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2 0 1 0 年2 月无源自动水喷淋系统常新岩等 2 9 无源自动水喷淋系统’ 常新岩郁刚徐鸿儒朱富荣 北京国科安联科技咨询有限公司 北京，1 0 0 0 3 7 [ 摘要] 文章通过对民爆行业消防系统功能现状分析，指出了某些现实存在的问题，肯定了无源自动水喷淋系 统是一种能自动监测温度异常或险情发生后立即自动采取灭火动作的本质安全消防技术。 [ 关键词] 炸药安全喷淋灭火 [ 分类号] T J 5 3 3 1 引言 民用爆破器材行业的易燃易爆危险品生产、储 藏、运输等场所，一般具有人员较少或无人值守，采 取自动操作 人机分离 等特点。由炸药的燃烧爆 轰机理所决定，水是阻止炸药从燃烧转为爆轰的有 效灭火介质之一，因此，安全可靠的智能化自动水喷 淋系统是灭火或防止和阻止炸药燃烧转为爆轰的有 效途径。民用爆破器材生产场所迫切需要一种能自 动监测温度异常或险情发生后能立即自动采取灭火 动作的本质安全消防技术。 2 民爆行业消防系统现状分析 2 ．1 民用爆破器材生产、储存过程消防系统现状分 析 民用爆破器材生产、储存过程的消防系统，从场 所来分可分为生产区消防系统和库区消防系统；从 使用功能来分可分为室内消防系统和室外消防系 统。目前我国民用爆破器材储存库区普遍采用的都 是室外消防系统，生产区消防系统包括室内消防系 统和室外消防系统两种功能。室外消防系统一般包 括水源、水池、供水管路、室外消火栓等。在有可能 利用地势设置高位水池时，消防给水管网为常高压 给水系统，由消火栓接出水带、水枪灭火。消防给水 管网为临时常高压给水系统时，室外消火栓一般通 过消防水泵加压或使用消防车灭火；在起火或爆炸 后引起火灾时，临时非常高压给水系统应能及时、有 效地启动消防水泵。室内消防系统一般利用室外给 水管网，在民用爆破器材生产工房布置消防雨淋系 统，消防雨淋系统设感温或感光探测自动控制启动 设施，同时还设置手动控制启动设施。 根据笔者几年来现场安全评价调研发现，目前 我国民用爆破器材生产、储存过程消防系统存在的 主要问题是 1 消防储备水量不足。达不到“当危 险品生产区内不设置消防雨淋系统时，消防储备水 量应为室内、室外消火栓系统3h 的用水量或当危 险品生产区内设置消防雨淋系统时，消防储备水量 应为最大一组雨淋系统1 h 用水量与室内、室外消火 栓系统3h 用水量之和；危险品总仓库区消防用水 量按2 0L ／s 计算，消防延续时间3 h 当危险品总仓 库区总库存量不超过1 0 0t 时，消防用水量为1 5 L ／s ” 要求⋯； 2 消防储备水量经常被动用； 3 冬季消防储备水及其供水管路冰冻； 4 采用临时 高压给水系统时，消防水泵不能保证在火警3 0 s 内 启动，并在火场断电时仍能正常运转【1 1 ； 5 消防雨 淋系统自动控制启动失效。 由于存在上述种种问题，在民用爆破器材生产、 储存过程发生火灾时，消防系统不能应急启动，造成 火灾蔓延或炸药燃烧转为爆轰的事故不为鲜见，给 人民生命财产带来了巨大损失。 2 ．2 民用爆破器材运输过程消防系统现状分析 多年来，民用爆破器材以汽车运输为主。为加 强爆破器材运输管理，保障运输安全，2 0 0 1 年3 月 1 9 日原国防科学技术工业委员会民爆器材监督管 理局以科工爆[ 2 0 0 1 ] 1 5 6 号颁发爆破器材运输车 安全技术条件。目前，生产和经营企业的外部运 输一般均采用符合爆破器材运输车安全技术条 件的运输车辆。爆破器材运输车安全技术条件 中规定的消防安全装置主要为“在货箱内装设感烟 火灾探测器”。当货箱内的易燃爆炸物品意外着火 时，该装置即使能检测到火情，但没有应急施救措 施，只能任其火势发展，甚至发生燃烧转为爆轰的严 重后果。 因此，目前民用爆破器材运输过程中发生燃烧 收稿日期2 0 0 9 彤研 作者简介常新岩 1 9 6 5 一 ，男，注册安全评价师、注册认证审核员。主要从事民爆企业安全评价。E - m a r l c x y y l 9 6 5 1 2 6 ．c o i n 万方数据 3 0 爆破器材E x p l o s i v e M a t e r i a l s 第3 9 卷第1 期 事件，缺少一种本质安全性的消防措施。 2 ．3 密闭设备设施内的消防设施起不到应急灭火 作用 民用爆破器材工程设计安全规范G B 5 0 0 8 9 - 2 0 0 7 以下简称民用爆破规范 9 ．0 ．1 1 条规定 “在粉状铵梯炸药、铵油炸药生产的轮碾机、晾药 机、梯恩梯球磨机；膨化硝铵炸药生产的轮碾机、破 碎机、混药机、晾药机；导火索生产的三成分球磨机 和粉状炸药螺旋输送设备的内部、上方或周围均应 设置雨淋喷头、闭式喷头或水幕管等消防设施”⋯。 民用爆破规范自2 0 0 7 年8 月1 日实施以来， 企业虽然对不符合上述要求的问题进行了整改，由 于对设置雨淋喷头、闭式喷头或水幕管的标准及效 果无统一要求，有些企业设置的雨淋喷头、闭式喷头 或水幕管存在设置位置不当、在粉尘环境下处于堵 塞状态、不具有自动检测和启闭功能等问题，起不到 应急灭火作用。 3 典型事故案例及其教训 据对各企业上报的事故情况统计，从1 9 7 6 年至 2 0 0 8 年6 月，国内民爆行业共发生各类火灾、爆炸 和其它事故共2 8 6 起，经济损失惨重。下面仅对二 起事故举例分析。 3 ．1 生产过程事故案例及其教训 2 0 0 7 年1 2 月2 3 日1 8 时1 5 分，某公司改性铵 油炸药生产线投料试生产，投料量约5t ，2 0 时2 6 分 工作人员巡视至预混螺旋时，发现螺旋尾部内有冒 烟并伴有火星，致使制药设备内物料燃烧冒烟，持续 达2h 。经调查认为造成此次事故的直接原因是预 混螺旋后端的吊耳轴承摩擦产生热量积聚，使粘附 在吊耳上的物料着火，进而窜到球磨机及出料螺旋， 造成本次着火事故。 经对火灾事故现场进行调查，生产线消防系统 可靠性差。主要表现在混药、输药螺旋内部没设置 消防雨淋装置；混药球磨机两端的消防水管位置不 当和管径过细；工房雨淋系统发生火灾时未动作。 3 ．2 储存过程事故案例及其教训 2 0 0 8 年3 月1 7 日上午9 点3 0 分，河南某公司 仓库发生火灾，烧毁炸药2 ．2 2 5t 。经调查，事故原 因为该公司仓库警卫员在库房内使用打火机将库房 内炸药包装箱上的打包带烧断，重新整理划破包装 袋的炸药，在未确认火源熄灭的情况下锁上仓库门 离去，约1 0m i n 后，仓库发生火灾。 试设想，如果该仓库内设置自动消防雨淋装置， 自动监测温度 光或烟雾 异常后立即自动采取灭 火动作，将可能避免事故的发生。 4 无源自动水喷淋系统 无源自动水喷淋系统由管网、自动启闭阀、喷淋 头以及介质增压装置等构成。自动启闭阀是无源自 动启闭防爆系统的核心部分，其特点是结构简单，性 能可靠，高度智能化，无需电源及外来动力即可自动 判断险情危险程度，并根据需要自动开启灭火介质 输送开关，使整个系统开始工作。 4 ．1 自动启闭阀原理 自动启闭阀成功地将形状温度记忆合金应用到 启闭阀领域。利用形状温度记忆合金在不同温度条 件下有不同的记忆特性，并在形变过程中产生机械 力的特性，配合磁耦合传动系统，达到控制阀门启闭 的目的。经过驯化的弹簧状的形状温度记忆合金， 可以在常态下呈现收缩状态，此时阀门处于关闭状 态，当环境温度到达或超过驯化温度点 或设置点 时，弹簧状的形状温度记忆合金突然产生形变膨胀， 推动传动机构和磁耦合系统，带动阀芯动作打开阀 门。有一定压力的消防介质通过喷嘴喷射而出。当 环境温度下降到一定程度时，形状温度记忆合金形 变恢复到原来的记忆状态，阀门关闭。 记忆合金既是感温材料又是驱动部件，这样就 可以使阀门结构简单。记忆合金有如下特点 1 寿命长，热循环反复动作5 0 万次，其动作特性几乎 没有任何变化。 2 另一重要特征是温度滞后很 小。只有l 一2 K ，作为温度传感元件兼执行元件使用 是十分有利的。 4 ．2 无源自动启闭防爆系统特点 1 在高温异常情况下，无需电源和外力的作 用就可以自动开启阀门，对温度反应灵敏，工作可 靠，可实现火情自动探测、自动降温或灭火，利于建 设本质安全的消防系统。 2 当温度恢复正常、险情解除后，系统可以自 动关闭阀门，最大减少由于水渍造成的损失；当再次 发生火情时，系统可以重复工作，避免险情二次发 生，尤其适宜需要温度控制、火灾易发等人机隔离、 元人值守的高危场所。 3 利用市政自来水管网即可以工作，无需专 门的消防管路。施工方便，成本较低，易于推广，尤 其适合低层建筑以及未安装消防系统的老建筑改 造．可以和其它消防系统兼容结合。 4 喷嘴可设计成不同的喷淋形式，如直接灭 火的喷洒式，可阻断火蔓延的水幕喷嘴，用于降温的 雾状喷嘴，用于移动设备的防爆系统还配备有介质 增压装置。 5 产品具有明显的节水、节能、节材、环保等 万方数据 2 0 1 0 年2 月无源自动水喷淋系统常新岩等 3 1 特点，运行成本低，符合当今建设环境友好型、资源 节约型社会的需要。 6 和电子监控系统结合后，可以形成高效、可 靠的具有自动消防功能的安全生产监控系统网络， 实现过程监控、自动降温、自动灭火功能一体化，提 高监控系统本质安全性，确保武器研制生产过程的 安全监控需要。 5 对民爆行业消防系统有效性的理性思考 炸药爆炸一般是一个燃烧转爆轰的过程，控制 初期燃烧是民爆行业消防系统的根本任务。燃烧危 害的主要方式是 1 火焰的直接作用； 2 热对流， 即燃烧后产生的热气体与未受热的气体对流，使整 个空间温度迅速升高； 3 热辐射，即被燃烧加热的 高温物体以电磁辐射的形式向外发射能量，温度越 高，辐射越强。 4 热传导，即热能由物体温度较高 的部分传至较低的部分。 由此可见，温度升高是燃烧的前兆，因此，与感 光探测和感烟雾探测相比，实现火情自动温度探测、 自动降温或灭火是实现民爆行业消防系统本质安全 的根本途径。 根据笔者的调研和分析，本着实现消防系统有 效性的原则，对目前民爆行业消防系统提出以下论 点。 ． ～ 1 爆炸物品库房内的爆炸物品意外发生燃 烧，因为有房盖的阻隔，目前仅有的室外消防系统对 其基本无效，而库房内的爆炸物品储量一般都较大， 一旦燃烧转为爆轰，后果不堪设想。 2 爆破器材运输车内的爆炸物品意外发生燃 烧，虽然在货箱内装设感烟火灾探测器，该装置即使 能检测到火情，但没有应急施救措施，只能任其火势 发展，一旦发生燃烧转为爆轰，对公共安全将造成重 大危害。 3 目前在生产工房内普遍采用的消防雨淋系 统多为一次性使用探头，无法试验其是否有效，不能 保证消防系统的持续有效性。 4 密闭设备设施内的消防设施 雨淋喷头、闭 式喷头或水幕管 存在设置位置不当、在粉尘环境 下处于堵塞状态、不具有自动检测和启、闭功能等问 题，起不到应急灭火作用。 6 无源自动水喷淋系统可行性方案 菁华昱创北京新技术发展有限公司开发的自动 水喷淋系统目前申报有5 项专利 双稳态双控流量 控制阀、可旋转喷洒的自动温控装置、带预警装置的 自动喷洒控温阀、带烟离子传感器的自动启闭阀、隧 道用无源自动灭火水幕阀 。根据现场应用实际情 况，进一步探讨了传感器设置部位的合理性；采集热 源信号后，通过温度传感装置传输到自动启、闭装 置，执行装置自动启、闭的可靠性，以及自动启、闭时 间的动态响应时间与应急消防对象的匹配关系。结 合民用爆破器材生产、储存和运输现状提出以下应 用技术方案 1 在民用爆破器材生产工房内使用方案利 用生产企业原有的室外消防给水管网，按照民爆 规范要求，对工房内和密闭设备内可能产生热量 或发生燃烧的部位，多点布置温度探测装置和自动 启闭阀，温度探测装置和自动启闭阀可实现分开布 置，和电子监控系统结合形成具有自动消防功能的 安全生产监控系统网络瞄J 。 2 在民用爆破器材储存库房内使用方案利 用经营企业原有的室外消防给水管网，在工库房内 定置储存民用爆破器材部位，多点布置温度探测装 置和自动启闭阀拉j 。 3 在民用爆破器材运输车内使用方案在民 用爆破器材运输车内设置储水装置、介质增压装置、 自动启闭阀等，构成无源自动水喷淋管网【3J 。 7 结束语 消防工作是民爆安全工作的重要内容之一，根 据民爆行业特点，不断提高民爆行业消防设备技术 水平，实现民爆行业消防系统本质安全具有深远意 义。本文得到杨祖一同志的指导，在此表示感谢。 参考文献 [ 1 ] G B5 0 0 8 9 - 2 0 0 7 ．民用爆破器材工程设计安全规范[ s ] ． [ 2 ] G B5 0 0 1 6 - 2 0 0 6 ．建筑设计防火规范[ S ] ． [ 3 ] G B5 0 0 8 4 - 2 0 0 1 ．自动喷水灭火系统设计规范[ s ] ． A u t o m a t i cW a t e rS p r a yS y s t e mw i t h o u tP o w e r C H A N GX i n y a n ，Y UG a n g ，X UH o n g r u ，Z H UF u r o u g B e i j i I l gG u o k eA ／i ] J a l f lC o m u l t i n go fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yC o ．，L t d ． B e i j i I l g ，1 0 0 0 3 7 [ A B S T R A C T ] T h ea u t h o mp o i n tO U tt h ep r o b l e m sdc e r t a i nr e a l i t i e sb a s e d0 1 1t h ef i r ep r o t e c t i o ns y s t c ma n a l y s i 6a fc i v i l e x p l o s i v em a r k e t ．T h e ya f f i r mt h a ta u t o m a t i cw a t e rs p r a ys y s t e mw i t h o u tp o w e r i 8e s s e n f i a ls a f e t y ．T h i ss y s t e mc a nm o n i t o r t h ea b n o r m a lt e m p e r a t u r eo rt h ef i r ed a n g e r ，a n dt h e nr e s p o n dt oe x t i n g u i s ht h ef i r ei m m e d i a t e l ya n da u t o m a t i c a l l y ． [ K E YW O R D S ] e x p l o s i v e ，s a f e t y ，s p r a yi r r i g a t i o n ，e x t i n g u i s ha f i r e 万方数据