1 引言

石油化工行業(yè)作為國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，其生產(chǎn)過程中涉及大量易燃易爆物質(zhì)，包括各類可燃液體、氣體和高壓設(shè)備，火災風險具有突發(fā)性強、蔓延迅速、撲救難度大等特點。傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)如水噴霧和泡沫系統(tǒng)在應對油類火災和帶電設(shè)備火災中存在明顯局限，尤其是在遇水反應物質(zhì)（如金屬鈉、硝化棉）火災中更是嚴格禁止使用水基滅火系統(tǒng)。固定式干粉自動滅火系統(tǒng)以干粉滅火劑為核心，結(jié)合自動化控制技術(shù)，可快速響應并抑制多種類型火災，成為保障石油化工安全的關(guān)鍵技術(shù)。

干粉滅火系統(tǒng)憑借其快速滅火、化學抑制燃燒鏈反應、適應極端環(huán)境等特性，為化工場所提供了高效防護手段。本文通過系統(tǒng)研究固定式干粉滅火系統(tǒng)的組成原理、設(shè)計要點、應用場景及發(fā)展趨勢，旨在為石油化工企業(yè)提供科學有效的消防解決方案，降低火災風險，保障人員與財產(chǎn)安全。

2 系統(tǒng)組成與工作原理

固定式干粉自動滅火系統(tǒng)是由多個子系統(tǒng)組成的有機整體，各組件協(xié)同工作實現(xiàn)火災快速探測與撲救功能。系統(tǒng)主要由滅火劑供給源、輸送網(wǎng)絡(luò)、噴射裝置和控制探測系統(tǒng)四大部分組成。

滅火劑供給源主要包括干粉儲存容器和驅(qū)動氣體瓶組。干粉儲存容器通常采用不銹鋼罐體，填充超細干粉滅火劑（粒徑≤20μm的磷酸銨鹽或碳酸氫鈉），配合高壓驅(qū)動氣體（氮氣或混合惰性氣體）。這種設(shè)計使滅火效率比傳統(tǒng)干粉提升12倍以上，殘留量減少90%。驅(qū)動氣體瓶組則提供足夠的壓力將干粉推送至火源區(qū)域，氮氣瓶的額定充裝壓力不應小于15MPa。

輸送與噴射網(wǎng)絡(luò)包括管道、減壓閥、過濾器和終端噴頭。管道需采用耐腐蝕材料（如316不銹鋼），細水霧過濾精度≤40μm，以防止堵塞和腐蝕。針對不同保護場景，噴嘴布局采用差異化設(shè)計——加油站采用頂棚下垂式噴嘴覆蓋車輛作業(yè)區(qū)，儲罐區(qū)則采用"罐頂噴頭+高架干粉炮"的組合，射程可達25-60米，實現(xiàn)立體防護。

控制與探測系統(tǒng)是現(xiàn)代干粉滅火系統(tǒng)的智能核心。多傳感融合探測技術(shù)通過感溫+感煙+火焰+氣體探測器的組合，大幅降低誤報率。先進系統(tǒng)還引入紅外熱成像和AI火源定位技術(shù)，響應時間縮短至15秒內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)采用三重啟動機制——全自動模式（探測器聯(lián)動）、手動電啟動（控制箱按鈕）和機械應急啟動（拉繩裝置），確保在任何情況下系統(tǒng)都能可靠啟動。

固定式干粉滅火系統(tǒng)的工作原理分為自動與手動兩種模式。在自動模式下，火災探測裝置檢測到火源信號后，系統(tǒng)延時啟動（通常30秒），驅(qū)動氣體開啟干粉罐閥門，高壓氣體推動干粉形成氣粉混合流，經(jīng)噴嘴或炮頭噴射至火源，通過化學抑制、覆蓋窒息等方式滅火。手動模式則通過現(xiàn)場控制按鈕或機械應急裝置直接啟動，適用于探測器故障或特殊場景。

3 設(shè)計原則與技術(shù)要點

3.1 應用場景適配性設(shè)計

石油化工場所多樣性要求固定式干粉滅火系統(tǒng)必須根據(jù)不同保護對象的特點進行針對性設(shè)計。對于儲罐區(qū)，應采用全淹沒或局部應用系統(tǒng)，噴頭布置覆蓋罐頂、罐壁，結(jié)合高架干粉炮實現(xiàn)立體防護。具體設(shè)計時，罐頂每100㎡應布置8個干粉噴嘴，罐周設(shè)置干粉隔離墻（含破袋機構(gòu)），搭配60米射程干粉炮，形成"點-線-面"三級防護網(wǎng)絡(luò)，將油品損失率控制在1%以下。

對于生產(chǎn)裝置區(qū)，如反應釜、管道等復雜設(shè)備，應采用模塊化分區(qū)控制策略，避免火勢跨區(qū)域蔓延。針對氫氣加氣站等特殊環(huán)境，應在壓縮機棚頂布置全淹沒系統(tǒng)，結(jié)合8kg手提滅火器，且符合GB 50516-2010強制要求：每2臺加氣機配置≥2具4kg滅火器，并設(shè)獨立消防給水系統(tǒng)作為補充。

電氣設(shè)備區(qū)需選用絕緣性強的ABC類干粉，確保帶電設(shè)備滅火安全。對于液化石油氣、天然氣等可燃氣體火災場所，干粉炮系統(tǒng)是最佳選擇，其設(shè)計需滿足GB16668-2010要求：在停靠大型液化石油氣、天然氣船的液化氣碼頭裝卸臂附近宜設(shè)置噴射量不小于2000kg干粉的干粉炮系統(tǒng)。

3.2 技術(shù)參數(shù)規(guī)范

固定式干粉滅火系統(tǒng)的設(shè)計（184-0591-8333）必須遵循嚴格的技術(shù)參數(shù)規(guī)范，以確保系統(tǒng)有效性。全淹沒滅火系統(tǒng)的干粉噴射時間不應大于30秒，而室外或有復燃風險的室內(nèi)局部應用滅火系統(tǒng)的干粉噴射時間不應小于60秒。

干粉設(shè)計用量計算需滿足規(guī)定時間內(nèi)需要同時開啟干粉炮所需干粉總量的要求，并不應小于單位面積干粉滅火劑供給量與滅火面積的乘積。干粉設(shè)計總量應為計算總量的1.2倍安全系數(shù)。干粉炮系統(tǒng)的單位面積干粉滅火劑供給量根據(jù)類型不同而異：碳酸氫鈉干粉8.8kg/m3，碳酸氫鉀干粉5.2kg/m3，氨基干粉、磷酸銨鹽干粉3.6kg/m3。

防護區(qū)設(shè)計也有明確要求：全淹沒系統(tǒng)開口面積不應大于該防護區(qū)總內(nèi)表面積的15%，且開口不應設(shè)在底面；圍護結(jié)構(gòu)及門、窗的耐火極限不應小于0.50h，吊頂?shù)哪突饦O限不應小于0.25h；圍護結(jié)構(gòu)及門、窗的允許壓力不宜小于1200Pa。

3.3 環(huán)境適應性優(yōu)化

石油化工環(huán)境復雜多樣，固定式干粉滅火系統(tǒng)需具備強大的環(huán)境適應性。在極端氣候條件下，北方地區(qū)應選用耐-40℃低溫干粉和防凍型噴頭，管道添加乙二醇防凍液（≥40%）或設(shè)置電伴熱；沿海區(qū)域則需采用316L不銹鋼材質(zhì)抗鹽霧腐蝕。

對于缺水地區(qū)，干粉系統(tǒng)無需水源的特性使其特別適用于干旱地區(qū)油庫和偏遠站點，相比傳統(tǒng)消防系統(tǒng)節(jié)水100%。此外，系統(tǒng)還需具備抗誤報設(shè)計，采用"多源信號復合判斷"邏輯：僅當溫度與煙霧探測器同時報警，或火焰與氣體探測器聯(lián)動時才會啟動滅火，這種設(shè)計可將誤啟動率降低至0.1次/年以下。

當系統(tǒng)管道設(shè)置在有爆炸危險的場所時，管網(wǎng)等金屬件應設(shè)防靜電接地，防靜電接地設(shè)計應符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準規(guī)定。對于保護對象周圍的空氣流動速度大于2m/s的場合，應采取必要擋風措施，以確保滅火效果。

4 應用場景與效能分析

4.1 儲罐區(qū)滅火應用

石油化工儲罐區(qū)作為重大危險源，其火災防護具有極高重要性。某濱海油庫為10萬m3原油罐配置了"隔離墻+干粉炮"系統(tǒng)：在罐間設(shè)置填充橡膠干粉袋的隔離墻，破袋后形成泡沫-干粉屏障；同時配置罐頂噴頭與60米射程干粉炮聯(lián)動的立體滅火網(wǎng)。在2024年模擬火災測試中，該系統(tǒng)在35秒內(nèi)撲滅直徑12米油罐火災，油品損失率控制在1%以下，成功阻斷了連鎖爆炸風險。

對于液化石油氣(LPG)和液化天然氣(LNG)儲罐區(qū)，需采用固定塔式裝置，以四噸級干粉罐為核心，氮氣驅(qū)動系統(tǒng)確保1分鐘內(nèi)完成啟動，5秒內(nèi)噴粉，噴粉量達4.53公斤/秒。這類設(shè)計遵循"抑爆優(yōu)先于滅火"原則，針對化工物料的燃燒速率快、二次災害風險高的特點，首先防止爆炸發(fā)生，其次才是滅火。

4.2 生產(chǎn)裝置區(qū)防護

石油化工生產(chǎn)裝置區(qū)包括反應釜、管道系統(tǒng)、泵區(qū)等復雜設(shè)備，火災風險具有多點散發(fā)、連鎖蔓延的特點。某煉油廠反應釜區(qū)部署了智能干粉系統(tǒng)，集成AI火源定位與5G遠程控制技術(shù)。系統(tǒng)通過紅外熱成像識別早期火源，聯(lián)動關(guān)閉進料閥并啟動滅火，將響應時間縮短至15秒。實際應用表明，該系統(tǒng)的使用使該廠年度火災事故率下降70%，維護成本降低60%。

生產(chǎn)裝置區(qū)的滅火系統(tǒng)設(shè)計需充分考慮設(shè)備復雜性，采用模塊化分區(qū)控制策略，每個分區(qū)設(shè)置獨立的探測和滅火單元，避免火勢跨區(qū)域蔓延。噴頭布置需確保覆蓋所有潛在火源點，特別是在管道接口、閥門和泵等泄漏高風險區(qū)域增加噴射點密度。同時，系統(tǒng)應與工藝安全系統(tǒng)聯(lián)動，在火災發(fā)生時自動切斷物料供應，從根本上減少燃料來源。

4.3 加油站與加氣站應用

加油站和加氣站作為石油化工行業(yè)的終端設(shè)施，直接面向公眾服務(wù)，其安全性尤為重要。山東某加油站采用下垂式噴嘴布局，每個加油道配置3個ABC超細干粉噴嘴。2024年實測顯示，系統(tǒng)在12秒內(nèi)撲滅車輛油箱火災，過火面積控制在0.5㎡內(nèi)，避免了傳統(tǒng)滅火器"覆蓋不全，延誤撲救"的問題。

在加油島頂棚布置干粉噴嘴時，每臺加油機需配置獨立探測單元。加油機內(nèi)部安裝中央處理器，聯(lián)動溫度、煙感和振動傳感器，形成覆蓋靜電起火、泄漏起火、碰撞起火的全面防護網(wǎng)絡(luò)。對于加氣站，特別是氫氣加氣站，因氫氣具有極低的點火能量和高的擴散系數(shù)，需采用專門的設(shè)計方案，在壓縮機棚頂布置全淹沒系統(tǒng)，并結(jié)合手提滅火器形成多層次防護。

5 安全與環(huán)?？剂?/p>

安全性設(shè)計

固定式干粉滅火系統(tǒng)的安全性設(shè)計是確保人員安全和防止意外啟動的關(guān)鍵。系統(tǒng)應采用多重啟動保障機制：自動、手動、機械應急三級控制，確保極端情況下系統(tǒng)可啟動。所有手動啟動裝置都應明顯地標示出其對應的防護區(qū)或保護對象的名稱，安裝高度宜使其中心位置距地面1.5m，便于緊急情況下操作。

在緊靠手動啟動裝置的部位應設(shè)置手動緊急停止裝置，其安裝高度應與手動啟動裝置相同。手動緊急停止裝置應確保滅火系統(tǒng)能在啟動后和噴放滅火劑前的延遲階段終止。在使用手動緊急停止裝置后，應保證手動啟動裝置可以再次啟動。

對于防護區(qū)內(nèi)部的人員安全，必須保證人員能在30秒內(nèi)安全疏散。防護區(qū)的門應向疏散方向開啟，并應能自動關(guān)閉，在任何情況下均應能在防護區(qū)內(nèi)打開。系統(tǒng)啟動前應有聲光報警，并聯(lián)動關(guān)閉通風設(shè)備，防止火勢蔓延和保障人員安全撤離

6 發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)

6.1 智能化升級方向

固定式干粉滅火系統(tǒng)正朝著智能化、精準化方向發(fā)展。AI預測與聯(lián)動技術(shù)成為重點發(fā)展趨勢，通過結(jié)合設(shè)備溫度、壓力數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)火災前72小時預警。智能預警系統(tǒng)能夠降低誤報率，通過數(shù)字孿生模擬滅火路徑優(yōu)化，提前發(fā)現(xiàn)潛在隱患。

無人化滅火系統(tǒng)是另一個重要發(fā)展方向，無人機搭載干粉噴射裝置，實現(xiàn)高危區(qū)域自主滅火。這類系統(tǒng)特別適用于大型罐區(qū)、高空裝置等人員難以快速到達的區(qū)域，可在火災初期實施"偵察-滅火"一體化作業(yè)，減少人員風險。

遠控炮系統(tǒng)采用無線控制操作，能控制消防炮的俯仰、水平回轉(zhuǎn)和相關(guān)閥門的動作。消防控制室應能優(yōu)先控制無線控制器所操作的設(shè)備；無線控制的有效控制半徑應大于100m；1km內(nèi)不得有相同頻率、30m內(nèi)不得有相同安全碼的無線控制器；無線控制器應設(shè)置閉鎖安全電路。

6.2 技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案

盡管固定式干粉滅火系統(tǒng)技術(shù)已相當成熟，但仍面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn)。誤報與殘留問題是一直以來的難題，解決方案在于優(yōu)化算法降低誤報率，研發(fā)生物降解型干粉減少環(huán)境殘留。最新研究的磷酸鹽-碳酸氫鹽基固液雙相滅火劑(SLBEA-ADP)在汽油火焰測試中實現(xiàn)1.86秒極速滅火，降溫速率-1.28°C/s，且殘留物更易生物降解。

成本優(yōu)化是推廣過程中的另一挑戰(zhàn)，通過組合分配系統(tǒng)設(shè)計（一套設(shè)備保護多區(qū)）可降低初期投資30%。同時，系統(tǒng)還需解決干粉在長期儲存過程中可能出現(xiàn)的結(jié)塊、性能下降等問題，這需要通過定期維護（每月校準探測器靈敏度，年度化驗滅火劑純度）來保證系統(tǒng)可靠性。

標準協(xié)同滯后也是行業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)，需要推動DB37/T 1317-2025《超細干粉滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》與GB 50156等國家標準的參數(shù)統(tǒng)一，特別是在驅(qū)動壓力、噴射時間等關(guān)鍵指標上。只有標準化和規(guī)范化，才能確保不同廠家、不同系統(tǒng)的兼容性和可靠性。

7 結(jié)論

石油化工固定式干粉滅火系統(tǒng)通過高效滅火、環(huán)境適應性與智能化技術(shù)的融合，為行業(yè)安全提供了可靠保障。系統(tǒng)采用多種機制協(xié)同作用：化學抑制中斷燃燒鏈式反應、物理覆蓋隔絕氧氣、冷卻作用降低溫度，從而快速有效撲滅火災。

未來，隨著綠色材料、AI技術(shù)的深化應用，系統(tǒng)將向更精準、環(huán)保、經(jīng)濟的方向發(fā)展。智能化預警與控制系統(tǒng)、環(huán)保型滅火劑、數(shù)字孿生技術(shù)等的應用，將不斷提升系統(tǒng)性能和可靠性。通過技術(shù)創(chuàng)新與規(guī)范完善，固定式干粉滅火系統(tǒng)有望將石油化工場所火災損失再降低50%以上，為能源安全提供堅實保障。

石油化工企業(yè)應結(jié)合自身特點選擇合適的系統(tǒng)配置，遵循相關(guān)設(shè)計規(guī)范和要求，定期進行系統(tǒng)維護和測試，確保系統(tǒng)始終處于良好狀態(tài)。同時，加強與專業(yè)消防設(shè)備供應商和技術(shù)提供商的合作，引入最新技術(shù)和解決方案，不斷提升火災防控能力，為企業(yè)安全生產(chǎn)保駕護航。