雨淋消防系统在民爆工厂中的应用分析

摘要：在国家飞速发展的今天，各种基础建设对于火炸药及民用爆破器材的需求量越来越大，各地都在新建和扩建原有的火炸药工厂及民用爆破器材厂。这些新建和扩建项目中，安全生产的地位被提到了更高的高度，对于各种安全事故（特别是燃烧爆炸事故）的控制和救援，已经成为各级管理部门工作的重点。本文将对燃烧和事故的定义及分类进行简单的论述，对于传统消防系统的灭火机理进行分析，研究现有消防系统的应用现状和存在的主要问题，并对系统的改进提出建议，提高现有消防系统在控制火炸药和民爆工厂燃烧事故中的作用。

关键词：燃烧爆炸事故；消防设备；雨淋系统

一、水消防系统应用存在的问题及改进建议

水消防系统由于其造价低廉、可靠性高、使用方便，广泛应用于火炸药和民爆工厂。但由于火炸药和民爆工厂中工艺的特殊性，在实际应用中存在较多问题。

（一）水源

水消防系统利用的就是最普通的水，其水源可以是市政供水、水库储水、地表径流或地下水。虽然水的来源很多，取得也比较方便，但在火炸药和民爆工厂设计的实际情况中，由于各方面的限制，消防系统的水源选择存在诸多困难。

1.存在问题

由于火炸药和民爆工厂的特殊性，在选址时需要考虑的问题比较多，大多数都在深山或远离市区的远郊地带。许多工厂没有市政水源，生产、生活用水和消防用水完全靠工厂自行解决。为保证消防系统所需水压，一般采用高位水池和消防泵房配套消防水池两种方式。

修建高位水池必须有合适的地形，有足够的高差同时又有足够大的平坦地面。由于高位水池必须存储一次火灾总用水量与火灾持续时间内生产、生活用水量之和，就造成高位水池容量较大。这就带来了水池施工难度大、管道敷设难度大、检修不便等诸多问题。而采用消防泵房配套消防水池的方式，必须考虑内部安全距离，对总图设计又会产生一定的影响。

同时，修建高位水池或消防泵房都需要较大投资。以湘西自治州某公司改性铵油炸药生产线建设项目为例，考虑到生产、生活调节用水，仅高位水池一项投资就达90万元。同时，因为高位水池所处地形较高，为满足消防水池补水时间要求，还需要兴建二级提升泵房，再加上由高位水池至厂区管网的连接管道，该工程用于水源建设的投资就近120萬元。

若项目建设红线区域内没有合适地形修建高位水池，就必须修建消防泵房和消防水池来满足消防水源的需要。以新疆某民爆厂为例，由于其厂区选在戈壁地区，地形平坦，无法修建高位水池，在设计中选用消防泵房作为消防水源。最终经过反复协商和讨论，在消防泵房内设置消防泵4台、加压泵2台，在消防泵房外新建消防水池2座、水塔1座，建设总投资近85万元。

2.解决方法

由于火炸药和民爆工厂选址的特殊性，对于水源问题没有更好的解决方法。在选址时要考虑现场有补水水源，充分利用现场的地表水和地下水，保证消防水池和高位水池的补水时间满足规范要求。在总图设计中要进行考虑，应有足够的场地兴建水池及其附属建筑物。

（二）管道

消防用水是由管道从消防水源送至各建筑物的消防设施，就好像人体内的血管。在工程建设中，管道的施工比较简单，投资也不大，但却是关系到消防系统能否正常使用的关键，其重要性不言而喻。

1.存在问题

在工程建设中，管道属于隐蔽工程，管材的选用、施工质量、平时的维护等对于管道的寿命都有很大的影响。如果管道发生锈蚀、堵塞或老化，不仅会发生跑冒滴漏的现象，还会造成火灾时水压不足甚至根本没有水，无法控制火灾事故的严重问题。

2.解决方法

在工程中采用的室外管道主要是球墨铸铁管道，其力学性能、抗腐蚀性及抗震性能都比较好。为了进一步提高球墨铸铁管的耐腐蚀性，同时防止管道结垢，一般在管道内壁涂覆衬里。现有的球墨铸铁管的衬里大多是水泥砂浆或沥青，由于材料取得及工艺过程比较简单，以上两种衬里采用的比较多。但经过科技的不断发展，特别是现代城市对用水质量的要求不断提高，水泥砂浆或沥青衬里已经无法完全满足要求，正在被更耐腐蚀、更耐冲击的涂层所代替。

由于我国大部分的火炸药工厂都是有一定历史的老厂，其室外管道都已经运行了数十年，已达到或超过了管材的使用年限。为保证消防用水的可靠性，应在不影响生产的前提下，逐步替换老旧管材。而新建和改建的民爆工厂更应紧跟时代脚步，尽量采用更加耐腐蚀的有衬里球墨铸铁管，保证供水的可靠性。

（三）消防设备的布置位置

消防设备的布置位置是在设计阶段决定的，合理的布置位置才能让工作人员和消防人员在火灾中迅速有效的使用消防设备，发挥消防设备的最大效能。

1.存在问题

在设计工作中，有很多厂房的造型不规则。例如：炸药生产工房经常存在很多不同高度的钢平台，雷管生产厂房的长度很大、工位密集。这些都给室内、外消防设计带来了诸多困难。

在设计验收工作中，发现有将室内消火栓和灭火器布置在大量危险品附近或独立隔间内，一旦发生火灾，消防设施会首先被摧毁或无法发挥作用。还存在将室外消火栓设置于没有防护土堤保护的位置，在事故后由于消火栓损坏而无法使用。

2.解决方法

各种消防设备的布置位置，是在设计过程中决定的。布置是否合理，是考验设计人员的设计能力，必须充分考虑到实际的应用，将消防设备布置在方便取用、易于展开的位置，同时应保证消防设备在事故后的有效性，防止次生事故。

二、消防设备的改进

作为应用时间最长、应用范围最广的水消防系统，其设备的成熟度是很高的。但是，由于火炸药和民爆工厂的特殊性，其广泛采用的雨淋系统，存在着很多先天的缺陷。本文主要针对在火炸药工厂和民爆工厂广泛使用的雨淋灭火系统提出一些改进的建议。

（一）自动复位

雨淋系统属于湿式系统系统，即淋水管网在平时是充水的，这就造成存在误动作造成水渍损失的可能性。同时，雨淋系统动作时，全部保护面积都会淋水，在扑灭火灾后，人员进入现场需要冒着淋水进入。这些情况下，都需要雨淋阀能够利用水力自动复位。

现在广泛采用的隔膜式雨淋阀，其传动室（C室）与A、B室隔开，阀门一旦由于水压降低而发生误动作，随着水压的重新升高，C室压力也不断升高。因此阀门可以依靠本身的水压自动复位，减少了因阀门错误动作而造成水渍损失的严重性。

隔膜式雨淋阀的结构及主要技术数据见下：

一般情况下，阀门处于准工作状态，C室充满与A室压力相同的承压水，B室及淋水管网充满常压水，阀门在隔膜弹力和水压力差的共同作用下保持关闭状态，而且压力越高密封越严。火灾发生时，传动管网排水，使C室压力小于A室压力，水流克服隔膜的弹力顶开阀门，从A室流入B室，雨淋系统开始喷水灭火，阀门进入工作状态。火灾被扑灭后，关闭传动管网，由于C室与A室有小孔阀连接，C室水压逐渐升高直至与A室相通，阀门在隔膜弹力作用下关闭，完成雨淋阀的自动复位，重新进入准工作状态。

（二）检验试水装置的设置

在火炸药生产作业中，不同药的品种、不同工序着火的几率是不一样的。但是，按照规范规定，这些生产工序中都要设置雨淋消防装置。如果雨淋消防装置几十年不动作一次，而又不能定期进行检验试水的话，那么雨淋系统中的各种部件、零件、阀件就会生锈腐蚀、失去作用。一般在雨淋系统中设置的检验试水装置包括设置在雨淋阀上的试验放水阀和设置在传动管网末端的末端试水装置。

1.试验放水阀

设置在雨淋阀上的试验放水阀的组要作用是检验雨淋阀动作的可靠性，主要有以下优点：

（1）通过试验放水阀，可以定期检验、试验雨淋系统中的任何一种零件、部件、阀门的灵活性和可靠性，而试水时又不妨碍工房内的生产作业。

（2）由于试验水通过试验放水阀及管道排入下水道，试验人员不需要冒着淋雨的情况进行开关阀门等的试水试验工作。

（3）由于试验水不喷向室内地面、设备、墙壁，所以试验水中不会夹带药粒和粉尘（如TNT、硝铵炸药等），减少了废水处理量和污染水体的可能性。

2.末端试水装置

末端试水装置主要应用于传动管启动雨淋系统，作用是检验传动管网水压及联动功能的可靠性。由于末端试水装置中的喷头体一般是与传动管网上闭式喷头同样的喷头，所以末端试水装置可以检验在传动管网仅开启一个喷头的情况下，雨淋系统的动作情况，保证雨淋系统动作的可靠性。

（三）反應时间

雨淋系统主要用于扑灭初起火灾，同时防止火灾的蔓延，其工作重点就是一个“快”字。为了迅速灭火，在有爆炸燃烧危险的生产厂房都设置自动雨淋系统，一旦发生火情消防系统必须迅速投入灭火工作，因此要求雨淋系统动作的速度越快越好。雨淋系统的反应时间主要由火灾探测时间、雨淋阀动作时间和喷头喷水达到设计强度所需时间三部分组成，本文将分别予以分析。

1.火灾探测时间

要扑灭火灾，必须先要探测到火灾，现在大多使用火焰探测器进行火灾探测。火焰探测器主要依靠对火焰光谱和火焰闪烁频率进行探测而发现火灾，分为红外、紫外+频率、紫外+红外+频率等多种探测方式。其对于火灾的探测时间短，信号反应快，其响应时间从40ms至20ms，甚至可以做到20ms以内，完全满足雨淋系统的要求。

2.雨淋阀动作时间

由上文可知，新型隔膜式雨淋阀的启动速度已经可以达到150ms左右，但仍不能满足某些火炸药燃烧爆炸的速度要求。近几年来，国内外都在研制快速雨淋装置。

二十世纪80年代，我国利用引进外国快速雨淋系统的机会，组织国内院校及研究所进行快速雨淋系统的研究与开发。当时拟引进的室美国自动喷淋设备公司生产的一种便携式高速喷淋装置，其作用时间标称50ms，采用紫外探测器和自动喷淋Pilotex喷头。当时国内参与快速雨淋系统研究与开发的有三家单位，分别是中国兵器工业第五设计研究院、北京理工大学及中国兵器工业第212研究所。当时只有北京理工大学的自动爆炸雨淋装置于1987年1月通过部级鉴定，并已在生产线上实际应用，取得较多数据。通过安装调试后实测雨淋系统作用时间均在50ms左右，满足外方提出的作用时间小于150ms的要求。

雨淋阀的动作时间，除了与雨淋阀本身的结构有关，还与阀门前总进水管的水压有关，阀前水压越高，雨淋阀启动时间越短。如美国的雨淋系统的阀前水压一般都在0.6MPa左右。同时，在采用传动管网作为雨淋阀启动控制的情况，还应烤炉阀前水压应大于传动管网高度的4-7倍，这样才不会因为传动管网水压高，造成传动室（C室）静水压力大而影响雨淋阀的启动。

3.淋水管充水时间

淋水管网是指从雨淋阀后至喷头之间的管道，是输送雨淋用水的途径。淋水管在平时应充满水，以便雨淋阀以开启就开始喷水。所以对于火炸药生产来说，淋水管中平时充满水，是提高喷水灭火速度的重要因素之一。

同时，水容积小、管道短且拐弯少的小组雨淋系统的启动时间也可以做到很短。在国外的黑火药生产线上，一般都有专门设置了光电控制的单独设备或工序的快速雨淋装置。

4.雨淋系统的动作时间

综上所属，雨淋系统的动作时间受多方面因素的影响。为了减少雨淋系统的动作时间，提高雨淋系统控制和扑灭初起火灾的能力，必须从以上三个方面入手。通过应用先进的反应灵敏的火焰探测器，采用动作时间短的爆炸式雨淋阀，减少淋水管网的长度、优化淋水管网的设计，完全可以将整套雨淋系统的动作时间压缩到50ms左右，为雨淋系统的应用提供更多的空间。

（四）作用面积

在雨淋系统的设计工作中，作用面积是一个影响很大的因素。根据前文的论述，作用面积的大小不单影响雨淋系统所需用水量，还影响雨淋系统的动作时间。

减少雨淋系统的作用面积，还可以有效提高雨淋系统的反应时间。现在我所正在进行相关的研究，将单组大面积雨淋系统，分解为多组、小面积雨淋系统，在减少雨淋系统用水量的同时，提高雨淋系统的总体反应时间，提高雨淋系统在灭火战斗中发挥的功效。

三、结语

经过多年的发展，现有的消防设施已经成为成熟有效的控制火灾的手段。各种事故案例表明，室内消火栓和灭火器是扑灭小火的得力武器，而雨淋系统在控制大空间、快速发展的火灾上体现了优秀的能力。事实证明，在控制燃烧事故上，现有的消防设施是能够胜任的。但由于火炸药工厂和民爆工厂的实际情况，在爆炸事故的控制上，现有的消防设施无法发挥更大的作用。我们只有继续研究，充分发掘现有消防设施的潜力，同时寻找新的控制爆炸事故的手段，才能提高生产安全性，维护广大工人的生命安全。