罐、耐油橡胶油罐等等。主要用来储存原油或重油，最大砖油罐的储油量达40000。这些油罐具有容积小、易拆迁、易搬运等特点，常用于部队野战油库。 （3）地下油罐地下油罐指的是罐内最高油面液位低于相邻区域的最低标高0.2m，且罐顶上覆土厚度不小于0.5m的油罐。这类油罐损耗低，着火的危险性小。而且具有一定的对空隐蔽效果。 （4）半地下油罐半地下油罐指的是油罐埋没深度超过罐高的一半，油罐内最高油面液位比相邻区域最低标高不高出2m的油罐。采用非金属材料建设为宜，这样不仅充分利用非金属材料的抗压强度高的优点，而且可以节省钢材。它的缺点是造价高、施工期长、操作管理不便，而且泵的吸入条件较差。广泛用于城市汽车加油站和军用隐蔽油库。（5）地上油罐地上油罐指的是油罐基础高于或等于相邻区域最低标高的油罐，或油罐埋没深度小于本身高度一半的油罐。地上油罐是目前炼油企业常见的一类油罐，它易于建造，便于管理和维修，但蒸发损耗大，着火危险性较大。1.9.2本设计储罐选择本设计的储罐区为固定顶储罐，其储罐是在金属圆柱型储罐上安装一个拱形或锥形的金属顶，一般罐顶设置呼吸阀以保持罐内常压，顶与管壁间为弱焊接。在发生火灾时可从弱焊接处将灌顶掀开泄压，使可燃液体在罐内不外泄，避免火势扩大。由于固定顶油罐灌顶的限制，所以容积不能做的太大，目前最大的为三万立但是极少，容积现在一般在一万立及以下。由于其蒸发面积为整个储罐横截面积，所以现在常压储罐除了储存原油外多为乙类和丙类液体。1.10防火堤1.10.1防火堤定义 用于常压液体储罐组，在油罐和其他液态危险品储罐发生泄漏事故时，防止液体外流和火势蔓延的构筑物就叫防火堤。经调查当有半罐油品的罐发生爆炸时，大部分只炸开罐顶，油品未流出。如果油罐内油品处于低液位时爆炸，则可能炸裂罐底。油罐冒顶或漏失的油品都不会大于一个油罐的容量。所以，对于固定顶油罐，防火堤内的有效容量不应小于油罐组内一个最大油罐的容量，并扣除大于等于防火堤高度的其他罐的容量。1.10.2防火堤的分类防火堤在实际应用中，由于使用场所的差异，对它的定义和要求是不同的。按照储罐区防火堤设计规范(GB 50351-2005)的划分，依据防护对象的不同，分别定义为防火堤、防护墙和围堰。（1）防火堤用于常压液体储罐组、在油罐和其他液态危险品储罐发生泄漏事故时，防止液体外流和火灾蔓延的构筑物称为防火堤。由此可以看出，防火堤防护的是液态危险品。其应该具备以下两点功能：一是防火堤有效容积应能容纳事故泄漏出的液态危险品；二是防火堤的设计强度应能承受所纳液态危险品的静压力。简单说就是必须满足“装得下”和“装得稳”的要求。（2）防护墙对用于常温条件下，通过加压使气态变成液态物质的储罐组，在发生泄露事故时，为防止下沉气体外溢的构筑物称为防护墙。通过加压使气态变成液态的这类物质比重一般均大于空气，当泄露变为气态时往往下沉在地面并顺坡度流淌，如石油液化气（LPG）。由此可见，防护墙与防火堤的差异在于设计时并不需要考虑所纳物质的静压力。（3）围堰用于常压条件下，通过低温使气态变成液态物质的储罐组，在发生泄漏事故时，防止冷冻液体骤变成气体前外流的防火堤亦称围堰。根据定义，围堰是针对冷冻液体而设置，如液化天然气（LPG）。所以，围堰的设计除考虑防火堤的功能外，尚应考虑抗冻措施。 无论是防火堤、防火墙，还是围堰，其设置要求均应该遵循储罐区防火堤设计规范(GB 50351-2005)要求，同时应该遵循建筑设计防火规范(GB50016-2006)和石油化工企业设计防火规范(GB 50160-2008)的要求。1.10.3防火堤的构建有哪些技术要求（1） 防火堤构筑应采用非燃烧材料，并应能承受所容纳油品的静压力，且 不应泄漏。（2） 立式油罐防火堤的计算高度应保证堤内有效容积需要。防火堤的实高应比计算高度高0.2m。防火堤的实高不应低于1.0m(以防火堤内侧设计地计)，且不宜高于2.2m(以防火堤外侧道路路面计)。（3） 卧式油罐的防火堤实高不应低于0.5m(以防火堤内侧设计地坪计)。（4） 采用土质防火堤，堤顶宽度不应小于0.5m。 (5)严禁在防火堤上开洞。穿越防火堤的管道处应采用非燃烧材料严密填实。 (6)在雨水沟穿越防火堤时，应采取排水阻油措施。如安装有切断阀的排水井，也可采用排水阻油器。 (7)油罐组防火堤的人行踏步不应少于两处，且应处于不同的方位上。  (8)地上立式油罐的罐壁至防火堤内侧脚线的距离，不应小于罐壁高度的一半。卧式油罐的罐壁至防火堤内侧脚线的距离，不应小于3m。在山区建设的油罐，可利用山体兼作防火堤，油罐的罐壁至山体的距离不得小于1.5m。 (9)为回收跑、冒、漏出油料，防止油品流出防火堤和火灾的扩大蔓延，防火堤内的平地，从油罐基础向防火堤内侧基脚线应有一定的排水坡度，一般为l%5%，以便雨水(或鞘防冷却水)的排出，其排水口处应设置集水坑、水封、排水管等。排水管应设置能在堤外操作的控制阀门等密闭装置。 (10)防火堤上、防火堤内，不准种植树木。防火堤外种植的树木，应选用不易燃烧的阔叶树，不应种植易燃烧的针叶树，且不得影响消防道路的畅通和妨碍消防人员的正常操作。 注：A类火灾指固体火灾，B类火灾指液体火灾，C类火灾指气体火灾，D类火灾指金属火灾，E类火灾指带电物体和精密仪器火灾。注：可燃液体分为甲、乙、丙三个类别。闪点小于28的液体为甲类液体，闪点在28至60之间的液体为乙类液体，闪点大于等于60的液体为丙类液体。21沈阳化工大学学士学位论文 第二章泡沫灭火系统选型及计算第2章 泡沫灭火系统选型及计算2.1 灭火系统应用形式 应用形式的选择应符合下列要求：石油库设计规范规定单罐储量大于1000立方米的油罐应采用固定式泡沫灭火系统。由于储罐区的出罐容量为10000立方米且储存的是非水溶性丙类液体，固定顶储罐。故采用液下泡沫灭火系统，其灭火系统采用固定式。2.2保护面积的确定固定顶储罐是在金属圆柱型储罐上安装了一个拱顶（或锥顶）金属顶，一般金属顶中央设置了呼吸阀以保证罐内为常压，顶与管壁间为弱焊接。当发生火灾时，在发生火灾时可从弱焊接处将灌顶掀开泄压，使可燃液体在罐内不外泄，避免火势扩大。固定顶油罐灌顶的限制，所以容积不能做的太大，目前最大的为三万立（直径约45m）但是极少，容积现在一般在一万立（直径约30m）及以下。由于其蒸发面积为整个储罐横截面积，所以现在常压储罐除了储存原油外多为乙类和丙类液体。当储存甲类液体时，一般为氮气封存的压力储罐。固定顶储罐相对较危险，火灾案例很多。其发生火灾时是在整个液面上燃烧的，所以保护面积按储罐的横截面积计算。固定顶储罐的保护面积为其储罐的横截面积。2.3 储罐直径的确定根据石化总公司北京设计院拱顶罐系类数据可知，固定顶储罐的保护面积为其储罐的横截面积。石油，则，D=38m。2.4 泡沫液连续供给时间的确定（1）非水溶性的甲、乙、丙类液体的固定顶储罐不应小于表2-1的规定：表2-1 非水溶性的甲、乙、丙类液体供给强度和连续供给时间泡沫液类型供给强度（L/minm）连续供给时间甲乙类液体丙类液体蛋白6.03030氟蛋白5.03030当采用液下泡沫灭火系统时，储罐区存的是非水溶性液体，泡沫混合液连续供给时间为： T=30min2.5 泡沫供给强度为了在单位时间内（即泡沫连续供给时间）有效的扑灭油罐火灾，单位时间内必须向单位燃烧面积上提供的泡沫体积称为泡沫供给强度。通常用为。泡沫供给强度与油品的类型、发射泡沫的设备和消防队的战术水平有关。轻油品挥发能力强，油品的蒸发穿透力强，需要较大的泡沫供给强度；固定式的泡沫灭火设备的使用率高，可采用较小的供给强度；移动式泡沫灭火设备的泡沫利用率低，应采用较大的泡沫供给强度。不同闪点的油品其泡沫强度也不同，如表2-2所示：表2-2 固定顶油罐泡沫供给强度由于罐区是固定顶油罐，其泡沫灭火系统为固定式，则其泡沫供给强度为： 2.6 泡沫计算耗量在消防设计中，为了适当的确定泡沫液和水的储备量以及他们的输送设备，通常以扑灭油罐组中的某一个油罐火灾作为依据。因此在确定灭火的基本参数之前，首先要明确以哪个油罐作为着火罐。一般的做法是从最困难的条件出发，选择泡沫需要量最大的那个油罐作为着火罐。如果油罐组中所有油罐都储存着同样闪点的范围的油品，则以截面积最大的油罐作为着火罐。如果不同容积的油罐所储存的油品各不相同时，则必须经过比较才能判断应以哪个油罐作为设计依据的着火罐。为了扑灭着火罐火灾，单位时间内所必须供给的泡沫体