雨淋消防系統在民爆工廠中的應用分析

摘要：在國家飛速發展的今天，各種基礎建設對于火炸藥及民用爆破器材的需求量越來越大，各地都在新建和擴建原有的火炸藥工廠及民用爆破器材廠。這些新建和擴建項目中，安全生產的地位被提到了更高的高度，對于各種安全事故（特別是燃燒爆炸事故）的控制和救援，已經成為各級管理部門工作的重點。本文將對燃燒和事故的定義及分類進行簡單的論述，對于傳統消防系統的滅火機理進行分析，研究現有消防系統的應用現狀和存在的主要問題，并對系統的改進提出建議，提高現有消防系統在控制火炸藥和民爆工廠燃燒事故中的作用。

關鍵詞：燃燒爆炸事故；消防設備；雨淋系統

一、水消防系統應用存在的問題及改進建議

水消防系統由于其造價低廉、可靠性高、使用方便，廣泛應用于火炸藥和民爆工廠。但由于火炸藥和民爆工廠中工藝的特殊性，在實際應用中存在較多問題。

（一）水源

水消防系統利用的就是最普通的水，其水源可以是市政供水、水庫儲水、地表徑流或地下水。雖然水的來源很多，取得也比較方便，但在火炸藥和民爆工廠設計的實際情況中，由于各方面的限制，消防系統的水源選擇存在諸多困難。

1.存在問題

由于火炸藥和民爆工廠的特殊性，在選址時需要考慮的問題比較多，大多數都在深山或遠離市區的遠郊地帶。許多工廠沒有市政水源，生產、生活用水和消防用水完全靠工廠自行解決。為保證消防系統所需水壓，一般采用高位水池和消防泵房配套消防水池兩種方式。

修建高位水池必須有合適的地形，有足夠的高差同時又有足夠大的平坦地面。由于高位水池必須存儲一次火災總用水量與火災持續時間內生產、生活用水量之和，就造成高位水池容量較大。這就帶來了水池施工難度大、管道敷設難度大、檢修不便等諸多問題。而采用消防泵房配套消防水池的方式，必須考慮內部安全距離，對總圖設計又會產生一定的影響。

同時，修建高位水池或消防泵房都需要較大投資。以湘西自治州某公司改性銨油炸藥生產線建設項目為例，考慮到生產、生活調節用水，僅高位水池一項投資就達90萬元。同時，因為高位水池所處地形較高，為滿足消防水池補水時間要求，還需要興建二級提升泵房，再加上由高位水池至廠區管網的連接管道，該工程用于水源建設的投資就近120萬元。

若項目建設紅線區域內沒有合適地形修建高位水池，就必須修建消防泵房和消防水池來滿足消防水源的需要。以新疆某民爆廠為例，由于其廠區選在戈壁地區，地形平坦，無法修建高位水池，在設計中選用消防泵房作為消防水源。最終經過反復協商和討論，在消防泵房內設置消防泵4臺、加壓泵2臺，在消防泵房外新建消防水池2座、水塔1座，建設總投資近85萬元。

2.解決方法

由于火炸藥和民爆工廠選址的特殊性，對于水源問題沒有更好的解決方法。在選址時要考慮現場有補水水源，充分利用現場的地表水和地下水，保證消防水池和高位水池的補水時間滿足規范要求。在總圖設計中要進行考慮，應有足夠的場地興建水池及其附屬建筑物。

（二）管道

消防用水是由管道從消防水源送至各建筑物的消防設施，就好像人體內的血管。在工程建設中，管道的施工比較簡單，投資也不大，但卻是關系到消防系統能否正常使用的關鍵，其重要性不言而喻。

1.存在問題

在工程建設中，管道屬于隱蔽工程，管材的選用、施工質量、平時的維護等對于管道的壽命都有很大的影響。如果管道發生銹蝕、堵塞或老化，不僅會發生跑冒滴漏的現象，還會造成火災時水壓不足甚至根本沒有水，無法控制火災事故的嚴重問題。

2.解決方法

在工程中采用的室外管道主要是球墨鑄鐵管道，其力學性能、抗腐蝕性及抗震性能都比較好。為了進一步提高球墨鑄鐵管的耐腐蝕性，同時防止管道結垢，一般在管道內壁涂覆襯里。現有的球墨鑄鐵管的襯里大多是水泥砂漿或瀝青，由于材料取得及工藝過程比較簡單，以上兩種襯里采用的比較多。但經過科技的不斷發展，特別是現代城市對用水質量的要求不斷提高，水泥砂漿或瀝青襯里已經無法完全滿足要求，正在被更耐腐蝕、更耐沖擊的涂層所代替。

由于我國大部分的火炸藥工廠都是有一定歷史的老廠，其室外管道都已經運行了數十年，已達到或超過了管材的使用年限。為保證消防用水的可靠性，應在不影響生產的前提下，逐步替換老舊管材。而新建和改建的民爆工廠更應緊跟時代腳步，盡量采用更加耐腐蝕的有襯里球墨鑄鐵管，保證供水的可靠性。

（三）消防設備的布置位置

消防設備的布置位置是在設計階段決定的，合理的布置位置才能讓工作人員和消防人員在火災中迅速有效的使用消防設備，發揮消防設備的最大效能。

1.存在問題

在設計工作中，有很多廠房的造型不規則。例如：炸藥生產工房經常存在很多不同高度的鋼平臺，雷管生產廠房的長度很大、工位密集。這些都給室內、外消防設計帶來了諸多困難。

在設計驗收工作中，發現有將室內消火栓和滅火器布置在大量危險品附近或獨立隔間內，一旦發生火災，消防設施會首先被摧毀或無法發揮作用。還存在將室外消火栓設置于沒有防護土堤保護的位置，在事故后由于消火栓損壞而無法使用。

2.解決方法

各種消防設備的布置位置，是在設計過程中決定的。布置是否合理，是考驗設計人員的設計能力，必須充分考慮到實際的應用，將消防設備布置在方便取用、易于展開的位置，同時應保證消防設備在事故后的有效性，防止次生事故。

二、消防設備的改進

作為應用時間最長、應用范圍最廣的水消防系統，其設備的成熟度是很高的。但是，由于火炸藥和民爆工廠的特殊性，其廣泛采用的雨淋系統，存在著很多先天的缺陷。本文主要針對在火炸藥工廠和民爆工廠廣泛使用的雨淋滅火系統提出一些改進的建議。

（一）自動復位

雨淋系統屬于濕式系統系統，即淋水管網在平時是充水的，這就造成存在誤動作造成水漬損失的可能性。同時，雨淋系統動作時，全部保護面積都會淋水，在撲滅火災后，人員進入現場需要冒著淋水進入。這些情況下，都需要雨淋閥能夠利用水力自動復位。

現在廣泛采用的隔膜式雨淋閥，其傳動室（C室）與A、B室隔開，閥門一旦由于水壓降低而發生誤動作，隨著水壓的重新升高，C室壓力也不斷升高。因此閥門可以依靠本身的水壓自動復位，減少了因閥門錯誤動作而造成水漬損失的嚴重性。

隔膜式雨淋閥的結構及主要技術數據見下：

一般情況下，閥門處于準工作狀態，C室充滿與A室壓力相同的承壓水，B室及淋水管網充滿常壓水，閥門在隔膜彈力和水壓力差的共同作用下保持關閉狀態，而且壓力越高密封越嚴。火災發生時，傳動管網排水，使C室壓力小于A室壓力，水流克服隔膜的彈力頂開閥門，從A室流入B室，雨淋系統開始噴水滅火，閥門進入工作狀態。火災被撲滅后，關閉傳動管網，由于C室與A室有小孔閥連接，C室水壓逐漸升高直至與A室相通，閥門在隔膜彈力作用下關閉，完成雨淋閥的自動復位，重新進入準工作狀態。

（二）檢驗試水裝置的設置

在火炸藥生產作業中，不同藥的品種、不同工序著火的幾率是不一樣的。但是，按照規范規定，這些生產工序中都要設置雨淋消防裝置。如果雨淋消防裝置幾十年不動作一次，而又不能定期進行檢驗試水的話，那么雨淋系統中的各種部件、零件、閥件就會生銹腐蝕、失去作用。一般在雨淋系統中設置的檢驗試水裝置包括設置在雨淋閥上的試驗放水閥和設置在傳動管網末端的末端試水裝置。

1.試驗放水閥

設置在雨淋閥上的試驗放水閥的組要作用是檢驗雨淋閥動作的可靠性，主要有以下優點：

（1）通過試驗放水閥，可以定期檢驗、試驗雨淋系統中的任何一種零件、部件、閥門的靈活性和可靠性，而試水時又不妨礙工房內的生產作業。

（2）由于試驗水通過試驗放水閥及管道排入下水道，試驗人員不需要冒著淋雨的情況進行開關閥門等的試水試驗工作。

（3）由于試驗水不噴向室內地面、設備、墻壁，所以試驗水中不會夾帶藥粒和粉塵（如TNT、硝銨炸藥等），減少了廢水處理量和污染水體的可能性。

2.末端試水裝置

末端試水裝置主要應用于傳動管啟動雨淋系統，作用是檢驗傳動管網水壓及聯動功能的可靠性。由于末端試水裝置中的噴頭體一般是與傳動管網上閉式噴頭同樣的噴頭，所以末端試水裝置可以檢驗在傳動管網僅開啟一個噴頭的情況下，雨淋系統的動作情況，保證雨淋系統動作的可靠性。

（三）反應時間

雨淋系統主要用于撲滅初起火災，同時防止火災的蔓延，其工作重點就是一個“快”字。為了迅速滅火，在有爆炸燃燒危險的生產廠房都設置自動雨淋系統，一旦發生火情消防系統必須迅速投入滅火工作，因此要求雨淋系統動作的速度越快越好。雨淋系統的反應時間主要由火災探測時間、雨淋閥動作時間和噴頭噴水達到設計強度所需時間三部分組成，本文將分別予以分析。

1.火災探測時間

要撲滅火災，必須先要探測到火災，現在大多使用火焰探測器進行火災探測。火焰探測器主要依靠對火焰光譜和火焰閃爍頻率進行探測而發現火災，分為紅外、紫外+頻率、紫外+紅外+頻率等多種探測方式。其對于火災的探測時間短，信號反應快，其響應時間從40ms至20ms，甚至可以做到20ms以內，完全滿足雨淋系統的要求。

2.雨淋閥動作時間

由上文可知，新型隔膜式雨淋閥的啟動速度已經可以達到150ms左右，但仍不能滿足某些火炸藥燃燒爆炸的速度要求。近幾年來，國內外都在研制快速雨淋裝置。

二十世紀80年代，我國利用引進外國快速雨淋系統的機會，組織國內院校及研究所進行快速雨淋系統的研究與開發。當時擬引進的室美國自動噴淋設備公司生產的一種便攜式高速噴淋裝置，其作用時間標稱50ms，采用紫外探測器和自動噴淋Pilotex噴頭。當時國內參與快速雨淋系統研究與開發的有三家單位，分別是中國兵器工業第五設計研究院、北京理工大學及中國兵器工業第212研究所。當時只有北京理工大學的自動爆炸雨淋裝置于1987年1月通過部級鑒定，并已在生產線上實際應用，取得較多數據。通過安裝調試后實測雨淋系統作用時間均在50ms左右，滿足外方提出的作用時間小于150ms的要求。

雨淋閥的動作時間，除了與雨淋閥本身的結構有關，還與閥門前總進水管的水壓有關，閥前水壓越高，雨淋閥啟動時間越短。如美國的雨淋系統的閥前水壓一般都在0.6MPa左右。同時，在采用傳動管網作為雨淋閥啟動控制的情況，還應烤爐閥前水壓應大于傳動管網高度的4-7倍，這樣才不會因為傳動管網水壓高，造成傳動室（C室）靜水壓力大而影響雨淋閥的啟動。

3.淋水管充水時間

淋水管網是指從雨淋閥后至噴頭之間的管道，是輸送雨淋用水的途徑。淋水管在平時應充滿水，以便雨淋閥以開啟就開始噴水。所以對于火炸藥生產來說，淋水管中平時充滿水，是提高噴水滅火速度的重要因素之一。

同時，水容積小、管道短且拐彎少的小組雨淋系統的啟動時間也可以做到很短。在國外的黑火藥生產線上，一般都有專門設置了光電控制的單獨設備或工序的快速雨淋裝置。

4.雨淋系統的動作時間

綜上所屬，雨淋系統的動作時間受多方面因素的影響。為了減少雨淋系統的動作時間，提高雨淋系統控制和撲滅初起火災的能力，必須從以上三個方面入手。通過應用先進的反應靈敏的火焰探測器，采用動作時間短的爆炸式雨淋閥，減少淋水管網的長度、優化淋水管網的設計，完全可以將整套雨淋系統的動作時間壓縮到50ms左右，為雨淋系統的應用提供更多的空間。

（四）作用面積

在雨淋系統的設計工作中，作用面積是一個影響很大的因素。根據前文的論述，作用面積的大小不單影響雨淋系統所需用水量，還影響雨淋系統的動作時間。

減少雨淋系統的作用面積，還可以有效提高雨淋系統的反應時間。現在我所正在進行相關的研究，將單組大面積雨淋系統，分解為多組、小面積雨淋系統，在減少雨淋系統用水量的同時，提高雨淋系統的總體反應時間，提高雨淋系統在滅火戰斗中發揮的功效。

三、結語

經過多年的發展，現有的消防設施已經成為成熟有效的控制火災的手段。各種事故案例表明，室內消火栓和滅火器是撲滅小火的得力武器，而雨淋系統在控制大空間、快速發展的火災上體現了優秀的能力。事實證明，在控制燃燒事故上，現有的消防設施是能夠勝任的。但由于火炸藥工廠和民爆工廠的實際情況，在爆炸事故的控制上，現有的消防設施無法發揮更大的作用。我們只有繼續研究，充分發掘現有消防設施的潛力，同時尋找新的控制爆炸事故的手段，才能提高生產安全性，維護廣大工人的生命安全。