蒸馏车间及酒精储罐区消防设计探讨
摘要：酒精厂最为危险的地方蒸馏车间和酒精储罐区，其火灾危险性都属甲类。探讨了蒸馏车间及酒精储罐区消防系统的设计，并对酒精储罐区消防设计需注意的几个问题进行了总结，供设计参考。
关键词：蒸馏车间；酒精储罐区；抗溶性泡沫液；泡沫灭火系统；水喷雾冷却系统；消防设计
酒精广泛应用于国民经济的许多部门：在食品工业中，酒精是配制各类酒和生产食用醋酸及食用香精的主要原料；它也是许多化工产品不可缺少的基础原料和溶剂，利用酒精可以制造合成橡胶、聚氯乙烯等大量化工产品；它也是生产油漆和化妆品不可缺少的溶剂；在医药、国防等其他工业也需要大量的酒精。酒精生产是农业原料深加工和综合利用的一条重要途径。在国际上已把酒精作为生物能源的一个可供选择的对象。由于这些原因，近年来我国的酒精工业也在不断蓬勃发展，全国高纯度酒精产量不断增加，酒精厂的消防问题也日趋突出，通过几个酒精厂的消防设计，对这方面的消防设计进行探讨与总结。
一、酒精厂生产工艺简介
根据原料的不同，可分为淀粉质原料酒精、糖质原料酒精、纤维原料酒精以及以粗质酒精直接深加工成的高纯度酒精。以淀粉质原料酒精为例，其工艺流程见图1。
图1淀粉质原料酒精生产工艺流程
从图1可以看出，酒精厂最为危险的地方有2个，一个是蒸馏车间，它是精炼、提纯酒精的场所；另一个是酒精储罐区，它们的火灾危险性都属甲类。
二、蒸馏车间及酒精储罐区消防设计
2.1酒精火灾灭火物质确定
灭火物质的灭火机理一般有3个方面：第一个是冷却作用，一般的灭火物质对燃烧物都有冷却作用，使燃烧物的表面温度迅速下降，当它们的温度达到燃点以下时，阻止或缓慢燃烧物进一步燃烧；第二是窒息作用，很多灭火物质都具有隔离燃烧品表面与空气的接触，燃烧物因缺氧而无法继续产生氧化反应从而达到灭火的目的；第三是稀释作用，很多灭火物质同时具有稀释燃烧物浓度而阻止其进一步燃烧的作用。这三个灭火作用中窒息作用是最为重要且最为迅速的。由于酒精具有能与水以任何比例互溶的特点，如果用水或一般的泡沫混合液（空气泡沫液中有百分之九十多为水分）进行灭火，泡沫混合液中的水分很快会被酒精所吸收，泡沫因而被破坏，所以水或一般的泡沫混合液仅仅起到稀释及冷却作用，扑灭酒精这类火灾效果并不理想。所以对酒精这类水溶性液体火灾一般采用金属皂型抗溶泡沫液KR－765、凝胶型抗溶泡沫液YEKJ－6A、抗溶性氟蛋白泡沫液YEDF－6。它们的工作原理是能释放出抗溶性物质在泡沫壁上形成连续固定的薄膜，该薄膜能有效阻止酒精将泡沫液中水分吸走从而保护了泡沫能持久地覆盖在酒精液面上，这样起到了使酒精与空气隔绝的窒息作用，阻止酒精进一步燃烧，因而有较好的灭火效果。
此三类灭火剂的优点是灭火效果较好，价格便宜。缺点是储存的时间不能太久，一般5年左右容易变质出现沉淀，需更换新的泡沫液。还有一种新型泡沫液－ATC/AFFF抗溶性轻水泡沫，它的优点是：①能在燃烧液面上形成一层凝聚性聚合层，其具有再生功能，如果聚合层因搅动而破裂，仍能自动形成一层新的聚合层，使用上安全可靠。②聚合层在燃烧体表面流动速度很快，很快就能将燃烧体表面覆盖，灭火速度是传统泡沫液的3～4倍。③稳定性能好，一般能储存20年以上。缺点是价格昂贵。
2.2消防设计
2.2.1蒸馏车间的消防设计
（1）蒸馏车间有两种类型，一种是完全封闭式，另一种是完全敞开式。对于完全封闭式蒸馏车间，也可采用泡沫－雨淋系统。但其混合液供给强度和连续供给时间由试验确定。
（2）在蒸馏车间布置水及泡沫消防栓（水消防栓箱内配置水及水雾消防两用枪）。
（3）在蒸馏车间内设有较多的酒精提升泵，是较易泄漏的地点，在这些地点设置危险气体报警器，当车间内的酒精蒸发浓度达到锁定界限时报警。
（4）设置早期报警装置。
（5）蒸馏车间一般有20～30m高，由几个蒸馏塔组成，塔体为不锈钢制成，高由十几米至几十米不等。蒸馏车间的楼板都留有让塔体穿过的大孔，由于蒸馏塔在工作时往往有振动，所以塔体与楼板之间需要留有缝隙，如果发生火警，火苗会沿着楼板及塔体的缝隙窜入上一级楼层，这样加速了塔体的受热速度，所以要求塔体与楼板之间的缝隙由阻火棉隔断。
（6）蒸馏车间内所有电器设备都需按有关规范要求设置防爆、防雷接地等措施，对封闭式车间应有排气通风及防爆泄压等设施。
（7）在蒸馏车间布置手提或推车灭火器。
2.2.2酒精储罐区消防设计
2.2.2.1酒精库火灾成因分析
酒精储罐自身带有呼吸阀及阻火阀等装置，如果它们都能正常工作，酒精储罐自身是很难发生火灾的。总结这十几年来我国危险品储罐所发生的火灾，大多数都是由三类原因引起的：一是遭雷击；二是违章操作，如在危险品储罐附近电焊等；三是由于装卸时产生泄漏而又产生火花造成的。
2.2.2.2酒精储罐区消防设计
酒精储罐区消防设计包括两个方面，一个是泡沫灭火系统，另一个是消防冷却系统，这两个系统的型式都有移动式及固定式两种形式，具体采用哪一种形式由酒精储罐的大小决定。
2.2.2.3酒精储罐区消防设计中的难点
（1）消防冷却问题。对于直径较大、较高的酒精储罐消防冷却系统一般采用固定冷却方式即在酒精储罐上方布置1～2圈穿孔管。如果孔径过大，孔距会加大，易使淋水不均，所以孔径一般在4～6mm。但小孔很容易被堵塞，特别是使用几年后，管壁内的锈蚀及小孔本身的锈蚀，这种情况更为严重，孔眼一旦堵塞又很难再重新修复。随着水喷雾灭火系统使用越来越普遍及受欢迎，也可以把这套系统用在酒精储罐的消防冷却系统上。
对于立式储罐的水喷雾喷头的布置应满足两个条件，一个是喷头之间的间距应满足喷头喷出的水雾面能有部分重叠，这样才能保证整个罐体被水幕所包围。例如选定了一种水雾喷头就可知其水雾锥角θ，R=B×tanθ/2［其中R为水雾锥底半径；B为喷头距罐表面的距离（0.7m）］，水雾喷头之间间距为1.4R或1.7R；第二则是应满足《建筑设计防火规范》及《水喷雾灭火系统设计规范》的要求，在这两个前题下再来布置水喷雾喷头。
（2）早期报警问题。过去酒精库消防设施的启动全靠人工观察，如果发现火警再手动启动消防冷却泵和泡沫消防泵。这种方法不仅被动落后，同时对于酒精库本身的安全也是不利的。随着消防设备的日益更新，对于酒精储罐的早期报警，可以采用防爆型金属感温探头或感温电缆得以解决。这两种早期报警装置不会产生火花及不易锈蚀且具有安全、可靠、价格便宜等优点。当酒精储罐温度高出锁定值时发出报警并自动启动消防冷却泵，由值班人员确认确实发生火警再手动启动泡沫消防泵。如果是误报警，可以使酒精储罐内的酒精免遭泡沫液的喷射而受损。
2.3酒精储罐区消防设计需注意的问题
（1）酒精罐的冷却管不应仅仅设置在罐的球形盖上，原因有二，一是由于球形盖上设有人孔及进料口，如果仅仅设置在罐的球形盖上会阻挡水均匀向下流，使部分罐壁淋不到水；二是一旦发生火警很可能罐的球形盖因爆炸而飞走，而罐内酒精仍然在燃烧，这时罐壁仍需冷却。
（2）酒精储罐内设置上的泡沫产生器须设置泡沫溜槽或降落槽等缓冲装置。
（3）对于采用带罐的泡沫压力比例混合器时，须选用带隔膜罐的泡沫压力比例混合器，因为抗溶性泡沫液不宜预先与水混合。
（4）由于酒精库消防有较多的手动装置，要求设计者对于发生火警时如何操作以及在平时如何对这些消防设施进行维修保养、试车等应一一作详细说明。
三、小结
对于蒸馏车间及酒精储罐区消防系统的设计，无论采用什么形式的消防系统的设计都需在符合及满足消防规范的前提下做到合理及经济。一些新的消防设施用在酒精厂消防系统上，也有待在今后的实践中进一检验及完善。
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本文主要内容来自于：张丽杰（中国轻工业广州设计有限公司，广州510180）
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