厨房湿式化学灭火系统在海洋平台上的应用

中船黄埔文冲船舶有限公司 王冬梅 刘富均 徐志权 王丽娜 凌宏鑫

海上人命安全公约（SOLAS）第II-2/9/7.5节对厨房炉灶的排气导管要求“在导管内部设置灭火的固定设施”，第II-2/10/6.4节对深油烹饪设备要求配置“自动或手动灭火系统”，为了满足该公约的要求，厨房灭火系统可以有多种型式，比如厨房排风管道采用CO系统灭火、深油煎锅采用独立配置的灭火系统、向厨房集气罩、排风管道和厨具同时喷洒液体灭火药剂等方案，本文根据实船项目经验，以美国安素公司的“R-102”型厨房灭火系统为例，主要探讨喷洒液体灭火药剂的厨房湿式化学灭火系统。

厨房湿式化学灭火系统的原理

厨房湿式化学灭火系统是在船舶厨房发生火灾时，燃烧产生的热量，随气流进入集气罩及排风管并传递到安装在集气罩内的感温探测器上，探测器的熔断片遇高温熔化，触动机械装置打开驱动气瓶，气体从气瓶中流出并向药剂罐加压，使灭火药剂通过药剂释放管道及喷头，向通风集气罩、厨具表面和排风管等区域，按预定的流量喷射液体灭火药剂，当液体药剂喷射到着火的炊具上时，药剂冷却油脂的表面，并且与高温油脂产生皂化反应，在表面上产生一层类似肥皂泡沫状的皂化膜，依赖这层皂化膜切断火灾和氧气之间的联系，直到油脂被冷却到其燃点以下，不能复燃的条件为止，同时能防止可燃蒸汽的弥散，从而达到灭火效果。

为了使灶台温度冷却的更快，在有些系统中，灭火药剂喷完、完成了发泡和成膜的过程之后，明火已经被灭掉，此时在药剂管道中继续喷水，以完成整体降温过程。例如美国安素公司的“食人鱼”型厨房灭火系统便同时具有这两种功效。

厨房湿式化学灭火系统的组成

一套典型的船用厨房湿式化学灭火系统由控制释放箱、药剂释放管、喷嘴、感温探测器、远程手拉启动器、控制拉锁管道等几个主要部件组成，典型的系统示意图如图1所示。

图1 典型厨房湿式化学灭火系统

1、控制释放箱

通常包含启动装置、药剂罐、驱动瓶、软管等组成，启动装置可以通过自动或手动方式启动后，释放驱动氮气，药剂罐可以根据实际需要，方便地将系统组合成单罐系统、双罐系统和多罐系统，药剂罐的规格有多种，常用规格为1.5加仑、2.25加仑及3加仑，用以配置不同规格的灭火系统；驱动瓶内主要储存高压氮气或CO气体，氮气或CO气体从气瓶中流出并向药剂罐加压，进而将灭火药剂通过药剂释放管道及喷头喷出。一种典型的单罐控制释放箱如图2所示。

图2 典型单罐控制释放箱

2、喷嘴

厨房湿式化学灭火系统的设计主要与厨具的类型有关，不同的厨具需要使用不同类型的喷嘴，每一种喷嘴都有自己的流量特性，不同的生产厂家其特性略有不同，详细选型时需参照厂家的选型适用说明，全部喷嘴的流量数的总和，将决定厨房湿式化学灭火系统的规模。

3、感温探测器

感温探测器通常包括三个基本部件：支架、剪刀片和熔断片，其中熔断片是其主要核心部件，不同型号的熔断片，其动作温度及最高使用环境温度不同，常用的熔断片动作温度在74℃～232℃之间，环境温度范围在38℃～182℃之间。失火时，熔断片断开，导致探测钢索松动，弹簧张力带动自动释放控制装置，刺破驱动气瓶上的密封，驱动气体从气瓶中流出并向药剂罐加压，从而实现药剂的喷射。典型的感温探测器如图3所示。

图3 感温探测器

4、远程手拉启动器

手拉启动器通过钢索与控制释放箱内的启动装置直接相连，拉动手动启动器，则可实现厨房灭火系统的手动开启。通常手拉启动器安装在厨房内部及外部各一个，外部拉锁通常安装在厨房附近的餐厅内，以实现系统在厨房内外手动启动灭火系统的功能。

5、电气控制

在正常使用过程中，厨房送风机、厨房抽风机、炊具、照明等电气设备均通电运行，设置厨房湿式化学灭火系统电气控制箱，以便在厨房灭火系统触动后，立即切断厨房风机，厨房480V、230V电源及通风管上的防火风闸系统，并远程输出报警信号至火灾报警系统以及机舱监控系统，同时在厨房内外各设置一套声光报警器，控制箱电源应采用应急电源或UPS电源。

厨房灭火系统在实船上的应用

已成功建造的某自升式海洋平台是一艘用于海上作业，带有自航能力的自升式平台。平台为方形主体，带有四个桁架式桩腿，每个桩腿由下端的桩靴支撑。设有生活区，能够提供150人的就餐、住宿等，选用美国安素（ANSUL）公司的R-102型厨房湿式化学灭火系统，系统保护的范围包括电灶、电炒锅、深油煎锅、集气罩、排风管等。

本区岩浆岩地表出露较少，主要为加里东晚期、燕山期。有利成矿的为燕山晚期岩体，有村前、铁坑、铁山、江东、青竹、志木山等，都以岩瘤、岩枝、岩脉的形式出露。岩性为花岗闪长斑岩、花岗斑岩、石英斑岩等，侵入于二叠系、侏罗系、白垩系地层中。受区内拆离滑脱构造影响，深部大部分错断，未发现连续部位。

1、厨房的布置

表 喷嘴选型及药剂量计算表

该平台厨房中央集中布置了两套四头电灶连烤箱、两套可倾式电炒锅、两套平底煎锅以及两套深油煎锅，均为明火作业处所，顶部配有两套5800×1400×465mm、2300×1400×465mm组合式集气罩，集气罩共计4个排气口，排气管分别排气后汇总至一路排气总管排出舱外，集气罩内配有新风风幕以及照明系统。厨房布置剖视图如图4所示。

图4 厨房布置剖视图

2、喷嘴选型及药剂量计算

根据厨房设备及排风管道的综合布置，进行了喷头的选型，并根据喷头的选型及数量，计算出所需药剂总量为43.26L，喷嘴选型及药剂量计算表如表所示。

图5为安素公司生产的几种不同类型的喷嘴喷洒图样。

图5 不同类型的喷嘴喷洒图样

3、控制释放箱的选用

经综合布置及设计余量考虑，配置规格为3加仑的药剂罐共计4罐，分4个箱体，其中1个为安素主释放装置、1个为安素控制启动释放装置、2个为单罐安素箱体，四个箱体并排布置，总尺寸控制在1300×190×597mm（长×宽×高），控制释放箱图样如图6所示。

图6 控制释放箱图样

4、管路的设置

药剂管道使用∅17×2.5（外径*壁厚）的船用精密无缝不锈钢管（SS316L）， 钢索导管采用∅18×1.0（外径*壁厚）精密无缝不锈钢管（SS316L），值得注意的是，药剂会与碳钢管路形成腐蚀，所以必须采用不锈钢管。管路断管采用螺纹接头形式，管道和接头在安装前进行除油、除尘和除毛刺处理。其管路系统原理图如图7所示。

图7 管路系统原理图

5、电气接线图

系统设置控制箱用于船舶管理系统及消防自动报警系统。控制箱电源来自应急电源，控制箱内可输出信号至应急切断系统，以切断风机、厨房电源及防火风闸，同时输出火灾报警信号至火灾探测系统，同时在本地及餐厅内发出生光报警，安素控制启动释放装置中含有微动控制开关，一旦系统启动（无论是手拉开关手动启动或感温探测器熔断自动启动），则微动开关将发出释放信号至控制箱，控制箱同时发出声光报警信号，指引人员撤离，从微动控制开关启动至药剂喷射而出之间存在一定的延时，给人员撤离提供保护。其电气接线图如图8所示。

图8 电气接线图

6、厨房湿式化学灭火系统附件的安装

ANSUL R-102系统的安装包括手拉启动系统的安装、药剂供给系统的安装、探测系统的安装、电气控制系统的安装等。

（1）喷头的安装

喷头的喷射中心需对准设备的正中心以达到最佳的灭火效果，为了满足该要求，除了向上喷射的用于厨房排风管道内的2W型喷头外，其余喷头均连接有1个万向接头，用来根据设备实际位置调整喷射角度。所有管道穿过烟罩时加装了相对应的密封接头。

图9 喷头与万向接头典型图

（2）探测器的安装

按照ANSUL对油网烟罩的探测器安装要求，探测器应安装在烟罩滤油网内，每个排风口处安装1个，如果排风口之间的距离大于1.2米应加装探测器，并根据现场使用温度的要求选择合适温度的易熔合金探测器。典型探测器的安装节点如图10所示。

图10 典型探测器的安装节点

厨房湿式化学灭火系统的优缺点

系统灭火的药剂本身呈弱碱性，对触及设备无腐蚀性，无毒无害，且便于后期的清洁工作；其药剂罐为常压存储罐，只有在灭火系统启动时，药剂存储罐才进行加压，故药剂存储罐可以在现场直接进行充装，可快速恢复系统运行；药剂本身的存储期限长，如安素公司的药剂可储存长达12年；系统运行可靠，便于维护，无泄漏；相较于CO灭火系统，湿式化学灭火系统无需平头阀维护；系统喷放时，可以持续、恒定的压力稳定地释放到保护区内，流量稳定，液滴均匀；典型的系统中，喷放3～4加仑的药剂所需的时间在30s内，系统运行可靠、安全；箱体壁挂式安装，美观、占用空间小；安装时间短、可维护性好且维护费用低。

厨房湿式化学灭火系统在建筑领域已是十分成熟的设计，并经过了美国保险商试验所（UL）以及中国公安部消防产品评定中心的CCCf的认证。较知名的厂商，如美国安素ANSUL公司、Kidde公司，通常均可满足各类国际规范的要求，如美国消防协会NFPA、CE、各大船级社ISO 15371的认证，产品质量有保证。

系统根据已知厨房布置图设计，如果厨房设备布置发生变化，则需要对系统进行必要的调整。当其中的厨具或排油烟罩的数量（尺寸）或类型有所调整后，都需要对原有的系统重新进行计算复核。当系统完成后，不允许存在任何炉灶设备的移动。

厨房湿式化学灭火系统适合于大型的厨房以及厨具类型十分复杂的厨房，例如人员集中居住平台、客滚船、游轮等；其安全高效的性能、便捷的安装工序、低廉的维护费用等优势，使得其在未来的造船领域拥有广阔的发展前景。本文以某自升式海洋平台厨房灭火系统为例，介绍了厨房湿式化学灭火系统在船舶领域的应用，为其他相关船舶或平台项目厨房灭火系统的设计及施工提供借鉴。