液化天然氣（LNG）接收站高倍數泡沫滅火系統安裝測試及試運行的控制要點

周懷發

中國石化青島液化天然氣有限責任公司（山東 青島 266000）

為控制液化天然氣泄漏后的揮發，減少和防止蒸汽云形成，LNG 接收站根據工藝及安全需要，會在工藝區、儲罐區、槽車區、碼頭區等區域設置應用高倍數泡沫滅火系統的事故集液池。近年來，國內某些企業在高倍數泡沫滅火系統的研發方面也取得了一些突破[1-3]。目前，國內對高倍數泡沫滅火系統的研究主要集中在技術性能介紹，而缺乏實際應用經驗。由此，在總結高倍數泡沫滅火系統的結構特點、工作原理的基礎上，以某接收站高倍數泡沫滅火系統為例，分析總結試車過程中出現的問題，對高倍數泡沫滅火系統選型、出廠驗收以及測試給出了合理化建議。

1 高倍數泡沫滅火系統結構特點

高倍數泡沫滅火系統分為高倍數泡沫混合裝置（圖1）、高倍數泡沫產生器（圖2）兩部分[4-7]。

圖1 高倍數泡沫混合裝置

圖2 高倍數泡沫產生器

1.1 高倍數泡沫混合裝置

高倍數泡沫混合裝置主要包括管線式比例混合器、泡沫儲罐、水力控制閥、磁浮子液位計、壓力變送器、止回閥、球閥、電伴熱裝置、控制箱、壓力表、撬塊、籃式過濾器等。其中，管線式比例混合器、水力控制閥、過濾器、泡沫儲罐、進水管線均采用外部加保冷。各項裝置均通過各個管托依托在撬塊上。

1.2 高倍數泡沫產生器

高倍數泡沫產生器包括金屬殼體、產生器發泡網、產生器導泡筒、驅動水輪機、噴頭、葉輪等。泡沫產生器均安裝在事故集液池附近?？紤]到風向等影響，一個集液池一般安裝一對高倍數泡沫發生器，兩個發生器對立安裝。

2 高倍數泡沫滅火系統工作原理

消防泵的壓力水供水管道進入比例混合器時，形成負壓區，可將儲液罐里的泡沫液吸入比例混合器，按比例形成混合液，在泡沫混合液供給壓力的作用下驅動高倍數產生器水輪帶動葉輪旋轉，混合液經過噴頭把泡沫混合液以霧幕狀形式噴出，利用噴頭噴射的后座力使噴頭連接的集水管受力后自動旋轉，使噴頭噴出的混合液更均勻，使得葉輪的風量達到最大功效，葉輪旋轉產生的風量以一定的速度將噴頭噴出的泡沫混合液吹向發泡網，在發泡網的內表面形成一層薄膜，再由風將附在發泡網上的混合液吹脹成大量的氣泡，持續形成高倍數泡沫，淹沒或覆蓋液化天然氣的表面，通過冷卻和窒息滅火[8-10]。

3 高倍數泡沫滅火系統安裝測試運行中的控制要點

高倍數泡沫滅火系統雖然經過出廠前測試，但系統各個裝置均需現場安裝配管，必須通過試運行才能發現問題并得以解決，在高倍數泡沫滅火系統安裝及測試試運行期間需要注意以下問題[11-13]。

3.1 安裝過程控制要點

1）高倍數泡沫混合裝置安裝時，四周距離其他建筑物應至少1.5 m 的間距，頂部至少預留0.8 m 的空間，以便于操作和檢修。安裝時，先把儲液罐放在混凝土基礎上，校平后用遞交螺栓固定。安裝好儲液罐后再連接進出管路。儲罐上應設置銘牌，并應標識泡沫液種類、型號、出廠日期和灌裝日期、有效期及儲量等內容。

2）泡沫產生器應整體安裝，不得拆卸，應采用發泡倍數為300~500的水力驅動性高倍數泡沫產生器。比例混合裝置的進水管道應安裝壓力表，且其安裝位置應便于觀測。泡沫產生器前應設置管道過濾器、壓力表和手動閥門。泡沫產生器安裝高度應在泡沫淹沒深度以上，泡沫產生器的進氣端0.3 m范圍內不應有遮擋物。發泡網應為奧氏體不銹鋼材料，距離集液池的水平距離不應小于1 m，網前1 m內不應有影響泡沫噴放的障礙物。發生器出口應設置導泡筒，導泡筒的橫截面面積宜為泡沫產生器出口橫截面面積的1.05～1.10 倍，且導泡筒出口斷面距集液池設計液面不應小于20 cm。導泡筒上不得設置阻擋泡沫通過的閉合元件。

3）高倍數泡沫滅火系統泡沫液管道及其與管道過濾器的連接管道應采用奧氏體不銹鋼管。系統干式水平管道最低點應設導淋閥，且管道坡度不宜小于3‰。濕式管道應采取防凍措施，泡沫液管道的沖洗及放空管道應設置在泡沫液管道的最低處。

4）LNG 接收站采用海水作為系統水源，必須選擇適用于海水的泡沫液。泡沫液進場后，應由監理工程師組織取樣留存并觀察檢查。檢查泡沫液的自愿性認證或檢驗的有效證明文件、出廠合格證。

5）高倍數泡沫滅火系統所用的控制閥門應有明顯的開關標志。泡沫液儲罐、泡沫產生器、泡沫液管道、泡沫混合液管道、管道過濾器宜涂紅色。給水管道宜涂綠色，管道較多，泡沫系統管道與工藝管道涂色有矛盾時，可涂相應的色帶或色環。

3.2 測試驗收控制要點

系統安裝完畢后應進行一系列試驗和功能性測試，進一步檢驗安裝質量，確保高倍數泡沫滅火系統達到設計要求。

1）水壓試驗。管道充滿水，緩慢提升水壓，當壓力升至試驗壓力后穩壓10 min，管道無損壞、變形，壓力降至設計壓力后穩壓30 min，壓力不降、無滲漏為合格。試驗應采用清水進行，試驗時環境溫度不應低于5℃，當環境溫度低于5℃時，應采取防凍措施。試驗壓力應為設計壓力的1.5倍。試驗前應將泡沫產生裝置、泡沫比例混合器隔離。

2）噴水試驗。保護液化天然氣（LNG）集液池的局部應用系統，進口工作壓力應在標定的工作壓力范圍內，根據壓力情況啟停消防水泵。檢查泡沫產生發泡網的噴頭噴水狀態是否正常。檢查產生器的完整性和水輪機的轉動靈活性，發現緊固件松動應及時緊固，轉動部位加注潤滑油脂，保證轉動靈活，使產生器一直處于良好的使用狀態。

3）保溫性能測試。高倍數泡沫系統水管線、動作閥門及原液儲罐一般均設置于集液池附近一定距離處，處于室外，因此其保溫性能是一個重要指標。保溫性能測試，需測試寒冷天氣下，消防水管線、原液罐、泡沫管線內液體均無結凍，動作閥門可正常啟動。

4）泡沫試驗。噴水試驗完畢，將水放空后方可進行噴泡沫試驗，否則會影響發泡效果。采用自動滅火系統時，應以自動控制的方式對防護區進行噴泡沫試驗，噴射泡沫試驗的時間不宜小于30 s，實測泡沫供給速度及自接到火災模擬信號至開始噴泡沫的時間應符合設計要求。高倍數發泡效果試驗，覆蓋集液池中泄漏的液化天然氣最高點的厚度不應小于0.6 m。達到規定覆蓋厚度的時間不應大于2 min。

5）啟動方式測試。液化天然氣集液池高倍數泡沫滅火系統應設置火災自動報警系統，且同時具備手動和應急機械手動啟動功能，部分廠家的泡沫液罐出液口設置了一個電磁閥，需確保其帶有手打開功能。高倍數泡沫滅火系統的噴水試驗應采用自動和手動啟動方式各測試一次，系統流量、泡沫產生裝置的工作壓力、比例混合裝置的工作壓力、系統的響應時間應滿足要求。

6）系統測試合格后，應用清水進行沖洗，除去水輪機中的殘余泡沫混合液，減少泡沫混合液對零部件的腐蝕，清洗后放空、復原系統。對試驗中的問題應及時處理，立即更換不合格的元器件，并應復原系統。在冬季或室外溫度較低時，應在測試后及時將集液池內泡沫水抽空，避免集液池內水凍結。

3.3 測試驗收常見問題及原因分析

1）泡沫系統斷電情況下手動啟動不能出泡沫液。原因主要有：①雨淋閥補水管線閥門狀態不對，導致水壓持續不能卸干凈，雨淋閥無法正常啟動。②機械手動條件下，泡沫液罐出液口電磁閥不能自動打開。應同時手動啟動雨淋閥和該電磁閥，否則泡沫液無法出罐。針對該問題，測試前檢查確認雨淋閥各閥門狀態是否正常，會同廠家檢查泡沫液罐出液口電磁閥是否具備手動開啟功能。

2）泡沫系統電加熱保溫系統功能失效。原因主要有：①電伴熱電源均獨立于系統電源，電伴熱電源未投入使用。②泡沫裝置電伴熱測溫探頭安裝不規范，溫度傳感器不能測量到泡沫罐及管道的真實溫度，導致電伴熱不能按照設定溫度啟動或者達到設定溫度后不停止加熱。針對該問題，測試前確認電伴熱電源接通情況，檢查進水管線電伴熱探頭的位置，確保測溫探頭零距離貼近內壁，檢查傳熱是否良好。

3）高倍泡沫聯鎖不觸發。原因主要有：①啟動邏輯錯誤，信號傳輸不正常。②系統狀態未設置到手動狀態上，該狀態下只能就地啟動。針對該問題，會同廠家檢查設備自帶PLC，同時現場確認電控柜狀態。

4）高倍泡沫發泡效果不好。原因主要有：①水壓不夠，裝置未在額定工作壓力和流量范圍內使用。②葉輪轉動不靈活，導致風壓過小。③泡沫液本身發泡性能不達標。針對該問題，要調節好水泵壓力，提前對葉輪進行潤滑，同廠家一道對泡沫液外觀、標簽等進行檢查，確保泡沫液型號性能準確。

5）雨淋閥漏水。主要原因為雨淋閥各類管路接口較多，在運輸安裝過程中產生碰撞，導致密封性失效，產生各類泄漏。針對該問題，測試期間，高倍數泡沫系統管道及閥門腔體暫時不做外保溫，待將所有泄漏閥門緊固后再做外保溫。

6）高倍數泡沫罐冒煙。主要原因為高倍數泡沫液罐自帶電伴熱，當電伴熱投入使用后，溫控器出現故障或者廠家自帶探頭位置錯動導致不能及時檢測到泡沫罐的真實溫度，進而使得電伴熱持續加熱，導致罐內泡沫液受熱沸騰。針對該問題，檢查廠家自帶電伴熱探針的位置是否正確，同時在投入使用期間加強巡查。由于泡沫液不耐受高溫，因此應將變質的泡沫液排空并清理干凈后重新充填。

4 結論

高倍數泡沫滅火系統作為LNG 接收站消防系統的重要組成部分，對于液化天然氣火災的抑制起到了重要作用。作為安全設施的一部分，應與工藝裝置同時投入生產和使用。高倍數泡沫滅火系統在安裝和測試過程中，應及時與高倍數泡沫滅火系統生產廠家進行溝通，詳細了解系統的各類裝置設計要求和現狀。在試運行期間，極易發生功能失效、通訊故障等問題，也應聯合廠家對裝置進行跟蹤調試，便于及時發現并解決問題，為液化天然氣裝置的平穩運行提供安全保障。