泡沫灭火系统

泡沫灭火系统已在国内外得到广泛的应用。它是用泡沫液作为灭火剂的一种灭火方式。通过实践证明，该系统具有安全可靠、经济实用、灭火效率较高的特点，是行之有效的灭火手段，尤其是对B类火灾的扑救更显示出它的优越性，是目前油品火灾的基本扑救方式。在我国的石油化工企业、商品油库等场所中，基本上都采用了泡沫灭火系统。随着高、中倍数泡沫灭火系统的出现，它的使用范围更为广泛。现在，在煤矿、大型飞机库、地下工程、汽车库、各类仓库等场所也已采用。由于泡沫灭火剂本身无毒性，今后将会得到更广泛的应用。

3.4.1　泡沫灭火系统分类

一、泡沫灭火剂分类

凡能够与水混溶，并可通过化学反应或机械方法产生灭火泡沫的灭火药剂，统称为泡沫灭火剂（或泡沫液）。

泡沫灭火剂一般按其生成机理、发泡倍数和用途进行分类（图3-47）。

图3-47　泡沫灭火剂分类

1.按生成机理分类

按照泡沫的生成机理，泡沫灭火剂可以分为化学泡沫灭火剂和空气泡沫灭火剂两大类。化学泡沫是通过两种药剂的水溶液发生化学反应产生的，泡沫中所包含的气体为二氧化碳。空气泡沫是通过空气泡沫灭火剂的水溶液与空气在泡沫发生器中进行机械混合、搅拌而生成的，泡沫中所包含的气体一般为空气。由于空气泡沫是靠机械混合作用形成的，所以空气泡沫有时也称机械泡沫。

2.按发泡倍数分类

发泡倍数是指泡沫灭火剂的水溶液变为灭火泡沫后的体积膨胀倍数。泡沫灭火剂按其发泡倍数可分为低倍数泡沫、中倍数泡沫和高倍数泡沫三类。低倍数泡沫灭火剂的发泡倍数一般在20倍以下；中倍数泡沫灭火剂的发泡倍数一般为21～200倍；高倍数泡沫灭火剂的发泡倍数一般为201～1000倍。

化学泡沫灭火剂全属于低倍数泡沫灭火剂，空气泡沫灭火剂诸多品种的绝大部分也是低倍数泡沫灭火剂。

3.根据发泡剂的用途和类型分类

泡沫灭火剂又可分为蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、合成泡沫、水成膜泡沫、抗溶性泡沫5种类型。

二、灭火原理

泡沫灭火是通过隔绝氧气和抑制燃料蒸发、冷却和稀释等作用，达到扑灭火灾的目的。

1.隔绝作用

灭火泡沫在燃烧物表面形成的泡沫覆盖层，可使燃烧的表面与空气隔离，可以遮断火焰对燃烧物的热辐射，阻止燃烧物的蒸发或热解挥发，使可燃气体难以进入燃烧区。

2.隔辐射作用

空气泡沫层封闭了燃烧液体表面，可以隔断火焰的辐射热，阻止燃烧液体的受热蒸发，当泡沫层厚为5cm时，汽油蒸发速度可降至30%～40%，迫使燃烧停止。

3.冷却作用

泡沫析出的液体对燃烧表面有冷却作用。

4.稀释作用

泡沫受热蒸发产生的水蒸气有稀释燃烧区氧气浓度的作用。

覆盖隔离是泡沫的主要灭火作用。

三、泡沫灭火系统分类

根据泡沫灭火剂发泡性能的不同分为低倍数泡沫灭火系统、中倍数泡沫灭火系统和高倍数泡沫灭火系统三类。这三类泡沫灭火系统又根据喷射方式不同（液上、液下）、设备与管道的安装方式不同（固定式、半固定式、移动式）及灭火范围不同（全淹没式、局部应用式）组成各种泡沫灭火的形式，如图3-48所示。

系统形式的选择，应根据保护对象的规模、火灾危险性、总体布置、扑救难易程度、消防站的设置情况等因素综合确定。

图3-48　系统分类

四、泡沫灭火剂的类型与适用范围

1.蛋白泡沫灭火剂

蛋白泡沫灭火剂是由动物的蹄、角、毛、血及豆饼、草籽饼等动、植物蛋白质水解产物为基料制成的泡沫灭火剂。它的主要成分是水和水解蛋白。蛋白泡沫液按与水的混合比例来分，有3%和6%两种类型；按制造原料来分，有植物蛋白和动物蛋白两类。目的使用动物蛋白型居多。

蛋白泡沫灭火剂适用于扑救诸如原油、汽油、柴油、苯、甲苯等非水溶性甲、乙、丙类液体火灾，也可以扑救如纸张、木材等A类火灾。由于蛋白泡沫的热稳定性好，因而在油罐灭火中被广泛使用。

蛋白泡沫灭火剂不适用于液下喷射泡沫系统，不能与干粉灭火剂合用，不能用于扑救水溶性可燃液体以及电器和遇水发生化学反应物质的火灾。

2.氟蛋白泡沫灭火剂

含有氟碳表面活性剂的蛋白泡沫灭火剂称为氟蛋白泡沫灭火剂。它是在蛋白泡沫液中加入适量的“6201”预制液而制成。“6201”预制液是由氟碳表面活性剂、异丙醇和水按照3∶3∶4的质量比配置成的水溶液，又称为FCS溶液。

由于氟碳表面活性剂的表面张力较低，并具有较好的疏油性，所以氟蛋白泡沫灭火剂与蛋白泡沫灭火剂相比，其泡沫流动性与封闭性好，灭火效力大大优于蛋白泡沫灭火剂。

氟蛋白泡沫灭火剂主要用于扑救各种非水溶性可燃液体和一般可燃固体火灾，尤其被广泛用于扑救非水溶性可燃液体的大型储罐、散装仓库、输送中转装置、生产工艺装置、油码头的火灾及飞机火灾。在扑救大面积油类火灾中，氟蛋白泡沫与干粉灭火剂联合使用则效果更好。氟蛋白泡沫灭火剂的显著特点是可以采用液下喷射的方式扑救油罐火灾。它不适用于扑救水溶性可燃液体和遇水燃烧爆炸物质以及带电设备的火灾。

3.抗溶性泡沫灭火剂

用于扑救水溶性可燃液体火灾的泡沫灭火剂称为抗溶性泡沫灭火剂。抗溶性泡沫在灭火中的作用除与一般空气泡沫相同外，还因为从抗溶泡沫中析出的水，可以对水溶性可燃液体的表层有一定的稀释作用，有利于灭火。

抗溶性泡沫灭火剂主要用于扑救乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯等一般水溶性可燃液体的火灾，不适用于扑救低沸点的醛、醚以及有机酸、胺类等液体的火灾。抗溶性泡沫虽然可用于扑灭一般油类火灾和固体火灾，但因价格较高，所以一般很少采用。

4.轻水泡沫灭火剂

轻水泡沫灭火剂又称为水成膜泡沫灭火剂，由氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂和改进泡沫性能的各种添加剂以及水组成。由于所用氟碳表面活性剂的表面张力较低，泡沫析出的混合液能在所保护的非水溶性液体表面上形成一层具有隔绝空气和降温作用的防护膜，增强了泡沫的流动性和疏油性，同时增强了泡沫的封闭性和抗复燃性，因此其灭火效力不仅与泡沫性能有关，还依赖于其防护膜的牢固性。水成膜泡沫灭火剂与蛋白类泡沫灭火剂相比，灭火性能较好，但抗烧性能较差；由于它是合成原料制成的，其储存期较长，通常可储存15～20年。

轻水泡沫灭火剂能与干粉灭火剂联合使用，灭火效果更好。适用于液下喷射泡沫系统以及非吸气型泡沫喷射装置。轻水泡沫灭火剂主要适用于扑灭汽油、煤油、柴油、苯等非水溶性甲、乙、丙类液体火灾，是一种理想的灭火剂。由于其渗透性强，对于A类火灾它比纯水的灭火效率高，所以也适用于扑灭木材、织物、纸张等A类火灾。

轻水泡沫灭火剂不能用于扑救水溶性可燃液体及电气和具有遇湿易燃性物质的火灾。

5.高倍数泡沫灭火剂

高倍数泡沫灭火剂是以合成表面活性剂为基料，发泡倍数为数百倍乃至上千倍的泡沫灭火剂。我国研制的YEGZ型高倍数泡沫灭火剂为浅红色的透明液体，由泡沫稳定剂、发泡剂、组合抗冻剂和水组成。泡沫稳定剂为十二醇，它可以降低泡沫的析液速度，使泡沫在长时间内保持一定的水分，不致很快被破坏。发泡剂为脂肪醇硫酸钠，它是一种阴离子型表面活性剂，具有良好的发泡性能和耐硬水的能力。组合抗冻剂是多种成分的混合物，可提高泡沫液的抗冻能力和耐热性，并且对发泡剂和稳定剂有一定的助溶作用。

高倍数泡沫在火灾发生时，可以迅速地充满整个着火的空间，使燃烧物质与空气隔绝，火焰窒息。虽然高倍数泡沫的热稳定性较差，泡沫容易被火焰破坏，但因大量泡沫的不断补充，破坏作用微乎其微，仍可迅速覆盖可燃物质，扑灭火灾，所以高倍数泡沫灭火剂具有灭火强度大、速度快、水渍损失少、容易恢复工作、产品成本低、无腐蚀性、无毒的优点。

高倍数泡沫主要适用于非水溶性的可燃液体火灾和一般固体物质火灾。特别适于用全充满的方式来扑灭汽车修理间、汽车库、油品厂房和库房、可燃液体机房、锅炉房和燃料油泵房、洞室油库、飞机库、飞机修理库、船舶舱室、地下室、油舱舱室、地下建筑、煤矿坑道等有限空间的火灾；也可用于扑救油池火灾和可燃液体泄漏造成的流散液体火灾。由于高倍数泡沫相对密度较小，流动性能好，在产生泡沫的气流的作用下，可以通过一系列管道被输送到较远的地方和一定的高度去进行灭火。

高倍数泡沫灭火剂不能用于扑救油罐火灾。原因是由于油罐着火时，油罐上方的热气体升力很大，而泡沫的密度很小，导致泡沫不能覆盖到油面上。另外，高倍数泡沫灭火剂不适用于扑救水溶性可燃液体火灾，但是对室内储存的少量水溶性液体火灾，也可采用全充满的方法来进行扑灭。

采用高倍数泡沫灭火时，要注意进入高倍数泡沫产生器的气体不得含有燃烧产物和酸性气体，否则，其泡沫很容易被破坏。

3.4.2　泡沫灭火系统的组成及适用范围

一、低倍数泡沫灭火系统

低倍数泡沫灭火系统主要用于扑救原油、汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等B类火灾，适用于炼油厂、化工厂、油田、油库、为铁路油槽车装卸油的鹤管栈桥、码头、飞机库、机场、燃油锅炉房等。

1.固定式泡沫灭火系统

一般由水池、固定的泡沫泵站（内设泡沫液泵、泡沫液储罐及比例混合器等）、泡沫混合液的输送管道、阀门及泡沫发生器（或液下喷射泡沫发生器、泡沫管道）组成。它适用于下列情况：

①总储量大于、等于500m3的独立的非水溶性甲、乙、丙类液体储罐区；

②总储量大于、等于200m3的水溶性甲、乙、丙类液体立式储罐区；

③机动消防设施不足的企业附属非水溶性甲、乙、丙类液体储罐区。

在《石油库设计规范》（GBJ74—84）中规定，独立的石油库宜采用固定式泡沫灭火系统。固定式泡沫灭火系统根据泡沫喷射的方式不同又分为液上喷射和液下喷射两种形式。

1）液上喷射泡沫灭火系统

该系统是目前国内采用最广泛的一种形式，通过实践证明，其灭火效果良好。

该系统的泡沫发生器是安装在油罐壁的上端，喷射出的泡沫由反射板反射在罐内壁，沿内壁向液面上覆盖，以至盖住燃烧的液面，达到灭火的目的，如图3-49所示。但这种方式的缺点是，当油罐发生爆炸时，泡沫发生器或混合液管道有可能被拉坏，造成火灾失控。

图3-49　固定式液上喷射泡沫灭火系统
1—油罐；2—泡沫发生器；3—泡沫混合液管道；4—比例混合器；5—泡沫液罐；6—泡沫混合液泵；7—水池

2）液下喷射泡沫灭火系统

该系统必须采用氟蛋白泡沫液或水成膜泡沫液。该系统采用高背压的泡沫发生器。泡沫发生器一般装在防火堤外，如图3-50所示。泡沫管入口装在油罐的底部，泡沫由油罐下部进入，通过油层覆盖燃烧液面，达到灭火的目的。

图3-50　液下喷射泡沫灭火系统
1—环泵式比例混合器；2—泡沫混合液泵；3—泡沫混合液管道；4—液下喷射泡沫发生器；5—泡沫管道；6—泡沫注入管；7—背压调节阀

液下喷射灭火系统与固定顶罐液上喷射灭火系统相比，不必考虑罐壁顶端安装泡沫发生器所需的高度，所以同样的罐储油能力可提高约3%，而且在油罐爆炸掀顶时泡沫系统不易遭受破坏。同时，泡沫进入燃烧液面时可以不经过火焰，这就避免了泡沫遭热气流、热辐射和热罐壁高温的破坏，而当泡沫从罐底升到燃烧液面时，泡沫上升产生的浮力，使罐内油品上升，冷却表层油，从而使灭火更容易些。

该系统一般用于固定顶罐，但不能用于水溶性甲、乙、丙类液体的储罐，也不宜用于外浮顶和内浮顶储罐。

2.半固定式泡沫灭火系统

半固定式泡沫灭火系统有一部分设备为固定式，可及时启动，另一部分是不固定的，发生火灾时，进入现场与固定设备组成灭火系统灭火，如图351所示。

根据固定安装的设备不同，有两种形式。一种为设有固定的泡沫产生装置，泡沫混合液管道、阀门、固定泵站。当发生火灾时，泡沫混合液由泡沫消防车或机动泵通过水带从预留的接口进入。另一种为设有固定的泡沫消防泵站和相应的管道，灭火时，通过水带将移动的泡沫产生装置（如泡沫枪）与固定的管道相连，组成灭火系统。

半固定式泡沫灭火系统在石油化工生产企业的装置区、油库的附属码头、给油槽车装卸的鸭管栈桥以及露天或吊棚堆放以及只有较强的机动消防设施的甲、乙、丙类液体的储罐区等。

图3-51　半固定式液上喷射泡沫灭火系统
1—泡沫消防车；2—油罐；3—泡沫产生器；4—泡沫混合液管道；5—地上式消火栓

3.移动式泡沫灭火系统

用水带将消防车或机动消防泵、泡沫比例混合装置、移动式泡沫产生装置等连接组成的灭火系统即为移动式泡沫系统。当发生火灾时，所有移动设施进入现场通过管道、水带连接组成灭火系统，如图3-52所示。

设置移动式泡沫系统的甲、乙、丙类液体储罐区，其储罐上未安装固定泡沫产生器或泡沫管道，当被保护储罐发生火灾时，靠移动式泡沫产生装置向着火储罐内供给泡沫灭火。需要指出，移动式泡沫系统的各组成部分都是针对所保护的储罐区设计的，其泡沫混合液供给量、机动设施到场时间等方面都有要求，而不是随意组合的。

该系统使用起来机动灵活，并且不受初期燃烧爆炸的影响。因此移动式泡沫灭火系统常作为固定式、半固定式泡沫灭火系统的备用和辅助设施。

但是该系统是在发生火灾后应用，因此扑救不如固定式泡沫灭火系统及时，同时由于灭火设备受风力等外界因素影响较大，造成泡沫的损失量大，需要供给的泡沫量和强度都较大。

下列场所宜选用移动式泡沫灭火系统：总储量不大于500m3、单罐容积不大于200m3，且罐壁高度不大于7m的地上非水溶性甲、乙、丙类液体立式储罐；总储量小于200m3、单罐容积不大于100m3，且罐壁高度不大于5m的地上水溶性甲、乙、丙类液体立式储罐、卧式储罐；甲、乙、丙类液体装卸区易泄漏的场所；《石油库设计规范》规定半地下、地下、覆土和卧式油罐，润滑油罐也可采用移动式泡沫灭火系统。

图3-52　移动式泡沫灭火系统
1—泡沫消防车；2—油罐；3—泡沫钩管；4—地上式消火栓

4.泡沫喷淋灭火系统

泡沫喷淋灭火系统是将泡沫通过喷头以喷淋或喷雾形式均匀喷洒在物体表面上，达到控制和扑灭火灾的目的。它主要由火灾自动报警及联动控制系统、消防供水系统、泡沫比例混合装置、雨淋阀组、泡沫喷头等组成，多为顶喷式，与自动喷水系统中的雨淋系统类似。泡沫喷淋灭火系统诞生于20世纪50年代，主要用来扑救室内外甲、乙、丙类液体初期溢流火灾。

传统的泡沫喷淋系统是采用吸气型喷头，主要以泡沫来灭火。随着成膜类泡沫液研制成功后，出现了采用泡沫—水两用喷头乃至水喷头的泡沫—水喷淋系统。泡沫—水喷淋系统是将传统泡沫喷淋系统与自动喷水系统相结合的灭火系统，它的优点是喷洒一定时间的泡沫灭火以后再喷洒水冷却以防复燃。泡沫—水喷淋系统具备灭火、冷却双功效，并且可采用标准水喷头，使系统安装方便、造价低，正在取代传统的泡沫喷淋系统。

按照场所不同，结合相关规范、标准的规定，对泡沫喷淋系统和泡沫—水喷淋系统选择如下：

非水溶性甲、乙、丙类液体可能泄漏的室内场所；泄漏厚度不超过25mm或泄漏厚度超过25mm但有缓冲物的水溶性甲、乙、丙类液体可能泄漏的室内场所宜选用泡沫喷淋系统。

汽车槽车或火车槽车的甲、乙、丙类液体装卸栈台；卧式储罐、某些石化工艺装置等没有围堰的甲、乙、丙类液体室外场所可选用泡沫喷淋系统。

汽车库等甲、乙、丙类液体潜在泄漏量较小，并伴有橡胶轮胎等物质火灾的场所宜设置闭式泡沫—水喷淋系统。

Ⅰ类飞机库飞机停放和维修区内应设置泡沫—水雨淋系统。

二、中倍数泡沫灭火系统

该系统的灭火原理、扑救对象及使用场所和高倍数泡沫灭火系统基本相同。凡高倍数泡沫灭火系统不适用的场所，中倍数泡沫灭火系统一般也不适用，但是它能扑救立式钢制储油罐内火灾。

中倍数泡沫灭火系统多用作辅助灭火设施。它分为局部应用式中倍数泡沫灭火系统和移动式中倍数泡沫灭火系统两种类型。

1.局部应用式中倍数泡沫灭火系统

向局部空间喷放中倍泡沫的固定式、半固定式系统称为局部应用式中倍数泡沫灭火系统。该系统一般由下列设备组成：固定的泡沫发生器、泡沫混合液泵或水泵及泡沫液泵、比例混合器、水池、泡沫液罐、管道过滤器、阀门、管道及其附件等组成。根据安装方式，一般可分为两种形式：所有设备都固定安装的叫作固定式中倍数泡沫灭火系统；只固定安装一部分，其余的不固定安装的叫作半固定式中倍数泡沫灭火系统。

下列场所可选用该系统：

①大范围内的局部封闭空间；

②大范围内的局部设有阻止泡沫流失的围挡设施的场所；

③流散的B类火灾场所；

④不超过100m2流淌的B类火灾场所。

《石油库设计规范》的修订版规定：独立的石油库宜采用固定式，企业附属油库，当企业有较强的消防力量时，宜采用半固定式。

2.移动式中倍数泡沫灭火系统

全部组件可以手提的一套机动灭火装置。该系统由水罐消防车或者手抬机动泵、比例混合器或泡沫消防车、手提式或车载式泡沫发生器、泡沫液桶、水带及其附件等设备所组成。

该系统的泡沫发生装置的射程一般在10～20m之间。

下列场所可采用该系统：

①发生火灾的部位难以确定或人员难以接近的较小火灾场所；

②流散的B类火灾场所；

③不超过100m2流淌的B类火灾场所。

《石油库设计规范》的修订版规定：

①容量不大于200m2的地上油罐；

③半地下、地下、覆土和卧式油罐；

③润滑油罐可采用移动式。该系统也可作为局部应用式中倍数泡沫灭火系统的辅助手段。

三、高倍数泡沫灭火系统

高倍数泡沫灭火系统和中倍数泡沫灭火系统与低倍数泡沫灭火系统相比，具有发泡倍数高、灭火速度快、水渍损失小的特点。高倍数泡沫灭火系统可以全淹没和覆盖的方式扑灭A类和B类火灾，可以有效地控制液化石油气、液化天然气的流淌火灾，但它不用于扑救立式油罐内的火灾。

1.全淹没式高倍数泡沫灭火系统

该系统是将泡沫充满整个需要保护的空间，也就是将高倍数泡沫按规定的高度充满被保护区域，并将泡沫保持到所需要的时间。在保护区域内的高倍数泡沫以全淹没的方式封闭火灾区域，阻止连续燃烧所必需的新鲜空气接近火焰，使其窒息、冷却，达到控制和扑灭火灾的目的。

该系统一般采用固定式，由下列设备组成：水泵、泡沫液泵、储水设备、泡沫液储罐、比例混合器、压力开关、管道过滤器、控制箱、泡沫发生器、导泡筒、固定管道及阀门、附件。如果配上火灾自动探测器、报警装置、控制装置即可组成自动控制全淹没式高倍数泡沫灭火系统，如图3-53所示。

图3-53　自动控制全淹没式高倍数泡沫灭火系统
1—手动控制器；2—压力开关；3—泡沫液泵；4泡沫液罐；5—过滤器；6—水泵；7—比例混合器；8—水罐；9—自动控制箱；10—探测器；11—报警器；12—高倍数泡沫发生器；13—电磁阀

下列场所可选用全淹没式高倍数泡沫灭火系统：

①大范围的封闭空间；

②大范围的、设有阻止泡沫流失的固定围墙或其他围挡设施的场所。

2.局部应用式高倍数泡沫灭火系统

这种系统主要用于大范围内的局部场所，一般有如下两种形式：

1）固定式。它的组件与自动控制等要求均与全淹没式高倍数泡沫灭火系统相同。

2）半固定式。一般由泡沫发生器、压力开关、导泡筒、控制箱、管道过滤器、阀门、比例混合器、水罐消防车或泡沫消防车、管道、水带及附件等设备组成。

下列场所可选择局部应用式高倍数泡沫灭火系统：

①大范围内的局部封闭空间；

②大范围内的局部设有阻止泡沫流失的围挡设施的场所。

例如，需要特殊保护某一个大厂房内的火灾危险性较大的试验间、高层建筑地下汽车库和地下仓库等场所及有限的易燃液体的流淌火灾、敞口罐、油罐防护堤、矿井、沟槽内火灾等。

3.移动式高倍数泡沫灭火系统

该系统的灭火原理与全淹没式和局部应用式是相同的，只是设备可以移动。它也采用“淹没方式”扑灭火灾，所以在任何火灾场所扑救火灾之前，都要求火灾场所应有固定的或临时的用不燃、难燃材料设置的、能阻止泡沫流失的围挡措施，使高倍数泡沫能迅速形成覆盖层，淹没防护区，扑救和控制火灾。该系统使用灵活、方便，可以作为固定式灭火系统的补充设施。

该系统一般由下列设备组成：手提式泡沫发生器或车载式泡沫发生器、比例混合器、泡沫液桶、水带、导泡筒、分水器、水罐消防车或手抬机动泵等。

下列场所可选择该系统：

①难以确定发生火灾的部位或人员难以接近的火灾场所；

②流淌的B类火灾场所；

③发生火灾时需要排烟、降温或排除有毒气体的封闭空间。

4.探测、报警与控制

1）全淹没式高倍数泡沫灭火系统或局部应用式高倍数泡沫灭火系统，应设置火灾自动报警系统。

2）消防控制中心（室）和防护区应设置声光报警装置。当火灾发生后，立即通过声和光两种信号向防护区内工作人员报警，提示他们立即撤离，同时使控制中心人员采取相应措施喷放泡沫扑救火灾。

3）消防自动控制设备宜与防护区内门窗的关闭装置、排气口的开启装置以及生产、照明电源的切断装置等联动。

4）探测、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》的规定。

3.4.3　泡沫灭火系统主要组件

泡沫灭火系统主要组件由通用设备和专用设备组成。通用设备主要是消防水泵等除泡沫系统外其他消防系统也使用的设备；专用设备是指泡沫比例混合设备和泡沫产生设备等在泡沫系统中使用的设备。本节主要介绍专用设备。

一、泡沫产生器

空气泡沫产生器是泡沫灭火系统中产生空气泡沫的设备。空气泡沫产生器的作用是将空气与泡沫混合液混合形成灭火泡沫，空气泡沫产生器按使用位置分为液上空气泡沫产生器和液下空气泡沫产生器。按产生泡沫的倍数分为低倍数、中倍数和高倍数泡沫产生器。在不同的泡沫灭火系统中，采用不同形式的泡沫发生器。

1.低倍数泡沫产生器

1）液上喷射空气泡沫产生器

这种泡沫发生器有PC型横式（图354）和PS型竖式两种形式。它们的工作原理相同，只是安装方式不同。

图3-54　PC型横式泡沫产生器结构
1—密封玻璃；2—喷嘴；3—滤网；4—泡沫喷管；5—导板

当泡沫混合液通过喷嘴时造成负压，因而有大量空气被吸入产生器内，同泡沫混合液混合形成空气泡沫，带压的泡沫流将密封玻璃片冲破，然后进入油罐。油罐内装有导板。泡沫在导板作用下，沿罐壁流下，覆盖燃烧液面，达到灭火的效果。

密封玻璃片是用来防止易燃气体外溢的，但它又是一种易碎品，所以必须经常检查，发现破碎时要及时更换。滤网是用来防止杂物进入的，也需要经常检查，一旦发现杂物堵塞时要及时加以清除。所以，泡沫产生器的安装位置，要便于管理人员维护、检查。

2）液下空气泡沫产生器

液下空气泡沫产生器又称液下高背压泡沫产生器。

液下高背压泡沫产生器是液下喷射灭火系统的关键设备。泡沫混合液通过此装置能吸人空气，产生低倍数泡沫，其出口具有一定的压力。

液下喷射空气泡沫产生器的结构如图3-55所示，其中压力表用于指示液体进口压力；喷嘴用于控制流量和节流；止回球用于超背压时自动关闭吸气口，制止液体外溢。

图3-55　液下空气泡沫产生器结构
1—压力表；2—喷嘴；3—止回球；4—混合管；5—扩散管

2.中倍数泡沫产生器

中倍数泡沫产生器属吸气型，有固定式、移动式两种。它主要由喷嘴、发泡网及筒体等组成，如图3-56所示。其工作原理是：具有一定压力的泡沫混合液进入产生器的喷嘴后，均匀地喷向发泡网表面，在其上形成一层薄膜，同时吸入足够量的空气，将液膜吹膨成21～200倍的泡沫群。

图3-56　中倍数泡沫产生器工作原理

3.高倍数泡沫产生器

高倍数泡沫产生器与中倍数泡沫产生器的工作原理不同，后者是吸气型泡沫产生器，前者是吹气型。其工作原理如图3-57所示。

图3-57　高倍数泡沫产生器工作原理

水和高倍数泡沫液按所要求的比例混合后，以一定的压力进入产生器，通过喷嘴以雾化的形式均匀喷向发泡网，在网的内表面上形成一层混合液薄膜，由风叶送来的气流将混合液薄膜吹胀成大量的气泡。

目前，国内该泡沫产生器有水轮式和电动式两种。水轮机驱动式高倍数泡沫发生器已有5种规格的系列产品，可按其发泡量、发泡倍数和外形尺寸进行选择；电动机驱动式高倍数泡沫发生器只有可用于大范围内的大型泡沫发生器（1000m3/min）和用于煤矿的可移动的高倍数泡沫发生装置。

二、泡沫喷头

泡沫喷头用于泡沫喷淋系统，一般分为吸气式和非吸气式两种。

1.吸气式

该种泡沫喷头有吸气的孔，可采用蛋白、氟蛋白或水成膜泡沫液。如图3-58所示。

图3-58　吸气式泡沫喷头

1）顶喷式泡沫喷头。它安装在被保护物体的上部，从上向下喷洒泡沫。

2）水平式泡沫喷头。它安装在被保护物体的侧面，水平喷洒。

3）弹射式泡沫喷头。它安装在被保护物的下方地面上，垂直和水平喷洒泡沫。

2.非吸气式

该种喷头没有吸气孔，不能吸入空气，喷头喷洒出来的不是具有一定倍数的泡沫，而是雾状的泡沫混合液滴。它只能用水成膜泡沫液，不能用蛋白和氟蛋白泡沫液。该种喷头可以由水雾喷头替代。目前，该类喷头有4种，它们都是悬挂型的（也可侧挂），一般不安装在地面上。这四种喷头为旋流型非吸入式喷头、撞击型非吸入式喷头、扩散型非吸入式喷头和喷洒型非吸入式喷头。

三、泡沫枪

它是移动式泡沫灭火系统的重要组件，俗称泡沫管枪，是一种轻便的消防器材。它的管牙接口与水带相接，供水和泡沫液混合后使可用来产生和喷射空气泡沫。它的构造如图3-59所示，其性能如表3-39所示。

图3-59　空气泡沫枪
1—喷嘴；2—启闭柄；3—手轮；4—吸管；5—吸管接头；6—管牙接口

表3-39　空气泡沫枪主要性能参数

空气泡沫枪应配用6%的空气泡沫液。当采用吸管吸泡沫液时，则应迅速装好吸管，并检查密封性是否良好，然后将吸管一端插入泡沫液桶中；在不采用吸管吸泡沫液时，水泵上需配备比例混合器，按规定比例送入空气泡沫混合液。

四、泡沫钩管

空气泡沫钩管是和消防车配合使用的一种移动式泡沫灭火设备，主要用来扑救各种油罐的火灾。国内泡沫钩管为PG16型，构造如图3-60所示。

图3-60　泡沫钩管

泡沫钩管由弯形钩管、空气管、65mm管牙接口和孔板等组成，用65mm管牙接口连接水带，通过水带输送空气泡沫混合液。当混合液流过空气管时，在孔板上部周围形成负压，这样从空气孔吸入大量空气并与混合液混合，经锥形管逐渐扩散，形成空气泡沫并从喷管喷出，达到灭火的目的。

五、泡沫比例混合器

泡沫比例混合器是空气泡沫灭火系统的关键设备之一。水和泡沫液通过它能按一定比例自动混合成泡沫混合液。我国目前已生产的泡沫比例混合器按工况和结构形式的不同分为两种：第一类是负压类，即环泵式泡沫比例混合器和管线式比例混合器；第二类正压类，即压力式泡沫比例混合器和平衡式泡沫比例混合器。

1.环泵式泡沫比例混合器

它固定安装在消防泵的出水管和进水管之间，管线形成环流状，故称环泵式泡沫比例混合器。它的出口与泵的吸入管相接，用泵的出水作动力源，通过比例混合器的喷嘴形成真空，按比例吸入泡沫液后进入泵的吸入管，形成泡沫混合液后输出。

它适用于低倍数泡沫灭火系统，也适用于集中控制流量基本不变的一个或多个防护区的局部应用式中倍数泡沫灭火系统。它一般和固定式消防泵配套使用，也可安装在泡沫消防车上。应用时必须要注意下列几点：

1）出口背压宜为零或负压，当进口压力为0.7～0.9MPa时，其出口背压可为0.02～0.03MPa。

2）环泵式比例混合器的吸液口不应高于泡沫液储罐的最低液面1m。

3）环泵式比例混合器一般用于6%型泡沫液。

4）油罐采用中倍数泡沫灭火系统时，该系统的混合比要求为8%。

2.管线式负压泡沫比例混合器

它是一种可移动使用的便携式比例混合装置，一般用于移动式泡沫灭火系统中，低、中、高倍数泡沫灭火系统均可采用；另外，在流量较小的局部应用式高倍数泡沫灭火系统中也可采用。它在高倍数泡沫灭火系统中也被称为负压比例混合器，又称管道吸入式比例混合器。

在低倍数泡沫灭火系统中，它通常连接在消防水带之间，而且靠近泡沫发生装置。它的出口压力须满足克服管线式泡沫比例混合器出口至泡沫发生装置这段消防水带的摩阻和泡沫发生装置需要的进口压力。只有这样，才能形成良好的泡沫。

在高倍数泡沫灭火系统中，使用这种比例混合器时须与相应的泡沫发生器配套使用。它安装在消防泵和泡沫发生器之间的水带或管道上，一般距发生器有一定的距离，但不应超过40m，可以在距火区稍远的地方吸液。它最好与消防车出口直接相接。由于泡沫发生器设置的高度及两者之间水带或管道长度会影响混合比的精度，所以在设计和实践中应当注意。高倍数泡沫灭火系统采用该比例混合器应符合下列规定：

1）水进口压力范围为0.6～1.2MPa。

2）水流量范围为150～900L/min。

3）比例混合器的压力损失可按水进口压力的35%计算。

用于移动式中倍数泡沫灭火系统时，它需与中倍数泡沫发生器配套使用。

3.压力式泡沫比例混合器

当水通过比例混合器时，在喷嘴出口与扩散管之间形成一个低压区，因此，不需要较高的泡沫液进口压力即可使泡沫液进入其间并与水进行混合。

其中，储罐式压力比例混合器应用于低倍数泡沫灭火系统中。

4.平衡压力比例混合器

它适用于集中控制不同流量的各个防护区的全淹没式或局部应用式高、中倍数泡沫灭火系统，也能用于一个防护区。同时它也适用于低倍数泡沫灭火系统，但是目前国内用得较少。

它由平衡压力调节阀和比例混合器两部分组成。水和泡沫液分别由泵送入平衡压力比例混合器，由于平衡压力调节阀的作用，进入比例混合器的泡沫液流量随水的流量增减而增减，在标定的流量范围内能自动地保持一定的混合比。

3.4.4　泡沫灭火系统设计原则

泡沫灭火系统的设计计算包括确定泡沫混合液流量、泡沫液总储量、比例混合器选定和泡沫混合液管道。本节主要介绍低倍数泡沫灭火系统设计。

一、一般规定

（1）低倍数泡沫灭火系统用于扑救储油罐区的泡沫混合液量应为储罐区内扑救单罐火灾的最大用量及扑救该储罐流散液体火灾所需设的辅助泡沫枪混合液用量之和。表3-40为泡沫枪的数量和连续供给时间。

表3-40　泡沫枪的数量和连续供给时间

（2）泡沫液的总储量除要满足灭火所需要的泡沫液量外还需考虑充满管道所需的量。

（3）采用固定式泡沫灭火系统时，除设置固定式泡沫灭火设备外，还应配备一定数量的移动式泡沫灭火设备。

二、液上喷射泡沫灭火系统

1.泡沫混合液流量计算

扑救固定顶罐、浅盘式和浮盘采用易熔材料制作的内浮顶储罐发生初期火灾所需泡沫混合液流量应为扑救储罐和流散液体的流量之和，即

表3-41　泡沫混合液供给强度和连续供给时间

储罐配置的泡沫产生器个数，可按式（3-52）计算

实际设置的泡沫产生器的数目不应小于表3-42的要求。

根据实际采用的泡沫产生器数量可按式3-49计算Q1。

表3-42　泡沫产生器的设置数量

2.泡沫混合液的总储量计算

泡沫混合液的总储量按式（3-54）计算。

3.水池的容量计算

当工程中只设泡沫消防泵房，消防冷却水量另有考虑，此时可按配置泡沫混合液所用的水量来确定水池容量。

如果消防水泵与泡沫混合液泵共建同一个泵房，合建储水池，则水池的容量应包括三部分：即合建水池的容积等于着火油罐的冷却用水量、临近油罐的冷却用水量及配置泡沫混合液所需的水量三者之和。

4.比例混合器的确定

比例混合器有多种形式，环泵式比例混合器在我国应用居多。根据计算得出的泡沫混合液流量来查比例混合器样本，从而确定比例混合器个数；比例混合器应有25%的备用量考虑，但是不能少于一个。

泡沫混合液管道的计算及设置要求：根据泡沫混合液流量Q，确定泡沫混合液管道的管径D。管道的设计流速不能超过3m/s。泡沫混合液管道的管径可按表3-43选用。

表3-43　泡沫混合液管径选择参考数据

泡沫混合液管道设置应符合《低倍数泡沫灭火系统设计规范》的规定：

1）每个泡沫产生器应用独立的混合液管道引至防火堤外。

2）连接泡沫产生器的泡沫混合液立管应用管卡固定在罐壁上，间距不宜大于3m，泡沫混合液的立管下端，应设锈渣清扫口。泡沫混合液立管宜用金属软管与水平管道连接。

3）防火堤外的泡沫混合液管道上，宜设置消火栓。

4）防火堤内的泡沫混合液的水平管道，宜敷设在管墩或管架上，但不应与管墩、管架固定。

5）泡沫混合液管道的设计流速，不宜大于3m/s，其水力计算按现行的国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》的要求计算。

5.泵的选择

根据系统所需的泡沫混合液流量与总压力选择相应的泵。水泵的扬程可

按式（359）计算。

三、外浮顶储罐，单、双盘式内浮顶储罐

该类罐的设计应符合以下规定：

（1）液流量为燃烧面积（F）和供给强度（Ⅰ）之积。

（2）泡沫堰板距离罐壁不应小于1.0m，当采用软密封时，泡沫堰板高度不应小于0.9m。当采用机械密封时，泡沫堰板高度不应小于0.25m，在泡沫堰板最下部应设置排水孔，其开孔面积宜按每m2环形面积设2个12mm×8mm的长方形孔计算。

（3）单、双盘式内浮顶储罐的泡沫堰板距罐壁不应小于0.55m，其高度不应小于0.5m。

（4）泡沫混合液的最小供给强度、泡沫产生器的最大保护周长和连续供给时间均应符合表3-44的规定。

表3-44　泡沫混合液的最小供给强度、泡沫产生器的最大保护周长和连续供给时间

（5）内浮顶储罐的泡沫灭火系统泡沫混合液的供给强度和连续供给时间应符合表3-41的要求。

四、液下喷射泡沫灭火系统

液下喷射泡沫灭火系统由于喷射的位置在液下，所以与液上喷射泡沫灭火系统的设计有区别。

（1）扑救储罐火灾所需的泡沫混合液流量按式（3-50）确定。当采用氟蛋白泡沫液时，泡沫混合液的供给强度及连续时间可按表3-41选用。泡沫产生器个数可按式（3-52）确定。泡沫产生器的泡沫混合液流量为：

（2）泡沫喷口的设计

根据泡沫混合液的设计流量Q1及发泡倍数N（一般按3倍计），计算出要求的泡沫量QPL，L/s。

喷射口直径可按式（362）计算

泡沫喷射口设置数量不应小于表3-45的规定。喷口直径一般可根据图3-61来确定。

表3-45　喷射口设置数量

图3-61　氟蛋白泡沫流速与管径关系

泡沫喷射口应安装于储罐水垫层上，液下泡沫喷射口的口型为向上斜，其斜口角度为450，喷射管伸入罐内的长度不得小于喷射管直径的10倍。当设置1个喷射口时，喷射口设于储罐中心；当设置多个喷射口时，其应均匀布置。

（3）泡沫管道的计算及设置要求。泡沫管道的沿程水头损失可按式（3-63）计算。

表3-46　管道阻力损失系数

泡沫管道的沿程和局部损失之和可按式（3-64）计算

液下喷射泡沫灭火系统，防火堤外的泡沫管线，应设置钢质控制阀、放空阀，并在通往放空阀的方向上有0.002的坡度；不应设置消火栓、排气阀。防火堤内的泡沫管道上，应设置钢质控制阀和单向阀。

五、泡沫喷淋系统

1.泡沫混合液流量可按式（3-65）计算

2.泡沫喷头数量可按式（3-66）计算

3.泡沫混合液混合比可按式（3-67）计算

4.水泵的选择

水泵应按设计流量和设计扬程选定：

5.泡沫混合液管道的水力计算及设置要求

根据泡沫混合液流量确定混合液管道的直径，管道的设计流速不应大于3m/s，水力计算可按现行的国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》水力计算确定。泡沫混合液管道在最高处应设排气阀，其水平管道应在管墩或管架上敷设，但不要与管墩或管架固定。

六、泡沫泵站

固定式泡沫灭火系统一般应设泡沫泵站，泡沫泵站的设计应符合下列要求：泡沫泵站宜与消防水泵房合建，其建筑耐火等级不应低于二级。泡沫泵站与保护对象的距离不宜小于30m，且应满足在泡沫消防泵启动后，将泡沫混合液或泡沫输送到最远保护对象的时间不宜大于5min。

泡沫消防泵应设置备用泵，其工作能力不应小于最大一台泵的能力。当符合下列条件之一时，可不设置备用泵。

（1）水溶性甲、乙、丙类液体总储量小于2500m3，且单罐容量小于500m3。

（2）水溶件甲、乙、丙类液体总储量小于1000m3，且单罐容量小于100m3。

【例3-3】　储存轻柴油拱顶罐公称容积1000m3油罐一座，几何尺寸如下：罐底圆直径为11.58m，罐壁高度为10.58m。拟采用低倍数6%型氟蛋白泡沫液固定式液下喷射泡沫灭火系统，试确定泡沫混合液流量、泡沫喷射口数量和口径。

解：根据现场情况，系统平面图及系统图示如图3-62所示。

图3-62　固定式液下泡沫灭火系统图示

1.扑救储油罐发生火灾所需泡沫混合液流量

2.液下喷射泡沫产生器数量

3.设计泡沫混合液流量

上式中q1查产品样本得到，其进口压力为0.7MPa、背压力0.175MPa的PCY900型混合液流量为900L/min，则设计泡沫混合液流量应为：Q1设＝1×900L/min＝15L/s。

4.确定泡沫喷口直径

选用喷口直径D＝150mm，数量按表取1个。