SP合成型泡沫喷雾灭火系统在
变压器消防中的应用
摘自《广东公安科技》2006年第3期
楼新荣 常磊
(广东省广州市公安消防支队，广东 广州 510660)
摘 要 本文介要了SP合成泡沫灭火剂的性能和特点，介绍了该灭火系统的组成、原理、设计计算参数选择,并就在变压器消防中的应用与水喷雾灭火系统进行了比较,表明了该系统具有高效、安全、经济的特点,在消防工程（特别是变压器消防）中有良好的应用前景。
关键词 自动灭火系统 泡沫喷雾灭火系统 合成泡沫灭火剂
随着科技进步和国民经济的快速发展,消防新技术、新产品不断出现,为预防和扑救火灾发挥了重要作用,SP合成型泡沫喷雾灭火系统作为一种新型、高效、经济、安全的灭火技术已在一些发达国家得到广泛应用。中国工程建设标准化协会标准《合成型泡沫喷雾灭火系统应用技术规程》CECS156的实施为该灭火系统的应用提供了技术依据，同时《火力发电厂与变电站设计防火规范》GB50229-2006 第11.5.4条规定：单台容量为125000kVA及以上的主变压器应设置水喷雾灭火系统、合成泡沫喷淋系统或其他灭火装置。由此为该灭火系统的推广提供了法规依据。目前国内220kV、500kV变电所内主油浸电力变压器的消防系统主要采用水喷雾灭火系统和SP 合成型泡沫喷雾灭火系统。
1 SP合成泡沫灭火剂的性能及特点
SP 合成泡沫灭火剂是由ST高效灭火剂和FE高能阻燃剂二者合成的，集灭A类火、B类火、C类火，特别适用于热油的火灾，具有稳定性好，对环境无污染，具有生物降解性，对人畜无害，使用寿命长，是一种多功能、技术含量高、成本适中的灭火剂,且具有良好的绝缘性能。该灭火剂与其它灭火剂的性能比较如下：
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灭火剂 |
SP合成泡沫灭火剂 |
水成膜泡沫灭火剂 |
高效水系灭火剂 |
抗溶性泡沫灭火剂 |
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使用寿命 |
8年 |
2年 |
2年 |
8年 |
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抗烧时间 |
≥10分钟 |
≥5分钟 |
≥3分钟 |
≥10分钟 |
|
环境影响 |
无 |
轻度污染 |
无 |
污染土地 |
|
灭火性能 |
高 |
一般 |
一般 |
良好 |
（1）、SP合成泡沫灭火剂：以表面活性剂和适量的添加剂为基料制成的泡沫灭火剂。
特点：稳定性好，使用寿命长，抗烧时间长，环保，灭火性能高。
（2）、水成膜泡沫灭火剂：由90%的水中加10%的蛋白泡沫及成膜添加剂的泡沫灭火剂。
特点：成膜性能高，经济性好（价格低）使用寿命短，轻度污染土壤。
（3）、高效水系灭火剂：在水中加6%的生物多糖及磷酸铵添加剂的泡沫灭火剂。
特点：经济性优（价格特低），灭火性能良好、环保、使用寿命较短。
（4）、抗溶性泡沫灭火剂：以十二基烷苯作为基料的添加黄原胶等抗溶性物质的泡沫灭火剂。
特点：稳定性好，使用寿命长，抗烧时间长，污染环境。
2 SP合成型泡沫喷雾灭火系统的组成和系统设计参数的确定
SP合成型泡沫喷雾灭火系统主要有储液罐、合成泡沫灭火剂、电磁控制阀、氮气启动源、氮气动力源、减压阀、安全阀、水雾喷头和管网等部件组成。其主要原理如图1所示,SP合成型泡沫喷雾灭火系统是采用合成型灭火剂和水按一定比例混合储存于储液罐中。火灾时,通过火灾自动报警联动控制或手动控制,启动高压氮气动力源,氮气推动储液罐内的合成型灭火剂,经管道和喷头雾化后, 将其喷射到灭火对象上，借助水雾和泡沫的冷却、窒息、乳化、隔离等综合作用实现迅速灭火的目的。
系统设计基本参数:
按中国工程建设标准化协会标准《合成型泡沫喷雾灭火系统应用技术规程》CECS156的规定选取确定。
（1）、SP合成泡沫喷雾灭火系统的喷头流量按下式计算：
式中：q-喷头的流量（L/min）;
p-喷头的工作压力（MPa）,式中p=0.35MPa;
k-喷头的流量系数，式中k=2.6,5,10,16;
（2）、保护面积的计算方法：
按保护对象的水平投影面积计算。
（3）、护对象的喷头数量按下式计算：N=（S×W）/q
式中：N-保护对象的喷头计算数量；
S-保护对象的水平投影面积（m2）；
W-泡沫喷雾灭火系统合成泡沫剂设计供给强度（L/min·m2）,式中取W=4 L/min·m2。
图1 SP合成型泡沫喷雾灭火系统原理图
3 SP合成型泡沫喷雾灭火系统与水喷雾灭火系统在油浸电力变压器消防中的应用比较
以某220KV变电所油浸电力变压器(长8.5m,宽8m，本体高5m，油枕高7m)为例进行设计计算对比。
用SP合成型泡沫喷雾灭火系统：
（1）、保护面积S=8.5×8=68 m2
（2）、合成泡沫灭火剂用量计算V= S×W×t
S=68, W=4 L/min·m2, t=10min
V= 68×4×10=2720L
修正V取为3000L
（3）、喷头的数量计算：N=（S×W）/q= （68×4）/20=13.6只
取14只喷头，V=3000L，V/（t×q）=3000/(10×20)=15,即能提供15只喷头的安全供液时间及流量。
所以取14只喷头，其中2只喷头保护油枕。
用水喷雾灭火系统：
（1）、设计喷雾强度20 L/min·m2，持续喷雾时间24min,水雾喷头的工作压力不应小于0.35Mpa，响应时间不应大于45S；
（2）、保护面积按外表面积确定，当外形不规则时，应按包容对象的最小规则形体的外表面积确定，变压器的保护面积除应按扣除底面面积以外的变压器外表面积确定外，尚应包括油枕、冷却器的外表面积和集油坑的投影面积,本例中经计算S约为260 m2 ；
（3）、水雾喷头数量按设计喷雾强度、保护面积和水雾喷头特性确定；
拟选用国产的K=57的水雾喷头，
水雾喷头数量:N=（S×W）/q=48个；
(4)、系统计算流量：Qj=
系统设计流量为：Qs=1.1Qj=122 L/S,
消防用水量为：V= 60×Qs×t/1000=176m3;
(5)、系统主要部件有：消防水源、水泵、过滤器、雨淋阀、水雾喷头、信号闸阀、感温电缆、报警控制器、管网、排水设施等。
因此选用水喷雾灭火系统较复杂、投资加大，日常维护成本也高。
经测试，SP系统灭火效率比水喷雾灭火提高近10倍，且不易复燃，能扑救泡沫灭火装置不能扑救的电气火灾和水喷雾灭火装置不能扑救的低闪点B类火灾和气体火灾。
另外SP合成型泡沫喷雾灭火系统具有良好的绝缘性能,根据试验,当高压电极与水喷雾喷头间距为1m,施加电压为146kV时,测得其泄露电流为25μA.因此,具有良好的绝缘性能。
从以上对比可以看出，在变压器消防中采用SP合成型泡沫喷雾灭火系统有以下几个优点：
（1）、设计简单：水雾灭火系统的水雾喷头布置是按保护对象的表面积计算,而SP合成型泡沫喷雾灭火系统的水雾喷头布置是以保护对象的水平投影面积计算,计算简单。
（2）、消防用水量少：SP合成型泡沫喷雾灭火系统泡沫设计供给强度为4L/m2·min,而水喷雾灭火系统设计喷雾强度为20L/ m2·min;喷射持续时间也相应减少,SP合成型泡沫喷雾灭火系统为10min,水喷雾灭火系统为24min，因而消防用水量减少,水渍损失也小。
（3）系统安装、操作、维修简单，投资少：水喷雾要设置消防水池、消防水泵和水泵房,而SP合成型泡沫喷雾灭火系统采用了气体灭火系统的启动方式,采用氮气钢瓶作为动力源,在气压作用下,不需要设置复杂的泡沫发生器和混合器,即产生发泡倍数达7.9倍的泡沫,消防水池也仅考虑消火栓系统的用水量。SP合成型泡沫喷雾灭火系统不仅提高了灭火效果，由于灭火剂存在储液罐中，灭火系统的管路为干式管，这样灭火系统不需要定期试喷，还能在缺水和寒冷地区中使用，不必设置专用供、排水设备。因此系统占地小，投资节省，设备安装、操作、维修简单方便。
SP合成型泡沫喷雾灭火系统与水喷雾灭火系统的主要特性比较见下表
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灭火系统类型 |
SP合成型泡沫 |
水喷雾 |
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灭火机理 |
冷却、窒息、乳化、隔离 |
冷却、窒息、乳化 |
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水渍损失(水喷雾为100) |
50 |
100 |
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系统设计安装 |
简单 |
较复杂 |
|
适用范围 |
A、B、C类火灾 |
A、B类(闪点＞60℃)火灾 |
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投资成本 |
中等 |
稍高 |
