王冬月

（中国中轻国际工程有限公司，北京，100026）

早在20世纪30年代，就出现了正规的泡沫灭火系统。我国从20世纪60年代开始研究并应用泡沫灭火系统。进入20世纪80年代后，随着相应技术规范的先后颁布，泡沫灭火系统得到广泛使用。应用的主要场所有石油化工企业生产区、油库、地下工程、汽车库、仓库、煤矿、大型飞机库、传播等陆上场所。

泡沫灭火系统的原理是泡沫液与水通过泡沫比例混合装置配置成特定混合比的泡沫混合液，经泡沫产生器与空气混合产生泡沫，最后喷覆在燃烧物质的表面形成泡沫层，由于泡沫层的冷却、隔绝氧气和抑制燃料蒸发等作用而使火灾熄灭。

泡沫灭火系统根据形式的不同可分为固定式、半固定式和移动式系统。根据泡沫发泡倍数的不同也可分为低、中、高三种泡沫灭火系统。低倍数泡沫为发泡倍数低于20的灭火泡沫，对扑灭液体火灾有很好的灭火效果，具有安全可靠、灭火效率高等优点。

虽然喷泡沫可以达到控灭火目的，但系统运行维护费用较高，为减少系统的运行费用，早在50年代国际上已研制出既可喷泡沫混合液，又可喷水的二者联用型泡沫-水喷淋灭火系统，用于扑救B类火灾或者A、B类共存的火灾，采用泡沫灭火后，用水进行进一步防护冷却，防止泡沫消泡后因温度高而使火场复燃，联用系统比单纯用水灭火的自喷系统灭火时间短，火灾与水渍损失较小。水和泡沫结合，起到了优势互补的作用。另外值得一提的是，闭式泡沫-水喷淋系统的洒水喷头可采用闭式洒水喷头，其属于非吸气型喷头，这虽然造成供给泡沫混合液发泡的空气不足，使喷洒的泡沫混合液与洒水极为相似，没有形成一定倍数的泡沫，但仍具有良好的灭火性能。

下面以国内某工厂丙类液体仓库工程为例，对泡沫-水喷淋系统的设计进行说明。

1 项目概况

本仓库占地面积为3952.75 m2，建筑面积3952.75 m2，建筑高度为8.25 m，单层，火灾危险类别为丙类，耐火等级为二级。最大储物高度≤3.5 m，储存方式为堆垛。仓库内储存物质为丙B类可燃液体，闪点＞120℃，包含水溶性和非水溶性两种液体，物料以塑料吨桶包装形式储存于仓库中。

2 设计依据

本仓库消防系统设计主要依据如下规范：①《建筑设计防火规范》（GB50016－2014（2018年版））[1]；②《石油化工企业设计防火标准》（GB 50160－2008（2018年版））[2]；③《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB 50974－2014）[3]；④《泡沫灭火系统设计规范》（GB 50151－2010）[4]；⑤《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084－2017）[5]。设计依据物料性能及上述标准、规范进行设计分析、方案确定和相关计算。

3 泡沫-水喷淋系统设计

根据GB 50016－2014（2018年版）8.3.2条第7款规定，每座占地面积大于1500 m2或总建筑面积大于3000 m2的其他单层或多层丙类物品仓库，应设置自动灭火系统，并宜采用自动喷水灭火系统。本仓库占地面积大于1500 m2，因此应设置自动灭火系统，但由于本仓库存储物料为油类介质，其初始火灾为液体流淌火灾，喷水不但无助于控制本场所的油类火灾，可能还会加速火灾蔓延，扩大火灾规模，难以控火和灭火，因此自动灭火系统选用低倍数泡沫-水喷淋系统。

“泡沫-水喷淋系统”是在自动喷水灭火系统中配备可供给泡沫混合液的设备，组成既可喷泡沫又可喷水的自动灭火系统，在发生火灾时按预定时间与供给强度向防护区依次喷洒泡沫与水。泡沫-水喷淋系统分为泡沫-水雨淋系统和闭式泡沫-水喷淋系统两大类，其中闭式泡沫-水喷淋系统又分为泡沫-水湿式系统、泡沫-水干式系统和泡沫-水预作用系统。不同类型泡沫-水喷淋系统对比详见表1。

根据表1可知，本仓库采用闭式泡沫-水喷淋系统。由于仓库内储存物质为丙类可燃液体，属于初始火灾为液体流淌火灾情况，喷水可能会加速火灾蔓延，扩大火灾规模，难以控火和灭火，因此火灾前期需喷泡沫控灭火，后期喷水防护冷却防止复燃，为满足此要求，选用泡沫-水预作用系统（不充气单连锁）。

表1 不同类型泡沫-水喷淋系统对比表

3.1 低倍数泡沫-水预作用系统工作原理

当火灾报警系统接收到“同一报警区域内两只及以上独立的感烟火灾探测器或一只感烟火灾探测器与一只手动火灾报警按钮”报警信号时，作为触发信号，消防联动控制器自动启动预作用装置的电磁阀，从而控制预作用装置的开启；同时自动启动消防泵。系统自动或手动启动后，泡沫液供给控制装置应自动随预作用报警阀的动作而动作或与之同时动作。向泡沫比例混合器供水，泡沫比例混合器将水和泡沫按6%的比例混合后，泡沫混合液经喷头喷出，生成空气泡沫灭火。前10 min喷射泡沫灭火，10 min后泡沫液控制阀关闭，喷水冷却防止复燃。低倍数泡沫-水预作用系统示意图详见图1。

3.2 主要设计参数

本工程火灾危险等级按仓库危险级Ⅱ级设计。根据GB50151-2010中第7章的规定进行计算。

（1）泡沫用量计算

图1 低倍数泡沫-水预作用系统示意图

由于仓库内储存物质为水溶性液体和非水溶性液体两种，因此泡沫液采用抗溶泡沫液，泡沫混合液供给强度参考GB 50151－2010中7.3.5条及GB 50084－2017中表5.0.4-2选取，最不利点喷头供给强度为8 L/(min·m2），系统作用面积为465 m2。喷头流量系数为80 L·(MPa)-0.5/min，每个喷头保护面积≤9 m2；计算可得最不利点喷头工作压力≥0.081 MPa，取0.1 MPa；作用面积内的喷头数为66个。经逐点计算，系统流量取120 L/s。泡沫-水喷淋系统连续供给时间之和为90 min，泡沫混合液连续供给时间为10 min。6%抗溶泡沫混合液量为72000 L，即72 m³；抗溶泡沫液量为4320 L，即4.32 m³；用水量为67.68 m³。

（2）喷淋水用量计算

由于喷淋水与泡沫用同一个喷头，因此喷水强度与泡沫液供给强度一致，为8 L/(min·m2），系统作用面积为465 m2，喷淋水流量为120 L/s。根据GB5 0084－2017中5.0.4条规定，储存方式为堆垛，最大储物高度≤3.5 m时，持续喷水时间为1.5 h。由此可知喷淋水供给时间为80 min，用水量为576 m³。

（3）消防水泵扬程计算

泡沫-水预作用系统采用闭式洒水喷头，对于仓库来说，净空高度≤9 m时，流量系数可取K=80。最不利点喷头的保护面积按9 m2计算，供给强度为8 L/(min·m2)，经计算最不利点的喷头流量为72 L/min，即1.2 L/s，喷头流量系数取K=80，则最不利喷头压力为0.081 MPa，取0.1 MPa，据此可以计算出消防水泵扬程。

3.3 泡沫-水预作用系统组成

泡沫-水预作用系统是由供水设施、预作用报警阀、闭式洒水喷头、泡沫罐、泡沫比例混合器及泡沫控制阀等组成。选用立式隔膜型贮罐压力式泡沫比例混合装置，型号为PHZY 120/60-PL，流量为120 L/s，泡沫液储量为6 m3，配套相应的泡沫液控制阀。

4 结语

低倍数泡沫对扑灭液体火灾有很好的灭火效果，而且具有安全可靠、灭火效率高等优点。水和泡沫结合，起到了优势互补的作用，既减少了纯泡沫灭火系统的运行费用，又缩短了单纯用水灭火的自喷系统的灭火时间，减少了火灾与水渍损失。随着化工行业发展，仓库的体积越来越大，储存物质也越来越复杂多变，如何做好消防系统的设计，是值得认真研究探讨的问题。