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作者：秘义行,智会强,王璐

出版社：中国计划出版社

出版时间：2016-09-01

书籍编号：30614079

ISBN：9787518204724

正文语种：中文

字数：112803

版次：1

所属分类：教材教辅-建筑类

图书在版编目（CIP）数据

泡沫灭火技术/秘义行，智会强，王璐著.--北京：中国计划出版社，2016.9

ISBN 978-7-5182-0472-4

Ⅰ.①泡…　Ⅱ.①秘…②智…③王…　Ⅲ.①泡沫灭火　Ⅳ.①TU998.1

中国版本图书馆CIP数据核字（2016）第183939号

泡沫灭火技术

秘义行　智会强　王璐著

中国计划出版社出版

网址：www.jhpress.com

地址：北京市西城区木樨地北里甲11号国宏大厦C座3层

邮政编码：100038　电话：（010）63906433（发行部）

新华书店北京发行所发行

三河富华印刷包装有限公司印刷

850mm×1168mm　1/32　7.25印张　192千字

2016年9月第1版　2016年9月第1次印刷

印数1—2000册

ISBN 978-7-5182-0472-4

定价：30.00元

版权所有　侵权必究

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前　　言

我国是一个石油消费大国，从1993年开始进口原油，2003年我国已超过日本成为仅次于美国的世界第二大石油消费国，2013年我国原油进口量2.82亿吨，成品油进口量3958万吨。2014年我国原油进口量3.08亿吨，成品油进口量2997万吨。我国石油对外依存度，2000年仅为26.7%，2003年为34.6%，2010年为53.8%，2012年上升至57%，2013年突破60%。尽管从2014年开始全球经济振荡下行，需求下降，但我国因生产量难有提高，对外依存度将长期处于警戒线以上的高位。目前，我国以石油为主要原材料和燃料的工业部门，其产值约占全国工业总产值的1/6。

当今世界，各主要大国对石油严重依赖及其对外依存度的居高不下，导致它们在全球范围为获得和控制石油资源而进行博弈。在现代国际关系中，为获得和控制油气资源所发生的对抗、冲突乃至战争从未停止过。随着我国石油对外依存度的提高，石油安全问题已成为我国对外政治、外交的议题。鉴于我国对国际石油的依存度不断提高，国家有关部门在进行专题研究的基础上建立了国家战略石油储备制度，逐步发展和完善符合中国国情的石油战略储备体系。2007年12月18日，经国务院批准，国家石油储备中心正式成立，决定用15年时间，分三期完成石油储备基地的建设。据悉，国家石油储备项目Ⅰ、Ⅱ期工程已基本投产，到2020年整个项目完成后储量将提升至约8500万吨，另外还有多个石油商业储备库、众多的石油库、炼化企业油品与化工液体储罐区、油田与长输管线的油品站场等，总储量与储罐数量之多难以统计。

随着石油工业的蓬勃发展，石油化工技术上的发展主要表现为大型化、综合化，即储罐容量的增大，多种储存方式的出现，因此储罐安全性也日显重要。如石油储备库采用单罐容量10×104m3或15×104m3的浮顶油罐，其直径分别达到了80m和100m。石油储罐中储存的石油及其产品具有易燃、易爆、易蒸发、易产生静电、受热易膨胀、易流动扩散、能在水上漂浮等特点，发生火灾爆炸的概率高。发生火灾的后果是十分严重的，造成的人员伤亡和财产损失也是巨大的。对此，各个国家对其消防安全都十分重视。主要国家与经济体早已制订了相关消防标准，甚至是国家法律，来规范这一高危行业的生产活动。

从19世纪末人们就致力于开发扑灭石油及其液体产品火灾的方法和灭火剂，泡沫灭火技术应运而生，并贯穿整个石油与石油化工业的发展。作者从1986年起主要从事泡沫灭火技术的研究与泡沫灭火系统工程技术标准的制修订工作，然耳顺之年渐近，为了薪火相传，携青年才俊将30多年的有关科研成果、技术工作经验和使用过的重要技术资料总结成册，同时也为教学、科研、工程设计等人员提供参考。

本书撰写过程中参考了现行国内外相关标准、规范及其他相关资料，内容包括绪论、原油与石脑油的理化特征、钢制立式储罐及其火灾场景、泡沫灭火剂、泡沫系统设备与选择、国内外泡沫灭火与油品燃烧试验摘要、储罐区低倍数泡沫系统设计要点、泡沫-水喷淋系统设计要点、高倍数与中倍数泡沫系统设计要点、泡沫系统施工及验收等方面的内容。书中不妥之处，敬请赐教。

成书过程中，中国石油天然气管道工程有限公司（CPPE）李德全高工提供了相关储罐图，河南省威特消防设备有限公司帮助绘制了有关泡沫比例混合装置与系统图，特此感谢。

作者

2016.02

第一章　绪　　论

泡沫灭火系统（除引用标准与文献外，以下简称泡沫系统）主要由消防水泵、泡沫灭火剂及其储存装置、泡沫比例混合器（装置）、泡沫产生装置及管道等组成。它是通过泡沫比例混合器（装置）将泡沫灭火剂与水按比例混合成泡沫混合液，再经泡沫产生装置制成泡沫并施放到着火对象上实施灭火的系统。泡沫体积与其混合液体积之比称为泡沫的倍数，按照系统产生泡沫的倍数不同，泡沫系统分为低倍数泡沫系统、中倍数泡沫系统、高倍数泡沫系统。

低倍数泡沫系统的应用可追溯到20世纪初，1925年英国人厄克特发明了干法化学泡沫后，出现了化学泡沫灭火装置并得到了应用，1937年德国人萨莫研制出了蛋白泡沫灭火剂后，开发了空气泡沫系统并逐步推广应用。随着泡沫灭火剂和泡沫灭火设备及工艺不断发展完善，低倍数泡沫系统作为成熟的灭火技术，被广泛用于生产、加工、储存、运输和使用甲、乙、丙类液体的场所，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。1992年1月原建设部发布了国家标准《低倍数泡沫灭火系统设计规范》GB 50151—92，规范了低倍数泡沫系统的设计应用。

高倍数、中倍数泡沫系统是继低倍数泡沫系统之后发展起来的泡沫灭火技术。20世纪50年代，英国Buxton矿山安全研究所首先将高倍数泡沫应用于矿井火灾，他们将约1000倍的泡沫压送到较长坑道内进行灭火，取得了一定效果。20世纪60年代瑞典等国在船舶机舱、泵舱进行了高倍数泡沫灭火模拟试验，之后在美、英、西德、日本、丹麦、瑞典、荷兰等国家得到了推广应用。20世纪60年代，我国煤炭业的有关单位进行过多次用高倍数泡沫灭矿井巷道火灾试验研究，取得了一定的经验，并开始使用。20世纪80年代后，我国开发了高倍数泡沫灭火剂和系统设备，1993年12月原建设部发布了国家标准《高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范》GB 50196—93，高倍数泡沫系统在我国得到了一定的推广。不过高倍数、中倍数泡沫系统在其使用场所中并不是唯一选择，甚至不是最佳选择，致使其应用较少。

2006年，根据住房和城乡建设部的批复，在2000年版《低倍数泡沫灭火系统设计规范》GB 50151与2002年版《高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范》GB 50196基础上将这两部国家标准进行了合并修订，并于2010年发布了国家标准《泡沫灭火系统设计规范》GB 50151—2010。

为了规范泡沫系统安装、验收、维护管理，1998年9月原建设部发布了《泡沫灭火系统施工及验收规范》GB 50281—98。2006年6月又发布了全面修订后的《泡沫灭火系统施工及验收规范》GB 50281—2006。

目前，国家标准《泡沫灭火系统设计规范》GB 50151—2010和《泡沫灭火系统施工及验收规范》GB 50281—2006正在进行整合修订，修订后规范更名为《泡沫灭火系统技术标准》。

自20世纪90年代起，泡沫灭火技术随石油石化工程建设的突飞猛进得到了广泛使用，并发挥了应有的作用。泡沫系统产品标准和工程建设标准相继发布实施，形成了完整的标准体系，为工程建设保驾护航。

第二章　原油与石脑油的理化特征

第一节　原油的理化特征

一、原油概述

原油来自于油气田及凝析气田，是石油炼化业的初始原料，业内外都对其有一定认识，据此说原油是大家熟知的。然而，由于原油并不是单质物质，各油田或区块原油的组分可能都不同，甚至差异很大，很难对原油给出科学、全面、准确的定义，而且部分原油理化特征也并未搞清楚，所以，揭示原油理化特征的话题还将持续。

一般原油是指从油气田开采出来未经加工炼制的天然石油，主要是由低级动植物在地层和细菌的作用下，经过复杂的化学变化和生物化学变化而形成的。它是一种以烃类混合物为主的黑褐色或暗绿色黏稠液态或半固态物质。原油的颜色是由其胶质、沥青质含量决定的，胶质含量越高、颜色越深、密度越高，颜色越浅、密度越低、其油质越好。原油的成分十分复杂，通常碳元素占83%～87%，氢元素占11%～14%，尚有含量不等的硫、氧、氮、磷、钒等杂质以及含量通常为0.02%～0.055%的氯化钠、钙、镁等无机盐。另外，原油从油井采出时含一定量的水。为此，油田生产要对采出液进行脱水、脱盐、原油稳定等工艺处理，达到外输标准。

中国主要原油的特点是含蜡多，凝点高，硫含量低，钒含量极少，镍、氮含量属于中等。仅新疆油田及东部油田的个别地区生产一部分低凝原油。中国大庆、胜利、任丘的原油中汽油馏分较少，而渣油约占三分之一以上。含蜡原油适宜生产高质量的灯用煤油、柴油；重质馏分油是良好的催化裂化原料。从大庆原油中，可生产高黏度指数的润滑油基础油，但含蜡原油在生产低凝产品、优质道路沥青方面比较困难。

二、原油分类

原油的烃类组分按分子结构可分为链烷烃、环烷烃、芳香烃三类。虽然原油的基本元素类似，但从地下开采的天然原油，在不同产区和不同地层，其外观和物理性质有很大的差别。早期人们根据原油蒸馏残渣的性状，把原油分为石蜡基、沥青基（又称环烷基）、混合基（又称中间基）三类。随着对原油性质及组成的进一步认识，提出了许多分类法。在各种分类法中，美国矿务局提出的分类法比较简便。该法以美国石油学会（American Petroleum Institute）制定的API重度（American Petroleum Institute Gravity）作为指标，按原油中250～275℃和395～425℃两个特定轻、重关键馏分进行分类，如果两个特定关键馏分都属石蜡基，则原油属石蜡基；如果轻馏分属石蜡基，重馏分属中间基，则原油属石蜡-中间基；据此将原油分为石蜡基、石蜡-中间基、中间-石蜡基、中间基、中间-环烷基、环烷-中间基、环烷基、石蜡-环烷基及环烷-石蜡基9类。实际上，后两类原油极为罕见，多数原油属于其余七类。由于原油组成复杂，同一类别的原油在性质上仍可能有很大差别。因此，迄今尚未有统一的标准分类法。

原油中含无机硫与有机硫，依据原油中所含硫（硫化物或单质硫分）的百分数，通常将含硫量高于2.0%的原油称为高硫原油，低于0.5%的称为低硫原油，介于0.5%～2.0%之间的称为含硫原油。硫在原油馏分中的分布一般是随着原油馏分馏程的升高而增加，大部分硫均集中在重馏分和渣油中。硫在原油中的存在形态已经确定的有：元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩等类型的含硫化合物，此外尚有少量其他类型的含硫化合物。这些含硫化合物按其性质分为活性硫化物和非活性硫化物两大类。活性硫化物主要包括元素硫、硫化氢和硫醇等，它们的共同特点是对金属设备有较强的腐蚀作用；非活性硫化物主要包括硫醚、二硫化物和噻吩等对金属设备无腐蚀作用的硫化物，经受热分解后一些非活性硫化物将会转变成活性硫化物。原油中的硫化物除了元素硫和硫化氢外，其余均以有机硫化物的形式存在于原油中，原油中硫醇（RSH）的含量一般不多而且多存在于轻馏分中，在轻馏分中硫醇硫含量往往占其总硫含量的40%～50%。随着馏分馏程升高，硫醇含量急剧降低，在350℃以上的高沸点馏分中硫醇的含量极少。低分子的甲硫醇（CH3SH）、乙硫醇（CH3CH2SH）等具有极为强烈的特殊臭味，空气中含甲硫醇浓度为2.2×10-12g/m3时，人们的嗅觉可以感觉到。硫醇对热不稳定，低分子硫醇如丙硫醇在300℃下即分解生成硫醚和硫化氢，当温度高于400℃时，硫醇分解生成相应的烯烃和硫化氢。

目前我国进口的原油多半为高硫原油。高硫原油腐蚀性强，给储存、加工过程带来高风险。必须指出，随着我国大型储罐陆续达到使用寿命，相关单位应特别警惕因腐蚀使得大型储罐罐壁底部承压能力降低而导致罐破、堤溃的重大恶性事件发生。

三、凝析油

凝析油主要是从凝析气藏地面开采后凝

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