船舶海洋平台消防系统研究.docx
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船舶海洋平台消防系统研究
1No.CCSISZ10881
中国船级社实业公司深圳分公司
2013年12月
编制:
审核:
批准:
目录
第五章.干粉灭火系统1
一、简介1
1.1用途1
1.2系统组成1
1.3主要特点4
1.4工作原理4
二、系统设计5
2.1一般规定5
2.2全淹没灭火系统6
2.3局部应用灭火系统8
2.4预制灭火装置9
三、管网计算10
四、系统组件14
五、控制与操作15
六、安全要求16
七、维护保养及注意事项16
八、附录18
附录A管道规格及支、吊架间距18
附录B管网分支结构19
第六章固定二氧化碳灭火系统21
一、系统简介21
1.1系统组成21
1.2工作原理22
1.3适用范围23
二、规范要求23
2.1一般规定23
2.2全淹没灭火系统24
2.3局部应用灭火系统26
2.4管网计算28
2.5系统组件31
2.6国际消防安全系统规则要求35
第七章FM-200灭火系统53
一、概述53
二、系统组成及适用区域53
2.1储存钢瓶54
2.2容器阀54
2.3储存瓶组55
4.4连接管56
2.5喷嘴57
2.6压力信号回馈装置(压力开关)57
三、工作原理58
四、设计要求59
4.1防护区59
4.2设计用量60
4.3系统设计63
4.4储存装置68
4.5管道部件与管道68
4.6操作与控制69
4.7安全要求70
4.8FM200灭火系统计算表71
五、安装要求71
5.1.单一钢瓶系统71
5.2多瓶系统73
六、安全使用要求73
七、维护与保养74
第八章惰气系统75
一、概述75
二、惰气系统的种类及工作原理76
三、基本要求78
3.1适用范围78
3.2惰性气体系统的一般要求78
3.3《国际消防安全系统规则》中的要求78
3.4惰性气体系统的操作性检查81
第五章.干粉灭火系统
一、简介
1.1用途
干粉灭火系统是石油化工、油船、油库、加油站、港口码头等工程的灭火系统的重要装备。
干粉灭火系统是以氮气为动力,向干粉罐内提供压力,推动干粉罐内的干粉灭火剂,通过管路输送到干粉炮、干粉枪或固定喷嘴喷出,以达到扑救易燃、可燃液体,可燃气体和电气设备火灾的目的。
1.2系统组成
干粉灭火系统由启动装置(如启动气瓶+拉杆机构)、氮气瓶组、减压阀、干粉罐、干粉喷头(或干粉枪、干粉炮)、电控柜、阀门和管系等零部件组成。
一般为火灾自动探测系统和干粉灭火系统联动。
Ø干粉罐
干粉罐是中压容器,由罐体、安全阀、人孔(装粉口)、进气口及出粉口等组成,其构造如下图
干粉罐一般为圆柱形,因其比圆球型易加工。
干粉罐的直径和高度比例应合适,因这些尺寸会影响干粉的喷射效果。
干粉罐的生产已系列化,有100、150、200、300、500、750、1000、15000、2000L等规格,干粉罐应密封良好,避免水气进入,防止干粉受潮。
Ø动力气瓶及启动气瓶
干粉灭火剂是由气体驱动并携带喷射出去,大型干粉灭火系统一般采用氮气作为动力气体,小型干粉灭火系统多采用二氧化碳气体作为动力气体,因此,作为动力气体应保证质量,要求不能含有水分和其它可能腐蚀容器的成分。
当使用二氧化碳气体时,要注意通常采用干冰制得的液态二氧化碳不能满足要求。
动力气瓶对系统的使用有着很大的影响。
氮气瓶通常采用40L的标准氮气瓶,储气压力13-15Mpa,二氧化碳气瓶多采用7kg二氧化碳灭火器钢瓶。
启动气瓶一般采用4.5kg氮气瓶,工作压力15Mpa。
其作用有两个:
一是平时给探测管道充气,并控制活塞阀处于关闭状态;二是着火后推动动力气瓶的气动阀开启并发出报警。
Ø控制阀门
干粉灭火系统上安装有多个阀门,以控制系统正常工作。
这些阀门主要有:
动力瓶上的瓶头阀、减压阀、干粉控制球阀、安全阀、单向阀、泄放阀、放气阀、吹扫阀等。
Ø出粉管
出粉管是将干粉罐内的干粉导出,在通过集汇管路输送至防护区,出粉管的出口一般设在干粉罐圆柱体的上部或顶部。
出粉管的进粉嘴设在干粉罐中心下部,进粉管与干粉罐底部的距离是一个关键尺寸,距离偏大,余粉量过多,距离偏小,使粉气流产生过大的阻力,不利于干粉的排出。
进粉嘴主要有圆管型、锐角型、喇叭型三种,如图所示:
Ø进气管
进气管是向干粉罐加注动力气体的通道,数量一般为一根或几根。
进气管一般位于干粉罐的底部,沿出粉管进粉嘴周围均匀布置,但与进粉管的相对位置要适当,以为其距离的远近将影响粉气混合比。
Ø管道
干粉灭火系统的管道有气体管道和干粉管道,气体管道又分为控制用气管道及动力气体管道,材料等选取严格按照设计规范要求。
对于干粉管道,由于干粉的流动呈气固两相流,当流动通过弯头、三通时,流动方向被迫发生改变,这时质量较大的粉末将被抛至管壁的外侧,趋于同气体的分离状态。
输送干粉的这种特性,要求干粉管道在布置时要满足设计规范要求,以避免这种分离流动对系统正常工作产生影响。
Ø喷嘴(干粉枪、干粉炮)
喷嘴是干粉灭火系统的关键设备之一,由喷口、喷腔、接口等部分组成。
喷嘴的材料必须耐腐蚀,且要具有足够的强度,入黄铜、不锈钢等。
喷嘴的作用是将粉气流均匀的喷出,将着火物表面完全覆盖,以实现灭火。
为了适应不同保护场所的需要,干粉喷嘴主要有三种形式:
直流喷嘴、扩散喷嘴和扇形喷嘴。
干粉喷嘴的工作压力可在0.01-0.7Mpa之间。
由于喷嘴口径和喷嘴压力不同,每个喷嘴的喷粉量可在9-470kg/min,喷射距离为1-12m。
喷嘴的数量应根据其喷射性能确定,喷嘴的保护面积应完全覆盖保护对象的计算面积。
全淹没式干粉灭火系统喷嘴的布置,应能使干粉均匀分布,以保证整个封闭空间内干粉灭火浓度不低于设计浓度。
局部应用式干粉灭火系统喷嘴的布置,应保证干粉喷射面能够覆盖保护表面,在整个喷射时间内,保证保护对象表面的任一处能够形成要求的干粉灭火剂设计浓度。
若保护易燃液体,喷头的布置还应防止产生易燃液体的飞溅,以避免火灾蔓延扩大。
干粉炮是由耐压铜材和不锈钢制成,根据要求自动干粉炮(电动或液动)可在仰角40°,俯角60°回转270°范围内工作,手动干粉炮可在仰角70°,俯角60°回转360°范围内工作。
干粉枪与卷盘连在一起,卷盘中的软管长度不大于25m。
1.3主要特点
干粉灭火系统对A、B、C、D四类火灾都可以使用,大量的还是用于B、C类火灾(应根据保护对象选用相应的干粉灭火剂)。
其主要特点如下:
灭火时间短、灭火效率高、对石油产品的灭火效果尤为显著;绝缘性好,可扑救带电设备的火灾,灭火后对设备污损较小;寒冷地区不需防冻,且可用于缺水地区,干粉灭火剂久存不易变质。
1.4工作原理
利用氮气瓶组内的高压氮气经减压阀减压后,使氮气进入干粉罐,其中一部分被送到罐的底部,起到松散干粉灭火剂的作用。
随着罐内压力的升高,使部分干粉灭火剂随氮气进入出粉管被送到干粉炮,干粉枪或干粉固定喷嘴的出口阀处,当干粉炮、枪或干粉固定喷嘴的出口阀处压力达到一定值后(干粉罐上的压力表值达1.5-1.6MPA时)打开阀门(或者定压爆破膜片自动爆破),将压力能迅速转化为速度能,这样高速的气粉流便从喷嘴(干粉炮或干粉枪,)中喷出,射向火源,破坏燃烧链,起到迅速扑灭或抑制火灾的作业。
二、系统设计
2.1一般规定
2.1.1干粉灭火系统按应用方式可分为全淹没灭火系统和局部应用灭火系统。
扑救封闭空间内的火灾应采用全淹没灭火系统;扑救具体保护对象的火灾应采用局部应用灭火系统。
2.1.2采用全淹没灭火系统的防护区,应符合下列规定:
1.喷放干粉时不能自动关闭的防护区开口,其总面积不应大于该防护区总内表面积的15%,且开口不应该设在底面。
2.防护区的围护结构及门、窗的耐火极限不应小于0.50h,吊顶的耐火极限不应小于0.25h;围护结构及门、窗的允许压力不宜小于1200Pa。
2.1.3采用局部应用灭火系统的保护对象,应符合下列规定:
1.保护对象周围的空气流动速度不应大于2m/s。
必要时,应采取挡风措施。
2.在喷头和保护对象之间,喷头喷射角范围内不应有遮挡物。
3.当保护对象为可燃液体时,液面至容器缘口的距离不得小于150mm。
2.1.4当防护区或保护对象有可燃气体,易燃、可燃液体供应源时,启动干粉灭火系统之前或同时,必须切断气体、液体的供应源。
2.1.5可燃气体,易燃、可燃液体和可熔化固体火灾宜采用碳酸氢钠干粉灭火剂;可燃固体表面火灾应采用磷酸铵盐干粉灭火剂。
2.1.6组合分配系统的灭火剂储存量不应小于所需储存量最多的一个防护区或保护对象的储存量。
2.1.7组合分配系统保护的防护区与保护对象之和不得超过8个。
当防护区与保护对象之和超过5个时,或者在喷放后48h内不能恢复到正常工作状态时,灭火剂应有备用量。
备用量不应小于系统设计的储存量。
备用干粉储存容器应与系统管网相连,并能与主用于粉储存容器切换使用。
2.2全淹没灭火系统
2.2.1全淹没灭火系统的灭火剂设计浓度不得小于0.65kg/m3。
2.2.2灭火剂设计用量应按下列公式计算:
式中m——干粉设计用量(kg);
K1——灭火剂设计浓度(kg/m3);
V——防护区净容积(m3);
Koi——开口补偿系数(kg/m3);
Aoi——不能自动关闭的防护区开口面积(m2);
Vv——防护区容积(m3);
Vg——防护区内不燃烧体和难燃烧体的总体积(m3);
Vz——不能切断的通风系统的附加体积(m3);
Qz——通风流量(m3/s);
t——干粉喷射时间(s);
Av——防护区的内侧面、底面、顶面(包括其中开口)的总内表面积(m2)。
2.2.3全淹没灭火系统的干粉喷射时间不应大于30s。
2.2.4全淹没灭火系统喷头布置,应使防护区内灭火剂分布均匀。
2.2.5防护区应设泄压口,并宜设在外墙上,其高度应大于防护区净高的2/3。
泄压口的面积可按下列公式计算:
式中AX——泄压口面积(m2);
Q0——干管的干粉输送速率(kg/s);
υH——气固二相流比容(m3/kg);
κ——泄压口缩流系数;取0.6;
px——防护区围护结构的允许压力(Pa);
υX——泄放混合物比容(m3/kg);
ρq--在px压力下驱动气体密度(kg/m3);
μ——驱动气体系数;按产品样本取值;
ρf--干粉灭火剂松密度(kg/m3);按产品样本取值;
ρq0——常态下驱动气体密度(kg/m3)。
2.3局部应用灭火系统
2.3.1局部应用灭火系统的设计可采用面积法或体积法。
当保护对象的着火部位是平面时,宜采用面积法;当采用面积法不能做到使所有表面被完全覆盖时,应采用体积法。
2.3.2室内局部应用灭火系统的干粉喷射时间不应小于30s;室外或有复燃危险的室内局部应用灭火系统的干粉喷射时间不应小于60s。
2.3.3当采用面积法设计时,应符合下列规定:
1保护对象计算面积应取被保护表面的垂直投影面积。
2架空型喷头应以喷头的出口至保护对象表面的距离确定其干粉输送速率和相应保护面积;槽边型喷头保护面积应由设计选定的干粉输送速率确定。
3干粉设计用量应按下列公式计算:
m=N×Qi×t
式中N——喷头数量;
Qi——单个喷头的干粉输送速率(kg/s);按产品样本取值。
4喷头的布置应使喷射的干粉完全覆盖保护对象。
2.3.4当采用体积法设计时,应符合下列规定:
1保护对象的计算体积应采用假定的封闭罩的体积。
封闭罩的底应是实际底面;封闭罩的侧面及顶部当无实际围护结构时,它们至保护对象外缘的距离不应小于1.5m。
2干粉设计用量应按下列公式计算:
式中V1——保护对象的计算体积(m3);
qv--单位体积的喷射速率(kg/s/m3);
Ap——在假定封闭罩中存在的实体墙等实际围封面面积(m2);
At——假定封闭罩的侧面围封面面积(m2)。
3喷头的布置应使喷射的干粉完全覆盖保护对象,并应满足单位体积的喷射速率和设计用量的要求。
2.4预制灭火装置
2.4.1预制灭火装置应符合下列规定:
1灭火剂储存量不得大于150kg。
2管道长度不得大于20m。
3工作压力不得大于2.5MPa。
3.4.2一个防护区或保护对象宜用一套预制灭火装置保护。
3.4.3一个防护区或保护对象所用预制灭火装置最多不得超过4套,并应同时启动,其动作响应时间差不得大于2s。
三、管网计算
3.0.1管网起点(干粉储存容器输出容器阀出口)压力不应大于2.5MPa;管网最不利点喷头工作压力不应小于0.1MPa。
3.0.2管网中干管的干粉输送速率应按下列公式计算:
Q0=m/t
3.0.3管网中支管的干粉输送速率应按下列公式计算:
Qb=n×Qi
式中Qb——支管的干粉输送速率(kg/s);
n—安装在计算管段下游的喷头数量。
3.0.4管道内径宜按下列公式计算:
式中d——管道内径(mm);宜按附录A表A-1取值;
Q——管道中的干粉输送速率(kg/s)。
4.0.5管段的计算长度应按下列公式计算:
L=Ly+∑LJ
Ly=f(d)
式中L——管段计算长度(m);
Ly——管段几何长度(m);
LJ——管道附件的当量长度(m);可按附录A表A-2取值。
3.0.6管网宜设计成均衡系统,均衡系统的结构对称度应满足下列公式要求:
式中S——均衡系统的结构对称度;
Lmax——对称管段计算长度最大值(m);
Lmin——对称管段计算长度最小值(m)。
3.0.7管网中各管段单位长度上的压力损失可按下列公式估算:
式中△P/L——管段单位长度上的压力损失(MPa/m);
Pe--管段末端压力(MPa);
λq——驱动气体摩擦阻力系数;
g——重力加速度(m/s2);取9.81;
△——管道内壁绝对粗糙度(mm)。
3.0.8高程校正前管段首端压力可按下列公式估算:
式中pb'——高程校正前管段首端压力(MPa)。
3.0.9用管段中的平均压力代替公式4.0.7-1中的管段末端压力,再次求取新的高程校正前的管段首端压力,两次计算结果应满足下列公式要求,否则应继续用新的管段平均压力代替公式4.0.7-1中的管段末端压力,再次演算,直至满足下列公式要求。
式中pp——管段中的平均压力(MPa);
δ——相对误差;
i——计算次序。
3.0.10高程校正后管段首端压力可按下列公式计算:
式中pb——高程校正后管段首端压力(MPa);
ρH——干粉—驱动气体二相流密度(kg/m3);
γ——流体流向与水平面所成的角(°);
ρQ——管道内驱动气体的密度(kg/m3)。
3.0.11喷头孔口面积应按下列公式计算:
式中F——喷头孔口面积(mm2);
q0——在一定压力下,单位孔口面积的干粉输送速率(kg/s/mm2)。
3.0.12干粉储存量可按下列公式计算:
式中mC——干粉储存量(kg);
mS——干粉储存容器内干粉剩余量(ks);
mr——管网内干粉残余量(kg);
VD——整个管网系统的管道容积(m3)。
3.0.13干粉储存容器容积可按下列公式计算:
式中Ve——干粉储存容器容积(m3),取系列值;
K——干粉储存容器的装量系数。
3.0.14驱动气体储存量可按下列公式计算:
1非液化驱动气体
2液化驱动气体
式中mgc—驱动气体储存量(kg);
Np—驱动气体储瓶数量;
V0—驱动气体储瓶容积(m3);
Pc—非液化驱动气体充装压力(MPa);
p0—管网起点压力(MPa);
mg—驱动气体设计用量(kg);
mgs—干粉储存容器内驱动气体剩余量(kg);
mgr—管网内驱动气体残余量(kg);
α—液化驱动气体充装系数(k/m3)。
3.0.15清扫管网内残存干粉所需清扫气体量,可按10倍管网内驱动气体残余量选取;瓶装清扫气体应单独储存;清扫工作应在48h内完成。
四、系统组件
4.0.1储存装置宜由干粉储存容器、容器阀、安全泄压装置、驱动气体储瓶、瓶头阀、集流管、减压阀、压力报警及控制装置等组成。
并应符合下列规定:
1.干粉储存容器应符合国家现行标准《压力容器安全技术监察规程》的规定;驱动气体储瓶及其充装系数应符合国家现行标准《气瓶安全监察规程》的规定。
2.干粉储存容器设计压力可取1.6MPa或2.5MPa压力级;其干粉灭火剂的装量系数不应大于0.85;其增压时间不应大于30s。
3.安全泄压装置的动作压力及额定排放量应按现行国家标准《干粉灭火系统部件通用技术条件》GB16668执行。
4.干粉储存容器应满足驱动气体系数、干粉储存量、输出容器阀出口干粉输送速率和压力的要求。
4.0.2驱动气体应选用惰性气体,宜选用氮气;二氧化碳含水率不应大于0.015%(m/m),其他气体含水率不得大于0.006%(m/m);驱动压力不得大于干粉储存容器的最高工作压力。
4.0.3储存装置的布置应方便检查和维护,并宜避免阳光直射。
其环境温度应为-20~50℃。
4.0.4储存装置宜设在专用的储存装置间内。
专用储存装置间的设置应符合下列规定:
1.应靠近防护区,出口应直接通向室外或疏散通道。
2.耐火等级不应低于二级。
3.宜保持干燥和良好通风,并应设应急照明。
4.0.5当采取防湿、防冻、防火等措施后,局部应用灭火系统的储存装置可设置在固定的安全围栏内。
五、控制与操作
5.0.1干粉灭火系统应设有自动控制、手动控制和机械应急操作三种启动方式。
当局部应用灭火系统用于经常有人的保护场所时可不设自动控制启动方式。
5.0.2设有火灾自动报警系统时,灭火系统的自动控制应在收到两个独立火灾探测信号后才能启动,并应延迟喷放,延迟时间不应大于30s,且不得小于干粉储存容器的增压时间。
5.0.3全淹没灭火系统的手动启动装置应设置在防护区外邻近出口或疏散通道便于操作的地方;局部应用灭火系统的手动启动装置应设在保护对象附近的安全位置。
手动启动装置的安装高度宜使其中心位置距地面1.5m。
所有手动启动装置都应明显地标示出其对应的防护区或保护对象的名称。
5.0.4在紧靠手动启动装置的部位应设置手动紧急停止装置,其安装高度应与手动启动装置相同。
手动紧急停止装置应确保灭火系统能在启动后和喷放灭火剂前的延迟阶段中止。
在使用手动紧急停止装置后,应保证手动启动装置可以再次启动。
5.0.5干粉灭火系统的电源与自动控制应符合现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范》GB50116的有关规定。
当采用气动动力源时,应保证系统操作与控制所需要的气体压力和用气量。
5.0.6预制灭火装置可不设机械应急操作启动方式。
六、安全要求
6.0.1防护区内及入口处应设火灾声光警报器,防护区入口处应设置干粉灭火剂喷放指示门灯及干粉灭火系统永久性标志牌。
6.0.2防护区的走道和出口,必须保证人员能在30s内安全疏散。
6.0.3防护区的门应向疏散方向开启,并应能自动关闭,在任何情况下均应能在防护区内打开。
6.0.4防护区人口处应装设自动、手动转换开关。
转换开关安装高度宜使中心位置距地面1.5m。
6.0.5地下防护区和无窗或设固定窗扇的地上防护区,应设置独立的机械排风装置,排风口应通向室外。
6.0.6局部应用灭火系统,应设置火灾声光警报器。
6.0.7当系统管道设置在有爆炸危险的场所时,管网等金属件应设防静电接地,防静电接地设计应符合国家现行有关标准规定。
七、维护保养及注意事项
7.0.1禁油。
为防止在氮气站充高压氮气过程中发生回气现象,引起充气设备发生燃烧事故,本系统的高压部分(减压阀前)的各种零部件应严禁接触各种普通油类及油脂、油膏。
7.0.2定期检查氮气压力。
氮气储存瓶压力检查,若氮气压力低于12Mpa(20℃),应及时补充氮气。
检查方法:
用扳手适当旋开瓶头阀上压力表开关的大六角螺母,观察压力表上的读数,若达到规定值,则关闭压力表开关,然后松开压力表,将气体放掉,然后拧紧,进行第二瓶的检查,如此逐步进行检查。
7.0.3瓶头阀膜片更换:
从瓶头阀压帽位置整体旋动拉杆部件,待拉杆部件全部选出之后,旋动压帽脱落,取出弹簧、垫片及破损膜片。
更换全新膜片之后,在压帽内依次放入膜片、垫片、弹簧,然后整体旋入紧固在瓶头阀上。
7.0.4充气
1)充装气体之前需拆除瓶头阀开启拉杆部件,并妥善保管好拆卸下的拉杆部件;
2)从瓶头阀压帽孔处观察,确认瓶头阀内部膜片完好,并在该压帽上加装刚性保护帽;
3)检查压力表开关,确定压力表开关处于完全关闭状态;
4)充气时需要适当稳固气瓶,保证气瓶不会随意滚动;
5)严格按照气站的安全操作规程对气瓶进行充气,充气口为膜片相对的G5/8外螺纹接口(及出气口),其余接口均不得作为充气口进行充气。
6)充气完毕之后,需检查气瓶处于绝对安全状态,检查瓶头阀压帽上的保护帽稳固之后,方能进行搬运,搬运过程中需适当固定每个气瓶,并保证瓶头阀不会被异物碰撞,气瓶附近不能同时运输尖锐货物,装卸气瓶时,轻拿轻放,严禁碰撞气瓶。
7)气瓶在出厂前已经完成耐压试验及密封性试验,若发生瓶头阀泄漏等异常情况,应及时做好保护措施,并通知厂家排解故障。
8)对设备每月进行巡检,确保手动阀门手柄能顺畅转动,电动启动设备及电动阀门能正常开启及关闭,控制柜各功能操作正常。
7.0.5干粉灭火剂每隔2-3年进行开罐取样检查,不符合要求要立即更换干粉灭火剂。
系统使用的干粉应符合干粉灭火剂标准的要求。
干粉灭火剂的种类、产品型号(商品类型)不能随意更换,各种干粉灭火剂不能混合使用。
八、附录
附录A管道规格及支、吊架间距
附录B管网分支结构
第六章固定二氧化碳灭火系统
一、系统简介
二氧化碳自动灭火系统根据其设计应用形式可分为全淹没灭火系统方式、局部应用灭火系统方式。
全淹没灭火系统方式指在一定的时间内,向防护区内喷射一定浓度的灭火剂,并使其均匀地充满整个防护区的灭火方式。
对事先无法预计火灾产生部位的封闭防护区应采用全淹没灭火系统方式进行火灾防护。
局部应用灭火系统方式直接向保护对象以设计喷射强度喷射灭火剂,并持续一定的时间的灭火方式。
对事先可以预计火灾产生部位的无封闭围护的局部场所应采用局部应用灭火系统方式进行火灾防护。
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