石蜡场所防火设计

只有采用雨淋系统,反馈速度快于闭式系统,而且一开启雨淋阀,至少覆盖300㎡的淋水面积,满足周边液态固态石蜡的冷却和扑灭燃烧,即使产生沸溢喷溅,喷溅的燃烧火点也没有超出淋水面积范围,容易被扑灭。

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石蜡燃烧特性

石蜡,又称晶形蜡,是一种溶于汽油、二硫化碳、二甲苯、乙醚、苯、氯仿、四氯化碳、石脑油等一类非极性溶剂,不溶于水和甲醇等极性溶剂。根据加工精制程度不同,可分为全精炼石蜡、半精炼石蜡和粗石蜡3种。石蜡相对密度为0.88~0.92(水=1),能浮于水面。熔点为47~65℃,每类石蜡又按熔点,一般每隔2℃,分成不同的品种,如52,54,56,58等牌号。沸点为300~550℃,燃点约为258℃左右,如58#全精炼石蜡闪点及燃点均为230℃。因此石蜡在达到着火点的温度之前就已经熔化,换句话说,石蜡是易燃物质,但固态的石蜡不能燃烧,而且石蜡不容易点燃,常见的点燃方式有两种:一是利用灯芯效应使石蜡像蜡烛一样缓慢稳定燃烧,二是对石蜡进行整体加热,使其整体温度大于燃点,随后石蜡蒸气与氧气结合发生燃烧反应。

石蜡一般不易着火,但着火之后产生热量继续加热其他固态石蜡形成恶性循环,燃烧一旦开始产生高热环境迅速传播火焰,短时间内融化成石蜡油形成大规模流动性火灾。2010年上海浦东石蜡仓库“9·16”特大火灾,2000余吨石蜡短时间内流淌扩大火灾面积近6000㎡,融化的石蜡油满铺在仓库内,厚度接近400mm。

石蜡的热释放速率极大,其峰值高达1063.567 kW/㎡,化成液态石蜡油燃烧释放的热量集中在燃烧表面,加速自身的蒸发燃烧,释放出更为强烈的辐射热;石蜡油火势猛烈且会出现剧烈的沸溢喷溅现象,用水灭火易加剧液体石蜡的沸溢喷溅。

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石蜡火灾案例及存在问题

(1)上海浦东石蜡仓库“9·16”特大火灾

2010年9月16日19时23分上海浦东上海三岔港储运有限公司4#仓库发生石蜡火灾,受热融化的石蜡如同岩浆四处流淌,火灾迅速蔓延开来。第一批到达消防员使用3支水枪灭火,不能阻挡流淌火势,石蜡继续融化,燃烧的石蜡油四处蔓延,整个4#仓库石蜡油深达400mm厚,消防员的消防靴泡在滚烫的石蜡油里面扑救,火灾的辐射热灸烤隔壁的3#仓库,3#仓库的石蜡堆垛也慢慢融化并引燃。经过3h的灭火战斗控制住火势,5h熄灭,7h结束战斗,并保住了相邻的1#、2#、5#石蜡仓库。

(2)石蜡火灾蔓延后灭火存在问题

大面积流淌火不易扑救及控制,现场火点众多,强辐射热不利前线人员靠近,蜡油蒸气易致前线人员中毒烧伤,石蜡油火势猛烈且会出现剧烈的沸溢喷溅现象,用水灭火易加剧液体石蜡的沸溢喷溅,直流水扑救易导致沸溢喷溅,用水冲击易扩大蔓延范围;现场地面高温会引发石蜡复燃,隐蔽残火暗火难以清除。

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石蜡火灾灭火设施分析

(1)初期石蜡火灾灭火措施探讨

对于石蜡火灾防治重点在于初期控制。

石蜡开始燃烧到酿成大规模火灾,其火灾增长速率与时间关系曲线近似于较陡的倒抛物线,因此灭火设施需要快速反应,而且需要增大自动灭火系统喷水强度,才能抢在大规模蔓延之前,冷却融化和尚未融化的石蜡,并扑灭有限的燃烧。因此,石蜡储存加工场所(化工厂的密闭式石蜡装置除外),应按严重危险级II级或仓库危险级III级设置喷淋系统,且应采用雨淋系统。开式系统能够在探测到火灾后迅速地全方位大流量灭火冷却,闭式系统,即使采用快速响应喷头,当燃烧温度足以开启顶棚一个喷头时,地面石蜡已经大量融化,而且,打开一个喷头,也难以满足周边液态固态石蜡的冷却和扑灭燃烧,喷水导致沸溢喷溅将火灾面积迅速扩大,其他位置开始的燃烧又需要到达一定规模后才能开启正上方的闭式喷头,形成恶性循环,最终在设计面积内喷头全部开启后,火灾已经失控。

只有采用雨淋系统,反馈速度快于闭式系统,而且一开启雨淋阀,至少覆盖300㎡左右的淋水面积,满足周边液态固态石蜡的冷却和扑灭燃烧,即使产生沸溢喷溅,喷溅的火点也没有超出淋水面积范围,容易被扑灭。

雨淋系统的设计用水量宜按照每个封闭的防火单元、防火分区计算,超过作用面积较多的防火单元、防火分区,宜按照作用面积划分不同雨淋灭火防护区,确认火灾后全部开启整个防火单元、防火分区内的雨淋阀(为避免水锤允许延时5s陆续开启),大面积的厂房、仓库,全部开启造成设计水量大得惊人,可以最多开启4个防护区的雨淋阀,即就是在临近火灾探测器的最近4个分区,当探测地址靠近防火隔墙、外墙时,允许仅开启靠近此墙的1~2个防护区雨淋阀。

有些观点认为石蜡流淌火灾,能浮在水面燃烧,宜采用泡沫雨淋系统。笔者认为,初期火灾燃烧面积小,石蜡油体积有限,通过连续的雨淋系统的喷水冷却,很容易灭火,没有必要采用泡沫雨淋。而且,初期火灾,液态石蜡比例很小,泡沫灭火效果还不如水。另外,大面积的泡沫雨淋系统,大喷水量同时需要储备更大容量的泡沫液,需要占用更大的设备空间及增加消防成本。

(2)石蜡火灾蔓延后灭火设施探讨

到了后期,火灾已经大面积蔓延,雨淋系统已经失效,如上海浦东“9·16”火灾,燃烧控制前最大面积近6000㎡,不可能有6000㎡的雨淋系统同时喷水,这个时候,只能通过消防员进行人工灭火。但是,这个时候,大面积的滚烫石蜡油表面的燃烧,采用水枪喷水会产生沸溢喷溅,这种情况下,应采用水枪喷水进行冷却封锁未燃烧的场所和墙体,同时采用泡沫水枪、水炮直接灭火,当然,有条件甚至可以泡沫、干粉联用,效果更好。因此,石蜡场所至少应增设泡沫消火栓系统,在安全空间(如室外窗口边、楼梯间等处设置泡沫消火栓)。

对于石蜡总量较少的场所,如小型蜡烛厂,即使石蜡全部融化,石蜡油平摊到地面都不到2、3cm厚度,这种情况下,少量石蜡场所,允许按严重危险级I级设置闭式喷淋,也允许不设泡沫消火栓系统。

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石蜡场所其他重要防火措施

《建规》3.1.1中明确将可熔化的可燃固体应视为丙类液体,如石蜡、沥青等。因此,石蜡、沥青属于丙1类物质,生产场所及储存场所,需要按照丙1类场所要求进行设计,如建筑耐火等级均不应低于二级,其管、沟不应与相邻建筑的管、沟相通,下水道应设置隔油设施;石蜡仓库应设置防止液体流散、减少流淌火灾的设施(如修筑漫坡等);灭火器需要按B类火灾场所配置,并宜采用ABC干粉灭火器。

除了灭火设施以外,防火分隔也是特别重要的防火设计内容。通过防火分隔,将大面积场所划分成多个小场所,能有效控制火灾蔓延和火灾规模,而且是不仅仅通过墙体分隔成不同的防火分区(单元),需要分隔成不同建筑,满足防火间距,避免如“9·16”火灾中3#仓库被4#仓库火灾辐射热融化石蜡堆垛,造成更大规模的火灾蔓延的情况。

提高建筑耐火极限,是石蜡使用场所建筑的基本需求,大量石蜡燃烧产生的高温能够很快将结构框架烧坏,容易造成建筑坍塌、财产损失及危及灭火救援人员的生命安全。