鋁軋機消防工程設計初探

趙八零

（南京斯夫特安全工程有限公司，江蘇 南京）

摘  要：介紹了軋機火災的起因，滅火系統的選擇及應用，消防工程設計的經驗等。

關鍵詞：鋁箔 軋機 斷帶 軋制油 管狀探測器

前言

隨著我國經濟的飛速發展，鋁箔產品被越來越廣泛的應用在汽車空調器、醫藥包裝、食品軟包裝等領域。為了滿足日益增長的鋁箔需求量，各鋁箔生產企業的軋機也近乎滿負荷運轉。然而一旦軋機發生火災且沒得到有效的控制，會嚴重的破壞軋機、建筑構件、廠房屋頂和軋機附近的其它設備如驅動電機、電控系統、軋機操作臺等，企業會因恢復生產長期停工而蒙受巨大經的濟損失。因而設置穩定可靠、靈敏有效的滅火系統是十分必要的，也是鋁箔廠家和我們工程設計人員的共同目標。

軋機火災分析

軋機火災滿足燃燒的三個必備條件，可燃物，如軋制油、棉紗、膠管等；氧化劑，即空氣中的氧氣；引火源，如摩擦生熱、斷帶打火、靜電、明火等。

鋁軋機在高速運轉時通常采用窄餾份的煤油作為軋制油進行冷卻和潤滑，為滿足工藝需要，軋制油還會加熱到30-55℃。在軋制過程中，隨著溫度的進一步升高，會產生高濃度的油蒸汽，使整個軋機處于油蒸汽的包圍之中。當油霧發生器油位、油壓、風壓、溫度異常或油霧發生器與軸承箱的連接管路不通暢，導致潤滑不良，會產生運動部位發熱而引發火災；當軋機出現機械故障或鋁箔坯料厚度不均勻時，容易產生斷帶打火，也極易引發火災；當軋機本體與集油盤中的碎鋁片清理不及時，軋機本體、管道油箱等接地不良或基礎油和添加劑選擇不合理都容易產生靜電，從而引發火災。

軋機火災具有突發性、頻率高、蔓延快、火災難控制、破壞性強等特點。

滅火系統的選用

根據軋機火災的特點，我們選擇低壓二氧化碳滅火系統作為主要的滅火方式，該系統具有以下優點：

滅火效率高

軋機火災比較復雜，A類、B類和電氣火災并存，二氧化碳對其都具有良好的滅火能力。低壓二氧化碳存儲溫度低，呈氣液兩相并存狀態，滅火時噴出的液態二氧化碳會迅速氣化，吸收大量的熱量，使得保護對象溫度急劇下降同時隔絕軋機周圍的氧氣，使火災熄滅。經多次實踐檢驗，撲滅軋機火災效果很好。

清潔、不產生二次災害

采用低壓二氧化碳自動滅火系統不會由于滅火而引發次生災害，如對設備產生較大的水漬、腐蝕等。對軋機噴射的二氧化碳可通過自然排風進行排除，對潤滑油庫、液壓泵站及地下通道區域噴射的二氧化碳可通過機械排風進行排除。滅火后清理現場方便，對設備檢查維修后可立即投入生產。

占地面積小、操作維護方便

低壓二氧化碳自動滅火系統不需要大量的儲瓶，占地面積小而且集中，方便操作手應急啟動時迅速準確的啟動滅火系統。采用低壓二氧化碳系統可考慮設置軋機多次滅火的藥劑量，因此不需要頻繁的充裝，比較適合軋機頻繁的工藝火災。

另外，軋機屬于精密貴重機器，火災造成的經濟損失巨大，因此美國鋁業(ALCOA)的企業消防標準還規定，增置一套雨淋系統作為軋機的備用滅火方式，當二氧化碳處于故障或隔離狀態時，雨淋系統自動切換到工作狀態。由于國內使用雨淋系統撲滅鋁箔軋機火災的成功案例較少，其可靠性和必要性還有待進一步考證。

軋機CO₂工程設計經驗

CO₂系統下的保護區劃分

   常規軋機通常分為4個保護區：軋機其地坑區、過濾機區、煙道區油霧凈化裝置區（或全油回收裝置）、地下油庫及泵閥站區。某些軋機有專門的卷材進出口地坑，當該地坑較長，所需的滅火劑用量較大時，可單獨作兩個保護區。如果有合卷機，合卷機宜設置一個獨立的保護區。另外設置一套軟管卷盤置于軋機附近易于接近的位置，方便操作手靈活機動的撲滅初期火災。

滅火劑用量計算

大家可以參看《二氧化碳滅火系統設計規范》，GB50193-93。其中軋機、過濾機按照局部應用方式計算；煙道、地下油庫、卷材進出口坑道按照全淹沒方式計算。物質系數取1，即CO₂的設計濃度是34%。

CO₂噴嘴的布置要求

保護區內的每個區域都要覆蓋到，尤其是軋機和過濾機。因為他們是局部應用滅火方式，靠CO₂滅火劑直接作用于著火點撲滅火災的，一旦有盲區，可能導致滅火的失敗。過濾機分為控制區、濾布區、垃圾斗區，每個區都要設置噴嘴。軋機分煙罩、機架、軋機地坑三部分，每部位都要設置噴嘴，另外防止火災的蔓延，煙道防火閥后、軋機兩側龍門架的卷簾門處、軋機煙罩上空也要布置噴嘴。

圖1為軋機保護區域的分解圖，應保證每個部位都設置CO₂噴嘴，且噴嘴應作防冰堵、防油污堵塞處理。

圖1

施工注意要點

CO₂主管道布置要貼墻、沿柱子架設，在進軋機之前最好分成比較細的支管，方便軋機內部施工。大家知道軋機內各種油管路、電氣線路錯綜復雜、空間非常狹小，大號管鉗在其中無法使用，因而軋機內避免使用較粗的管道。部分軋機的兩側煙罩是可以吊起的，因此進入兩側煙罩的管道上應設置一只活接頭，方便拆卸。

另外軋機管道施工不像一般民用消防那么簡單規整，在設計階段很難把尺寸確定準確，因此施工階段需要現場量尺寸、場外預制，再進場組裝。

報警控制方式

火災報警系統

除軋機控制室以外的幾乎所有區域，因為環境惡劣，應采用防爆桿式定溫探測器，報警溫度為華氏194度（攝氏90度）。該探測器的溫度敏感元件由具有高膨脹系數的鋼管和具有低膨脹系數的弓形片部件組成。當介質溫度變化時，鋼管膨脹或收縮，從而改變弓形片部件的幾何形狀，使觸點閉合或斷開，輸出一個開關量信號，通過監視模塊輸入報警主機。

為了安全可靠，方便查明著火部位和檢修，各保護區內的探測器和模塊最好一一對應。如果實在為了節省成本，筆者認為只有地下油庫可以只設兩只探測器模塊。

滅火控制系統

滅火控制分為自動、電氣手動、機械應急操作。電氣手動方式，宜將啟動、停止按鈕在軋機各操作臺上集中放置，并做清晰標識。每個保護區設置一個光報警燈，共同使用一個警號。為了避免火情時的誤操作，停止按鈕上要加保護罩。

另外在廠房的疏散出口宜設置二次噴射的按鈕。當軋機火災沒得到有效控制，需要二次噴射，但人員已無法靠近軋機操作臺時，可以在疏散口遙控釋放。這也是美鋁企業通過實際滅火經驗總結出的一種控制方式，筆者認為非常合理。

此外按照規范要求，在噴灑CO₂前要延時30秒。但軋機火災蔓延很快，火災損失巨大，30秒之內一些電控線路可能燒壞，因而軋機、過濾機、煙道都不設延時。一旦任一探測器動作后，立即噴灑CO₂實施滅火。而地下油庫和全油回收裝置是人員經常出入的場所，應嚴格執行30s的延時疏散時間。

為了方便集中控制，報警主機一般放置在軋機控制室內。

參考文獻：

[1]  GB50193-93 《二氧化碳自動滅火系統設計規范》（99年第23號公告）。

[2]  NFPA12 “Carbon Dioxide Extinguishing System”

[3]  NFPA72E “Automatic Fire Detectors”