泡沫灭火系统原理

摘要：泡沫喷雾灭火系统是采用高效能合成泡沫液作为灭火剂，在一定压力下通过专用的雾化喷头，喷射到灭火对象上迅速灭火。是一种特别适用于电力变压器上的灭火系统。本文主要对该系统的结构组成、工作原理，以及设计应用作了简单的描述。

关键词：泡沫喷雾；系统结构；原理；设计

1系统概述

泡沫喷雾灭火系统吸收了水雾灭火和泡沫灭火的优点，是一种“高效、经济、安全、环保”的灭火系统。它在结构组成上，是采用了储压与驱动原理，而在设计应用上，则与水喷雾灭火系统相似。

泡沫喷雾灭火系统特点是：采用先进高效灭火剂，可用于灭A、B、C类火灾；特别适用于扑救热油流淌和电力变压器等火灾；灭火剂使用量小并具有生物降解性，不污染环境，具有良好的绝缘性能，对设备无影响；采用气体储压式动力源，无需消防水池和配置给水设备；灭火效率高、安全可靠、安装操作维护简单。

泡沫喷雾灭火系统可以广泛应用于下列场所：油浸电力变压器；燃油锅炉房；燃油发电机房；小型石油库；小型储油罐；小型汽车库；小型修车库；船舶的机舱及发动机舱。

2系统结构组成及工作原理

2.1结构组成

泡沫喷雾灭火系统是采用高效合成泡沫灭火剂通过气压式喷雾达到灭火的目的，该灭火系统由储液罐、合成

泡沫灭火剂、启动装置、氮气驱动装置、电磁控制阀、水雾喷头和管网等组成。

图1 系统示意图

2.2工作原理

泡沫喷雾灭火系统是采用高效合成型泡沫灭火剂储存于储液罐中。当出现火灾时，通过火灾自动报警联动控制或手动控制；在高压氮气驱动下，推动储液罐内的合成型泡沫灭火剂；通过管道和水雾喷头后，将泡沫灭火剂喷射到保护对象上；迅速冷却保护对象表面，并产生一层阻燃薄膜，隔离保护对象和空气，使之迅速灭火的灭火系统。该灭火系统吸收了水喷雾灭火系统和泡沫灭火系统的特点，实际上它与细水雾灭火系统相类似，只不过采用的灭火剂不同而已。由于泡沫喷雾灭火系统是采用储存在钢瓶内的氮气直接启动储液罐内的灭火剂，经管道和喷头喷出实施灭火，故其同时具有水雾灭火系统和泡沫灭火系统的冷却、窒息、乳化、隔离等灭火机理。整个灭火系统设备简单、布置紧凑。

图2 系统工作原理图

2.3控制方式

泡沫喷雾灭火系统一般应设置自动、手动和应急操作三种控制方式。可以利用火灾报警控制器联动控制或手动控制打开高压氮气驱动装置的瓶头阀。高压氮气通过减压达到预定的工作压力，氮气即输送到储液罐。当罐内压力增高到工作压力时，储液罐出口电磁阀立即打开，灭火剂即经过管道和水雾喷头喷向保护对象。另外，还应在设备间设置机械应急启动操作方式。

3设计应用

3.1一般规定

3.1.1泡沫喷雾灭火系统扑救一次火灾所需合成泡沫灭火剂的设计用量，应按下式计算：

M＝S×W×T

式中：M——灭火系统扑救一次火灾所需合成泡沫灭火剂的设计用量（L）；

S——保护对象的水平投影面积（m2）；

W——灭火系统合成泡沫灭火剂的供给强度（L/min·m2）；

T——灭火系统合成泡沫灭火剂的连续供给时间（min）。

3.1.2灭火系统泡沫灭火剂的供给强度和连续供给时间，不应小于表1的规定。

表1 泡沫灭火剂的供给强度和连续供给时间

当水雾喷头设置高度大于10m时，泡沫灭火剂的最小供给强度由试验确定。

3.2水雾喷头及其布置

3.2.1灭火系统水雾喷头的保护面积和间距应符合表2的规定。

表2 水雾喷头的保护面积和间距

当水雾喷头设置高度大于10m时，单只水雾喷头的最大保护面积和水雾喷头的最大水平距离由试验确定。

3.2.2灭火系统的水雾喷头布置应符合下列要求

（1）水雾喷头的布置，应根据合成泡沫灭火剂的设计供给强度、保护面积和水雾喷头特性确定；

（2）应使合成泡沫灭火剂直接喷射到保护对象上；

（3）水雾喷头、管道与电气设备带电（裸露）部分的安全净距应符合国家现行有关标准的规定。

3.3其它规定

3.3.1灭火系统应设自动、手动和机械式应急操作三种启动方式。在自动控制状态下，灭火系统的响应时间不应大于60s。

3.3.2灭火系统管道的单位长度水头损失可按下式计算：

式中：i——管道的单位长度水头损失（KPa/m）；

dj——管道的计算内径（m）；

qg——给水设计流量（m3·s）；

Ch——海澄—威廉系数。铜管、不锈钢管取130，普通钢管、铸铁管取100。

3.3.3单个水雾喷头的流量应按下式计算：

式中：q——单个水雾喷头的流量（L·min）；

P——水雾喷头的工作压力（MPa）；

K——水雾喷头流量系数。

3.3.4保护对象所需的水雾喷头计算数量应按下式确定：

式中：n——保护对象所需的水雾喷头计算数量。

3.3.5灭火系统的储液罐、启动装置、氮气驱动装置应安装在专用设备间内。设备间的室内温度应保持在0℃以上；其消防安全应符合国家现行标准的有关要求。

3.3.6供液管道管材的选用，湿式部分宜采用不锈钢管，干式部分宜采用热镀锌钢管。

3.3.7灭火系统的带电绝缘性能检验应符合现行国家标准接触电流和保护导体电流的测量GB/T12113的规定。

3.3.8与灭火系统联动的火灾自动报警系统的设计应符合现行国家标准火灾自动报警系统设计规范GB501 16的有关规定。

4泡沫灭火剂

4.0.1泡沫喷雾灭火系统选用的高效能合成泡沫灭火剂，其物理和化学性能应符合表3的规定。

表3 泡沫灭火剂的物理和化学性能

4.0.2合成泡沫灭火剂的使用寿命不应小于5年。

5综述

泡沫喷雾灭火系统吸收了水喷雾灭火、水喷淋灭火、气体灭火和泡沫灭火等系统的工作特性和技术原理而设计生产的新一代消防产品。其最大优点在于组合灵活多变、结构简单，用户可根据被保护体的火灾类型和保护范围来灵活选择相应的储液罐和喷头，组合成不同的灭火系统，是选择范围广泛而灵活的水系灭火系统。目前国内的泡沫喷雾灭火系统，已经广泛应用于变电站、核电站、电厂等的大型变压器的保护。

泡沫喷雾灭火系统的广泛应用，为社会提供更加完美的灭火设备，对我国的消防事业将产生巨大的推动作用。系统安全可靠，安装操作方便；灭火效率高；成本低，日常维护费用低，社会效益和经济效益都十分明显。