廚房濕式化學滅火系統在海洋平臺上的應用

中船黃埔文沖船舶有限公司 王冬梅 劉富均 徐志權 王麗娜 凌宏鑫

海上人命安全公約（SOLAS）第II-2/9/7.5節對廚房爐灶的排氣導管要求“在導管內部設置滅火的固定設施”，第II-2/10/6.4節對深油烹飪設備要求配置“自動或手動滅火系統”，為了滿足該公約的要求，廚房滅火系統可以有多種型式，比如廚房排風管道采用CO系統滅火、深油煎鍋采用獨立配置的滅火系統、向廚房集氣罩、排風管道和廚具同時噴灑液體滅火藥劑等方案，本文根據實船項目經驗，以美國安素公司的“R-102”型廚房滅火系統為例，主要探討噴灑液體滅火藥劑的廚房濕式化學滅火系統。

廚房濕式化學滅火系統的原理

廚房濕式化學滅火系統是在船舶廚房發生火災時，燃燒產生的熱量，隨氣流進入集氣罩及排風管并傳遞到安裝在集氣罩內的感溫探測器上，探測器的熔斷片遇高溫熔化，觸動機械裝置打開驅動氣瓶，氣體從氣瓶中流出并向藥劑罐加壓，使滅火藥劑通過藥劑釋放管道及噴頭，向通風集氣罩、廚具表面和排風管等區域，按預定的流量噴射液體滅火藥劑，當液體藥劑噴射到著火的炊具上時，藥劑冷卻油脂的表面，并且與高溫油脂產生皂化反應，在表面上產生一層類似肥皂泡沫狀的皂化膜，依賴這層皂化膜切斷火災和氧氣之間的聯系，直到油脂被冷卻到其燃點以下，不能復燃的條件為止，同時能防止可燃蒸汽的彌散，從而達到滅火效果。

為了使灶臺溫度冷卻的更快，在有些系統中，滅火藥劑噴完、完成了發泡和成膜的過程之后，明火已經被滅掉，此時在藥劑管道中繼續噴水，以完成整體降溫過程。例如美國安素公司的“食人魚”型廚房滅火系統便同時具有這兩種功效。

廚房濕式化學滅火系統的組成

一套典型的船用廚房濕式化學滅火系統由控制釋放箱、藥劑釋放管、噴嘴、感溫探測器、遠程手拉啟動器、控制拉鎖管道等幾個主要部件組成，典型的系統示意圖如圖1所示。

圖1 典型廚房濕式化學滅火系統

1、控制釋放箱

通常包含啟動裝置、藥劑罐、驅動瓶、軟管等組成，啟動裝置可以通過自動或手動方式啟動后，釋放驅動氮氣，藥劑罐可以根據實際需要，方便地將系統組合成單罐系統、雙罐系統和多罐系統，藥劑罐的規格有多種，常用規格為1.5加侖、2.25加侖及3加侖，用以配置不同規格的滅火系統；驅動瓶內主要儲存高壓氮氣或CO氣體，氮氣或CO氣體從氣瓶中流出并向藥劑罐加壓，進而將滅火藥劑通過藥劑釋放管道及噴頭噴出。一種典型的單罐控制釋放箱如圖2所示。

圖2 典型單罐控制釋放箱

2、噴嘴

廚房濕式化學滅火系統的設計主要與廚具的類型有關，不同的廚具需要使用不同類型的噴嘴，每一種噴嘴都有自己的流量特性，不同的生產廠家其特性略有不同，詳細選型時需參照廠家的選型適用說明，全部噴嘴的流量數的總和，將決定廚房濕式化學滅火系統的規模。

3、感溫探測器

感溫探測器通常包括三個基本部件：支架、剪刀片和熔斷片，其中熔斷片是其主要核心部件，不同型號的熔斷片，其動作溫度及最高使用環境溫度不同，常用的熔斷片動作溫度在74℃～232℃之間，環境溫度范圍在38℃～182℃之間。失火時，熔斷片斷開，導致探測鋼索松動，彈簧張力帶動自動釋放控制裝置，刺破驅動氣瓶上的密封，驅動氣體從氣瓶中流出并向藥劑罐加壓，從而實現藥劑的噴射。典型的感溫探測器如圖3所示。

圖3 感溫探測器

4、遠程手拉啟動器

手拉啟動器通過鋼索與控制釋放箱內的啟動裝置直接相連，拉動手動啟動器，則可實現廚房滅火系統的手動開啟。通常手拉啟動器安裝在廚房內部及外部各一個，外部拉鎖通常安裝在廚房附近的餐廳內，以實現系統在廚房內外手動啟動滅火系統的功能。

5、電氣控制

在正常使用過程中，廚房送風機、廚房抽風機、炊具、照明等電氣設備均通電運行，設置廚房濕式化學滅火系統電氣控制箱，以便在廚房滅火系統觸動后，立即切斷廚房風機，廚房480V、230V電源及通風管上的防火風閘系統，并遠程輸出報警信號至火災報警系統以及機艙監控系統，同時在廚房內外各設置一套聲光報警器，控制箱電源應采用應急電源或UPS電源。

廚房滅火系統在實船上的應用

已成功建造的某自升式海洋平臺是一艘用于海上作業，帶有自航能力的自升式平臺。平臺為方形主體，帶有四個桁架式樁腿，每個樁腿由下端的樁靴支撐。設有生活區，能夠提供150人的就餐、住宿等，選用美國安素（ANSUL）公司的R-102型廚房濕式化學滅火系統，系統保護的范圍包括電灶、電炒鍋、深油煎鍋、集氣罩、排風管等。

本區巖漿巖地表出露較少，主要為加里東晚期、燕山期。有利成礦的為燕山晚期巖體，有村前、鐵坑、鐵山、江東、青竹、志木山等，都以巖瘤、巖枝、巖脈的形式出露。巖性為花崗閃長斑巖、花崗斑巖、石英斑巖等，侵入于二疊系、侏羅系、白堊系地層中。受區內拆離滑脫構造影響，深部大部分錯斷，未發現連續部位。

1、廚房的布置

表 噴嘴選型及藥劑量計算表

該平臺廚房中央集中布置了兩套四頭電灶連烤箱、兩套可傾式電炒鍋、兩套平底煎鍋以及兩套深油煎鍋，均為明火作業處所，頂部配有兩套5800×1400×465mm、2300×1400×465mm組合式集氣罩，集氣罩共計4個排氣口，排氣管分別排氣后匯總至一路排氣總管排出艙外，集氣罩內配有新風風幕以及照明系統。廚房布置剖視圖如圖4所示。

圖4 廚房布置剖視圖

2、噴嘴選型及藥劑量計算

根據廚房設備及排風管道的綜合布置，進行了噴頭的選型，并根據噴頭的選型及數量，計算出所需藥劑總量為43.26L，噴嘴選型及藥劑量計算表如表所示。

圖5為安素公司生產的幾種不同類型的噴嘴噴灑圖樣。

圖5 不同類型的噴嘴噴灑圖樣

3、控制釋放箱的選用

經綜合布置及設計余量考慮，配置規格為3加侖的藥劑罐共計4罐，分4個箱體，其中1個為安素主釋放裝置、1個為安素控制啟動釋放裝置、2個為單罐安素箱體，四個箱體并排布置，總尺寸控制在1300×190×597mm（長×寬×高），控制釋放箱圖樣如圖6所示。

圖6 控制釋放箱圖樣

4、管路的設置

藥劑管道使用?17×2.5（外徑*壁厚）的船用精密無縫不銹鋼管（SS316L）， 鋼索導管采用?18×1.0（外徑*壁厚）精密無縫不銹鋼管（SS316L），值得注意的是，藥劑會與碳鋼管路形成腐蝕，所以必須采用不銹鋼管。管路斷管采用螺紋接頭形式，管道和接頭在安裝前進行除油、除塵和除毛刺處理。其管路系統原理圖如圖7所示。

圖7 管路系統原理圖

5、電氣接線圖

系統設置控制箱用于船舶管理系統及消防自動報警系統。控制箱電源來自應急電源，控制箱內可輸出信號至應急切斷系統，以切斷風機、廚房電源及防火風閘，同時輸出火災報警信號至火災探測系統，同時在本地及餐廳內發出生光報警，安素控制啟動釋放裝置中含有微動控制開關，一旦系統啟動（無論是手拉開關手動啟動或感溫探測器熔斷自動啟動），則微動開關將發出釋放信號至控制箱，控制箱同時發出聲光報警信號，指引人員撤離，從微動控制開關啟動至藥劑噴射而出之間存在一定的延時，給人員撤離提供保護。其電氣接線圖如圖8所示。

圖8 電氣接線圖

6、廚房濕式化學滅火系統附件的安裝

ANSUL R-102系統的安裝包括手拉啟動系統的安裝、藥劑供給系統的安裝、探測系統的安裝、電氣控制系統的安裝等。

（1）噴頭的安裝

噴頭的噴射中心需對準設備的正中心以達到最佳的滅火效果，為了滿足該要求，除了向上噴射的用于廚房排風管道內的2W型噴頭外，其余噴頭均連接有1個萬向接頭，用來根據設備實際位置調整噴射角度。所有管道穿過煙罩時加裝了相對應的密封接頭。

圖9 噴頭與萬向接頭典型圖

（2）探測器的安裝

按照ANSUL對油網煙罩的探測器安裝要求，探測器應安裝在煙罩濾油網內，每個排風口處安裝1個，如果排風口之間的距離大于1.2米應加裝探測器，并根據現場使用溫度的要求選擇合適溫度的易熔合金探測器。典型探測器的安裝節點如圖10所示。

圖10 典型探測器的安裝節點

廚房濕式化學滅火系統的優缺點

系統滅火的藥劑本身呈弱堿性，對觸及設備無腐蝕性，無毒無害，且便于后期的清潔工作；其藥劑罐為常壓存儲罐，只有在滅火系統啟動時，藥劑存儲罐才進行加壓，故藥劑存儲罐可以在現場直接進行充裝，可快速恢復系統運行；藥劑本身的存儲期限長，如安素公司的藥劑可儲存長達12年；系統運行可靠，便于維護，無泄漏；相較于CO滅火系統，濕式化學滅火系統無需平頭閥維護；系統噴放時，可以持續、恒定的壓力穩定地釋放到保護區內，流量穩定，液滴均勻；典型的系統中，噴放3～4加侖的藥劑所需的時間在30s內，系統運行可靠、安全；箱體壁掛式安裝，美觀、占用空間小；安裝時間短、可維護性好且維護費用低。

廚房濕式化學滅火系統在建筑領域已是十分成熟的設計，并經過了美國保險商試驗所（UL）以及中國公安部消防產品評定中心的CCCf的認證。較知名的廠商，如美國安素ANSUL公司、Kidde公司，通常均可滿足各類國際規范的要求，如美國消防協會NFPA、CE、各大船級社ISO 15371的認證，產品質量有保證。

系統根據已知廚房布置圖設計，如果廚房設備布置發生變化，則需要對系統進行必要的調整。當其中的廚具或排油煙罩的數量（尺寸）或類型有所調整后，都需要對原有的系統重新進行計算復核。當系統完成后，不允許存在任何爐灶設備的移動。

廚房濕式化學滅火系統適合于大型的廚房以及廚具類型十分復雜的廚房，例如人員集中居住平臺、客滾船、游輪等；其安全高效的性能、便捷的安裝工序、低廉的維護費用等優勢，使得其在未來的造船領域擁有廣闊的發展前景。本文以某自升式海洋平臺廚房滅火系統為例，介紹了廚房濕式化學滅火系統在船舶領域的應用，為其他相關船舶或平臺項目廚房滅火系統的設計及施工提供借鑒。