環(huán)氧丙烷、輕烴等低沸點可燃液體儲罐廣泛存在于我國的石油化工企業(yè)中，目前，國內(nèi)對該類液體的生產(chǎn)量和需求量越來越大，如我國對環(huán)氧丙烷的需求量以每年12%以上的速度增長。在我國，低沸點可燃液體儲罐一般設(shè)置了空氣泡沫滅火系統(tǒng)，但由于低沸點可燃液體的特殊性及缺乏試驗數(shù)據(jù)，國內(nèi)外對空氣泡沫撲救低沸點可燃液體的滅火性能認識尚不深入。因此，相關(guān)規(guī)范均未對該類儲罐泡沫滅火系統(tǒng)的設(shè)計做明確規(guī)定，如：美國NFPA11《低倍數(shù)、中倍數(shù)、高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)》規(guī)定“沸點低于37.8 ℃的易燃液體應采用較高的供給強度，適宜的供給強度應通過試驗確定”；歐洲標準EN13565(2)-2009 規(guī)定“沸點低于40 ℃

的易燃液體應采用較高的供給強度，適宜的供給強度應通過試驗確定”；GB50151-2010《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定“沸點低于45 ℃的非水溶性液體，設(shè)置泡沫滅火系統(tǒng)的適用性及其泡沫混合液供給強度，應由試驗確定”。為了嘗試解決該問題，某研究所和某公司聯(lián)合開展了凝析油、環(huán)氧丙烷、正戊烷等低沸點可燃液體儲罐空氣泡沫滅火試驗。試驗結(jié)果表明，空氣泡沫難以徹底滅火，對環(huán)氧丙烷等液體甚至無法控火。然而，隨著石化工程的大型化，低沸點可燃液體儲罐的單罐容量也越來越大，且該類儲罐一般和其他石油儲罐設(shè)置在一起，增大了儲罐區(qū)的火災危險性，由于沒有可靠的滅火手段，一旦發(fā)生火災，將導致重大損失。因此，急需解決這一長期困擾泡沫滅火技術(shù)的難題，為低沸點可燃液體儲罐提供可靠的滅火手段。

基于對空氣泡沫滅火試驗研究和現(xiàn)有其它滅火技術(shù)的特性分析，研究小組提出用七氟丙烷滅火劑替代空氣發(fā)泡的七氟丙烷氣體泡沫滅火技術(shù)，并研發(fā)了七氟丙烷氣體泡沫滅火系統(tǒng)，同時針對環(huán)氧丙烷、正戊烷等低沸點可燃液體儲罐成功地開展了系列滅火試驗，為該系統(tǒng)的工程應用提供了基礎(chǔ)條件。

1 空氣泡沫滅火試驗

1.1 試驗液體

低沸點可燃液體易蒸發(fā)、飽和蒸汽壓大，靠普通空氣泡沫的覆蓋隔離作用難以完全阻止可燃蒸汽向燃燒區(qū)域的輸送，其火災一般不易被徹底撲滅。為了研究空氣泡沫對低沸點可燃液體的滅火性能，選擇了三種具有代表性的低沸點可燃液體：凝析油、環(huán)氧丙烷和正戊烷，對三種液體分別進行了多次滅火試驗。

凝析油中C5~C8 占89.28%，C4 以下組份占6.5%；環(huán)氧丙烷為水溶性液體，沸點34.24 ℃，飽和蒸氣壓75.86 kPa(25 ℃)，閃點-37 ℃，爆炸極限2.8~37.0%，20 ℃時在水中溶解度40.5 g，水在環(huán)氧丙烷中的溶解度12.8 g；正戊烷沸點36.10 ℃，飽和蒸氣壓53.32 kPa (18.5 ℃)，閃點-40 ℃，爆炸極限1.7~ 9.8%。

1.2 試驗結(jié)果

試驗基本數(shù)據(jù)見表1所示。

對凝析油進行了5次試驗，其中有1次使用的是滅火試驗殘油。試驗儲罐直徑3.5m，深1.5 m。從試驗情況看，泡沫混合液供給強度約為12.0 L/（min•m2）時，2 min 左右基本控火。但除了用滅火試驗殘油的1 次成功滅火外，其它4 次試驗即使泡沫混合液供給強度為24.0 L/（min·m2），仍不能徹底滅火，而是在一側(cè)罐壁處形成長時間邊緣火，見圖1。另外，由于可燃蒸氣充斥于泡沫之中，使得泡沫也具有可燃性，見圖2。

對于環(huán)氧丙烷，是通過1.73 m2 油盤的試驗篩選后，選擇目前滅火性能最好的6%型抗溶合成型泡沫液，進行了1 次直徑3.5 m 儲罐滅火試驗，儲罐深1m。

在泡沫混合液供給強度為11.6 L/（min•m2）時，供泡沫3 min 不能控火，之后，將泡沫混合液供給強度加大至22.3 L/（min•m2），1 min 后有限控火，見圖3。繼續(xù)供給泡沫，不但不能增強控火功效，且隨著時間增長，環(huán)氧丙烷液體出現(xiàn)沸騰且有大量蒸汽裹挾泡沫溢出，并可聞爆鳴聲，火失控。

對正戊烷進行了4 次試驗，前兩次試驗未加冷卻水，參照GB15308《泡沫滅火劑》中非水溶性液體的試驗方法進行，供泡5 min 未滅火，后兩次試驗將盤壁加高至0.8 m，并在盤壁施加冷卻水，采用兩只泡沫管槍同時供泡，供給泡沫時間超過15 min，最終泡沫充滿油盤仍不能滅火，見圖4。

綜上，普通空氣泡沫對低沸點可燃液體的滅火性能不佳，即使使用較高的供給強度和較長的供給時間，仍不能徹底滅火，對于環(huán)氧丙烷甚至無法控火。

2 系統(tǒng)組成及滅火原理

七氟丙烷氣體泡沫滅火系統(tǒng)主要由泡沫液儲罐、七氟丙烷儲罐、供水系統(tǒng)、泡沫比例混合裝置、七氟丙烷比例混合裝置、七氟丙烷氣體泡沫產(chǎn)生器、閥門和管道等部件組成。滅火系統(tǒng)啟動后，水流通過泡沫比例混合裝置和泡沫液混和，形成泡沫混合液，泡沫混合液再經(jīng)過七氟丙烷比例混合裝置和七氟丙烷液體混合，形成一定比例的七氟丙烷液體和泡沫混合液的混合液體，該混合液體通過特制的七氟丙烷氣體泡沫產(chǎn)生器后產(chǎn)生一定倍數(shù)的七氟丙烷氣體泡沫，施加到燃液表面進行滅火。

七氟丙烷氣體泡沫兼具空氣泡沫覆蓋隔離和七氟丙烷氣體化學抑制的雙重滅火功效。七氟丙烷氣體的密度約是空氣的6 倍，利用七氟丙烷滅火劑發(fā)出的泡沫均勻、致密，覆蓋隔離作用及抗燒性能明顯優(yōu)于空氣泡沫。另外，由于七氟丙烷的飽和蒸汽壓為0.45 MPa（25 ℃），在滅火系統(tǒng)管道內(nèi)呈液態(tài)，與泡沫混合液能充分混合且為液體單相流，便于系統(tǒng)的工程應用。

3 七氟丙烷氣體泡沫滅火試驗

3.1 試驗液體

環(huán)氧丙烷和正戊烷的沸點分別為34.24 ℃和36.1 ℃,在低沸點可燃液體中，屬于滅火難度極大的液體，若七氟丙烷氣體泡沫能夠撲滅這兩種液體火災，則亦能撲滅其他低沸點可燃液體火災，同時考慮到環(huán)氧丙烷為水溶性液體，正戊烷為非水溶性液體，可代表兩種性質(zhì)不同的液體，使用抗溶泡沫液和普通泡沫液進行試驗。因此，選用環(huán)氧丙烷和正戊烷進行七氟丙烷氣體泡沫滅火試驗。

3.2 試驗系統(tǒng)

根據(jù)國內(nèi)外的相關(guān)試驗，一般液體燃料儲罐直徑大于2.5 m 后，直徑對液體燃料燃燒特性的影響基本趨同，另外，現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范中規(guī)定的幾種可燃液體的最小泡沫混合液供給強度，基本參考了面積10 m2（直徑約3.5 m）油盤火的試驗數(shù)據(jù)。因此，選用了直徑為3.5 m 儲罐進行試驗，儲罐深1 m。為防止試驗發(fā)生意外，液體外泄，在儲罐外圍加筑了保護水池。七氟丙烷采用壓縮氮氣驅(qū)動，泡沫混合液采用壓縮空氣驅(qū)動。試驗時，罐壁采用在管道上打孔的方式進行水冷卻。

試驗系統(tǒng)見圖5。

3.3 試驗結(jié)果

主要試驗數(shù)據(jù)見表2。對環(huán)氧丙烷進行了2 次滅火試驗，從試驗結(jié)果可以看到，利用七氟丙烷氣體泡沫，可以實現(xiàn)快速控火和滅火。在12 L/(min·m2)的供給強度下，控火時間小于2 min，滅火時間小于3 min。試驗照片見圖6 和圖7。

對正戊烷進行了2 次滅火試驗，第一次試驗混合液供給強度為6.7 L/

（min·m2），供給泡沫55 s 后控火，供給泡沫6 min30 s 時停止供泡，此時僅剩離泡沫產(chǎn)生器最遠端的小部分邊緣火未滅，停止供泡5 min 后，邊緣火熄滅。第二次試驗供給強為13.1 L/（min·m2），供泡1 min 后控火，2 min 后滅火。試驗照片見圖8 和圖9。

在試驗過程中，對七氟丙烷氣體泡沫的發(fā)泡倍數(shù)和析液情況進行了測試，當七氟丙烷/泡沫混合液混合比在6%左右時，發(fā)泡倍數(shù)在11 倍左右，25%析液時間大于1 h。和空氣泡沫相比，七氟丙烷氣體泡沫致密，覆蓋性能好，泡沫質(zhì)量高。

上述試驗表明，七氟丙烷氣體泡沫的滅火效率遠高于空氣泡沫，以較小的強度供給泡沫時，能夠在較短的時間內(nèi)控火和滅火。

4 總結(jié)及展望

利用空氣泡沫對凝析油、環(huán)氧丙烷、正戊烷等低沸點可燃液體進行的滅火試驗表明，空氣泡沫難以徹底撲滅該類液體火災，對環(huán)氧丙烷等液體甚至無法控火。這一試驗結(jié)果使目前國內(nèi)外消防界對低沸點可燃液體火災的撲救有了新的認識。

利用研發(fā)的七氟丙烷氣體泡沫滅火系統(tǒng)，對環(huán)氧丙烷、正戊烷進行的滅火試驗表明，對于低沸點可燃液體，七氟丙烷氣體泡沫的滅火效率遠高于空氣泡沫，應用較低的供給強度在較短的時間內(nèi)即可有效撲滅該類液體火災。七氟丙烷氣體泡沫滅火系統(tǒng)可應用于低沸點可燃液體儲罐區(qū)，對提高該類儲罐區(qū)的消防安全具有積極意義。

由于七氟丙烷氣體泡沫滅火技術(shù)開發(fā)研究時間較短，出于安全可靠的目的，目前建議的系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)難免偏保守。隨著工程應用的逐步深入，今后會在最佳滅火泡沫倍數(shù)及相應七氟丙烷滅火劑與泡沫混合液的混合比、最佳泡沫混合液供給強度等方面進行深入研究，使系統(tǒng)在安全可靠的基礎(chǔ)上經(jīng)濟合理。

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