泡沫-水雨淋系统设计分析

山　东　化　工
收稿日期：２０１９－１２－２５
作者简介：张艳焕（１９８５—），山东寿光人，中级工程师，获硕士学位，２０１２毕业至今从事建筑给水排水设计工作。

泡沫－水雨淋系统设计分析
张艳焕１，林长青２
（１．北京建工建筑设计研究院，北京　１０００４４；２．青岛市建筑工程质量监督站，山东青岛　２６６０７１）
摘要：在火箭发动机测试厂房的加注综合间里，发动机加注燃料有的采用了甲基肼。

加注综合间的自动灭火系统一般采用泡沫－水雨
淋系统。

本文结合工程实例分析了泡沫－水雨淋系统的设计。

关键词：火箭发动机测试；甲基肼；泡沫－水雨淋系统中图分类号：ＴＵ８２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２０）０５－０１６２－０３
ＤｅｓｉｇｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＦｏａｍ－ｗａｔｅｒＤｅｌｕｇｅＳｙｓｔｅｍ
ＺｈａｎｇＹａｎｈｕａｎ１，ＬｉｎＣｈａｎｇｑｉｎｇ
２
（１．ＢｅｉｊｉｎｇＪｉａｎｇｏｎｇＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４４，Ｃｈｉｎａ；
２．ＱｉｎｇｄａｏＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｕｎｉｃｉｐａｌＱｕａｌｉｔｙＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＳｔａｔｉｏｎ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６０７１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｆｉｌｌｉｎｇｃｏｍｐｌｅｘｒｏｏｍｏｆｔｈｅｒｏｃｋｅｔｅｎｇｉｎｅｔｅｓｔｐｌａｎｔ，ｓｏｍｅｏｆｔｈｅｅｎｇｉｎｅｆｕｅｌｉｎｇｕｓｅｓｍｅｔｈｙｌｈｙｄｒａｚｉｎｅ．Ｔｈｅ
ａｕｔｏｍａｔｉｃｆｉｒｅｅｘｔｉｎｇｕｉｓｈｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｆｉｌｌｉｎｇｃｏｍｐｌｅｘｒｏｏｍｇｅｎｅｒａｌｌｙｕｓｅｓｆｏａｍ－ｗａｔｅｒｄｅｌｕｇｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｆｏａｍ－ｗａｔｅｒｄｅｌｕｇｅｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈａｐｒｏｊｅｃｔｅｘａｍｐｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｏｃｋｅｔｅｎｇｉｎｅｔｅｓｔ；ｍｅｔｈｙｌｈｙｄｒａｚｉｎｅ；ｆｏａｍ－ｗａｔｅｒｄｅｌｕｇｅｓｙｓｔｅｍ 近年来我国航天事业飞速发展离不开航天发动机的技术进步。

在航天发动机的测试中经常用到易燃易爆物质－甲基肼，加注综合间贮存有大量的甲基肼，加注综合间的自动灭火系统一般采用泡沫－水雨淋系统。

１　工程概况
本工程占地面积１９４４．０７ｍ２，总建筑面积１９４４．０７ｍ２
，地上１层，建筑高度１０．６５ｍ。

一层平面划分为缓冲间、酸洗间、半成品库、成品存放区、焊接区、水洗间、设备调试间、管路制作间、加注设备调试区、雨淋阀间、工装间、周转区、加注综合间等。

２　火箭发动机测试厂房消防系统设计及泡沫－水雨淋系统的应用
火箭发动机测试厂房的消防系统除了消火栓系统及灭火
器的常规设计之外，就是加注综合间采用泡沫－水雨淋系统。

加注综合间面积２２１．５８ｍ２
，贮存２０００Ｌ甲基肼，２０００／２２１．５８
＝９＜２５Ｌ／ｍ２
，
根据《泡沫灭火系统设计规范》第７．１．１条第２款［１］
的规定，加注综合间可以采用泡沫－水雨淋系统。

泡沫－水雨淋系统可前期喷水后期喷泡沫，前期喷水控火，后期喷泡沫强化系统的灭火能力，缩短灭火时间；也可前期喷泡沫后期
喷水，分别发挥泡沫灭火和水冷却的优势［２］。

对比两种灭火方式的优缺点，本工程泡沫－水雨淋系统采用前期喷泡沫后期喷水的设计。

３　泡沫－水雨淋系统设计３．１　
水力计算
图１　水力计算平面图
Ｆｉｇ．１　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｌａｎ
·
２６１·ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０２０年第４９卷
　第５期 泡沫－水雨淋系统在主管道内的流速不宜大于５ｍ／ｓ，支管道内的流速不应大于１０ｍ／ｓ。

管材选用内外热镀锌钢管，系统水管道与泡沫混合液管道的沿程水头损失应按下列公式计算［１］
：ｉ＝０．００００１０７Ｖ２ｄｊ１．３（１）式中：ｉ－管道的单位长度水头损失（ｋＰａ／ｍ）； Ｖ－管道内水或泡沫混合液的平均流速（ｍ／ｓ）； ｄｊ－
管道的计算内径（ｍ）。

泡沫－
水喷头的泡沫混合液流量按下式计算［１］
：槡ｑ＝ｋ１０Ｐ（２）
式中：
ｑ—泡沫混合液流量（Ｌ／ｍｉｎ）； ｋ—泡沫－水喷头的流量特性系数；
Ｐ—泡沫－水喷头的进口压力（ＭＰａ）。

水力计算平面图详见图１。

采用作用面积法计算，水力计算表详见表１。

表１　水力计算表
Ｔａｂｌｅ１　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｔａｂｌｅ
管段名称起点压力／（ｍＨ２Ｏ）管道流量／
（Ｌ／ｓ）管长／ｍ当量长度管径／ｍ特性系数Ｋ
水力坡降／
（ｍＨ２
Ｏ／ｍ）流速／
（ｍ／ｓ）损失／（ｍＨ２
Ｏ）终点压力／
（ｍＨ２Ｏ）１～２３５．４７１．２５３０．８２５４００．５２７２．１４２３７．４７２～３３７．４７２．５４２．１７２．２５３２４００．５４７２．５８２．４２３９．８９１１～１２３６．１６１．２６３０．８２５４００．５３７２．１６２．０４３８．２１２～３３８．２２．５６０．８３２．２５３２４００．５５７２．６１．７２３９．９２３～４３９．８９５．１２．６５３．８５５０４００．２６８２．３４１．７４４１．６３１３～１４３９．６２１．３２３１．２３２４００．１４９１．３４０．６２４０．２５１４～４４０．２５２．６５２．１７３４０４００．２６５１．９８１．３７４１．６１１５～１６３９．９１．３３３１．２３２４００．１５１．３５０．６３４０．５３１６～４４０．５３２．６６０．８３３４０４００．２６６１．９９１．０２４１．５５４～５４１．６３１０．４１２．６５５．４８０４００．１１５２．０３０．９３４２．５６１７～１８４１．４２１．３５３１．３５３２４００．１５５１．３７０．６８４２．１１８～５４２．１２．７１２．１７４．１５０４００．０７６１．２４０．４８４２．５８１９～２０４１．５６１．３５３１．３５３２４００．１５６１．３８０．６８４２．２４２０～５４２．２４２．７２０．８３４．１５０４００．０７６１．２５０．３８４２．６２５～６４２．５６１５．８５２．６５７．２１００４００．０６３１．７９０．６２４３．１８２１～２２４１．９８１．３６３１．３５３２４００．１５７１．３８０．６８４２．６６２２～６４２．６６２．７３２．１７４．１５０４００．０７７１．２５０．４８４３．１５２３～２４４２．１２１．３６３１．３５３２４００．１５８１．３８０．６９４２．８２４～６４２．８２．７４０．８３４．１５０４００．０７７１．２５０．３８４３．１８６～７４３．１８２１．３２２．６５７．６１２５４００．０３７１．５６０．３７４３．５５２５～２６４２．３９１．３７３１．３５３２４００．１５９１．３９０．６９４３．０８２６～７４３．０８２．７５２．１７４．１５０４００．０７８１．２６０．４９４３．５７２７～２８４２．３９１．３７３１．３５３２４００．１５９１．３９０．６９４３．０８２８～７４３．０８２．７５０．８３４．１５０４００．０７８１．２６０．３８４３．４７７～８４３．５５２６．８１２．６５８．９１２５４００．０５８１．９７０．６７４４．２２２９～３０４２．９５１．３８３１．３５３２４００．１６１１．４０．７４３．６５３０～８４３．６５２．７６２．１７４．１５０４００．０７９１．２７０．４９４４．１４３１～３２４３．０９１．３８３１．３５３２４００．１６２１．４０．７４３．７９３２～８４３．７９２．７７０．８３４．１５０４００．０７９１．２７０．３９４４．１８８～９４４．２２３２．３４２．６５９．２１５０４００．０３１１．６２０．３６４４．５８３３～３４４３．３６１．３８３１．３５３２４００．１６３１．４１０．７１４４．０７３４～９４４．０７２．７８２．１７４．１５０４００．０８１．２７０．５４４．５７３５～３６４３．５１．３９３１．３５３２４００．１６３１．４１０．７１４４．２１３６～９４４．２１２．７８０．８３４．１５０４００．０８１．２８０．３９４４．６９～１０
４４．５８
３７．９０．６５
９．２
１５０
４００．０４２１．９０．４２４５
计算结果总流量（Ｌ／ｓ）：３７．９
作用面积：２２１．５８ｍ
２
入口压力：
４５ｍＨ２
Ｏ平均喷水强度：
１０．２６Ｌ／
ｍｉｎ．ｍ
２·
３６１·张艳焕，等：泡沫－水雨淋系统设计分析
山　东　化　工
本工程泡沫－水雨淋系统前期喷泡沫后期喷水，喷泡沫与
喷水强度均应满足《泡沫灭火系统设计规范》第７
．２．２条［１］
的规定，甲基肼虽然属于水溶性液体，但根据试验结果其混合液
供给强度可参照《泡沫灭火系统设计规范》表７．２．２［１］
的数据，泡沫液选用抗溶性水成膜，本工程喷头设置高度小于１０ｍ，泡
沫混合液供给强度不小于６．５Ｌ／（ｍｉｎ·ｍ２
）。

水力计算泡沫混
合液供给强度或喷水强度１
０．２６＞６．５Ｌ／（ｍｉｎ·ｍ２
），满足设计要求。

３．２　平面及系统设计
经过水力计算可知每段消防管管径，选用的泡沫－水喷头技术参数：喷洒直径４．５ｍ，工作压力０．３～０．５ＭＰａ，流量系数ｋ＝４０，发泡倍数≥６。

根据已有资料布置泡沫－水喷头，标注平面尺寸及每段消防管管径，详图１。

根据绘制的泡沫－水雨淋系统平面图绘制泡沫－水雨淋
系统原理图，详图２。

图２　泡沫－水雨淋系统原理图
Ｆｉｇ．２　Ｆｏａｍ－ｗａｔｅｒｄｅｌｕｇｅｓｙｓｔｅｍｓｃｈｅｍａｔｉｃ
泡沫－水雨淋系统设计参数详表２。

表２　泡沫－水雨淋系统设计参数表Ｔａｂｌｅ２　Ｆｏａｍ－ｗａｔｅｒｄｅｌｕｇｅｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｔａｂｌｅ
保护区名称保护区面积／ｍ
２
喷头设置高度／ｍ泡沫液种类泡沫混合液供给强度／［Ｌ／（ｍｉｎ·ｍ２
）］供给时间／ｍｉｎ泡沫混合比／％
加注综合间
２２１．５８＜１０抗溶性水成膜
６．５
１０
３
３．３　系统组件的选择计算
泡沫－水雨淋系统的系统组件包含雨淋报警阀组、泡沫液
罐、泡沫比例混合器、压力开关、泡沫－水喷头、电磁阀、泡沫液
控制阀等。

由表１可知系统干管管径Ｄ
Ｎ１５０，雨淋报警阀组选取型号ＺＳＦＹ１５０，公称直径ＤＮ１５０。

由表１可知总流量３７．９Ｌ／ｓ，《泡沫灭火系统设计规范》第
７．１．３条［１］
规定泡沫混合液连续供给时间不应小于１０ｍｉｎ，本工程选取１０ｍｉｎ，泡沫混合比３％。

泡沫混合液量＝３７．９×１０
×６０＝２２７４０Ｌ
，泡沫液量＝２２７４０×３％＝６８２．２Ｌ。

本工程设计中，选取ＺＰＳ系列ＰＧＮＬ７００型的泡沫液储罐，储罐容量７００Ｌ。

泡沫比例混合器选取ＰＨＹ系列ＰＨＹ４８型，本型号流量范围１２～４８Ｌ／ｓ，流量范围包含３７．９Ｌ／ｓ符合设计要求。

系统管道充液时，压力开关发出电信号确定火灾位置，作用类似水流指示器。

泡沫液控制阀控制泡沫液的供给。

电磁阀控制泡沫液控制阀的开启。

４　总结
泡沫－水雨淋系统具有安全可靠、经济实用、灭火效率高等
优点，适用于扑救甲、乙、丙类易燃易爆液体火灾，适用场所有危险品仓库、车库、飞机库、停车场、化工厂、锅炉房、石化企业、冶金企业、航天测试厂房等。

另外，对常见物质的Ａ类火灾，以及橡胶、塑料、合成纤维等物质的火灾也有很好的扑灭效果。

随着我国经济水平的发展，该系统将得到更加广泛的应用。

参考文献
［１］中华人民共和国公安部．ＧＢ５０１５１－２０１０泡沫灭火系统设
计规范［Ｓ］．北京：中国计划出版社，２０１１．［２］中国建筑科学研究院．０４Ｓ２０６自动喷水与水喷雾灭火设施
安装［Ｓ］．北京：中国建筑标准设计研究院，２００４．（本文文献格式：张艳焕，林长青．泡沫－水雨淋系统设计分析［Ｊ］．山东化工，２０２０，４９（５）：１６２－１６４．櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙
）（上接第１５７页）
探讨，既能保证安全生产又能最大程度减小企业负担。

６　结束语
溴素生产企业生产工艺及原材料、产品等几乎完全一致，存在的也基本为共性问题，作者写这篇文章主要目的是提出提高溴素生产企业的本质安全水平的安全措施，使之符合国家现行的法律法规；同时从监管层面提出了一些建议，希望能够对于溴素生产同行和监管部门有一些借鉴意义。

参考文献
［１］刘黎艳，王　慧．溴素的生产工艺及生产过程危害因素分析
［Ｊ］．宁波化工，２０１０（１）：１０－１２．
［２］孟祥来．简析溴素生产工艺及其危险因素［Ｊ］．建筑工程技
术与设计，２０１７（４）：１４４３．
［３］王　法．溴素生产工艺综述［Ｊ］．天津科技，２０１２（２）：６４
－６５．
（本文文献格式：龚　伟．某地区溴素生产企业共性问题及改进措施的探讨［Ｊ］．山东化工，２０２０，４９（５）：１５５－１５７，１６４．）
·
４６１·ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０２０年第４９卷。