3.2 喷头与管道布置

3.2 喷头与管道布置

3.2.1 保护对象所需水雾喷头数量应根据设计供给强度、保护面积和水雾喷头特性,按本规范第7.1.1条和第7.1.2条计算确定。除本规范另有规定外,喷头的布置应使水雾直接喷向并覆盖保护对象,当不能满足要求时,应增设水雾喷头。
3.2.2 水雾喷头、管道与电气设备带电(裸露)部分的安全净距宜符合现行行业标准《高压配电装置设计技术规程》DL/T 5352的规定。
3.2.3 水雾喷头与保护对象之间的距离不得大于水雾喷头的有效射程。
3.2.4 水雾喷头的平面布置方式可为矩形或菱形。当按矩形布置时,水雾喷头之间的距离不应大于1.4倍水雾喷头的水雾锥底圆半径;当按菱形布置时,水雾喷头之间的距离不应大于1.7倍水雾喷头的水雾锥底圆半径。水雾锥底圆半径应按下式计算:

 3.2.4
式中:R——水雾锥底圆半径(m);
          B——水雾喷头的喷口与保护对象之间的距离(m);
         
  θ——水雾喷头的雾化角(°)。
3.2.5 当保护对象为油浸式电力变压器时,水雾喷头的布置应符合下列要求:
    1 变压器绝缘子升高座孔口、油枕、散热器、集油坑应设水雾喷头保护;
    2 水雾喷头之间的水平距离与垂直距离应满足水雾锥相交的要求。
3.2.6 当保护对象为甲、乙、丙类液体和可燃气体储罐时,水雾喷头与保护储罐外壁之间的距离不应大于0.7m。
3.2.7 当保护对象为球罐时,水雾喷头的布置尚应符合下列规定:
    1 水雾喷头的喷口应朝向球心;
    2 水雾锥沿纬线方向应相交,沿经线方向应相接;
    3 当球罐的容积不小于1000m³时,水雾锥沿纬线方向应相交,沿经线方向宜相接,但赤道以上环管之间的距离不应大于3.6m;
    4 无防护层的球罐钢支柱和罐体液位计、阀门等处应设水雾喷头保护。
3.2.8 当保护对象为卧式储罐时,水雾喷头的布置应使水雾完全覆盖裸露表面,罐体液位计、阀门等处也应设水雾喷头保护。
3.2.9 当保护对象为电缆时,水雾喷头的布置应使水雾完全包围电缆。
3.2.10 当保护对象为输送机皮带时,水雾喷头的布置应使水雾完全包络着火输送机的机头、机尾和上行皮带上表面。
3.2.11 当保护对象为室内燃油锅炉、电液装置、氢密封油装置、发电机、油断路器、汽轮机油箱、磨煤机润滑油箱时,水雾喷头宜布置在保护对象的顶部周围,并应使水雾直接喷向并完全覆盖保护对象。
3.2.12 用于保护甲B、乙、丙类液体储罐的系统,其设置应符合下列规定:
    1 固定顶储罐和按固定顶储罐对待的内浮顶储罐的冷却水环管宜沿罐壁顶部单环布置,当采用多环布置时,着火罐顶层环管保护范围内的冷却水供给强度应按本规范表3.l.2规定的2倍计算。
    2 储罐抗风圈或加强圈无导流设施时,其下面应设置冷却水环管。
    3 当储罐上的冷却水环管分割成两个或两个以上弧形管段时,各弧形管段间不应连通,并应分别从防火堤外连接水管,且应分别在防火堤外的进水管道上设置能识别启闭状态的控制阀。
    4 冷却水立管应用管卡固定在罐壁上,其间距不宜大于3m.。立管下端应设置锈渣清扫口,锈渣清扫口距罐基础顶面应大于300mm,且集锈渣的管段长度不宜小于300mm。
3.2.13 用于保护液化烃或类似液体储罐和甲B、乙、丙类液体储罐的系统,其立管与罐组内的水平管道之间的连接应能消除储罐沉降引起的应力。
3.2.14 液化烃储罐上环管支架之间的距离宜为3m~3.5m。
 
条文说明
 
3.2 喷头和管道布置
 
3.2.1 本条规定了确定喷头的布置数量和布置喷头的原则性要求。水雾喷头的布置数量按保护对象的保护面积、设计供给强度和喷头的流量特性经计算确定;水雾喷头的位置根据喷头的雾化角、有效射程,按满足喷雾直接喷射并完全覆盖保护对象表面布置。当计算确定的布置数量不能满足上述要求时,适当增设喷头直至喷雾能够满足直接喷射并完全覆盖保护对象表面的要求。对于应用于甲B、乙、丙类液体储罐的水喷雾系统,不需要靠直接喷射来完会覆盖保护对象。

3.2.2 由于水雾喷头喷射的雾状水滴是不连续的间断水滴,所以具有良好的电绝缘性能。因此,水喷雾灭火系统可用于扑灭电气设备火灾。但是,水雾喷头和管道均要与带电的电器部件保持一定的距离。
    鉴于上述原因,水雾喷头、管道与高压电气设备带电(裸露)部分的最小安全净距是设计中不可忽略的问题,各国相应的规范、标准均作了具体规定。
    美国NFPA15对水喷雾灭火系统的设备与非绝缘带电电气元件的间距规定见表10。
表10 水喷雾设备和非绝缘带电电气元件的间距
 表10 水喷雾设备和非绝缘带电电气元件的间距
表10 水喷雾设备和非绝缘带电电气元件的间距
    表10中的BIL值以kV表示,该值为电气设备设计所能承受的全脉冲试验的峰值,表中未列出的BIL值,其对应的电气间距可通过插值得到。对于最大到161kV的电压,电气间距引自NFPA70《国家电气规范》。对于大于230kV的电压,电气间距引自ANSI C2《国家电气安全规范》。
    日本对水雾喷头与不同电压的带电部件的最小间距的有关规定见表11。
表11 水雾喷头和不同电压的带电部件的最小间距
 表11 水雾喷头和不同电压的带电部件的最小间距
表11 水雾喷头和不同电压的带电部件的最小间距
    结合我国实际情况,喷头、管道与高压电气设备带电(裸露)部分的最小安全净距,本规范采用国家现行标准《高压配电装置设计技术规程》DL/T 5352的有关规定。
3.2.3 本条根据水雾喷头的水力特性规定了喷头与保护对象之间的距离。在水雾喷头的有效射程内,喷雾粒径小且均匀,灭火和防护冷却的效率高,超出有效射程后喷雾性能明显下降,且可能出现漂移现象。因此,限制水雾喷头与保护对象之间的距离是十分必要的。为保证灭火和防护冷却的有效性,将该条确定为强制性条文。
3.2.4 本条依据日本《液化石油气保安规则》制订。当保护面积按平面处理时,水雾喷头的布置方式通常为矩形或菱形。为使水雾完全覆盖,不出现空白,应保证矩形布置时的喷头间距不大于1.4R,菱形布置时的喷头间距不大于1.7R,如图3所示。
图3 水雾喷头的平面布置方式
 图3 水雾喷头的平面布置方式
    对立体保护对象,其表面为平面的部分亦可按上述方法布置水雾喷头。
3.2.5 本条规定了油浸式电力变压器水雾喷头的布置要求。
    1 通过对国内变压器火灾案例进行调研,发现变压器起火后,最易从绝缘套管部位开裂。因此,进出线绝缘套管升高座孔口设置单独的喷头保护有利于灭火。关于水雾能否直接喷向高压绝缘套管的问题,美国NFPA15规定:仅在制造商或制造商文件批准的情况下,才允许水雾直接喷向高压绝缘套管。欧洲标准prEN 14816规定:为了防止对带电的绝缘套管或避雷针造成破坏,水雾不能直接喷洒至这些设备,除非得到制造商或相关文件及业主的许可。从国外标准看,得到许可时,水雾可直接喷洒至高压绝缘套管。从天津消防研究所所做的水喷雾绝缘试验来看,水喷雾直接喷向高压电极时仅存在微小漏电电流,是安全可靠的。因此,水雾直接向高压绝缘套管喷洒是安全的。另外,油枕、冷却器、集油坑均有可能发生火灾,需要设喷头保护。
    2 为有利于灭火,设计要使水雾能够覆盖整个变压器被保护表面。

3.2.6 水雾对罐壁的冲击能使罐壁迅速降温,并可去除罐壁表面的含油积炭,有利于水膜的形成。在保证水雾在罐壁表面成膜效果的前提下,尽量使喷头靠近被保护表面,以减少火焰的热气流与风对水雾的影响,减少水雾在穿越被火焰加热的空间时的汽化损失。根据国内进行的喷水成膜性能试验并参照国外的有关规定,本规范要求喷头与储罐外壁之间的距离不大于0.7m。
3.2.7 本条规定了喷头喷口的方向和水雾锥之间的相对位置,目的是使水雾在罐壁均匀分布形成完整连续的水膜。容积不小于1000m³球罐的喷头布置要求放宽,主要考虑了水在罐壁沿经线方向的流淌作用。
    喷头布置除考虑罐体外,对附件,尤其是液位计、阀门等容易发生泄漏的部位需要同时设置喷头保护,对有防护层的钢结构支柱不用设设置喷头。

3.2.9 电缆的外形虽然是规则的,但细长比很大,由于多层布置的电缆对喷雾的阻挡作用,规定水雾喷头按完全包围电缆的要求布置。
3.2.10 输送机皮带安装喷头后,可以自动喷湿上部皮带和其输送物及下部返回皮带。喷头的排列和喷雾方式是包围式的。
3.2.11 燃油锅炉、电液装置、充油开关、汽轮机和磨煤机的油箱等装置内的可燃液体发生火灾,喷雾需要完全覆盖整个保护对象才能有利于灭火。
3.2.12 本条规定了甲B、乙、丙类液体储罐水喷雾灭火系统的设置要求:
    1 对于固定顶储罐,发生火灾时一般为全液面火灾,液面以上的干壁升温很快,若得不到及时有效的冷却,容易失效,造成更大火灾。冷却水环管单环布置时,喷洒到顶层干壁的冷却水量大,有利于保证干壁得到较多冷却;当设置多圈冷却水环管时,顶层环管的喷洒强度必然会减小,为保证顶层干壁的冷却用水量,顶层环管冷却水供给强度需要增大。和国外有关规范相比(见表7),我国规定的冷却水强度是偏小的。如英国石油学会《石油工业安全规范》规定储罐的的冷却水供给强度为10L/(min•㎡),但同时规定按半个罐高进行计算,即按整个罐高计算时,冷却水供给强度为5L/(min•㎡)。因此,结合现有规定并参照国外相关规范,本规范规定顶层环管冷却水供给强度加倍计算,即供给强度取5L/(min•㎡)。
    2 油罐设有抗风圈或加强圈,并且没有设置导流设施时,上部喷放的冷却水难以有效冷却油罐抗风圈或加强圈下面的罐壁。所以应在其抗风圈或加强圈下面设冷却喷水环管。
    3 本款规定是为了保证各管段间相互独立,能够安全、方便地操作。
    4 本款规定旨在保障冷却水立管牢固固定在罐壁上,锈渣清扫口的设置便于冷却水管道消除锈渣。

3.2.13 储罐沉降易使立管和水平管间产生附加应力,为避免损坏管道,需要采取措施消除应力。
3.2.14 本条参照NFPA15《固定水喷雾灭火系统标准》制订。

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