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化学品船消防系统
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1引言
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化学品船消防系统
主题词化学品船消防系统IBC规则设计
孙瑞丽张包青波
通常的化学品船是指运载除石油,成品油和液化气以外的液体货物的船舶.这种液货一般
指在37.8℃以下其蒸汽压力不超过0.28MPa液态化学品,由于种类繁多,性能各异,目前
((IBC规则》中已列出了600多种,其中有不少是低闪点的火爆危险品,有些货品燃烧后还会产
生有害气体.因此,为了实现化学品船的安全航行,强化船舶消防灭火能力则显得尤为重要.
2规范,规则,公约对化学品船的要求
化学品船在设计时,船上消防系统首先要满足各种规范,规则,公约等对消防的有关规定,
主要有《SOLAS公约》(1974年国际海上人命安全公约及其修正案),((IBC规则》(1±4际散装运
输危险化学品船舶构造和设备规则),船级社规范和船旗国政府主管当局的要求等.
还有一个与((IBC规则》类似的((BCH规则》(散装化学品船构造与设备规则),这一规则的
出现早于((IBC规则》,目前仅适用于1976年以前建造的旧船,在设计新的化学品船时要意
不能与((IBC规则》混淆.
世界各主要船级社都对化学品船的要求作为单独的一章或以单行本的形式予以阐述,如
LR'S船级社的《散装化学品船构造与设备规则》,DNV规范的第5篇第4章,BV规范的第3
篇第23章等.实际上各规范中对化学品船的规定都是~~IBC规则》的引用与细化,所以在化
学品船的消防系统设计时,应以《IBC规则》为主要依据.
在化学品船的消防系统中,与其他船舶最大的差异就是货物区域的甲板灭火系统.对于多
用途化学品船所装载的大部分化学品,货物区域的甲板灭火系统都是采用固定式甲板泡沫系
统.化学品船固定式甲板泡沫系统的要求比油船高.表1是将((SOLAS公约》中对于油船的泡
沫供应率与《IBC规则》中对于化学品船的泡沫供应率的要求加以比较,二者都是取表中所列
三项中的最大值作为实际的泡沫供给率.
从表1中可以清楚地看出:《IBc规则》中对于化学品船的固定式甲板泡沫灭火系统的泡
沫供应率的要求是((SOLAS公约》中对于油船的要求的三倍多.这主要是因为化学货品燃烧时
可能会产生有害物质,因而要求能够更迅速有效地扑灭火灾.

表1
货油舱甲板区具有最大水平剖面面最大泡沫炮保护的并完全位于
域泡沫喷射率积的单舱泡沫喷射率该炮前方的区域泡沫喷射率
SOLAS公约0.6L/min/m6L/min/m23L/min/m
IBC规则2L/min/m220L/min/m210L/min/m,但不得小于1250L/rain
3化学货品与灭火剂
3.1赁品特性
3.1.1危险性
化学品船装载的货品具有各种各样的物理和化学性质,如密度,闪点,沸点,易燃性,毒性,
水溶性,挥发性,气味,滋味.货品的这些不同性质决定了它们具有各种各样的危险性,主要有:
?
健康危险性.主要由货品的刺激性和毒性决定.
.
水污染危险性.主要由毒性,水溶性,挥发性,气味或滋味及密度决定.
?
空气污染危险性.主要由毒性,蒸汽压力,水溶性,液体密度,蒸汽密度等决定.
.
火灾危险性.主要由货品的闪点,沸点,易燃性范围和自燃温度等决定.液体在任何温
度下都能挥发,温度越高挥发越快.易燃液体在常温下不断地挥发出易燃蒸汽,与火源接触能
迅速燃烧,当易燃蒸汽在空气中的浓度达到爆炸极限范围时,遇火会引起爆炸.
?
化学反应性.主要由货品的化学性质决定.
因此在化学品船消防系统的设计中,应着重考虑货品的火灾危险性,化学反应性以及密度
和水溶性等.根据货品火灾危险性的程度可以采,NNN的消防措施,没有火灾危险的货品可以
不采用,火灾危险性越大,所采用的消防系统要求越高,如DNV规范PART5,CHAPTER4,
SECTION11中规定:闪点60~C以上的货品可以采用与油船相同的消防系统.化学反应性,密
度,水溶性等决定了消防系统所用的介质,如密度小于海水的货品不适宜用水消防,与货品发
生化学反应的灭火剂也不能采用,水溶性货品不能采用普通泡沫.
3.1.2特殊性
在消防方面,与石油烃类比较,一些化学品具有某些特殊性质,决定了其适用的灭火方式,
如:
?一
些物质溶于水后其溶液仍然易燃,这种物质不能用水灭火.
?一
些溶于水的物质会破坏普通泡沫,这种物质要求使用抗酒精泡沫或多用途泡沫.
?
比水重且溶于水的货品,可以用水覆盖.
?
有些货品与水反应放热的同时挥发出大量有毒气体.
?
有些货品受热会产生大量有毒蒸汽.
?
有些货品燃烧会产生大量有毒蒸汽.
?
有些货品自燃温度较低,易复燃.
3.2灭火剂
3.2.1种类
一
17—

在<<IBC规则》中第17章的最低要求一览表中列出了600多种化学品,并针对不同的化学
品规定了四种采用不同灭火介质的固定式灭火系统:
?
A类一抗酒精泡沫或多用途泡沫
?
B类一普通泡沫(包括所有非抗酒精泡沫,其中包括氟蛋白泡沫和水膜泡沫)
?
C类一水雾
?
D类一干粉
不同的货品所适用的灭火介质在<<IBC规则》货品一览表的j栏列出.
3.2.2泡沫
普通泡沫只适用于石油和烃类物质,而对于酒精等易溶于水的极性物质,这种普通泡沫会
崩溃无效;抗酒精泡沫或多用途泡沫就是专门为酒精等易溶于水的极性物质开发的,对于其他
不易溶于水的非极性物质也是有效的.
泡沫的灭火原理是泡沫密度很小,通过喷射设备喷射到着火物的表面上,隔绝空气,所以
能够灭火.泡沫的品种很多,分类方法也很多.
(1)按产生泡沫的原理主要可分为化学泡沫和空气泡沫两种
化学泡沫是由酸性和碱性两种粉剂合成,即硫酸和小苏达(NaHCO.),加少量的发泡剂
(起增加泡沫和稳定泡沫的作用,如甘草精等).这两种粉剂与水混合起化学作用,产生很多的
二氧化碳气体,加上泡沫粉剂中的发泡剂,能够产生大量的膜状气泡群.化学泡沫的两种成份
均有腐蚀性,不利于设备保养;粉末混合时,常将水管粘住,阻塞,产生的泡沫有焙硬及裂缝等
严重缺陷,使液体由裂缝处汽化燃烧.从经济观点看,制取化学泡沫设备较复杂,消耗大量的化
学药品,成本高,维护费用高,因此这种泡沫已属应淘汰的产品.除化学泡沫以外的其他灭火剂
都属于空气机械泡沫灭火剂.我国6O年代以前,主要以化学泡沫灭火剂为主,6O年代以后,才
出现了普通蛋白泡沫灭火剂,以后又逐渐研制成功了氟蛋白泡沫灭火剂,水膜泡沫灭火剂,各
种抗溶性泡沫灭火剂等.
空气机械泡沫是在高压水流作用下,经过空气泡沫混合器,由一定比例量的泡沫液,水和
空气经过水流的机械作用而形成的膜状气泡群,气泡内部主要是空气,由于它需要吸入空气而
产生泡沫,故叫做空气泡沫.
(2)按发泡的倍数可分为低倍泡沫,中倍泡沫和高倍泡沫
所谓发泡倍数是指泡沫剂与水混合后的混合液,遇到空气后发泡膨胀产生泡沫,这种泡沫
与原混合液的体积比:低倍数泡沫发泡倍数在2O倍以下;中倍数泡沫发泡倍数在20~200倍;
高倍数泡沫发泡倍数在200倍以上.在众多的泡沫灭火剂中,多数属于低倍数泡沫灭火剂.
高倍空气泡沫剂是以煤油接触剂和胶质等原料制成,这种泡沫剂能够产生几十倍以上的
泡沫,但是这种泡沫在高温下不能持久,并且由于倍数高,重量轻,易被气流冲散;低倍泡沫剂
是以水解蛋白等制成,这种泡沫流动性好,抗烧性强,粘着性高,泡沫较重且坚韧,在高温下不
易破灭,也不易被气流冲散,能迅速严密地覆盖着火液面,隔绝空气将其窒息.但缺点是泡沫中
含有空气,在其破裂后空气还有助燃作用.
(3)按用途和灭火剂的基料可分为普通蛋白泡沫灭火剂,氟蛋白泡沫灭火剂,水膜泡沫灭
火剂,各种抗溶性泡沫灭火剂等
泡沫液是由泡沫剂,稳定剂和助溶剂组成的浓溶液.泡沫剂的主要成份是动物性或植物性
一
18—

水解蛋白质,动物性的用蹄子,角质,血液,鳞甲,猪毛或人发等为原料,植物性的用豆饼,花生,
黄豆,棉籽等为原料,经酸,碱或酵素等水解后而制得.根据泡沫剂的成分,可以分为蛋白质泡
沫剂和合成泡沫剂.
①蛋白泡沫剂:
?
普通蛋白泡沫
普通蛋白质泡沫剂是用动物或植物的蛋白质碱性水解后制成,并适当加入稳定剂,防腐剂
等,有优良的弹性,水保持力及高强度,无毒性,在7℃～49℃的范围内发生作用.
这类泡沫剂中加入不易燃的防冻液就成为低温泡沫剂,可在大气温度低至～7U时使用.
这类泡沫剂主要用于扑灭各种不溶于水的可燃,易燃液体,如各种石油产品,油脂等火灾,
也可扑灭木材等一般燃固体火灾,但对水溶性可燃,易燃液体,电器和金属火灾不适用,也不能
与干化学粉同用,因为干粉对普通蛋白泡沫有很大的破坏作用.
?
氟蛋白质泡沫剂
氟蛋白质泡沫剂是用1的氟化溶剂PCS(由氟表面活性剂,异丙醇和水按3:3:4比例
组成)加强后的蛋白质泡沫剂.
这种泡沫剂是在石油化工行业中,为考虑当油罐发生爆炸时,装在油罐顶部的普通泡沫发
生器会受到破坏而失去作用,若将泡沫发生器设在油罐底部就可避免破坏,这样泡沫就必须通
过油层而进入油罐液面,因此需要解决两个问题,一是泡沫通过油层到达液面应保持良好的灭
火性能,普通泡沫难以达到这一要求,二是泡沫从底部进入,需克服静水压力,要有特殊的泡沫
发生和喷射设备.氟蛋白泡沫由于氟表面活性剂的作用,具有良好的表面活性,较高的热稳定
性,较优的润湿性和流动性,以及防油防水的能力.氟蛋白泡沫通过油层时,使油不能在泡沫内
扩散,而被分割成小油滴,这些小油滴被未污染的泡沫包裹,浮在液面后形成一个包含小油滴
的不燃烧但能够封闭油层蒸汽的泡沫层,即使该泡沫层内含油气量达25也不燃烧,而普通
蛋白泡沫层内含有1O的油气时即开始燃烧,因此氟蛋白泡沫比普通蛋白泡沫有较高的灭火
性能,可在易燃液表面下注射,也可以在易燃液表面搅和使用.
这种泡沫剂还有一个优点,比普通蛋白质泡沫剂稳定并可和化学干粉灭火剂一同使用,对
石油烃类物质有良好的灭火效果,使用时可先用干粉扑灭火焰,然后用氟蛋白泡沫覆盖封闭液
面.
②合成泡沫剂:
?
清洁剂型泡沫剂
用合成法制成的清洁剂型泡沫剂有几种,泡沫产率高,但稳定性比其他泡沫差,易受破坏,
须喷射率高才有效,对A类燃烧物颇有效.这种泡沫易在易燃液上形成乳液,将其他泡沫瓦
解.
?
水膜泡沫灭火剂
水膜泡沫灭火剂(AFFF)是具有双重作用的合成泡沫液.其一是和清洁剂型泡沫剂的吸
入空气起泡相似,形成一层强韧的泡沫覆盖在易燃液表面,将火闷熄并阻止易燃液汽化至燃烧
极限下;其二是形成一层没有气泡的水膜覆盖在易燃液表面,和泡沫层一样,能将火闷熄并阻
止易燃液汽化.水膜可以自己愈合,即当易燃液受搅动而露出水膜时,水膜会将其再覆盖,形成
泡沫和水膜的双重作用,使AFFF成为用途广泛的可靠性高的泡沫灭火剂.
一
19—

AFFF泡沫液也可用氟化溶剂加强,和蛋白质泡沫剂用氟化溶剂加强类似,加强后的
AFFF泡沫液一般用于易燃液体,在某些情况下可用于极性溶剂,AFFF常用于溢流的易燃液
上以防止其着火燃烧.
?
抗酒精泡沫剂
抗酒精泡沫剂(又称抗溶性泡沫)是为水溶性有机溶剂(如醇,酮,酯,醚等)发展成的灭火
剂.这些极性溶剂与普通泡沫接触时,泡沫膜中的水分会很快被水溶性溶剂吸收,因而泡沫破
灭很快,使灭火用的普通泡沫极易崩溃.
抗酒精泡沫剂可分为金属皂型,高分子型,触酶型,氟蛋白型和以硅酮表面活性剂为基数
的抗溶性灭火剂等几种.
灭火时,抗溶性泡沫灭火剂与大约16倍的水混合成混合液后,与空气接触产生泡沫液时,
液体中不溶性脂肪酸能够均匀分布到泡沫壁上,有效地防止水溶性可燃,易燃液体对泡沫中水
分的吸收,从而保护了泡沫,使泡沫能牢固地覆盖在液面上,起到灭火作用.抗溶性泡沫灭火剂
可以有效地扑灭乙醇,甲醇,丙酮,乙酸乙酯等一般水溶性可燃,易燃液体火灾,而且可以扑灭
原油,汽油,柴油等油类火灾.但对低沸点的水溶性有机溶剂,如乙醛(沸点20.2℃),乙醚(沸
点34.6℃)等,抗溶性泡沫灭火效果不理想,因为抗溶性泡沫虽然能覆盖整个液面,燃烧后溶
剂仍然大量汽化,汽化的蒸汽穿过泡沫层继续燃烧,形成泡沫层上的气体火灾,在这种情况下
要进一步采取冷却措施.某些高分子量的醇类和胺类,抗溶性泡沫也会遭到破坏.
金属皂型抗酒精泡沫剂是用普通蛋白质泡沫剂和悬浮在有机溶剂中的有机酸金属络合盐
混合而成的抗溶性泡沫.有机络合盐与泡沫中的水分接触时,会析出有机酸金属皂,在泡沫壁
上形成连续的固体薄膜,该薄膜能有效地防止水溶性有机溶剂吸收泡沫中的水分而保护了泡
沫.蛋白质基金属皂型抗酒精泡沫使用时须轻轻地喷在燃烧液表面,且必须在其析入水中后立
即使用才有效,使用温度为20℃～49℃.
合成抗酒精泡沫剂有两种,均比蛋白质基酒精泡沫剂性能优良,其优点之一是不必轻轻喷
在燃烧液表面;另一优点是可以泵至远处,效力不会受损.其使用温度与蛋白质基酒精泡沫剂
相同.第一种合成酒精泡沫剂是抗酒精泡沫,为触媒型,由聚合物和触媒两部分溶液混合形成
抗酒精性的极稳定的泡沫液,可泵经长距离不会失效.第二种合成酒精泡沫剂也称为多用途型
泡沫.因其用于烃液和极性溶液均有效,多用途泡沫剂是用合成法制成单成分的泡沫浓缩物,
其配料比和普通蛋白质泡沫剂近似,也可泵经长距离不致失效.<<IBC规则》中对大多数货品适
用的A类灭火剂就是这两种泡沫.
3.2.3水雾
水是最常用的灭火剂,当水喷射到着火物上时,吸收了燃烧的热量,降低了燃烧的温度;同
时,水吸热后变成水蒸汽,体积膨胀1.72倍左右,水蒸汽冲淡了空气,也减低了火力.另外,由
于水的冲断作用,也能打熄部分火焰.用水灭火有几种形式,一种是普通无压力水;另一种是加
压的密集水流;还有一种是雾化了的水雾,这种水雾喷射面广,吸热量大,灭火效果更好,特别
是可以减少水渍的损失,适宜于扑灭室内火灾和某些液体燃料火灾或控制火势的蔓延.有些情
况下的火灾,水可能是无效的,如一些低闪点(闪点低于32.8V)的物质,物质的闪点越低,水
对它的效用越小,这时可以采用压力水雾进行施救.
3.2.4干粉
一
20—

干粉是微细的固体颗粒.常用的灭火干粉有碳酸氢钠(钠盐干粉),碳酸氢钾(钾盐干粉),
磷酸二氢氨,尿素干粉(氨基干粉)等.碳酸氢钠干粉是在碳酸氢钠中Dn.Dn重剂和防潮剂而制
成的.其成分:碳酸氢钠39,加重剂滑石粉5,防潮剂硬脂酸镁2(一般约0.5～2%).
碳酸氢钾干粉是在碳酸氢钾中加入加重剂和防潮剂而制成的黑色粉末,国外有碳酸氢钾与尿
素混合而成的灭火干粉.干粉具有不导电,不腐蚀,扑灭火灾等优点,是扑灭流散的易燃和可燃
液体火灾,气体火灾和电气火灾的良好灭火剂.
4消防系统设计
根据规范,规则,安全公约等的要求,化学品船的消防设备主要包括固定式灭火系统和手
提式灭火器.手提式灭火器在这里不作主要论述.固定式灭火系统主要有甲板区域灭火系统,
货泵舱灭火系统,机舱灭火系统和全船水消防系统.
机舱灭火系统和水消防系统与其他船舶设计方法相同.
((IBC规则》和各船级社规范都对甲板区域和货泵舱灭火系统有特殊要求.甲板灭火系统
一
般采用抗溶性低倍泡沫灭火系统,但如装载抗溶性泡沫不适用的特殊货品,则需采用其他系
统作为附加系统,如干粉,水喷淋或普通泡沫系统.对单一装载某些特殊货品的船舶,如经船级
社认可,可以只设普通泡沫,干粉或水喷淋系统.如装载的是不燃货品,可不设消防系统.如所
装货品闪点大于60℃,可按((SOLAS公约》中对油船的要求设计甲板泡沫系统.
货泵舱的灭火系统一般为CO灭火系统,如所装载的货品不适于用CO灭火系统,经船
级社同意,可以采用代用系统,如压力水雾或高倍泡沫系统.货泵舱CO灭火系统可采用与机
舱相同的CO灭火系统.
4.1甲板泡沫灭火系统
泡沫灭火系统是产生和喷射泡沫的系统.根据((IBC规则》11章的要求,化学品船甲板区
域必须设置泡沫灭火系统,所使用的泡沫必须是抗酒精泡沫或多用途泡沫.
固定式泡沫甲板灭火系统根据泡沫吸液原理主要可分为两种,一种是带有泡沫泵的系统,
如图1所示.此系统主要由泡沫罐,泡沫泵,海水泵,比例混合器,泡沫炮,手提式泡沫枪及必要
的附件等组成.这种系统的比例混合器是平衡压力式.系统的工作原理是:由海水泵从海底门
吸入海水泵至比例混合器处,同时泡沫泵从泡沫罐中吸入泡沫液至比例混合器处,二者在混合
器处按预先设定的比例混合,混合液再经管路到达甲板的泡沫总管,通过支管到达各泡沫炮或
枪处,混合液由泡沫炮喷出,在喷嘴出口处吸入空气,形成泡沫,喷向着火区.该系统可根据火
情来控制,火灾扑灭后,可立即停泵,剩余的泡沫液以后可继续使用.我厂设计建造的46000吨
化学品船就是采用这种系统.
另一种系统如图2所示.该系统中没有泡沫泵,比例混合器是负压式的.系统的工作原理
是:由消防泵从海底门吸入海水至泡沫罐顶部的比例混合器处,一部分海水直接流向喷嘴,在
喷嘴出口处由于截面的突然收缩而产生低压,另一部分海水则进入泡沫罐内,在海水的压力下
将泡沫剂压到比例混合器的喷嘴出口处,与大量的海水混合,流向泡沫炮,在泡沫炮的出口处
吸入空气产生泡沫,喷向火区.这种系统的泡沫罐要承受1.0MPa的压力,而且系统一旦启动,

图1
泡沫罐内就会注入海水,必须全部用掉后才可注入新的泡沫剂,会造成一定的浪费,我厂设计
建造的60000吨油船和1000吨油船曾用过这种系统,目前已很少采用.
4.2设计计算
图2
～
22～

设计计算主要是为确定系统中各设备的选型提供依据.根据规范,规则,安全公约的要求
并结合实际船舶的有关数据进行设备能量,布置的计算.
化学品船甲板泡沫灭火系统的设计计算应根据((IBC规则》11.3章的要求进行.
而油船甲板泡沫灭火系统的设计计算应根据((SOLAS公约》第Ⅱ一2章D部分61条的要
求进行.
化学品船和油船计算方法无区别,只是泡沫的用量不同而使得设备的容量及尺寸不同.
《IBC规则》11.3.1章和11.3.2章要求每一艘多用途化学品船都应装设固定甲板泡沫系
统,而且只能提供一种泡沫剂,这种泡沫剂应对可能装载的最大货物数量有效.对于用泡沫无
效或与之不相容的其他货物,则应设置经主管机关同意的附加装置,普通蛋白质泡沫不得使
用.
((IBC规则》11.3.3章和11.3.4章关于固定式甲板泡沫系统的总体要求(这与《soLAs公
约》对油船的要求相同):
?
提供泡沫的装置应能将泡沫输送到整个货油舱甲板区域,并能送入甲板已经破裂的任
一
货油舱内.
?
甲板泡沫系统操作应简单而迅速,系统的主控制站应恰当地布置在货物区域以外,靠
近起居处所;并在被保护区域万一失火时能易于达到并进行操作的地点.
根据以上规则的要求,下面以46000吨化学品船为例作如下计算:
(1)保护区域面积,即货油舱区域最大面积A1
货油区最大船宽B1为32.26m
货油区长度L1为136.8m
货油区面积(见图3)A1一B1XL1—32.26X136.8—4413.17mz
圉3
(2)最大单舱面积A2
最大单舱宽度B2为14m
最大单舱长度L2为18m
最大单舱面积A2一B2XL2—14X18—252mz
(3)泡沫供应率
泡沫供应率Q应不小于下述最大者(根据((IBC规则》11.3.5章):
一
23～

Q1:2×保护区面积A1—2×4413.17—8826.34L/min
Q2—20×最大单舱面积A2—20×252—5040L/min
Q3=10×最大泡沫炮保护区域面积
注:最大泡沫炮保护面积应完全位于泡沫炮前方,暂时未定,但Q3不得小于1250L/min.
实取Q一8826.34L/rain
(4)泡沫贮量和泡沫罐尺寸
如带有惰性气体需保证泡沫溶液2O分钟的释放量或没有惰性气体时有3O分钟的释放
量.
选取的泡沫FOAMINS抗酒精泡沫剂
与海水的混合率M为6
据上述的释放时间T为30minutes
所需要的泡沫供应率Q为8826.34L/min
泡沫液贮量F—Q×M×T一8826.34×6×30—15888.6L
泡沫液罐的实取尺寸16m.
(5)泡沫炮能力
根据《IBC规则》11.3.7章,每个泡沫炮的流量应能至少供应泡沫溶液供应率的5O
(Q玎u).
QIIli一Q×50一8826.34×0.5—4413.17L/min
根据这一流量,结合泡沫炮生产厂家的产品系列,选择最接近的泡沫炮类型及性能如下:
?
泡沫炮类型为MBX/BZ
?
泡沫炮内部设计压力为16bar
?
泡沫炮能力Q为6500L/min(根据泡沫炮性能系列)
?
静空气投射长度R.为72m
?
泡沫炮到最远被保护区的距离不能大于静空气投射长度(R.)75
R—R0×0.75—72×0.75=54m
(6)泡沫炮间距
泡沫炮的布置,一般是在艉楼前部设置两门炮,其他炮设置在船中心线上的甲板走桥上,
按一定距离布置(参见图3).
泡沫炮间距的计算有两种方法:一是按泡沫炮的流量结合规则的要求;二是按泡沫炮的射
程,这两种算法取最小值化整后,即为实际泡沫炮间距.
?
根据《IBC规则》要求,泡沫炮的流量(Q)应能向被此炮保护区域提供至少
10L/min/m的泡沫溶液,此区完全位于该炮前方.据此计算泡沫炮间距:
艉楼前炮与甲板后炮间距P1为Pla=10×B1/210×32.
26/2—40.29m
甲板炮间距P2为P2a一一一2..14m
?
根据投射长度R确定炮间距:
艉楼前炮与甲板后炮间距P1为Plb=,二一,=一53.39m
甲板间距P2为P2b=,二一\二一51.53m
?——
24?——

对于P1使用Pla和Plb最小值:P1—40.29m
对于P2使用P2a和P2b最小值:P2—20.14m
(7)泡沫炮数量:
泡沫炮数量一+2一一6.79196
实取整数后为7,即艉楼前设2门炮,甲板中心线上设5门炮.
(8)泡沫比例混合器
比例混合器的计算主要是根据上面计算的泡沫流量及泡沫与水的混合比求出其水的流
量,据此选择设备类型.
?
泡沫流量Q为8826.34L/min
?
泡沫混合比M为6
?
水流量w—Q×(1一M)一8826.34×(1—6)一8296.76L/min
?
设备类型为MV一200
?
实际比例器水流率为850L/min~8500L/min
(9)泡沫泵
?
泡沫泵流量C—Q×M一8826.34×6一529.58L/min=31.77m./h
压力至少高于泡沫比例混合器水压1bar
?
最小所需压力为11bar
(10)泡沫消防泵最小流量
计算泡沫消防泵最小流量,除按泡沫供应率Q计算水流量外,还应按《IBC规则》11.3.12
章的要求,在操作甲板泡沫系统时,应同时允许使用最少数量的水喷口,这一最少数量按2个
计算,这样泡沫消防泵的最小流量计算如下:
?
根据所要求的泡沫供应率Q一8826.34L/min
?2×水柱(Qh)一400L/min
?
最小泡沫泵能力Cf—Q×(1一M)+Qh一8826.34×(1—6)+400—8696.76L/min=
521.8m./h
4.3设备选型及布置
4.3.1泡沫站
泡沫罐,泡沫泵和比例混合器组成泡沫站,也就是消防控制站,布置在安全区内,本船是在
艉楼内主甲板的消防控制室内.泡沫站内管路设计时要注意比例混合器内是否内置了止回阀,
如果没有,在泡沫泵和比例混合器之间的管路上要设止回阀,以防止当混合器出的海水压力高
于泡沫压力时,海水会流入泡沫罐,使泡沫液变质.泡沫泵和泡沫罐出口最好布置在同一水平
高度上,这样能确保当罐与泵之章的截止止回阀打开时,泡沫液将直接流向泡沫泵.
(1)泡沫罐
泡沫罐容积已经由计算而得出,为16m..因布置要求,本船设计两个圆形罐,一个1lm3,
一
个5m..
泡沫罐的材料选择一要考虑材料的耐腐蚀性,因为有些泡沫呈弱酸性,对钢质有腐蚀作
用;二要考虑有些泡沫液与钢接触后会变质.一般采用钢质罐,内涂玻璃钢涂层.
一
25—

泡沫罐在结构设计时要考虑如下几点:
?
罐内余隙容积要尽量小,以免与过多的空气接触使泡沫液变质;
?
罐顶部要设计压力/真空阀和液位计,以方便泡沫液的充填和排出;
?
泡沫罐要设人孔以便清洁,人孔的位置和大小要考虑布置空间.罐内要考虑设计梯子,
以便人员进入.
(2)泡沫泵
泡沫泵的选择主要考虑流量,压力及电制.
流量可以由计算得出.压力要高于比例混合器处消防压力0.1MPa0.4MPa,消防水压
力由水消防系统设计时确定,并结合泡沫炮选择所要求的压力,取大者.电机的电制一般有
380V/50Hz和440V/60Hz两种,可根据船舶电力系统的电制选择.
若泡沫罐为压力式的,可下诊泡沫泵.
(3)比例混合器
比例混合器的主要功能是将泡沫液和水按一定比例进行混合.一般常用的有两种:压力平
衡式和负压式.
由于比例混合器的工作原理不同,相应的系统配置也不同,带有负压式混合器的系统中不
设泡沫泵,带有压力平衡式混合器的系统设有泡沫泵,这两种系统的工作原理前面已经阐述
过,这里不再赘述.
?
压力平衡式混合器.压力平衡式比例混合器(如图4)由压力平衡调节阀和比例混合器
两部分组成.压力平衡调节阀用以控制泡沫液在孔板前的压力与喷嘴前的水压力相同,使其混
合器的混合比保持基本不变.混合器的混合比主要靠平衡调节阀和比例混合器的节流孔的大
小调节.有的厂家混合器是外部可调的,有的是不可调的,可调型一般可以调为6或3,不
可调型混合器如要改变混合比,必须更换节流孔板规格.混合器的工作原理是:压力水从进水
口流入混合器,其中大部分经喷嘴从扩散管流出,一小部分通过喷嘴上的水分流小孔由测压管
进入平衡压力调节阀的水压室;泡沫液从其进口流入四通阀体,经阀杆的上下间隙,向上通过
泡沫分流小孔进入泡沫压室,向下流经孔板进入扩散管外环室,在喷嘴处与水混合,经扩散管
充分混合后流出比例混合器.
泡沫液与水的混合比例通过螺杆将平衡压力调节阀上下的压力差传递给阀杆来控制.当
泡沫液进口压力大于水进口压力时,即平衡压力调节阀的下部泡沫液室的压力大于上部水压
室的压力,使阀杆向上移动,阀座的上下开度减小,进入的泡沫液量也随之减小,反之,则进入
的泡沫液量增加.只有压力平衡调节阀处于平衡状态,阀座的上下开度适中,泡沫液与水按规
定比例混合.
混合器的选择主要根据其压力,流量,混合比等,这些数据可在计算中得到.
?
负压式比例混合器.负压式比例混合器(如图5)的工作原理:当海水从喷嘴处喷出,由
于喷嘴的截面积突然收缩,产生负压(真空),一部分海水进入泡沫罐,泡沫在进口海水的压力
和出口处的负压作用下流出,在喷嘴处与海水混合,其混合比的调整是通过泡沫出口的节流孔
控制的.
4.3.2泡沫炮和泡沫枪
泡沫炮和泡沫枪是泡沫灭火系统的喷射设备.泡沫和海水的混合液从比例混合器流出后
一
26—

到达泡沫炮或泡沫枪,在喷嘴出口处,
由于截面积的急剧变化使压力降低,
此时空气从炮管上的开孔进入,与泡沫
混合液充分混合发泡,射向着火区,图
6为泡沫炮简图.
泡沫枪的原理和泡沫炮基本相同.
选择泡沫炮和泡沫枪主要考虑其
流量,压力和射程.泡沫炮的流量在
((IBC规则》11.3.7章中有要求,其压
力和射程成正比,其压力又直接决定消
防总管和消防泵的压力.泡沫枪的流
量和布置在《IBC规则》11.3.10章中
有要求,任一枪的流量不少于400L/
min,在静空气中的射程不小于15m,
泡沫枪数量不小于4个.
根据计算,本船设7台泡沫炮,流
量6500L/min,压力0.7MPa,静空气
射程72m,2台位于艉楼甲板上,5台位
于主甲板中心线上的甲板走桥上;并在
每台炮附近设一个消防栓;甲板上设4
支泡沫枪,可通过软管接在消防栓上使
图4
图5
用(如图7所示).
4.3.3海水泵
海水泵主要作用是供给海水,其流量由计算得出,其压力根据泡沫炮的额定压力,NB,-J-考
虑管路的压力损失.

图6
图7
—
28—

海水泵可用消防泵代替,即为泡沫消防泵,但一般泡沫系统所需海水泵的流量远大于消防
泵的流量,因此根据泡沫系统得到的流量,就可以作为泡沫消防泵的流量.
泡沫消防泵在设计时要注意,规范要求在泵本地,机控室,消防控制站和驾驶室都能控制.
4.3.4其他附件
系统中的附件主要包括各种阀件,压力表,液位计,法兰等.阀件选用主要考虑压力和通
径,压力表按管路压力选择量程,液位计是用于显示泡沫罐内液位的.因系统为压力管路,管系
材料均选用无缝钢管.抗溶性泡沫呈弱碱性.对金属具有腐蚀作用,因此与泡沫接触的管路,
阀件等都采用耐腐蚀和耐火材料.46000吨化学品船泡沫系统采用的是镀锌无缝钢管和316L
不锈钢管,阀件采用青铜.
4.4系统控制
在46000吨化学品船的甲板泡沫灭火系统中(参见图7),各种阀都是手动操作.
两台消防泵在机舱底层,每台泵各有一个电器启动屏,屏上设有启动和停止按键及相应的
指示灯;泵的进出口都接有压力表,压力表在启动屏上显示;泵的出口设有安全阀,根据系统的
压力,安全阀整定压力为1.1MPa.两台泵可以互为备用,也可以同时使用.
泡沫泵安装在泡沫室内,其电器启动箱也在泡沫室内.泵的进出口设有压力表,本地显示;
泵的出口设有安全阀.
比例混合器上设有两块压力表,一块指示海水压力,一块指示泡沫压力.比例混合器按压
力平衡原理自动调整泡沫供应量.
泡沫罐顶部设有透气管,防止罐内真空/压力的积聚.顶部还设有液位计,以随时观察罐内
的贮液量.
当发生火灾时,首先要打开各有关阀,然后启动泡沫消防泵,当消防水压力达到要求的压
力后(10kg/cm.),启动泡沫泵,泡沫就会从泡沫罐流至比例混合器与海水混合后流向泡沫总
管,此时打开泡沫炮下面的截止阀,泡沫就会从炮的喷嘴喷出,射向火区.
(上接48页)
一
并具有下列操作的可行性:
?
用后桨直接驱动持续服务;
?
用前桨增加效率或提供海况贮备;
?
单独用前桨作返航和/或缓速航行.
因此,CRP推进装置还适用于:
～
可以克服一艘单桨集装箱船在70000kW左右的功率极限;
一
可用于现有船舶的改装.
与现有的船舶相比,超大型集装箱船采用上述CRP推进装置可增大航速平均为4kn.若
根据船舶的尺度大小,那么其航速可提高至接近30kn.但是,在船上采用机械驱动的CRP推
进装置的困难比较多,不过在经济上还是很有利的.另外,所需额外的投资费也只在100万美
元以内,而且不到两年便可得以还清.
若在船上采用部分电驱动CRP推进装置时,所需额外投资费大约为450万美元.虽然这
和双桨船基本相同,但这可在船舶使用期中从节省的运行作业费用上得以回收.因此,这种方
案最适用于船舶的改装.
(王汉苍译自美国((SNAME》1996年刘峻校审)
～
29—