容量1、8万立石油库泡沫灭火系统设计

沈阳化工大学

本科毕业论文

题 目：1.8万立方米石油库油罐区泡沫灭火 系统的消防设计

院 系： 能源与动力工程学院 专 业： 油气储运工程 班 级： 学生姓名： 指导教师：

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目 录

1 文献综述 ....................................................................................................... 4 1.1 泡沫消防系统 ........................................................................................ 4 1.1.1消防泡沫灭火系统分类 .................................................................. 4 1.2 泡沫比例混合器 .................................................................................... 6 1.2.1 环泵式负压泡沬比例混合器 ......................................................... 7 1.2.2 平衡压力式泡沫比例混合器 ......................................................... 8 1.2.3 管式比例混合器 ............................................................................. 8 1.3 泡沫产生装置 ........................................................................................ 9 1.3.1 PFS型高倍数泡沫产生器 ........................................................... 9 1.3.2 固定泡沫炮 ................................................................................... 10 1.3.3 泡沫喷头 ....................................................................................... 11 1.3.4泡沫枪 ............................................................................................ 11 1.4泡沫液及泡沫液储罐 ........................................................................... 12 1.4.1泡沫液的选择 ................................................................................ 12 1.4.2泡沫液的存储 ................................................................................ 12 1.5 泡沫混合液的配制 .............................................................................. 12 1.6 泡沫灭火剂 .......................................................................................... 12 1.6.1泡沫液的组成 ................................................................................ 13 1.7泡沫灭火剂及其特点与使用范围 ....................................................... 14 1.7.1 空气泡沫灭火剂 ........................................................................... 14 1.7.2 蛋白泡沫灭火剂 ........................................................................... 14 1.7.3 氟蛋白泡沫灭火剂 ....................................................................... 14 1.7.4 抗治氟蛋白泡沫灭火剂 ............................................................... 16 1.7.5抗溶成膜氟蛋白泡沬灭火剂 ........................................................ 16 1.7.6 水成膜泡沬灭火剂 ....................................................................... 16 1.7.7抗溶水成膜泡沫灭火剂 ................................................................ 18 1.7.8合成型抗溶泡沫灭火剂 ................................................................ 19 1.7.9 泡沬灭火剂的主要性能 ............................................................... 19 1.8 我国泡沫灭火系统的发展 .................................................................. 19 1.9 防火堤 .................................................................................................. 25 2 泡沫灭火系统设计计算与说明 ................................................................. 26

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2.1 保护面积的确定 ................................................................................ 26 2.2 泡沫液连续供给时间的确定 .......................................................... 27 2.3 泡沫供给强度 .................................................................................... 28 2.4 泡沫计算耗量 .................................................................................... 28 2.5 泡沫产生器的布置与选型 ................................................................ 29 2.6 泡沫产生器数量 ................................................................................ 30 2.7 泡沫储备量 ........................................................................................ 31 2.8 消防用水总消耗量 ............................................................................ 33 2.9 泡沫系统 ............................................................................................ 37 2.10 清水系统 .......................................................................................... 43 2.11 消火栓 .............................................................................................. 54 2.12 防火堤 ............................................................................................ 56 结论 ................................................................................................................. 58 致谢 ................................................................................................................. 59 附录一 ............................................................................................................. 60 附录二 ............................................................................................................. 61

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1.1 泡沫消防系统

泡沫灭火系统的实质也是一种水消防设施，它是将水与泡沫液按要求的比例混合，然后吸入空气（或鼓风）产生泡沫，利用泡沫覆盖燃烧物或将保护对象淹没实现灭火。

完整的泡沫灭火系统由消防泵、泡沫贮罐、比例混合器、泡沫产生装置、阀门及管道、电气控制装置组成。泡沫灭火系统按泡沫液的发泡倍数的不同分低倍数、中倍数及高倍泡沫灭火系统。泡沫灭火系统泡包括：泡沫罐、高倍数泡沫发生器、隧道用“泡沫消火栓箱”、网形低倍泡沫喷头、筒形低倍泡沫喷头、泡沫枪、泡沫消火栓箱、低倍泡沫产生器、泡沫消火栓、等全套产品。

1.1.1消防泡沫灭火系统分类

（1）按泡沫发泡倍数分类

低倍数泡沫灭火系统

据《低倍数泡沫灭火系统设计规范》专题报告汇编（1989年9月编制）和1992年10月原商业部设计院编制的中倍数泡沫灭火系统资料介绍，低倍数泡沫混合液供给强度为5～7L/（min.m2）、混合比为3%～6%、预燃时间60～120s的情况下，灭火时间为3～5min；中倍数泡沫混合液供给强度为4～4.4L（min.m2）、混合比为8%、预燃时间60～90s的情况下，灭火时间为1～2min。在供给强度同为4/（min.m2），时，中倍数蛋白泡沫混合液灭火时间124s；低倍数蛋白泡沫混合液灭火时间为459s；低倍数氟蛋白泡沫混合液灭火时间为270s。

低倍数泡沫是指泡沫混合液吸入空气后，体积膨胀小于20倍的泡沫。低倍数泡沫灭火系统主要用于扑救原油、汽油、煤油、柴油、甲醇、丙酮等B类的火灾，适用于炼油厂、化工厂、油田、油库、为铁路油槽车装卸油的鹤管栈桥、码头、飞机库、机场等。一般民用建筑泡沫消防系统等常采用低倍数泡沫消防系统。低倍数泡沫液有普通蛋白泡沫液，氟蛋白泡沫液，水成膜泡沫液(轻水泡沫液)，成膜氟蛋白泡沫液及抗溶性泡沫液等几种类型。

由于水溶性可燃液体如乙醇、甲醇、丙酮、醋酸乙脂等的分子极性较强，对一般灭火泡沫有破坏作用，一般泡沫灭火剂无法对其起作用，应采用抗溶性泡沫灭火剂。

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抗溶性泡沫灭火剂对水溶性可燃、易燃液体有较好的稳定性，可以抵抗水溶性可燃、易燃液体的破坏，发挥扑灭火灾的作用。不宜用低倍数泡沫灭火系统扑灭流动着的可燃液体或气体火灾。此外，也不宜与水枪和喷雾系统同时使用。

中倍数泡沫灭火系统

GB50074-2002《石油库设计规范》规定，地上式固定顶油罐、内浮顶油罐应设低倍数泡沫灭火系统等，当浮顶油罐采用中心软管配置泡沫混合液的方式时，可设中倍数泡沫灭火系统。国产中倍数泡沫液是一种氟蛋白泡沫液，泡沫发泡倍数在21～200之间，可应用于局部应用式、移动式中倍数泡沫灭火系统，50倍以下的中倍数泡沫液适用于地上油罐的液上灭火，50倍以上的适用于流淌火灾的扑救。

发泡倍数在21～200之间的称为中倍数泡沫。中倍数泡沫灭火系统，一般用于控制或扑灭易燃、可燃液体、固体表面火灾及固体深位阴燃火灾。其稳定性较低倍数泡沫灭火系统差，在一定程度上会受风的影响，抗复燃能力较低，因此使用时需要增加供给的强度。中倍数泡沫灭火系统能扑救立式钢制贮油罐内火灾。

高倍数泡沫灭火系统

发泡倍数在201～1000之间称为高倍数泡沫。高倍数泡沫灭火系统在灭火时能迅速以全淹没或覆盖方式充满防护空间灭火、并不受防护面积和容积大小的限制，可用以扑救A类火灾和B类火灾。高倍数泡沫绝热性能好、无毒、有消烟、可排除有毒气体、形成防火隔离层并对在火场灭火人员无害。高倍数泡沫灭火剂的用量和水的用量仅为低倍数泡沫灭火用量的1/20，水渍损失小，灭火效率高，灭火后泡沫易于清除。 （2）按设备安装使用方式分类

固定式泡沫灭火系统

固定式泡沫灭火系统由固定的泡沫液消防泵、泡沫液贮罐、比例混合器、泡沫混合液的输送管道及泡沫产生装置等组成，并与给水系统连成一体。当发生火灾时，先启动消防泵、打开相关阀门，系统即可实施灭火。

固定式泡沫灭火系统的泡沫喷射方式可采用液上喷射和液下喷射方式。 半固定式泡沫灭火系统

该系统有一部分设备为固定式，可及时启动，另一部分是不固定的，发生火灾时，进入现场与固定设备组成灭火系统灭火。根据固定安装的设备不同，有两形式：一种为设有固定的泡沫产生装置，泡沫混合液管道、阀门。当发生火灾时，泡沫混合液由

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泡沫消防车或机动泵通过水带从预留的接口进入。另一种为设有固定的泡沫消防泵站和相应的管道，灭火时，通过水带将移动的泡沫产生装置(如泡沫枪) 与固定的管道相连，组成灭火系统。(由消防车及消防水带与固定的泡沫产生器相连接或由固定的泡沫站及消防水带、泡沫管枪或钩管等组成的泡沫灭火系统)。

半固定式泡沫灭火系统适用于具有较强的机动消防设施的甲、乙、丙类液体的贮罐区或单罐容量较大的场所及石油化工生产装置区内易发生火灾的局部场所。

移动式泡沫灭火系统

移动式泡沫灭火系统一般由水源(室外消火栓、消防水池或天然水源)、泡沫消防车或机动消防泵、移动式泡沫产生装置、水带、泡沫枪、比例混合器等组成。当发生火灾时，所有移动设施进入现场通过管道、水带连接组成灭火系统。

该系统具有使用灵活，不受初期燃烧爆炸的影响的优势。但由于是在发生火灾后应用，因此扑救不如固定式泡沫灭火系统及时，同时由于灭火设备受风力等外界因素影响较大，造成泡沫的损失量大，需要供给的泡沫量和强度都较大。

根据市场调查，在国内众多的泡沫灭火系统的供应商中，口碑和产品质量最好的，要数广州瑞港消防设备有限公司了，种类齐全，质量保证，产品市场占有率较高。

在自动喷水火火系统中配置可供给泡沫混合液的泡沫比例混合装置，组成既可喷水又可喷泡沫的同定火火系统。它可以是开式系统也可以是闭式系统。广州瑞港消防设鞒有限公司生产的这种系统在深圳用得比较早，当有火灾发生时，安装于保护冈的火灾探测器分信兮传至控制柜，闭式喷头的玻璃球破裂喷水，此时，手动或自动开启雨淋阀、消防荥、管路阀门，系统工作。灰力消防水经瑞港泡沫洒空气泡沫达到火火效果。比例混合装贾与泡沫液混合，形成一定比例的泡沫混合液，经喷头喷洒空气泡沫达到火火效果。 （3）按合成泡沫的基质分类

泡沫灭火剂可分为蛋白型泡沫灭火剂和合成泡沫灭火剂。蛋白型泡沫灭火剂主要有普通蛋白泡沫灭火剂，氟蛋白泡沫灭火剂，成膜氟蛋白泡沫灭火剂，抗溶和成膜蛋白抗溶泡沫灭火剂；合成泡沫灭火剂主要有高倍数泡沫灭火剂，高、中、低倍通用泡沫灭火剂，水成膜泡沫灭火剂，抗溶水成膜灭火剂，A类火泡沫。

1.2 泡沫比例混合器

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泡沫比例混合器作用是通过机械作用，使水在流动过程中与泡沫液按一定的比例（混合比）进行混合

（混合比：泡沫液在泡沫混合液中的体积百分数)

要求：所选的泡沫比例混合器应能使泡沫混合液在设计流量范围内的混合比不小于其额定值，也不得大于其额定值的30%，且实际混合比与额定混合比之差不得大于一个百分点）泡沫比例混合器的类型有压力比例混合器、平衡压力比例混合器、管线式比例混合器、负压比例混合器等。

1.2.1 环泵式负压泡沬比例混合器

（1）工作原理

环泵式负压比例混合器是利用文丘里管原理生产的第一代产品。它安装在泵的旁路上，进口接泵的出口，出口接泵的进口。泵工作时大股液流流到系统终端，小股液流回流到泵的进口，当小股液流回流经过比例混合器内腔时由类似文丘里管的作用形成一定的负压，在大气压力作用下将储罐内的泡沬液吸进腔内与水混合,再到泵进口与水进一步混合后抽到泵的出口。如此循环往复一段时间后泡沬混合液的混合比就可达到产生灭火泡沬要求的正常值，此后系统中泵打出的是泡沬混合液。这是环泵比例混合器所特有的，因此，该泵又称为“泡沬消防泵”。

环泵式负压泡沬比例混合器特点：

1 泡沫比例混合器依据文丘里管的原理制成，所以与其相配的泡沫液储罐为常压储罐。

2 泡沫比例混合器结构简单，价格便宜。 3 泡沬混合液混合比精度难以控制。

影响泡沬比例混合器混合比精度的因素主要有泵的进、出口压力，泡沬液储罐液面与泡沬比例混合器的相对高度等。泡沬灭火系统一般都建有水池、水罐等储水设施。泵进口压力由水泵轴心与储水设施液面的相对高度决定，进口压力愈小，在一定范围内混合比愈大，零或负压较理想,反之，进口 压力愈大混合比愈小；泵进口压力一定时出口压力愈局，在一定范围内混合比愈局，反之愈小。泡沬液储隨液面愈高混合比愈高,反之愈小。

4 操作较复杂,不利于实现自动化。设计时泡沬液储罐与储水设施一般都存在液位差，当泡沬液液面高于水平液面时，操作不慎泡沬液会流 到水中，反之水会流

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到泡沬液储罐中，为避免此类现象发生，设置了相关阀门，但此举却使操作复杂，不利于实现自动化了。

选用环泵泡沬比例混合器时，宜选用特性曲线平缓的离心泵，因有部分回流，泵的额定流量应为系统设计流量的1.1倍。

1.2.2 平衡压力式泡沫比例混合器

（1）工作原理

通过螺杆的上下位移（靠压力差），造成阀芯与双阀座之间的不同开启度，来控制泡沫液的流量大小。当上、下两室的压力相等时，螺杆处于平衡状态，泡沫液与水按规定的比例混合 （2）特点

1 泡沫液储罐为常压储罐

2 泡沫比例混合器精度较高，适合的泡沫混合液流量范围较大。

3 需在安装现场由专业人员进行泡沫混合液混合比的调试。

（3）应用

1 泡沫比例混合器的泡沫液进口压力应大于水进口压力，但其压差不应大于0.2MPa。

2 泡沫液泵出口管道上应设限压阀及控制阀的回流管道。 3 在泡沫比例混合器的泡沫液进口管道上应设单向阀。

4 泡沫液管道宜选用不锈钢管，其上应设冲洗及放空管道以避免管路腐蚀。

1.2.3 管式比例混合器

（1）工作原理

压力水从进口进入比例混合器后，大部分水经喷咀高速喷入扩散管，在喷咀与扩散管间形成负压区，泡沫液由吸液口被吸入负压区，与压力水同时进入扩散管，从出口流出；还有一小部分压力水则通过调节阀与扩散管流出的混合液相混合后从出口流出。旋动控制阀的手柄（混合器侧面）调节混合液的混合比。 （2）特点

1 混合器为负压管线式混合器，当供水压力达到压力值时，混合器将泡沫液吸入供水管线中。

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2 混合器进口由KY65型管牙接口与供水管线相连接，出口由KY65型管牙与混合液输出管线相连接。

3 混合器上装有控制吸入泡沫液量调节阀，调节阀上的指示牌标有吸泡沫液比例数值。 （3）注意事项

1 多用于移动式泡沫灭火系统，是一种便携式设备，可按装在水带或管道上。

2 必须与泡沫产生装置配套使用，而且泡沫产生装置的位置高度、水带或管道

长度，都会影响混合比的精度。

3 工作时压力损失较大，应保证进口压力。

1.3 泡沫产生装置

泡沫产生装置的作用是将空气与混合液充分和混合，产生并喷射泡沫实施灭火泡沫产生装置的类型有立式与横式泡沫产生器、高背压泡沫产生器、高倍数泡沫发生器、固定泡沫炮、泡沫喷头、泡沫枪等。

立式与横式泡沫产生器常用于也上喷射，并且立式与横式泡沫产生器应符合泡沫产生器出口工作压力应为其额定值±0.1MPa；泡沫产生器及露天的泡沫喷射口应设置防止异物进入的铁丝网；泡沫产生器进口应有不小于1m的只管段；外浮顶储罐上的泡沫产生器不应该设置密封玻璃。高背压泡沫产生器用于液下喷射泡沫灭火系统，设置要求一般为高背压泡沫产生器应设置在防火地外；在高背压泡沫产生器的进口侧应设置测压力表接口，在其出口侧设置压力、背压调节阀和泡沫取样口；出口工作压力应大于泡沫管道的阻力和罐内液体静压力之和；泡沫的发泡倍数不应小于两倍，且不大于四倍。高倍数泡沫灭火系统必须采用高倍数泡沫发生器，高倍数泡沫发生器基本类型有电动机驱动高倍数泡沫产生器、内燃机驱动高倍数泡沫产生器、水驱动高倍数泡沫产生器等，水驱动高倍数泡沫产生器又分为水流反作用式和水轮机式。PFS型系列高倍数泡沫产生器为水轮机式。

1.3.1 PFS型高倍数泡沫产生器

PFS型高倍数泡沫产生器主要由喷嘴、涡流式微型水轮机、叶轮、金属发泡网、圆形或方形筒体等组成。当高倍数泡沫混合液从混合液进口流入，经管路输送入水轮机，驱动安装在主轴上的水轮机旋转，与水轮机同轴安装的风扇叶轮同时转动，

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产生气流。推动水轮机旋转后的泡沫混合液，再经管道进入混合液喷嘴，以雾状喷向发泡网，在其表面形成一层连续的液体薄膜，在气流的吹动下，穿过发泡网小孔，形成大量泡沫。

设置要求：

对于全淹没式和局部应用式高倍数泡沫灭火系统： 1 高度应在泡沫淹没深度以上(背压不能过高）； 2 位置应免受爆炸或火焰的损坏； 3 宜接近保护对象；

4 能使防护区形成比较均勻的泡沬覆盖层（调整 发生器的分布位置） 对于移动式高倍数泡沫灭火系统：

1 釆用导泡筒输送泡沬时，高倍数泡沬产生器可设置在防护区以外的安全位置，但导泡筒的泡沫出口位置应与全淹没式和局部应用式高倍数泡沬产生器设置要求相同；

2 当泡沫产生器直接向防护区喷放泡沬时，其位置也应符合前面4条（导泡筒-由泡沬发生器出口向防护区输送高倍数泡沬的导筒）；

3 高倍数泡沫产生器前应设置控制阀、压力表和管道过滤器；

4 高倍数泡沬产生器在室外或坑道应用时，应釆取防止风对泡沬的产生和分布影响的措施。

1.3.2 固定泡沫炮

固定泡沫炮分远控固定泡沫炮（电动、液动）和手动固定泡沫炮。 设置要求为：

1 布置在防火堤内的泡沫炮和炮塔应釆取有效的防爆和隔热保护措施。 2 室外布置的泡沫炮宜设置在保护场所主导上风方向。

3 甲、乙、丙类液体储罐区和工艺装置区的消防炮塔（平台）的高度应满足泡沬炮的俯仰回转中心高度不低于灭火对象主体结构最大高度的50%。

4 液化烃储罐区的消防炮塔（平台）的高度应满足泡沬炮尚俯仰回转中心高度不低于灭火命秦主体结构的最大高度。

5 油品码头的消防炮塔应使泡沬炮的俯仰回转中心高度不低于在最高潮位和油船空载时的甲板高度，泡沬炮水平回转中心与油品码头前沿的距离应不小于2.5m。

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6 消防炮塔的周围应留有供设备维修用的通道。

1.3.3 泡沫喷头

泡沫喷头适用于泡沫喷淋灭火系统，泡沫喷头主要有吸气型泡沫喷头（悬挂式、侧挂式、弹出式）与非吸气型泡沫喷头（多位悬挂式）两种类型。非吸气型喷头没有吸入空气的结构，从喷头喷出的是雾状泡沫混合液，这种泡沬喷头可用水喷雾喷头代替由于没有空气机械搅拌作用，泡沫发泡倍数较低。用于非水溶性甲、乙、丙类液体火灾，且当选择水 成膜、成膜氟蛋白等成膜类泡沫液时，可选用开式非吸气喷头。

泡沫喷头的布置应根据泡沫混合液的设计供给强度、保护面积和喷头特性确定；应使泡沫直接喷射到保护对象上；泡沫喷头的布置，应保证整个保护面积内的泡沬混合液供给强度均匀，任意四个相邻喷头组成的四边形保护面积内的平均泡沫混合液供给强度不应小于设计强度；泡沫喷头周围不应有影响泡沫喷洒的障物；泡沬喷淋区域边界的喷头布置，应能有效地保护分界区。 泡沫喷头的保护面积和间距

喷头设置高度 (m) 每只喷头的最大保护面积（㎡） 喷头的最大水平距离 (m) ≤10 12.5 3-6 〉10 10 3.2 1.3.4 泡沫枪

泡沫枪用于移动式泡沫灭火系统，扑救流散液体火灾或小型储罐火灾。通常分为手提式泡沫枪和泡沫钩管两种。空气泡沫钩由钩管和泡沫产生器两部分组成，钩管上端的弯形喷管用来挂在着火油罐壁上，向罐内喷射跑哦。钩管下端为空气泡沫产生器，它由空气管、65mm管牙接口和孔板组成。空气管周围的气孔是空气吸入空，

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管牙接口用来连接水带。

空气泡沫钩管使用时应注意以下几点

（1）空气泡沫钩管必须直接使用泡沫混合液，配制的混合液应为3%或6%型普通蛋白泡沫液。

（2）扑救高度超过5m的油罐时，应将泡沫钩管拴在消防拉梯上，并借助拉梯将钩管升高至罐口后挂在罐壁上

（3）使用6%型泡沫液时，比例混合器示数应调至“16\"”；使用3%型泡沫液时，比例混合器示数应调至“8\"”；

（4）待弯形喷射管正常喷射泡沫液时，再将空气泡沫钩管钩在罐壁上。

1.4 泡沫液及泡沫液储罐 1.4.1泡沫液的选择

泡沫液的选择尤为重要非水溶性甲、乙、丙类液体储罐，当采用液上喷射泡沬灭火时，宜选用蛋白、氟蛋白、水成膜或成膜氟蛋白泡沬液，当釆用液下喷射泡沫灭火时，应选用氟蛋白、水成膜或成 膜氟蛋白泡沫液。水溶性甲、乙、丙、液体以及含氧添加剂含量超过体积比大的无铅汽油，必须选用抗溶性泡沬液。保护非水溶性甲、乙、丙类液体的泡沫喷淋、泡沬枪、泡沫炮系统，当釆用吸气型泡沬产生装置时，可选用蛋白、氟蛋白、水成膜或成膜氟蛋白泡沫液；当釆用非吸气型泡沬产生装置(如水雾喷头）时，应选用水成膜或成膜氟蛋白泡沫液。当用一套泡沬灭火系统同时保护水溶性和非水溶 性甲、乙、丙类液体时，应选用抗溶泡沬液。高倍数泡沫灭火系统，当利用热烟气发泡时，必须釆用耐温、耐烟型高倍数泡沬液；当利用新鲜空气发泡时，应根据系统所使用的水源，选择淡水型或耐海水型高倍数泡沫液。

1.4.2泡沫液的存储

泡沫液的储存温度应为0-40℃。储存的期限与泡沫自身有关，蛋白泡沫液、氟蛋白泡沫液、高倍数泡沫液的有效期为5年；抗溶性泡沫液的有效期限仅为1-2年；水成膜泡沫液的有效期限可达10年。而且泡沫液应储存在通风干燥的房间或敞棚内，并且泡沫液与水不能预混。

1.5 泡沫混合液的配制

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泡沫混合液的配制要求蛋白泡沫液、氟蛋白泡沫液、抗凝氟蛋白泡沫液，可使用淡水或海水调制；凝胶型泡沫液、金属皂型泡沫液应使用淡水；严禁使用影响泡沫灭火性能的水；配制混合液用水的温度4-35℃为宜。 泡沫液储罐有常压和压力储罐

1.6 泡沫灭火剂

灭火原理：泡沫是一种体积较小，表面被液体包围的气泡群，比重在0.001-0.5之间，由于泡沫的比重远远小于一般可燃液体的比重，因而可以漂浮于液体的表面，形成一个泡沫覆盖层。同时，泡沫又具有一定的粘性，可粘附于一般可燃固体的表面，使燃着的物质与空气隔离，并降低温度，达到灭火的目的。 覆盖作用：泡沫覆盖层是可燃物表面与空气隔离

封闭作用：遮断热辐射；阻止燃烧物的蒸发或热解挥发，使可燃气体难以进去燃烧区。

冷却作用：泡沫液析出的液体有冷却作用。

窒息作用：泡沫产生的水蒸气有稀释燃烧区氧气浓度的作用。

1.6.1泡沫液的组成

泡沫液由发泡剂，泡沫稳定剂，助溶剂，抗冻剂，耐液剂，水等物质组成。 （1）发泡剂

发泡剂是泡沫灭火剂中的基本组分，多为各种类型的表面活性物质，作用是使泡沫灭火剂的水溶液易发泡。 （2）稳泡剂

稳泡剂多为一些持水性强的大分子或高分子物质，它能提高泡沫的持水时间，增强泡沬的稳定性。 （3）耐液添加剂

耐液添加剂多为既疏水又疏油的表面活性剂和某些抗醇性高分子化合物，使泡沬有良好的耐燃料破坏性。 （4）助溶剂与抗冻剂

助溶剂与抗冻剂一般为一驻醇类或醇醚类物质，使泡沫灭火剂体系稳定、泡沬均匀、抗冻性好。

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（5）其它添加剂

泡沫灭火剂中还有泡沬改进剂、防腐蚀剂、防腐败剂等添加剂。所有泡沬灭火剂配成预混液后，有效期会大大缩短，尤其是蛋白类泡沫灭火剂，很快会腐败，所以通常应以原液状态储存。

1.7泡沫灭火剂及其特点与使用范围 1.7.1 空气泡沫灭火剂

空气泡沫灭火剂的泡沫是通过搅拌而生成的。按其发泡倍数可分为低倍数泡沫、中倍数泡沫和高倍数泡沫三类。根据发泡剂的类型和用途，低倍数泡沫灭火剂又可分为蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、水成膜泡沫、抗溶性泡沫和合成泡沫灭火剂五种类型。

1.7.2 蛋白泡沫灭火剂

蛋白泡沬灭火剂是由动物的硫、角、毛、血及豆饼、草籽饼等动、植物蛋白质水解产物为棊料制成的泡沫灭火剂。其优势在于原料易得、生产丁艺简单、成本低，泡沬稳定性和持水性及抗烧性好，一般活于咸水、海水等。它不话用于液 下喷射泡沫系统，储存期较短，质量好的蛋白泡沫灭火剂储存期在5年以上，我国冃前的蛋白泡沫灭火剂一般储存2〜3年。

蛋白泡沫灭火剂适用于扑救诸如原油、汽油、柴油、苯、甲苯等非水溶性甲、 乙、丙类液体火灾，也可扑救如纸张、木材等八类火灾。

1.7.3 氟蛋白泡沫灭火剂

在蛋白泡沬灭火剂中添加氢碳表面活性剂制成了氛蛋白泡沫灭火剂，由于氟碳表面活性剂的表面张力较低，并具有较好的疏油性，所以氟蛋白泡沬灭火剂与蛋白泡沬灭火剂相比，其泡沬流动性与封闭性好，灭火效力提高了一倍，可用于液下喷射泡沫系统，并能与干粉联合使片。

美国的国民泡沫公司于1965年开发了商品为AER-O-FOAMXL的氟蛋白泡沫。氟蛋白泡沫流动性好，并且在受油品污染的情况下也不轻易消泡，能以液下喷射的形式使用。紧接着国民泡沫公司，英国的安格斯公司、ICI公司也制成了氟蛋白泡沫液，以FP-70的商品在市场上销售。在欧美，氟蛋白泡沫问世后，很快就替代了蛋白泡沫成为保护大型油罐的主流灭火剂。

(1)组分：在蛋白泡沫中加入“6201”预制液，即可成为氟蛋白泡沫灭火剂“6201”预制

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液，又称FCS溶液，是由“6201”氟碳表面活性剂、异丙醇和水按3：3：4的质量比配制成的水溶液。“6201氟碳表面活性剂在6％型和3％型氟蛋白泡沫液中的重量百分数分别为0.33%和0．66%。因此，这两种类型的氟蛋白泡沫液，按规定混合比产生的氟蛋白泡沫，其6201氟碳表面活性剂的含量均为0．0196%(重量%) 。 （2）灭火原理和泡沫特点

灭火原理与蛋白泡沫基本相同。但由于氟碳表面活性剂的作用，使它的水溶液和泡沫性能发生了显著的变化，从而提高了灭火效率。

溶液的表面张力和界面张力明显降低：实验证明，蛋白泡沫溶液与水按规定混合比配制的水溶液，其表面张力为46×10－5N／cm左右，而按规定混合比配制的氟蛋白泡沫灭火剂的水溶液，在“6201’’和OBS含量为0.015%时的表面张力仅为21×10－5N／cm左右。而且，“6201”和OBS还能降低灭火剂水溶液与油类之间的界面张力。表面张力和界面张力的降低，都意味着产生泡沫所需的能量相对减小。

泡沫易于流动：泡沫的临界切应力大小与泡抹的流动性有直接的关系，切应力

越小，泡沫的流动性越好。实验测定，蛋白泡沫的临界切应力为200×10－5N／cm左右；而氟蛋白泡沫的临界切应力仅为100×10－5N／cm左右。因而，氟蛋白泡沫的流动性比蛋白泡沫好得多。氟蛋白泡沫灭火时以较薄的泡沫层，即能迅速地将油面覆盖，且泡沫比较牢固，不易被破坏；即使被冲破，由于它有良好的流动性和自愈性，也能快速自行愈合。

泡沫疏油能力强：灭火时，往往由于泡沫喷射与油面发生冲击作用,而使部分泡沫潜入油中，并夹带一定量的油再浮到油面上来。当蛋白泡沫含有—定油量时，即能自由燃烧，因而不能用于液下喷射。而氟蛋白泡沫灭火时，由于氟碳表面活性剂分子中的氟碳链既有疏水性又有很强的疏油性，可以在泡沫与油的交界面上形成水膜，又能把油滴包于泡沫之中，阻止了油的蒸发，降低含油泡沫的燃烧性。实验证明，蛋白泡沫中含汽油量达到2％以上时，即有可燃性，达到8.5%时即可由燃烧；而氟蛋白泡沫中的汽油含量需高达23%以上时才能自由燃烧。与干粉联用性好：蛋白泡沫不能与一般干粉联用。因为干粉中所用的防潮剂(如硬脂酸镁)对泡沫有很大的破坏作用，两者一经接触，泡沫就会很快被破坏而消失，所以蛋白泡沫只能与经过特制的于粉联用。而氟蛋白泡沫则由于氟碳表面活性剂的作用，具有抵抗干粉破坏的能力。蛋白泡沫中含有0.01%的6201或OBS时，即有明显的抗干粉破坏的能力；

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当“6201’’或OBS的含量达到0.015～0.02%时。与干粉就有良好的联用性。因此，氟蛋白泡沫灭火剂可与各种干粉联用，且均能取得良好的灭火效果。干粉灭火剂灭火速度快，可以迅速压住火势；泡沫则覆盖在油面上,能防止复燃。两者联用时，充分发挥各自的长处。即可把火迅速扑灭。 （3）应用方范围

它与蛋白泡沫灭火剂一样，主要用于扑救各种非水溶性可燃、易燃液体和一些可燃固体火灾。广泛用于扑救大型储罐(液下喷射)、散装仓库、输送中转装置、生产加工装置、油码头及飞机火灾等。其使用方法、储存要求与蛋白泡沫同。

1.7.4 抗治氟蛋白泡沫灭火剂

抗溶氣蛋白泡沫灭火剂是在氟蛋白泡沫灭火剂的猫础上添加了高分子多糖和其它添加剂等制成的，它兼有氟蛋白泡沬灭火剂和凝胶型抗港泡沫灭火剂的特 点，主要用于扑救水溶性甲、乙、丙类液体火灾，也可用于扑救非水溶性甲、乙、 丙类液体火灾和人类火灾。

1.7.5成膜氟蛋白泡沫灭火剂

成膜蛋白泡沬灭火剂以水解蛋白为基础，添加适宜的氟碳表面活性剂制成的，它具有蛋白灭火剂抗烧性能好的优点，同时还具有成膜性，它作为高性能的氛蛋白泡沬灭火剂可配非吸气式泡沫喷射装置使用。由于它的基料为水解蛋白，储存期与蛋白泡沬灭火剂相同。

1.7.6 抗溶成膜氟蛋白泡沬灭火剂

抗溶成膜氟蛋白泡沫灭火剂是在成膜氟蛋白泡沬灭火剂的基础上，添加高分 子抗醇化合物制成的，主要用于扑救水溶性甲、乙、丙类液体火灾，当扑救非水 溶性甲、乙、丙类液体火灾时，可视为普遍成股氛蛋白泡沬灭火剂。

1.7.7 水成膜泡沬灭火剂

普通水成膜泡沬灭火剂是以氛碳表面活性剂和碳氢表面活性剂为基料制的。由于所用氟碳表面活性剂的表面张力较低，泡沫析出的混合液能在所保护的非水溶性液体表面上形成一层具有隔绝空气和降温作用的防护膜，增强了泡沫的流动性和流油性，同时增强了泡沬的封闭性和抗复燃性，此其灭火效力不仅泡沬性能有关，还依赖于其防护膜的牢同性。水成膜泡沬灭火剂蛋白类泡沬灭火剂相比，灭火性能较

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好，但抗烧性能较差；由于它是合成原料制成的，其储存期较长，通常可储存15〜20年。它能与干粉灭火剂联合使用，适用于液下喷射泡沫系统，还适用于非吸气型泡沫喷射装置。

水成膜泡沫是美国发明的。1946年—1952年，美国海军技术研究所的特斯曼在研究团体的湿润性发现，氟表面活性剂既具有斥水性，又具有斥油性。该研究所的查布研究把氟表面活性剂作为灭火剂应用，并开发了把它与干粉灭火剂一起使用的联用系统。这种泡沫析出的氟表面活性剂水溶液在油表面形成薄膜，浮在上面，在灭火后抑止蒸汽发生并防止复燃。由于它在油的表面形成轻的水性薄膜，美国海军就称其为轻水泡沫，并于1964年获得专利。

(1)组分：由氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂和添加剂(泡沫稳定剂，抗冻剂，助溶剂、增稠剂等)及水组成。氟碳表面活性剂是其中的主要成分，所占比例为1～5％；它可以是一种，也可以是多种表面活性剂的混合物。其亲水基团可为阳离子型或阴离子型，也可为两性或非离子型的，使用最多的是阴离子型。水成膜泡沫灭火剂还含有0.1～0.5的聚氧化乙烯，用以改善泡沫的抗复燃能力和自封能力。

水成膜泡沫灭火剂中使用的非氟表面活性剂的含量为0.01～0.5％。它不仅能增强泡沫的发泡倍数和稳定性，而且能降低水成膜泡沫水溶液与油类之间的界面张力，增强与油料之间的亲和力，有助于水膜的形成和扩散，使一部分不能形成扩散膜的一些氟碳表面活性剂也能更好地成膜，形成坚固的含水膜。水成膜泡沫中的溶剂为乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚等，用量为为5～40％。它们对各个组分具有助溶作用，并可以增强泡沫性能、适当降低泡沫液的凝固点，有助于泡沫的形成。 （2）灭火原理

在扑救石油产品火灾时，依靠泡沫和水膜的双重作用，而泡沫起主导作用。 ① 泡沫的灭火作用：由于水成膜泡沫中氟碳表面活性剂和其他添加剂的作用，使其具有比氟蛋白泡沫更低的临界切应力(其临界切应力仅为60×10－5N／cm左右)，当泡沫喷射到油面上时，由于流动性非常好，很快地在油面上展开，并结合水膜的作用把火迅速扑灭。

② 水膜的灭火作用；水成膜泡沫的特点是能在油类的表面上形成一层很薄的水膜，这是由于氟碳表面活性剂和非氟表面活性剂共同作用的结果。这层水膜可使油品与空气隔绝，阻止油气蒸发，更有利于泡沫流动，加速灭火。但仅靠水膜的作用

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还不能有效地灭火。实际上，水成膜泡沫的灭火作用是：当把泡沫喷射到燃烧的油面时，泡沫一面在油面上散开，一面在油面上形成一层水膜，抑制油品的蒸发，使其与空气隔绝，并使泡沫迅速流向尚未直接喷射到的区域，进一步灭火。 水成膜泡沫灭火剂主要适用于扑灭汽油、煤油、柴油、苯等非水溶性甲、乙、 丙类液体火灾，由于其渗透性强，对于八火灾它比纯水的灭火效率高，所以也适用于扑灭木材、织物、纸张等八火灾。

1.7.8 抗溶水成膜泡沫灭火剂

抗溶水成膜泡沫灭火剂是在普通水成膜泡沫灭火剂的基础上，添加一 种抗醇的高分子化合物制成的，它在灭非水溶性液体火灾时，具有普通水成膜泡沫灭火剂的成膜特点，在灭醇、酯、醚、醛、酮等水溶性液体火时，在燃料表面上能形成一层高分子胶股，保护上面的泡沬免受极性液体脱水而导致的破坏。它主要用于扑救水溶性甲、乙、丙类液体火灾，也可用于扑救非水溶性甲、乙、丙 类液体火灾和八类火灾。

抗溶性泡沫灭火剂主要类型有：

①以水解蛋白为基料，添加脂肪酸的锌、镉、铝等有机金属盐制成的金属皂型抗溶性灭火剂,目前已淘汰；

②以水解蛋白或合成表面活性剂为发泡剂，添加海藻酸盐一类天然高分子化合物而制成的高分子型抗溶性泡沫灭火剂；

③由氟碳表面活性剂和多糖制成的触变型抗溶性泡沫灭火剂；

④以蛋白泡沫液添加特制的氟碳表面活性剂和多种金属盐制成的氟蛋白型抗溶性泡沫灭火剂；

⑤以硅酮表面活性剂为基料制成的抗溶性泡沫灭火剂等。

灭火原理：原液用水稀释时，不产生沉淀物，其混合液为一种透明、均相的液体。泡沫一接触水溶性溶剂的表面，立即发生反应，夺取泡沫层中的水分，同时形成一种既不溶于水，又不溶于溶剂的均匀而粘稠的薄膜。从而有效地防止水溶性溶剂对泡沫的破坏，提高泡沫的稳定性和持久性．灭火时泡沫迅速覆盖液面，或粘附于燃烧物固体表面，形成严密的覆盖层，从而隔绝空气使火熄灭。

应用范围：抗溶性泡沫主要用于扑救乙醇，甲醇，丙酮。醋酸乙酯等一般水溶性可燃、易燃液体的火灾。不宜用于扑救低沸点的醛、醚、有机酸和胺等有机液体

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的火灾。虽然也可以扑救一般油类和固体火灾，但由于价格较高，一般不予采用。

使用特点；这种灭火剂的原料来源丰富，制造工艺简单，价格便宜，泡沫腐蚀性小，有效期长，可与水预先混合，混合液输送距离不受限制。可用于普通泡沫灭火设备，也可用于固定式，半固定或移动式灭火系统。使用时仍需要安装泡沫缓冲装置。

灭火原理：灭火时，泡沫能在极性溶剂表面形成一层含气泡的凝胶层，这种膜能有效的防止极性溶剂的破坏，从而达到覆盖灭火的目的。

使用方法：可采用通用的灭火设备，可以进行预混；如采用U型施放器，在离液面40cm处，使泡沫沿容器壁流入，则效果最好。在实际使用中采用9％和6％的混合比，均可获得较好的灭火效果。

应用范围：这种抗溶性泡沫灭火剂主要用于扑救极性溶剂如甲醇，乙醇，乙醚和丙酮等液体火灾。

1.7.9 合成型抗溶泡沫灭火剂

1974年美国奇萨以触变形多糖作为抗醉剂，制成了凝胶型抗溶泡沬灭火剂，我国于80年代研制出多糖和凝胶型抗溶泡沫灭火剂。凝胶型抗溶泡沬与水溶性液体接触时，泡沫中的多糖凝聚并在水溶性液体燃料上形成一层波膜，保护上面的泡沫免受极性液体脱水而导致的破坏。凝胶型抗溶泡沬主要用于扑火水溶性甲、乙、丙类液体火灾。

1.7.10 泡沬灭火剂的主要性能

为了保证质量，多数国家制订了泡沬灭火剂技术标准，对泡沬灭火剂的性能进行了规定。我国现行标准在对泡沫液理化性能的要求上与150标准基本相同，但对其泡沬性能的要求及其检测试验条件有较大差异，目前我国正在着手修订有关技术标准，预计修订后会有所接近。

泡沬的主要性能为：泡沬倍数、析液时间、灭火时间、抗烧时间。低倍数泡沬与中、髙倍数泡沬在检测试验方法、检测项目和指标上是有别的，详见有关标准。

1.8 我国泡沫灭火系统的发展

（1） 1997年3月，陈爱平[1]编译发表了《一种新型高效的压缩空气泡沫灭火系统》一文，讲述了为了解决当前常用的泡沫灭火系统存在着系统喷出泡沫冲量不

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高和喷出泡沫的稳定性不强等问题，加拿大国家消防实验室研究开发出一种新型高效的压缩空气泡沫灭火系统。文章介绍了压缩空气泡沫灭火系统的组成和工作原理，以及把它与喷雾系统和洒水系统进行灭火试验比较，试验结果显示在该系统中泡沫浓缩物的用量只有当前常用空气泡沫系统中用量的推荐值的一半；而且系统的用水量较小，在水源缺乏的地区,该系统不失为一理想选择。

（2）1998年，秘义行[2]发表了《论低倍数泡沫灭火系统的泡沫物理性能检测》文章介绍了低倍数泡沫灭火系统是当今世界普遍首选的用于生产、加工、储存、运输和使用甲、乙、丙类液体场所的灭火系统, 并早已成为甲、乙、丙类液体储罐区及石油化工装置区等场所的消防主力军。但由于泡沫系统主要用于石油化工行业,有关消防工程检测人员对该系统技术不熟悉和缺乏行之有效的检测标准等方面制约因素,对泡沫系统还未开展实质性检测。泡沫系统检测工作的重要性是不言而喻的，为此笔者对泡沫质量(泡沫倍数、25%析液时间)、泡沫混合液之混合比这两项技术性强的检测项目加以论述。

（3）1999年7月，秘义行[3]发表了《谈浮顶储罐 泡沫灭火系统设计》文章论述浮顶储雄低倍数泡沫灭火系统的设计要点,阅述《低倍数泡沫灭火系统设计规范》中有关修仃条文及其依据,同时介绍了发达国家的有关标准的情况。

（4）1999年8月，陶李华、俞仲陵、林秀岗[4]发表了《Coflexip浮顶油罐泡沫灭火系统的应用前景探析》文章介绍了Coflexip浮顶油雄火灾保护系统的构成及特点,简要分析了Coflexip泡沫灭火系统与传统的固定式泡沫灭火系统的比较优点,初步探讨了Coflexip泡沫灭火系统应用前景。

（5）1999年10月，张洪英[5]发表了《高倍泡沫灭火系统设计问题探讨》文章针对高倍泡沫灭火系统设计过程中遇到的问题,诸如高倍泡沫灭火系统型式的选择, 主要设备的选取、系统及各设备参数的确定、火灾报警后灭火系统的响应时间等,通过相应的图示,一系列实验数据及近年来的设计实践,提出了切实有效的解决方法。通过经济分析的方法,论证了高倍泡沫灭火系统的先进性。

（6）2000年9月，赵永代[6]发表了《sp合成型泡沫喷淋灭火系统应用探讨》文章简要介绍了SP合成型泡沫喷淋灭火系统的特性,与其它灭火系统的比较以及简单设计,说明该系统是高效、安全、经济的灭火系统,具有广泛的应用前景。

（7）2001年7月，叶龙川[7]发表了《压缩空气A类泡沫灭火系统的试验和研究》

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文章介绍了压缩空气A类泡沫灭火系统的组成和工作原理，并通过介绍了到了此系统的一些应用结论并提出了今后的研究方向。

（8）2001年12月，王万钢[8]发表了《自动喷水与高倍数泡沫灭火系统的联合应用》文章通过对自动喷水灭火系统和高倍数泡沫自动灭火系统各自特点的分析，提出对某些场所的消防保护采用上述二系统的组合系统,比单独使用其中一种灭火系统能提供更可靠的控火和灭火效果。

（9）2002年3月，刘明敏[9]发表了《泡沫喷淋灭火系统在I类地下汽车库中的应用及存在的问题》文章介绍了系统的组成及参数的确定，并结合工程实例，论述了泡沫喷淋灭火系统在I类地下汽车库中应用的局限性及建议采用泡沫—水联用灭火系统。

（10）2002年7月，周奕峰[10]发表了《全淹没式高倍数泡沫灭火系统在地下停车库中的应用》文章介绍了淹没式高倍数泡沫灭火系统，并结合工程实例阐述其设计计算过程作出简要总结。

（11）2003年2月，曾国保[11]发表了《石油库固定泡沫灭火系统设计要点》文章介绍了总容量在500m3以上的石油库油罐区均应设置固定泡沫灭火系统,要使用低倍数泡沫液；选择泡沫液应综合考虑储存油的性质、泡沫液的保存时间、喷射方式( 液上或液下) 以及泡沫液废弃后对环境的污染等因素,对原油、重油罐区不宜使用普通蛋白泡沫液。应根据储油罐的形式、油品的性质、泡沫液的种类选择灭火喷射方式。设计中要认真做好系统各组件技术参数的计算、选型,要考虑施工、安装以及现场使用安全、有效、便捷的需要。

（12）2003年5月，刘德明[12]发表了《自动压缩空气A类泡沫灭火系统的特点及在使用中的几点注意事项》文章介绍了自动压缩空气A类泡沫灭火系统的灭火机理、与其他普通类型灭火系统相比所具有的鲜明特点,以及该套消防系统在实际操作中需注意的几点事项。

（13）2003年7月，马化吉[13]发表了《浅谈水成膜泡沫自动灭火系统在地下隧道的应用研究》，文章概述了国内外地下隧道严峻的火灾形势, 通过水喷雾、水成膜泡沫喷淋分别对90 号汽油的灭火试验对比,以及水喷雾灭火系统在国外的实际使用情况,得出水成膜泡沫灭火系统更适合在公路隧道的应用,从而确保隧道运行安全。

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（14）2004年3月，金鹏、佟志东、王芳[14]发表了《高倍数泡沫灭火系统设计简介》文中讲述了高倍数泡沫灭火系统具有发泡倍数高、灭火范围广、灭火效能强、抗复燃能力强、水渍损失小、成本低，毒、无污染、环保等特点，是较好的灭火设施和替代哈龙的理想产品。简单介绍高倍数泡沫灭火系统的灭火机理、灭火特点、系统类别、系统组成及设计计算等方面。

（15）2004年12月，孙林初[15]发表了《浅谈高倍数泡沫灭火技术的应用前景》文章针对高倍数泡沫灭火系统的应用范围及其取代低倍数泡沫灭火系统和气体灭火系统的可能性进行了分析。指出高倍数泡沫灭火系统在现有诸多消防技术中，以其应用范围广、灭火速度快、水渍损失小、对人体无毒害等优点显示出独特优势，其应用将不断推广。

（16）2005年4月，刘璐[16]发表了《地下车库自动喷水—泡沫联用灭火系统的探讨》文章指出自动喷水灭火系统已经被国际上公认为扑灭室内火灾最为有效的消防措施。并结合实例介绍自动喷水—泡沫联用灭火系统的组成、工作原理、泡沫灭火剂的确定和其特性及在实际工程中的计算和应用。

（17）2005年6月，薛林、王丽晶[17]发表了《A类泡沫灭火系统应用技术研究》文章对A类泡沫灭火系统的灭火及隔热保护效能进行试验研究，分析了A类泡沫灭火系统的应用特点，着重阐述压缩空气A类泡沫灭火系统的应用对消防部队灭火战术的影响，研究成果对于消防部队的灭火作战具有极其重要的指导意义。

（18）2005年10月，施洪昌[18]发表了《泡沫-水喷淋自动灭火系统的应用》文章介绍了探索高效能扑灭石油化工企业可燃易燃液体火灾的方法是设计人员的共同目的。通过对几种常见消防系统的比较和对水成膜泡沫剂、相应的泡沫-水喷淋自动灭火系统论述以及设计注意事项的介绍，认为泡沫-水喷淋自动灭火系统对扑救这类火灾是一种行之有效的方法，应大力推广。

（19）2006年3月，楼新荣、常磊[19]发表了《SP合成型泡沫喷雾灭火系统在变压器消防中的应用》文章介绍了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。

（20）2006年5月，张耀、段艳[20]发表了《泡沫喷雾灭火系统在电力变压器灭

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火中的应用》文章提出了泡沫喷雾灭火系统在电力变压器灭火中应用的优点，介绍了泡沫喷雾灭火系统的组成和工作原理，并且给出了泡沫喷雾灭火系统的设计计算方法。

（21）2007年5月，梁振越[21]发表了《Ⅰ类地下汽车库泡沫喷淋灭火系统设计》文章介绍了泡沫喷淋灭火系统的组成、工作原理，结合成都龙湖虹波B区地下车库，阐述了其泡沫喷淋灭火系统设计计算过程，并对设计中泡沫液用量计算，尽量减小主干管管径，增大泡沫罐服务半径的措施等设计要点进行了总结。

（22）2007年10月，韩炜萍，崔敏, 王卫党[22]发表了《低倍数泡沫灭火系统在石油库消防设计中的技术探讨》文中以兰州石油化工公司连云港分公司港口库区油库的泡沫消防工程的设计为例，总结了固定式泡沫灭火系统采用的主要型式，结合在工程实践中遇到的问题，优化设计，对该装置的工作原理和功能特点进行了阐述。

（23）2008年3月，王喜世、廖瑶剑,林霖[23]发表了《一种新制备的多组分压缩空气泡沫灭火实验研究》文章介绍了在新制备了一种多组分泡沫灭火剂的基础上，发展了多组分压缩空气泡沫灭火系统并开展了在不同泡沫浓度、不同结构类型混合腔和不同工作压力等工况条件下，其对油池火和木垛火的灭火有效性实验研究。实验结果表明,泡沫浓度对灭火效果有显著影响，且对不同可燃物存在一个不同的最佳灭火浓度，例如，对于煤油池火,该最佳泡沫溶液浓度约2.2%，而对于木垛火则为4.0%。此外,采用同轴型混合腔比采用T型混合腔,系统具有更好的灭火效果。系统工作压力对灭火效果的影响也很明显，即系统工作压力越高，灭火越迅速。

（24）2008年5月，俞雪兴[24]发表了《压缩空气泡沫系统的特点及应用》文章介绍了压缩空气泡沫系统的工作原理，所产生泡沫的特点和灭火原理，该类泡沫的分类及其应用前景。

（25）2008年7月，胡雨前[25]发表了《大型地下汽车库自动喷水- 泡沫联用灭火系统设计》文章通过实例阐述了大型汽车库自动喷水-泡沫联用灭火系统的组成及工作原理, 介绍了系统的设计、计算及设计时应注意的问题。对如何设置比例混合器、区域减压孔板、备用泡沫液储罐、辅助泡沫消火栓等进行了探讨并提供了工程经济性分析。

（26）2009年3月，和慧娟，张向宇[26]发表了《某罐区低倍数固定泡沫灭火系

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统设计》文章介绍了低倍数固定泡沫灭火系统，是扑救甲、乙、丙类液体火灾普遍使用的灭火系统。该系统具有安全可靠、经济实用、灭火效率高等优点。在石油化工厂火灾危险性大的甲、乙、丙类液体的储罐区和其它危险性场所,通常使用固定泡沫灭火系统进行消防。根据某石油化工厂丙烯腈储罐区低倍数泡沫灭火系统工程实例，介绍了固定泡沫灭火系统的设计与计算。

（27）2009年6月，屠怡倩[27]发表了《泡沫—水喷雾联用灭火系统在大型隧道中的应用》文章介绍了公路和城市交通隧道发展迅速，给隧道的消防安全带来巨大的挑战，国内外隧道事故造成的危害引起了各国对隧道消防安全问题的高度重视，因此对隧道消防技术提出了迫切要求。本文结合工程实例论述了泡沫—水喷雾联用灭火系统在大型隧道中的应用。

（28）2009年10月，高振锡[28]发表了《泡沫喷雾灭火系统设计计算》文章针对目前油浸式电力变压器的消防保护方式存在的不同程度的缺陷,提出采用泡沫喷雾灭火系统保护方式。介绍了泡沫喷雾灭火系统构成、工作原理、运行方式、设计计算流程及方法。

（29）2010年1月，许涛，赵军凯，王云庆[29]发表了《FPSO 泡沫灭火系统的有效性研究》文章从泡沫灭火剂的选择、种类特性、取样送检要求、兼容性等几方面对FPSD泡沫灭火系统的有效性进行了研究，旨在从泡沫灭火系统的设计、采办、布局、安装、调试、操作及日常维护等整个生产周期出发，确保FPSO泡沫灭火系统的完整、可用和有效，以期为油田的安全开发提供参考。

（30）2010年4月，蒋妙飞[30]发表了《闭式泡沫-水喷淋系统设计探讨》文章介绍了随着经济建设的发展，新型高效的闭式泡沫-水喷淋系统应用用途也越来越广。本文通过介绍闭式泡沫-水喷淋系统的特点及系统设计，对系统的实际应用设计进行了探讨。

（31）2010年8月，郭海明[31]发表了《谈压缩空气泡沫系统的发展与应用》文章介绍了压缩空气泡沫系统是一种新型、高效的灭火系统,介绍压缩空气泡沫系统的组成、工作原理、具备的优势、适用的范围及应用前景,对该系统的应用提出见解。

（32）2010年9月，赵永代[32]发表了《SP合成型泡沫喷淋灭火系统的应用探讨》文章简要介绍了SP合成型泡沫喷淋灭火系统的原理和特性，并且与其它灭火系统进

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行了比较，论述了系统的设计计算，阐明了该系统具有高效、安全、经济的特点，具有广泛的应用前景。

（33）2011年4月，周榕，赵远征，王五成[33]发表了《高倍泡沫灭火系统在船舶机舱中的应用分析》文章结合高倍泡沫灭火系统的灭火机理，分析在船舶机舱内设置高倍泡沫灭火系统的可行性和必要性，给出高倍泡沫灭火系统的工作原理及较为可行的系统设计方法，认为高倍泡沫灭火系统在船舶行业的应用具有广阔的前景。

（34）2011年8月，尹福林[34]发表了《某地下停车库自动喷水—泡沫联用灭火系统设计》文章通过阐述上海某小区大型地下停车库自动喷水—泡沫联用灭火系统的组成及工作原理，介绍了该系统的设计、计算方法，对合理设置比例混合器和泡沫液储罐进行了比较分析，以指导类似地下车库消防设计。

（35）2012年4月，胡艳娇[35]发表了《原油储罐区泡沫灭火系统设计参数的确定方法》，文章根据储存原油的浮顶油罐特点和有关设计规范,提出原油储罐区应采用固定式低倍数液上泡沫灭火系统给出了泡沫产生器的数量、泡沫枪的数量、泡沫消防泵选型等设计参数的确定方法，强调消防泵必须校核，以校核后的管道直径、泡沫混合液的实际供给强度作为灭火系统的泡沫液用量和水用量设计的依据。

1.9 防火堤

防火堤是当油罐发生泄漏、火灾和爆炸事故时，防止油品流散及火灾蔓延扩大的安全防护设施。为确保防火堤能真正起到应有的防护作用，油罐的防火堤有以下设计要求：

1.建筑材料的设计要求建造的材料必须是非燃烧材料（如砖、石、土、混凝土等），管线穿过防火堤处必须用非燃烧材料严密填实。同时，为了便于出入防火堤，在防火堤的适当地点至少设置两个非燃烧材料制作的踏梯或阶梯。

2.防火堤的设计容量防火堤的设计容量是根据堤内油罐容量计算得出的。对于固定顶油罐，不得小于油罐组内一个最大油罐的容量；对于浮顶油罐和内浮顶油罐，不得小于油罐组内一个最大油罐容量的一半，而且防火堤的实高要比计算高度高出0.2m。立式油罐的防火堤实高不能低于1m，不能高于1.6m。卧式油罐的防火堤实高不能低于0.5m。如采用土质防火堤，堤顶宽度不得小于0.5m。

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沈阳化工大学学士学位论文 泡沫灭火系统设计计算与说明

2 泡沫灭火系统设计计算与说明

从本章开始，就正式进入1.8万立方米石油库泡沫灭火系统设计的计算和说明部分。通过对前面的学习，对泡沫灭火系统设计的基础知识有了初步的认识，下面，进入更深一步的系统设计的探讨。

本设计1.8万立方米油罐区由2个5000m，2个3000m，1个2000m油罐组成，由于整理篇幅原因，本章部分仅为2000m与5000m油罐为例，作为计算说明。

333332.1 保护面积的确定

固定顶储罐是在金属圆柱型储罐上安装了一个拱形(或锥形)金属顶,一般金属顶中央设置了呼吸阀以保持罐内为常压,顶与罐壁间为弱焊接。当发生火灾时,通常罐顶在与罐壁的弱焊接处掀开泄压,使可燃液体仍能保存在储罐内不外泄,以避免火灾范围进一步扩大。由于其蒸发面积为整个储罐的横截面积,所以常压储罐目前储存的液体除原油外,多为乙类和丙类液体。当储存甲类液体时,一般为氮气封存的压力储罐。固定顶储罐相对较危险,火灾案例最多。其发生火灾时是在整个液面上燃烧的,所以保护面积应按其储罐的横截面积计算。

根据石化总公司北京设计院拱顶罐系类数据可知，2000立方米储罐直径为15781mm，圈顶直径为15695mm，壁板总高11370mm，罐总高：13110mm；3000立方米储罐直径为18992mm，圈顶直径为18900mm，壁板总高11760mm，罐总高：13851mm；5000立方米储罐直径为23700mm，圈顶直径为23640mm，壁板总高12530mm，罐总高：15143mm。

固定顶储罐的保护面积为其储罐的横截面积： F11FD2 44即2000m3储罐： F111FD215.7812195.5m2 44403储罐： 300m F111FD218.9922283.15m2 44426

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5000m3储罐： F111FD223.72440.93m2 4442.2 泡沫液连续供给时间的确定

2.2.1 非水溶性的甲、乙、丙类液体的固定顶储罐不应小于表3-1的规定：

表2-1 非水溶性的甲、乙、丙类液体供给强度和连续供给时间

供给强度（L/minm2）

固定式 半固定式 移动式

甲、乙类 丙类

6.0 6.0

8.0 8.0

40 30

液体类型 连续供给时间（min）

2.2.2水溶性甲、乙、丙类液体固定顶储罐应设置泡沫缓冲装置且不应小于表2-2的规定：

表2-2 水溶性的甲、乙、丙类液体供给强度和连续供给时间

液体类型 丙酮，丁醇

供给强度（L/minm2) 固定式 半固定式

12

连续供给时间（min）

40

甲醇，乙醇

丁酮，丙烯啨 醋酸乙酯

12 30

当采用液上泡沫灭火系统时，储罐区存的是非水溶性丙类液体，泡沫混合液连续供给时间为：

T=30 min

27

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2.3 泡沫供给强度

为了在单位时间内（即泡沫连续供给时间）有效的扑灭油罐火灾，单位时间内必须向单位燃烧面积上提供的泡沫体积称为泡沫供给强度。通常用为0.6l/sm2。泡沫供给强度与油品的类型、发射泡沫的设备和消防队的战术水平有关。轻油品挥发能力强，油品的蒸发穿透力强，需要较大的泡沫供给强度；固定式的泡沫灭火设备的使用率高，可采用较小的供给强度；移动式泡沫灭火设备的泡沫利用率低，应采用较大的泡沫供给强度。不同闪点的油品其泡沫强度也不同，如表3-3所示：表3-3 固定顶油罐泡沫供给强度

表2-3 固定顶油罐泡沫供给强度

供给强度（L/minm2）

油品闪点

固定式、半固定式灭火系统

<60 >60

0.8 0.6

1 0.8 移动式灭火系统

由于罐区是固定顶油罐，其泡沫灭火系统为固定式，则其泡沫供给强度为：

Zp.0.6l/sm

2.4 泡沫计算耗量

在消防设计中，为了适当的确定泡沫液和水的储备量以及他们的输送设备，通常以扑灭油罐组中的某一个油罐火灾作为依据。因此在确定灭火的基本参数之前，首先要明确以哪个油罐作为着火罐。一般的做法是从最困难的条件出发，选择泡沫需要量最大的那个油罐作为着火罐。如果油罐组中所有油罐都储存着同样闪点的范围的油品，则以截面积最大的油罐作为着火罐。如果不同容积的油罐所储存的油品各不相同时，则必须经过比较才能判断应以哪个油罐作为设计依据的着火罐。为了扑灭着火罐火灾，单位时间内所必须供给的泡沫体积称为泡沫计算耗量。它由下式求得：

28

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QPZPF （2-1）

式中Qp——泡沫计算耗量（l/s）

Zp——着火罐所储存油品的泡沫供给强度（l/sm） F——燃烧面积（m2） 因此泡沫计算耗量为：

2000m3储罐：

QpZpF0.619.5511.73l/sm2

3000m3储罐：

QpZpF0.6283.15169.89l/sm2

5000m3储罐：

QpZpF0.6441264.6l/sm2

2.5 泡沫产生器的布置与选型

泡沫灭火系统泡沫产生器的设置应符合下列规范：

当一个储罐所需的泡沫产生器数量超过一个时，应选用同规格的泡沫产生器，且应沿罐周均匀布置。

⑴ 固定顶储罐、浅盘式和浮盘式采用易熔材料制作的内浮顶储罐的泡沫产生器型号及数量，应根据计算所需的泡沫混合液的确定。

⑵ 外浮顶储罐和单、双盘式内浮顶储罐的泡沫产生器，其型号应按表3-4确定。

表2-4 泡沫产生器技术性能表

标定进口压

名称

型号

力（105pa） （L/s）

（l/s)

混合液流量

泡沫发生量

29

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Ps4

25l空气泡沫产生器

Pc4 Ps8

50l空气泡沫产生器

Pc8 Ps16

100l空气泡沫产生器

Pc16 Ps24

150l空气泡沫产生器

Pc24

200l空气泡沫产生器l

Ps32

32

200

24

150

5

16

100

8

50

4

25

泡沫产生器的类型选为1001空气泡沫产生器PC16型。

2.6 泡沫产生器数量

固定顶储罐泡沫产生器数量由下式确定

NcQpqc （2-2）

式中Nc——泡沫产生器数量（个） Qp——单位时间内泡沫消耗量（l/s）

qc——每个泡沫产生器（或泡沫枪）的泡沫产生量（进口压力均按8Mpa

计算）（l/s）

每个泡沫产生器（或泡沫枪）的泡沫产生量qc100l/s 空气泡沫产生器数量为：

2000m3储罐：

Qh3000m3储罐：

Qpqc11.732个 10030

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Qh5000m3储罐：

Qpqc169.892个 100 QhQpqc26.463个 1002.7 泡沫储备量

2.7.1油罐所需的泡沫混合液流量

Qh1Ncqc1 （2-3）

式中Qh1——扑救油罐火灾需用泡沫混合液流量（l/s） Nc——泡沫产生器（或泡沫枪）数量（个）

qc1——每个泡沫产生器（或泡沫枪）的泡沫混合液流量（l/s） 油罐所需的泡沫混合液流量为：

2000m3储罐：

QhlNcqcl21632l/s

3000m3储罐：

QhlNcqcl21632l/s

5000m3储罐：

QhlNcqcl31648l/s

2.7.2 流散液体火焰所需的混合液流量

Qh2Nqqc2 （2-4）

式中Qh2——扑救流散液体火焰需用泡沫混合液流量（l/s）

Nq——泡沫枪数量（支）

31

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qc2——泡沫枪的泡沫混合液流量（l/s） 对于流散液体火焰参照表2-5参数：

表2-5 扑灭流散液体火焰需用PQ8型泡沫枪数

油罐直径(m) <15 15-25 >25

需要PQ8型泡沫枪数

(个) 2 3 4

泡沫液量和灭火用水量计算时间

(min) 30 30 30

由上表得出选择PQ8型泡沫枪为3支，即：3

对于泡沫枪的泡沫混合液量可参考空气泡沫枪技术性能表2-6：

表2-6 501型考空气泡沫枪技术性能表

名称及型号 501型泡沫枪

进口工作压力（M Pa）

5

混合液耗量（l/s）

6.4

泡沫枪的泡沫混合液流量：qc26.4ls

则流散液体火焰所需的混合液流量为（2000m2，3000m2与5000m2相同）

Qh2Nqqc236.419.2l/s 泡沫混合液总流量为：

2000m3储罐（同3000m3储罐）：

QhQh1Qh23219.251.2l/s

03储罐： 500m QhQh1Qh24819.267.2l/s 2.7.3 泡沫液储量

32

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QyimQh （2-5）

式中Qyi——泡沫液储备量(m3)

m——泡沫混合液中泡沫液所占的百分比（%） ——泡沫连续供给时间（min）

Qh——扑灭油罐及流散液体火焰需用泡沫混合液总流量（l/s） 由于使用的是6%的泡沫混合液，连续供给时间为30min，则其泡沫储量为

2000m3储罐（与3000m3储罐相同）：

QyimQh6%306051.25529.6L

5000m3储罐：

QyimQh6%306067.27257.6L

2.8 消防用水总消耗量

消防用水总消耗量包括配置全部泡沫液混合液用水量、冷却着火罐和冷却邻近油罐最大用水量的总和。 2.8.1 冷却水供给强度

油罐单位周长上所需的冷却水量，叫做冷却水供给强度。通常用升/秒.米表示。对于地上、半地上油罐区，当莫一个油罐发生火灾时，为了保护罐体、控制火灾蔓延、减少火焰辐射热影响、保护相邻油罐安全，不仅对着火罐需要进行冷却，而且对距着火罐直径1.5倍范围内的相邻地上、半地下油罐均应冷却。因为在火场上，着火油罐下风向的相邻油罐吸收热量最大，其次是测风向上风向最小，所以当冷却范围内的油罐超过三座时，仍按三座较大的油罐计算。着火的浮顶油罐需冷却。但因火势仅在浮盘周围，火势较小，所以其相邻油罐可不冷却。地下和覆土油罐因埋入地下或覆土厚度最少0.5m，着火油罐本身和相邻的地下和覆土油罐均不要冷却。但火灾时，辐射热较强，四周地面温度较高，消防人员必须在喷雾（开花）水枪掩护下进行灭火。故仍应考虑灭火时人身掩护和四周地面与保护油罐附件的用水量。

33

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2.8.2 冷却水供给时间

浮顶罐和半地上、地下、覆土油罐以及直径小于或等于20m的固定顶油罐，冷却水供给时间应为4h；直径大于20m的地上固定顶油罐，应为6h。 2.8.3 消防用水的耗量

消防用水的耗量包括配置全部泡沫混合液用水、冷却着火罐用水和冷却邻近油罐用水三部分，即

QsQs1Qs2Qs3 （2-6）

式中Qs1——配置全部泡沫混合液用水量（L） Qs2——冷却着火罐用水量（L） Qs3——冷却邻近油罐用水量（L） ① 配置全部泡沫混合液用水量

Qs1(1m)Qh （2-7）

式中m——泡沫混合液中泡沫液所占的百分比（%） ——泡沫连续供给时间（min）

Qh——扑救油罐及流散型火焰需要泡沫混合液总流量（l/s） 泡沫混合液中泡沫液所占的比例为6%，即m=6% 泡沫连续供给时间为

30min

即：=30min扑救油罐流散型火焰需要泡沫混合液总流量为19.2l/s，即

Qh19.2l/s

即配置全部泡沫液用水总量为

Qsl(1m)Qh(10.06)306019.232.5m3 ②冷却着火罐用水量

Qs2ZSL11 （2-8）

34

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式中ZS——冷却水供给强度（l/sm） L1——着火罐冷却范围计算长度（m）

1——冷却水供给时间（h） 冷却水供给强度为

ZS=0.5l/sm

着火罐冷却范围计算长度为

2000m3储罐：

L1D3.1415.78149.55m

3000m3储罐：

L1D3.1415.78159.63m

5000m3储罐：

L1D3.1423.774.40m

2000m3储罐和3000m3储罐冷却水供给时间为 14h

冷却2000m3着火罐用水量为

Qs2ZsL1149.640.53600357m3

冷却3000m3着火罐用水量为

Qs2ZsL1159.6340.53600429.37m3

冷却5000m3着火罐用水量为

Qs2ZsL1174.460.53600803.52m3 ③冷却邻近油罐用水量

QS3ZsL2 1 （2-9） 式中L2——邻近油罐冷却范围计算长度（m）

35

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2000m3储罐邻近油罐冷却范围计算长度为：

11 L2D3.1415.78112.4m

44

3000m3储罐邻近油罐冷却范围计算长度为：

11 L2D3.1418.99214.9m

44

5000m3储罐邻近油罐冷却范围计算长度为：

11 L2D3.1423.718.6m

44

2000m3储罐冷却邻近油罐用水量为:

Qs3ZsL210.512.44360089.3m3

3000m3储罐冷却邻近油罐用水量为:

Qs3ZsL210.514.943600107.34m3

5000m3储罐冷却邻近油罐用水量为:

Qs3ZsL210.518.663600200.88m3

2.8.4消防用水的耗量为：

2000m3储罐：

36

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QsQs1Qs2Qs332.535789.3478.8m3

3000m3储罐：

QsQs1Qs2Qs332.5429.37107.34569.21m3

5000m3储罐：

QsQs1Qs2Qs332.5803.5200.91036.9m3

2.9 泡沫系统

2.9.1 泡沫比例混合器

常用的PH32型和PH64型泡沫比例混合器最大泡沫混合液流量为32l/s和64l/s。若一次灭火所需的泡沫混合液流量超过以上数值时，可采用几个PH32型或PH64型比例混合器并联工作。其数量按下式计算

NbQh （2-10） qb式中Nb——泡沫比例混合器数量（个）

Qh——一次灭火泡沫混合器所需用的总流量（l/s）

qb——某型号泡沫比例混合器最大泡沫混合液流量（l/s）

选用PH32型空气泡沫负压泡沫比例混合器，则：

qb32l/s

2000m3储罐和3000m3储罐一次灭火泡沫混合器所需用的总流量

Qh51.2l/s

5000m3储罐一次灭火泡沫混合器所需用的总流量

Qh67.2l/s

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2000m3储罐和3000m3储罐泡沫比例混合器数量Nb为

NbQh51.21.6个 qb32选用2个PH32型泡沫比例混合器。

5000m3储罐泡沫比例混合器数量Nb为

NbQh67.22.1个 qb32选用3个PH32型泡沫比例混合器。 2.9.2 泡沫液罐容量

泡沫液罐容量不应小于所需泡沫液量与充满管道的泡沫混合液中所含泡沫液量之和

V(1.05~1.2)(QyimQh3) （2-11） 式中1.05~1.2——安全容量系数

Qyi——一次灭火泡沫液储备量（m3）

m——泡沫混合液中泡沫液所占的百分比（%） Qh3——充满管道的泡沫混合液体积（m3） 取安全系数为1.1

2000m3储罐和3000m3储罐一次灭火泡沫液储备量Qyi5529.6L，则泡沫液罐容积

.6L，选用泡沫液储罐容量为V5600L。 为VQyi55295000m3储罐一次灭火泡沫液储备量Qyi7257.6L，则泡沫液罐容积为

VQyi7257.6L，选用泡沫液储罐容量为V7300L

2.9.3 泡沫栓

泡沫栓系供应泡沫混合液的消防栓。在泡沫栓上接水带和泡沫枪，用泡沫扑救油品火灾。泡沫一般用于移动式式泡沫系统中。

38

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着火罐所需的泡沫消防栓数量按燃烧面积和泡沫供给强度要求，由计算确定。扑灭流散型液体火焰的泡沫栓数量按最大油罐扑灭流散液体火焰需用的泡沫枪数量确定。但在油罐区布置泡沫栓时，除最大油罐需用足够数量的泡沫栓外，当其他油罐发生火灾时，仍应有足够数量的泡沫栓。

泡沫栓出口压力一般不宜小于7105Pa，泡沫栓的保护半径为80m。 2.9.4 泡沫管线

泡沫干管一般都是围绕着防火堤敷设成环型管网或沿防火堤的长轴作成枝状管网。其一端与泵出口连接，另一端与油罐顶上的固定空气泡沫产生器的支管线相连，在连接的支管线上设截断阀门，以便集中地向着火罐供给泡沫。为了保证固定顶油罐上某一个空气泡沫产生器遭到破坏时，其余的空气泡沫产生器仍能使用，故固定顶油罐上的每一个空气泡沫产生器宜用一根单独泡沫混合液管线；浮顶油罐上的空气泡沫产生器可两个合用一根泡沫混合液管线。若泡沫干管敷设成环型时，应在干管的适应位置设置截断阀门，以保证某一段管线发生故障或检修时，不妨碍泡沫混合液的供给。泡沫管线的敷设方式一般采用直接埋地敷设，埋置深度应在当地的冰冻线以下，以防冻结。管线的放空坡度一般为千分之二。 2.9.5 泡沫泵的选择

泡沫泵的选择需根据泡沫混合液的流量、扬程以及它与泡沫混合液管线相配合。泡沫混合液管线和泡沫泵的计算、选择方法与油品工艺和线和油泵的计算、选择方法相同。其计算参数一般按下述方法选取。

泡沫泵的扬程

在泡沫泵的扬程时，应满足在克服了泡沫混合液管线的摩阻损失和标高差之后，在空气泡沫产生器进口仍应具有足够的剩余压力，以保证空气泡沫产生器能在标压下工作，所以其剩余压力最低不得小于5105Pa。为了满足环泵式比例混合流程泡沫比例混合器进口的要求，泡沫泵的进口压力应不低于6~12105Pa

Pc Hh （2-12） ZPcg式中H——泡沫泵的扬程（m）

39

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hP——泡沫混合液管线总摩阻损失（m）

Z——空气泡沫产生器入口与消防水池液面和标高差（m）

Pc——空气泡沫产生器进口工作压力（Pa）

c——泡沫混合液密度（因为其中有94%的水，所以一般取cs，s为

水的密度。

2.9.6 泡沫混合液计算流速

为了满足泡沫泵启动后将泡沫混合液输送到最远油罐的时间不超过5min的要求，泡沫混合液的流速一般不超过v2.5~3.0ms。 2.9.7 泡沫混合液管的绝对粗糙度

通常泡沫混合液管按旧钢管或铸铁管考虑，一般取绝对粗糙度0.5mm。 泡沫混合液粘度

6%型蛋白泡沫液运动粘度vp0.089~0.445m2s，一般取vp200.1335m2s （vp20 为20C时6%型蛋白泡沫液的粘度）。 2.9.8 混合液管线管径的确定

泡沫混合液计算流速取

v3.0ms

2000m3储罐和3000m3储罐泡沫混合液总流量为

QhQhlQh251.2l/s

干线管径为

40

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d23.79Qh23.7951.2170.3mm

5000m3储罐泡沫混合液总流量为

QhQhlQh267.2l/s

干线管径为

d23.79Qh23.7967.2195mm

选用DN200的泡沫管径，摩阻损失系数

0.555C

泡沫混合液计算流速取

v3.0ms

泡沫混合液总流量: 雷诺数为

dv4Q467.2103Re58234属于阻力平方区（完全湍流区）

vvd3.140.493.0

取管道长度为20m 组件当量长度如表2-7：

表2-7 组件当量长度表

41

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组件通径（mm）

弯头

当量长度

闸阀

（m）

止回阀

12

15.3

20.5

24.5

1.3

1.5

1.8

2

150 4.3

200 6

250 6.8

300 8

由

由于管径为200mm，则组件的当量长度为

L1.5515.322.8m

管路的沿程摩阻为

L22022.832hr0.55523.7m

d2g0.4629.8管线总摩阻损失为

hp1.0123.724m

泡沫泵扬程为

Pc5105HhpZ24478m 3cg1.01010

泡沫比例混合器动力回流流量

qf2gH0.989.7105210780.0038m3/min

2.9.9泡沫泵的设计流量

应按一次着火油罐火灾所需的泡沫混合液流量和泡沫比例混合器动力水的回流损失流量计算

Q1Qhq (2-13)

式中Q1——泡沫泵的设计流量（m3min）

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q——泡沫比例混合器动力回流流量（m3min）

——流量修正系数（取0.98）

f——泡沫比例混合器喷嘴截面积，一般取f9.7105m2

g——重力加速度（ms2）

H——泡沫泵扬程（m） 则泡沫泵的设计流量为

Q1Qhq67.20.0038100067.2l/s 60

由于泡沫泵的扬程H78m 泡沫泵的设计流量Q167.2l/s

所以选择250YS150C型离心泵扬程H80m，流量为Q168l/s

2.10 清水系统

2,10.1消防水池容量

消防水池容量主要取决于配置全部泡沫混合液用水量和冷却油罐用水量，同时与扑救火灾和冷却油罐期间，能否向消防水池补充清水有关。

若在扑救火灾和油罐和冷却油罐期间无清水补充时，消防水池容量按下式计算

VsQs (2-14)

若在扑救火灾和冷却油罐期间有清水补充时，消防水池容量可适当减少，按下式计算：

VsQs1q补 (2-15)

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式中Vs——消防水池容量（m3） Qs——消防用水总耗量（m3） 1——灭火延续时间（h）

q补——扑救火灾和冷却油罐期间内，单位时间提供的清水补充数量

（m3/h）

根据《石油库设计规范》（GBJ74—84）规定：消防用水池补水时间不应超过96h，所以：

q补QS 96

2000m3储罐消防用水总耗量为

QsQs1Qs2Qs347.88m3

q补Qs478.84.98m3/h 9696取灭火延续时间为4h，则消防水池容量为:

VsQs1q补478.844.98458.8m3

3000m3储罐消防用水总耗量为

QsQs1Qs2Qs3569.21m3

q补Qs569.215.93m3/h 9696取灭火延续时间为4h，则消防水池容量为:

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VsQs1q补569.2145.93545.50m3

5000m3储罐消防用水总耗量为

QsQs1Qs2Qs31036.9m3 q补

取灭火延续时间为6h，则消防水池容量为:

VsQs1q补1036.9610.80972.10m3

2.10.2 消防水管线

我国常有的有钢管和铸铁管两种。在地面敷设的消防水管应采用钢管，在埋地敷设的消防水管线应采用铸钢管。消防水干管应采用环状敷设，在环状管网上应用截断阀门分成若干独立段，以保证个别段损坏或检修时，仍能保证扑救火灾和冷却油罐用水。在干管的支管线上应设阀门。 2.10.3 清水泵的选择

清水泵主要是用来对着着火油罐及其邻近油罐提供冷却水，其工作流量必须满足水枪所需的出水量；扬程必须满足任一水枪出口处所需的压力。 2.10.4 清水泵的设计流量

Q2ZS(L1L2) (2-16)

Qs1036.910.80m3/h 9696

式中Q2——清水泵的设计流量（m3h）

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ZS——冷却水供给强度（lsm） L1——着火罐冷却范围计算（m） L2——邻近油罐冷却范围计算长度（m） 冷却水供给强度为ZS0.5lsm

03着火罐冷却范围为L149.55m，邻近油罐冷却范围计算长度为 200mL212.4m，则清水泵的设计流量为

Q2Zs(L1L2)0.53.14(49.5512.4)97.26m3/h

03着火罐冷却范围为L159.63m，邻近油罐冷却范围计算长度为 300mL214.9m，则清水泵的设计流量为

Q2Zs(L1L2)0.53.14(59.6314.9)117.01m3/h

03着火罐冷却范围为L174.40m，邻近油罐冷却范围计算长度为 500mL218.6m，则清水泵的设计流量为

Q2Zs(L1L2)0.53.14(74.4018.6)146.01m3/h

2.10.5 泡沫栓

泡沫栓系供应混合液泡沫栓。在泡沫栓上接水带和泡沫枪，用泡沫扑灭油品火灾。泡沫栓一般用于移动式泡沫系统中。

着火罐所需的泡沫栓数量按燃烧面积和泡沫供给强度要求，由计算确定。扑救流散型液体火灾的泡沫栓数量按最大油罐扑救流散型火焰需用泡沫枪数量确定。但在油灌区布置泡沫栓时，除最大油罐需要有足够数量的泡沫栓外，当其他油罐发生

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火灾时，仍应有足够数量的泡沫栓。

5泡沫栓出口压力一般不宜小于710Pa，泡沫栓的保护半径为80m。

泡沫干管一般都是围绕着防火堤敷设成环行管网或沿防火堤的长轴作成枝状管网。其一端与泵出口管相连，另一端与油罐顶上的固定空气泡沫产生器的支管线相连。在连接的支管线上应设截断阀门，以便集中的向着火罐供给泡沫。为了保证固定顶油罐上某一个空气泡沫产生器遭到破坏时，其余的空气泡沫产生器仍能使用，故固定顶油罐上的每一个空气泡沫产生器宜用一根单独的泡沫混合液管线；浮顶罐上的空气泡沫产生器，可两个合用一根泡沫混合液管线。若泡沫干管敷设成环行管网时，应在干管的适当位置设置截断阀门，以保证某一段管线发生故障或检修时，不妨碍泡沫混合液的供给。

泡沫敷设的一般方式采用直接埋地设置，埋置深度应在当地的冰冻线以下，以防冻结。管线的放空坡度一般为0.2%

清水泵的扬程与消防给水所需的压力有关，它必须满足在消火栓处有足够的压力。

高压消防给水管线不需消防栓进行加压，他的压力是根据最不利点的保护对象及消防给水设备的类型等因素确定。室外高压消防给水管网除设备有消防栓外，还有其它消防给水设备。如果采用移动式水枪冷却油罐，则消防给水管道最不利点压力是达到设计消防最大水量时，由油罐高度和消防水池出口液面高度、消防管网和水带压力损失及水枪喷嘴处所要求的压力确定。

高压消防给水管网内的压力是经常不间断保持的，又由于它要求较高，油库平日又不需要保持较高的压力，因此一般油库不采用高压消防给水管网。而仅在有地势可以利用，能设置高位水池的油库，才采用室外高压消防给水管网。在油库中一般多采用临时高压消防给水管网，这种消防给水管网内平时没有消防水压要求。当发生火灾启动消防泵后，管网内的压力达到高压消防给水管网压力的要求。

低压消防给水管线内的压力不能保证管网上灭火设备的水压要求，因此，需用消防给水管道上的泵加压后才能对油罐进行冷却。消防车从低压消防给水管道上的消防栓取水一般有两种方式：一种是用水带从消火栓向消防车的水罐里注水；另一种是消防车的水泵吸水管接在消火栓上吸水。前一种取水方式较为普通。消火栓出

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水量按接两支19mm水枪的流量考虑最小为10ls。直径为65mm、每根长度为加上消火栓出口至消防车水20m的麻烦水带在流量为10ls时压力损失为8.6mH2。

罐入口的标高差约为1.4m，两者合计压力损失为10mH2O。因此低压消防给水管线的压力，应保证每一个消火栓出口处的压力不小于10mH2O。

清水泵扬程按以下式计算

HhzhdhgZ (2-17)

式中H——清水泵的扬程（m）

（hzhd）——消火栓处出口压力（m）

hz——为了保证一定长度的充实水柱，在水枪喷嘴出口处所必须的压力

（m）

hd——水带的摩阻损失（m）

hg——自消防水池出口经消防给水管网至消火栓出口的总摩阻损失，需根

据管网形式分段计算（m）

Z——水枪高度与消防水池出口高度标高的差值（m）

水枪的充实水柱长度，是指水柱喷嘴至90%的水能量穿过内径为38cm圆环处的水柱高度。它表示水枪密度集水流喷射距离的特性参数。在一定程度上反映了水枪的有效使用范围。对于射流来讲，充实水柱长度是喷嘴结构是喷嘴处水压和喷嘴结构的函数；从另外一个角度讲，充实水柱高度取决于着火点的高度以及喷嘴高度与着火点之间的相对位置。

在消防设计中，通常是首先根据灭火的需要提出的必要充实水柱高度Sk，然后来确定喷嘴处的压力并选择喷嘴口径。由于水枪使用时多为倾斜射流，所以在一般消防设计中长按下式确定需要的充实水柱长度

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Sk

H1H2 (2-18)

sink式中Sk——充实水柱长度（m） H1——着火点离地面的高度（m） H2——水枪喷嘴距地面的高度（m）

k——水枪喷嘴射流与地面的夹角，取决于着火时消防队员可能接近油罐

的最小距离。一般取k60

着火点离地面的高度为10m 水枪喷嘴距地面的高度3m 则充实水柱长度为

SkH1H21038.08m

sinksin602.10.6水枪喷嘴处必须的压力

为了能充实水柱高度，在水枪喷嘴处必须的压力下可按下式计算

hZ

aSk (2-19)

1aSK式中hs——水枪喷嘴处必须的压力（m）

a——射速总长度与充实水柱长度的比值系数，a1.1980(0.01Sk)4

SK——充实水柱长度（m）

——与水枪喷嘴口径有关的特性系数

喷嘴的特性系数和如表2-8：

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表2-8 喷嘴特性系数和 喷嘴口径mm

13

0.0165 0.358

16

0.0124 0.808

19

0.0097 1.570





射速总长度与充实水柱长度的比值系数

1.1980(0.01SK)41.1980(0.018.04)41.19m4

由表3-8得取喷嘴口径为13mm，则0.0165 则水枪喷嘴处必须的压力：

hZ

aSk1.198.0811.43m

1aSK10.01651.198.082.10.7 管道的摩阻损失hd

管道的摩阻损失按下式计算：

2hdAdlqx (2-20)

式中hd——管道的摩阻损失（m）

Ad——管道的阻力系数

l——管道的计算长度（m）

qx——水枪的出水量（ls）

管道的阻力系数如表3-9：

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表3-9 管道的阻力系数

管道直径mm

100 200 250

水带阻力系数 0.0154 0.00384 0.0015

由于管道直径为200mm, 水带的阻力系数为Ad0.00384 管道的计算长度为l20m 水枪的出水量qx10ls 管道的摩阻损失：

2 hdAdlqx0.00384201027.68m

2.10.8清水泵的扬程

取火栓处出口压力为12mH2O,即hzhd11.437.6819.11m 自消防水池出口经消防给水管网至消火栓出口的总摩阻损失hg10m 水枪高度与消防水池出口高度标高的差值Z3m 则清水泵扬程为：

HhzhdhgZ19.1110332m

2000m3储罐水泵的设计流量为

Q2Zs(L1L2)97.26m3/h

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沈阳化工大学学士学位论文 泡沫灭火系统设计计算与说明

3000m3储罐水泵的设计流量为

Q2Zs(L1L2)117.01m3/h

5000m3储罐水泵的设计流量为

Q2Zs(L1L2)146.01m3/h

清水泵的扬程为H32m

选用IS65160型离心水泵，转速为2950rmin，流量为158m3h，扬程为32m，效率73%。

选1个IS65160型离心水泵。 2.10.9 水枪的出水量：

水枪的出水量可按下式计算

qxhz (2-21)

式中——水枪的特性系数，当喷嘴流量系数1时，值见上表

hz——水枪喷嘴出必须的压力（m）

水枪的特性系数，当喷嘴流量系数1时，1.570 水枪喷嘴出必须的压力hz10m 水枪的出水量为

qxhz1.570103.96l/s

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水枪的数量取决于单位时间内冷却水总量和每个水枪出水量的比值，可按下式计算

nxQ2 (2-22) qx

式中Q2——单位时间内冷却用水总量（清水泵设计流量）（ qx——水枪的出水量（ls）

单位时间内冷却用水总量（清水泵设计流量）为

2000m3储罐

Q3297.3m/h27.028l/s

3000m3储罐

Q2117.0m3/h32.5l/s

5000m3储罐

Q2146m3/h40.56l/s

水枪的出水量qx3.96l/s

2000m3储罐水枪的数量为

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m3h） 沈阳化工大学学士学位论文 泡沫灭火系统设计计算与说明

nxQ227.0288个 qx3.963000m3储罐水枪的数量为

nxQ232.59个 qx3.96 5000m3储罐水枪的数量为

nxQ240.5611个 qx3.962.11 消火栓

在确定消火栓的数量和位置时，一方面应保证有足够数量的直流水枪和开花水枪同时工作，以满足冷却油罐和掩护消防队员的需要；另一方面，应保证消火栓与被冷却罐间的距离不超过消火栓的作用半径。 2.11.1 消火栓的数量

每支消火栓供两支水枪工作，所以消火栓的数量按下式计算

1nsnxn备 (2-23)

2

式中ns——消火栓的数量（个） nx——水枪的数量（个） n备——备用消火栓的数量（个）

2000m3储罐消火栓的数量为

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ns

1nxn备448（个） 23000m3储罐消火栓的数量为

ns1nxn备4.549（个） 2

5000m3储罐消火栓的数量为

ns1nxn备5.5410（个） 2

2.11.2 消火栓的位置

消火栓的位置应按消火栓的保护半径确定。在初步布置了消火栓的位置后，应用消火栓的保护半径检验其布置是否合理，以保证被冷却罐周围任一点都能得到冷却，也就是说保证消火栓与它负责的冷却油罐之间的距离不大于消火栓的保护半径。

消火栓的保护半径与水带的设计长度、水枪充实水柱长度有关，可按下式计算

R0.8lSkcosk (2-24)

式中R——消火栓的保护半径（m）

l——水带的设计长度（每根水带长度为20cm） Sk——充实水柱长度（m）

k——水枪喷嘴射流与地平面的夹角 水带的设计长度l20m 充实水柱长度Sk8.08m

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沈阳化工大学学士学位论文 泡沫灭火系统设计计算与说明

水枪喷嘴射流与地平面的夹角k60 2.11.3 消火栓的保护半径为

R0.8lSkcosk0.8208.08cos6020.4m

消火栓的保护半径不宜大于120cm 。因为直流水枪射流有反作用里，水枪喷嘴口径越大、充实水柱越长，反作用力越大，火场使用水枪口径为19cm。为了有利于消防队员操作，充实水柱长度不应超过15~17m，此时要求水枪出口工作压力为3.5105Pa。国产的麻质水带耐压强度为106Pa。我国火场常用开关直流水枪，当使用口径为16mm和19mm水枪时，在不同的充实水柱长度时，水带内水流在火场供水中不致因超压而破裂，则高压消防给水管网上消火栓的出口压力（消防车出口压力）不宜超过7~8105Pa。考虑到其本身压力损失等因素，消火栓供水系统压力按7105Pa。当充实水柱长度为17m；水枪出口工作压力为3.5105Pa；口径

19mm的水枪流量为7.51ls，每根（20m）直径为65mm的水带压力损失为5104Pa，所以最多允许铺设7根，所以规定消火栓的保护半径不宜大于120m。

2.12 防火堤

防火堤应采用非燃烧材料建造。防火堤的实高就比计算高度高出0.2m。立式油罐实高不应低于1m，且不高于1.6m。因此取防火堤高1.4m。

对于固定顶油罐，防火堤内的有效容量不应小于油罐组内的一个最大油罐的容量并扣除与防火堤高度相等的其他罐的容量。

罐组内的最大容量为5000m3 油罐最大直径为23.7m

对于容量大于1000m3丙类油品其油罐间的防火距离为5m 则其防火堤的面积为：

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S55553025m2

有效面积为：

1 S有效302523.7242463m2

4 其容量为：

V有效24631.33202.3m33000m3

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沈阳化工大学学士学位论文 结论

结论

经过以上各项计算，对于该油罐的低倍数泡沫灭火系统设计时，泡沫剂为蛋白质泡沫灭火剂，采用PC16型泡沫产生器，泡沫连续供给时间为30min，泡沫供给强度为0.6l/sm，泡沫比例混合器选用环泵式空气泡沫比例混合器。整个罐区泡沫管线采用环状布置，主管道选用直径为DN200，副管道为DN200、DN200，泡沫罐容量为V=8000L,泡沫泵采用250消防水池容量V=1000m3，清水YS150C型离心泵，泵选用IS-65-160型离心泵，消火栓数为46个，防火堤高1.4m。工艺流程见图纸。

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沈阳化工大学学士学位论文 致谢

致谢

四年大学生活即将结束，回顾几年的历程，老师们给了我们很多指导和帮助。他们严谨的治学，优良的作风和敬业的态度，为我们树立了为人师表的典范，我也将以这种精神和态度投入到我以后的教学工作中。在此，我对所有的老师表示感谢，祝您们身体健康，工作顺利！

四年间转眼即逝，在这个充满凝重离别气息的季节，伴随着毕业设计即将完成的时刻我的大学生活也即将结束，感谢陪伴我的老师和同学，正是有你们支持，才让我的大学生活过得丰富多彩。尤其感谢毕业设计指导唐老师，因为公司要求我必须到公司实习两个月，所以收到老师布置的任务后我就去公司上班了。在这两个月中正是唐老师的大力支持与耐心的指导，对我论文不断地修改并提出宝贵的修改意见，才使我的论文顺利的完成。同时也特别感谢我们组的“战友”们，正是与你们的齐力合作与沟通，才使我少走了不少弯路，最终完成了毕业设计。

即将踏上社会的我们，对学校生活甚是怀念。大学生活即将匆匆忙忙地过去，但我却能无悔地说：“我曾经来过。”大学四年，但它给我的影响却不能用时间来衡量，这四年以来，经历过的所有事，所有人，都将是我以后生活回味的一部分，是我为人处事的指南针。就要离开学校，走上工作的岗位了，这是我人生历程的又一个起点，在这里祝福大学里跟我风雨同舟的朋友们，一路走好，未来总会是绚烂缤纷，同时也祝愿化大明天更美好！

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沈阳化工大学学士学位论文 附录一 参考文献

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