[00133117]石油化工固定压缩气体泡沫灭火系统研发及应用技术研究

①课题来源与背景; 本项目为“十三五”国家重点研发计划课题《石油化工工程火灾应急处置特种装备研发》所属的子课题二（子课题编号2017YFC0806602-2）。 ②技术原理及性能指标; 本项目攻克了气源类型选择、固移结合协同灭火作战装备研发以及压缩气体泡沫输送计算、工程应用设计参数等关键技术,最终形成了石化储罐固定式压缩气体泡沫系统成套化解决方案,泡沫稳定性比现有装备提升75%,灭火效能比现有装备提高30%,供泡时间是现有装备3～5倍,性能达到国际领先水平。 取得的成果具体如下： （1）可持续供泡型高效可靠固定式压缩气体泡沫灭火装备 可持续供泡型高效可靠固定式压缩气体泡沫灭火装备包含可持续供泡固定式压缩气体泡沫产生系统样机和适宜浮顶储罐密封圈火灾的罐壁式/浮盘式压缩气体泡沫释放装置样机,以及大流量高架压缩气体泡沫炮样机。 可持续供泡固定式压缩气体泡沫产生系统样机额定流量5000 L/min,气液比≥8:1,发泡倍数≥7倍,泡沫25%析液时间最长达4.5 min,可保证持续喷射泡沫时间≥120 min。 罐壁式释放装置采用鸭嘴型结构设计,对泡沫结构破坏性小,覆盖宽度大,在泡沫溶液流量为125～202 L/min、气液比不低于12/1条件下,发泡倍数为9倍以上,25%析液时间为4.27 min以上,泡沫覆盖宽度为7 m以上。 浮盘式释放装置无需吸气,采用带导流管的环形管多点释放方式,在125～202 L/min、气液比不低于12/1条件下,发泡倍数为10倍以上,25%析液时间为3.63 min以上。 高架压缩气体泡沫炮流量2000 L/min,气液比可选在范围在7/1～10/1,出口压力为0.37～0.43 MPa,泡沫发泡倍数7倍以上,25%析液时间≥3.5 min,射程≥60 m。 （2）面向大型石化储罐的成套化压缩气体泡沫灭火系统解决方案 以10×104 m3外浮顶石化储罐为代表,提出了面向大型石化储罐的成套化压缩气体泡沫灭火系统解决方案,包括石化压缩气体泡沫灭火系统灭火应用参数、工程设计参数与方法以及满足不同规模火灾扑救需求的灭火方案。 针对密封圈火灾,通过全尺寸模拟密封圈火灾试验验证,提出了压缩气体泡沫供给强度、供泡时间等灭火应用参数,并以此为基础提供了罐壁式释放和浮盘式多点释放两种设计模式、高架压缩空气泡沫炮以及固移结合协同灭火作战的石化储罐固定式压缩气体泡沫系统工程设计方案。基于全尺寸管道输送试验及数值模拟,研究确定了系统设计压力、流量与管道规格,获取了响应时间、泡沫流速、沿程压力损失及弯头局部压力损失,提出了基于预制灭火系统的工程设计方法,解决了新型压缩空气泡沫灭火系统工程设计难题。 ③技术的创造性与先进性; 1.攻克了大流量高稳定性压缩空气泡沫产生、长时间连续供泡、高效可靠释放等技术难题,首次基于可持续供泡设计研发出满足固定安装与现场机动灵活使用的大流量压缩气体泡沫产生系统工程样机,和耐高温覆盖范围宽、多点精准施加的罐壁式鸭嘴型和浮盘式释放装置,形成了可持续供泡固定式压缩气体泡沫灭火装备,解决当前缺乏适用于石化的固定式压缩气体泡沫灭火装备产品的难题。 2.首次开展了固定式压缩气体泡沫系统扑救全尺寸浮顶罐密封圈实体火系列灭火试验和全尺寸压缩气体泡沫管道输送试验,提出了面向石化储罐新型成套化灭火解决方案,建立了压缩气体泡沫灭火系统工程应用参数及设计方法。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性; 本项目成果为10×104 m3外浮顶为代表的石化储罐消防系统提供了成套化的新型技术解决方案,全面包含系统装备以及设计方法,实现了泡沫稳定性比现有技术提升75%以上,泡沫溶液供给强度降低36%,灭火效能比现有技术提高30%以上,解决了现有固定式泡沫设备连续供泡时间短、移动式泡沫设备受火场高温及火羽流影响难以有效施加泡沫的问题,填补了国内技术空白,经过大型模拟密封圈火灾试验验证,技术成熟,未来可大规模应用于石化储罐消防系统设计,有效提升石化储罐火灾防控水平。 ⑤应用情况及存在的问题; 本成果以压缩气体泡沫系统为核心形成了一系列发明专利,完全具备我国自主产权,并形成了《压缩空气泡沫灭火系统技术规程》和《泡沫灭火设备》两项标准,从产品和系统设计两面为压缩气体泡沫泡沫在石化储罐的应用提供了坚实的基础,未来可大规模应用于石化储罐消防系统设计,有效防范化解石化重大火灾隐患。