柴油发电机房灭火系统设计和消防规范

摘要：柴油发电机灭火系统主要功能是从消防水分配系统接出消防管，为柴油发电机房提供消防保护。柴油发电机房灭火系统主要采用泡沫-水喷淋系统灭火。本文从火灾危险性角度进行分析，对消防系统选择的合理性进行了阐述；并说明了消防运行方式、报警方式和规范；同时对消防系统中涉及的内胆式泡沫贮存罐、雨淋报警阀组等进行了介绍；最后分析了施工安装、定期维护要求。

一、火灾危险性分析

      以东莞某民用建筑为例，介绍其发电机房的基本布置：

1、柴油发电机室

      柴油发电机室位于整个建筑的0.80m层，由于柴油发电机体积较大，几乎占据了从0.80m层到8.40m层的空间。该房间内的布置了为发电机输送柴油的管道，另外，在3.75m处有一层隔层，放置了8m³的日用油罐，这些都是火灾危险性的来源。

2、柴油贮存罐室

      柴油贮存罐室位于地下室，标高为-8.60m。该房间内放置了一个体积为320m³的柴油贮存罐，该贮存罐中的柴油是火灾危险性的来源。

3、柴油发电机房电气间

      0.80m层布置了电气间，其中有服务柴油发电机厂房的电气设备，也是火灾危险性的来源。

二、消防系统选择

       柴油发电机室可采用闭式泡沫-水喷淋，柴油贮存罐室可采用泡沫-水雨淋系统，且通过隔离阀分开，电气室内通过设置便携式手提灭火器进行消防。从火灾危险性分析中，可以得出，柴油发电机厂房的火灾来源主要是B类火灾，属于具有非水溶性液体泄漏火灾危险的室内场所，宜采用泡沫-水喷淋系统。该系统有三种功能：

1、灭火功能

（1）隔氧窒息作用。

      在燃烧物表面形成泡沫覆盖层，使燃烧物的表面与空气隔绝，同时泡沫受热蒸发产生的水蒸气可以降低燃烧物附近氧气的浓度，起到窒息灭火作用。

（2）辐射热阻隔作用。

      泡沫层能阻止燃烧区的热量作用于燃烧物质的表面，因此可防止可燃物本身和附近可燃物质的蒸发。

（3）吸热冷却作用。

      泡沫析出的水对燃烧物表面进行冷却。水溶性液体火灾必须选用抗溶性泡沫液。扑救水溶性液体火灾应采用液上喷射或半液下喷射泡沫，不能采用液下喷射泡沫。

2、预防作用

      在有B类易燃液体火灾时，可以预防因易燃液体的沸溢和溢流而把火灾引到邻近区域，以及复燃；

3、控制和暴露防护

      在不能扑灭火灾时，控制火灾燃烧，减少热量的传递，使暴露在火灾中的其他物质不致受损。

      因此，在柴油发电机厂房的主要燃油贮存以及油罐区域都采用了泡沫灭火系统。由于柴油贮存罐室里存放了大量燃油，火灾发展迅猛、蔓延迅速，因此采用了雨淋系统，保护区域内装开式喷头，系统一旦动作保护区域内将全面喷水。而柴油发电机室由于划分了柴油机房、日用储油间等区域，为了防止喷头在一个房间着火时全部动作，采用了闭式喷头。

发电机房泡沫-水喷淋系统组成

三、运行参数、设计特点

1、泡沫-水喷淋系统

      消防水经过雨淋阀后挤压泡沫罐的内胆，通过比例式混合器与泡沫进行一定比例的混合，进入喷淋管道，对燃油贮存罐进行灭火。

（1）消防运行原则、报警方式

      泡沫-水喷淋系统可以按以下几种方式运行：

① 火警探测系统自动启动，保护区域内装有烟感、温感探测装置，可联动雨淋阀组上的电磁阀打开，启动雨淋阀组；

② 就地打开应急手动快开阀启动，如果已经发现火灾，可以击碎电磁阀的玻璃罩，手动启动雨淋阀组；

③ 主控室远程手动启动；

④ 就地火灾报警盘上手动启动。该系统主管上装有一个流量开关，当系统动作时，流量开关送一个信号到就地报警控制盘以及主控室，雨淋阀上的报警回路给出报警信号，水力警铃动作。

（2）报警方式

      对于柴油贮存罐室的泡沫-水雨淋系统有两级报警信号：

① 第一级，当一条环路上探测器动作时，启动控制室内的第一级报警信号；

② 第二级，当两条环路上探测器同时动作，启动控制室内的第二级报警信号。此时，雨淋阀打开系统开始工作，同时启动就地声、光报警，就地模拟盘和主控室内显示喷淋系统动作。

      而对于柴油发电机室的闭式泡沫-水喷淋系统，比以上系统多了一级信号，当第二级信号启动时，打开雨淋阀后，仅对相应的喷淋系统进行充水；当闭式喷头破裂时，启动控制室内的第三级信号，同时就地模拟盘和主控室内显示喷淋系统动作。

四、系统组件

      泡沫-水喷淋系统的主要组件有泡沫贮存罐及其相关组件、雨淋阀组、流量开关、管道管件、喷头等。其中泡沫贮存罐占地较大，一般放置在单独的泡沫间内，雨淋阀组、就地模拟盘等也在该房间内，以便于操作。由消防水分配系统的消防主管接入该房间内，进过雨淋阀组、泡沫罐、比例式混合器后，再接出各喷淋管道，将泡沫水混合液输送到各个保护区域。

1、泡沫罐及相关组件

（1）泡沫灭火荆

      泡沫-水喷淋系统采用的泡沫灭火剂为低倍数泡沫灭火剂（小泡沫稳定的密度低于水和油并能坚韧的水平覆盖其表面的聚合物），且选用了水成膜泡沫灭火剂（Aqueous Film-forming Foam（AFFF）Concentrates）[3]。这种泡沫灭火剂是基于氟化的表面活性剂并加入泡沫稳定剂，溶于水的浓度为1%、3%、6%。这种泡沫在易燃液体的表面形成一种水成膜作为屏障而隔绝空气和氧气，并有能力抑制易燃液体的表面蒸发气体。

（2）内胆式泡沫贮存罐

      内胆式泡沫贮存罐为符合ASME规定压力的钢质容器，呈圆柱形，立式或卧式，贮存罐内有一尼龙增强丁腈橡胶内胆，其形状与内部压力容器结构相一致。红沿河一期工程中，贮存罐设计的工作压力为175psi（1207kPa），经过液压静力测试，压力至少达到262psi（1806kPa），贮存罐内层涂上煤焦油环氧密封漆以提供多层防腐。内胆式贮存罐具有设计要求的泡沫液容量，满足系统以较大系统流量喷放泡沫溶液时提供足够的泡沫浓缩液。

（3）比例混合器

      比例混合器用于控制泡沫液注入水中后的浓度，并与内胆式贮存罐配合使用，安装在喷淋主管上，一侧接泡沫罐的出水管，有一种宽范围比例式混合器流量范围能达到25~3000gpm（5.68~681m³/h），能够适应不同的流量需求。当喷淋系统未动作时，比例式混合器的两端压力是平衡的，当火灾发生、喷头打开时，泡沫液浓度将被准确计量并注入到水流中。当越来越多的喷头打开，随着流量增大，比例式混合器内部的变流装置也随之更大的打开，使更多的泡沫注入到水流中。

2、雨淋报警阀组

      雨淋报警阀组主要由雨淋报警阀、水力警铃、压力开关、压力表、主排水阀、角阀、Y型过滤器、滴水漏斗、启动管道与装置等组件组成。其中主要部件为雨淋报警阀，简称为雨淋阀。

      从结构上区分，雨淋阀一般有机械式和膜片式两种类型。由于机械式雨淋阀耐用性一般、可靠性一般、阀座处易存留杂质、维护工作量大、不易复位，现在运用比较多的是膜片式雨淋阀。其工作原理是一般情况下，依靠膜片腔中的水压将膜片保持在关闭位置，抵住水源侧压力。当其处于准工作状态时，从系统主控制阀入口侧接出的配管通至膜片腔，向其中加压。启动装置的动作（如电磁阀），使膜片腔中释放水的速度快于膜片腔供水管上设置的限流装置补水的速度。由此，导致膜片腔内压力迅速下降，供水侧压力迫使膜片开启，水流进入消防主管道，同时，进入报警接口，启动系统报警装置。

五、施工与维护

1、施工安装要求

      泡沫罐在安装之前因检查安装基础，如有预埋孔的，孔的安装尺寸应与泡沫罐的底座尺寸相符，根据施工图纸位置安装泡沫罐。安装比例式混合器时应注意其安装方向，并在比例混合器泡沫液入口处安装泡沫液自动控制阀，泡沫液控制阀必须保持常闭状态，只有在系统动作时才打开。雨淋阀必须安装在容易操作的位置，安装位置的环境温度必须高于4℃。一般阀体和配管不允许加热，因为这样会造成矿物质沉积，影响阀门的正常工作。安装时应确保阀组中的球阀、止回阀和过滤器等按照正确方向安装，排水管要平滑弯曲，防止影响排水水流，且应考虑适当的排水位置。

2、定期试验及系统维护

      虽然柴油发电机厂房消防系统不执行安全功能，但是它是消防安全设施的组成部分，为柴油发电机房提供消防保护，应该定期进行系统试验。

① 需定期取样检查系统水成膜泡沫灭火剂；

② 检查压力开关与报警装置的联动是否正常；

③ 检查喷淋管道、开式喷头是否有杂质阻塞、检查闭式喷头的完整性。

总结：

      柴油发电机房的火灾危险性来源，主要是建筑物内的柴油输送管道和柴油贮存罐，宜采用泡沫-水喷淋系统，这种方式能较好的扑灭非水溶性液体火灾，同时，需要具备自动、手动和应急机械手动启动的功能，并设置完善的报警装置。选择符合规范的泡沫罐及组件、雨淋阀组等消防设备也是设计的要点，以便更好地实现系统功能。柴油发电机房是厂房布置的重要建筑物，在发生电源中断事故时，为工厂和企业运行提供备用电源，其灭火系统的设计一直是消防设计中关注的焦点，本文介绍的泡沫-水喷淋系统比自动喷水灭火系统更为有效，可供更多的设计师推广，并进一步促进消防技术、设备的发展。