危废处置中心料坑多级消防预警监控与联动系统

1.1应用背景

危险废物焚烧炉料坑是用于焚烧类危险废物的暂时储存、配伍混合和进料准备，储存堆积各类危险废物，特性较为复杂且常有易燃、易反应废物在储池发生反应剧烈燃烧，属于火灾高发区域，发生重大火灾风险较大，给安全生产带来很大隐患。常见的火灾引起原因有以下几种：

化学反应放热

氧化自燃

易燃易爆品

1.2方案思路

目前消防状况：

有的缺乏消防系统；有的只有简易消防设备，例如手持泡沫灭火器、灭火砂；当火灾发生须当班人员奔赴现场持设备灭火，响应时间滞后，造成火灾事故不能及时控制，引发事故扩大；有的配备有室内消防水炮，但是不具有远控功能，料坑发生火灾，火势猛，有爆炸危险性、大量有毒气体产生、产生强烈辐射热、火灾蔓延速度快等特点，灭火人员难以及时接近到消防炮位；有的配备泡沫消防系统，但是泡沫量不足，而且受制于泡沫灭火局限性，效果不好等问题。因此必须根据料坑火灾的特点，有针对性设计一种有效的消防系统；

不同类型火灾灭火方式的选择：

扑救A类火灾即固体燃烧的火灾应选用水、泡沫、干粉、蒸汽、卤代烷型灭火；扑救B类即液体火灾和可熔化的固体物质火灾应选用干粉、泡沫、蒸汽、卤代烷、二氧化碳型灭火；

扑救C类火灾即气体燃烧的火灾应选用干粉、蒸汽、卤代烷、二氧化碳型灭火；

料坑区域合理有效的主要灭火方式应为水、泡沫、蒸汽三种。单一的灭火方式无法满足料坑消防系统需求，采取多级配合的方式会更加有效。

根据在料坑领域实践证明，目前最为有效、经济的消防系统为：

蒸汽+泡沫+水三级消防系统；（客户也可以根据各自情况选择蒸汽+水、泡沫+水、蒸汽+泡沫、或单一消防系统）

• 消防水系统建议采用远控消防炮系统（料坑区域特点，无法布置雨淋消防水系统；同时火灾发生时有爆炸危险性、有毒气体产生、强烈辐射热、火灾蔓延快，造成无法到达现场，也不宜采用手动消防炮灭火系统；由于寻的式智能消防炮系统的缺陷，尤其是在火灾发生产生烟雾干扰可靠性，以及从经济性考虑，建议也不采用，远控消防炮配合热像监控效果与可靠性更好满足现场要求）；

• 三级消防系统动作顺序：当火灾发生时，首先启动蒸汽灭火系统，利用蒸汽冲击力与快速隔绝空气等特点迅速灭火（减少泡沫使用，最优化泡沫消防系统设计，节约建设成本，同时降低泡沫残留处理成本），然后再启动泡沫灭火系统，对火灾区域进一步隔绝空气与与降温，并对阴燃区域已经安全巩固，最后再根据实际情况决定是否手动启用消防水系统（最小化降低消防水的使用，减少消防污水二次处理成本,避免遇水加剧燃烧的废物反应风险以及不溶于水废物产生的流淌火产生）。

  2.系统总体概述

• 

系统示意图

2.1预警系统

料坑消防安全必须贯彻“预防为主，防消结合”的方针，料坑火灾的成因一般有两种（不含窑头回火与破碎机引起火灾）：1、爆燃：可燃气体聚集，可以采用可燃气体在线监测系统预警控制；2、自燃：废物堆积化学反应引起，可以采用红外热像监测系统预警控制。

2.1.1可燃气体监测与预警系统

料坑区域为可燃、有毒储存废物集中区，为保障料坑区域作业人员与设备安全根据，以及《工业企业煤气安全规程》GB6222－2005相关安全要求：在可燃、有毒储存区域加装可燃、有毒检测设施；需要在区域增加可燃气体检测器检测该区域甲烷气体浓度并把数据数据在中控室显示与报警。此系统包含隔爆型固定式探测器、固定式壁挂式主机、声光报警器。主机安装在值班室或者中控室内，当现场有毒有害超出安全范围的时候会及时通过主机或者现场的声光报警器进行报警，及时防范或者报告安全部门，起到主动安全监控的目的，保障人身及设备安全。当可燃气体报警发出时，要求立即停止料坑现场所有作业，加强通风，直到可燃气体浓度降低到安全范围，报警消除后才能恢复现场作业。

2.1.2红外热像监测与预警系统

1）、灾前防火报警

由于红外热成像仪是反映物体表面温度而成像的设备，在所有的消防火险发生初期，灾害是由不明显的隐火引发的。用现有普通方法，很难发现这种隐性火灾苗头，红外热像技术可以长期针对危废料坑进行温度监测并发现隐火、暗火，超过预警值会在5秒内触发报警装置。也可以快速有效地发现危废料中由于化学反应造成的热源，配合行车将过热的区域进行有效处理，做到早发现、早扑灭。

2）、夜间及恶劣气候条件下的目标监控

夜晚需可见光工作的设备已经不能正常工作，采用人工照明也存在盲区。红外热成像仪是被动接受目标自身的红外热辐射，无论白天黑夜均可以正常工作。在烟、雾、尘等恶劣的气候条件下，由于可见光的波长短，克服障碍的能力差，因而观测效果差，但热成像仪穿透烟、雾、尘的能力较强，因此在夜间以及恶劣气候条件，红外热像监控设备仍可以正常地对各种目标进行监控。

针对危险废物料坑现场情况开发相应软件，实现温度监控，火灾报警，信号输出等功能。针对不同情况，软件通过智能算法检测出危险等级，采取相应措施。

2.1.3消防预警联动系统工作过程

红外热像仪替代传统烟感，温感火灾探测器，将灾后消防变为灾前预警，在红外热像仪探测到火灾隐患后，红外监控系统会根据风险等级发出预警。系统本身通过声光报警的形式发出警报，同时触发消防联动柜提供动作信号，联动消防系统工作以控制火灾。为了便于接入不同的消防系统，消防联动柜提供干接点开关量信号，可以满足所有消防系统的联动。对于不同消防系统，分为以下两种联动方式。

1、单一消防设备：

消防系统单级时，热像系统与消防设备直接联动，如：蒸汽或泡沫消防系统，热像系统可以在软件中对料坑进行区域细分，不同区域报警时驱动联动柜对应控制点，只需将相应干接点并联到电磁阀控制按钮上即可，可实现不同区域的喷射控制。

2、多级消防系统：

消防系统为多级消防系统时，热像监控系统可以与消防控制系统联动。火灾隐患阶段可以选择手动人工模式，根据现场情况，在蒸汽，泡沫，消防水系统中选择合适的介质进行灭火。在遇到爆燃或火势较大时，系统自动执行预制程序，启动多级消防动作。

1）对于缓慢温度上升引起的自燃：

在温度缓慢升高，达到一级报警阀值时，报警会在热像监控电脑上显示隐患位置与声光报警，这是操作员就需要安排处理隐患（利用行车抓斗移开堆积废物，或者安排现场人员到料坑隐患位置处理）；处理完后，温度降至报警阀值后，报警自动消除。

当隐患没有有效处理，温度继续升高到二级报警阀值时，热像监控电脑发出二级报警提示与声光报警；并触发消防联动控制柜发出声光报警，提示操作员准备启动消防联动系统（消防联动系统有手动与自动两种模式选择，正常情况下消防联动处于自动模式），操作员根据现场情况确认是否启动消防联动系统，切换到手动状况下可以选择多级消防系统的任意一级方式来处理火灾；自动状况下，二级报警发出30秒后，消防系统自启动，首先动作蒸汽系统，对隐患或火灾区域自动隔绝空气并降温三分钟后，再动作泡沫系统，对隐患或火灾区域自动隔绝空气并降温三分钟后，最后由操作员人员手动使用远控消防炮对该区域进一步降温处理，进行有效抑制或控制火灾；处理完后，温度降至报警阀值后，报警自动消除。

当情况进一步发展，温度继续升高到三级报警阀值时，报警发出后10秒后，没有得到任何反馈后（操作人员没有把消防系统切换到手动状态控制时），消防联动系统自动启动，首先动作蒸汽系统，对隐患或火灾区域自动隔绝空气并降温三分钟后，再动作泡沫系统，对隐患或火灾区域自动隔绝空气并降温三分钟后，最后再由操作员人员手动使用远控消防炮对该区域进一步降温处理，进行有效抑制或控制火灾；处理完后，温度降至报警阀值后，报警自动消除。

2）爆燃：

对于料坑区域发生的爆燃情况，热像监控系统直接进入三级报警，报警发出后10秒后，没有得到任何反馈后（操作人员没有把消防系统切换到手动状态控制时），消防联动系统自动启动，首先动作蒸汽或泡沫系统，对隐患或火灾区域自动隔绝空气并降温三分钟后，再由操作员人员手动使用远控消防炮对该区域进一步降温处理，进行有效抑制或控制火灾。

整个料坑隐患或火灾发生过程的热像监控视频将被自动录制与保存，以利于事后分析与预防。

以上控制过程可以根据各项目消防系统设计不同单独订制开发。

2.2消防系统

2.2.1蒸汽消防系统

蒸汽消防系统的要求：

• 蒸汽的供给强度不应小于0.0015kg/s·m³;

• 灭火蒸汽管线蒸汽源的压力应不小于0.6MPa；

• 输汽干管和支管的长度不应长于60m（蒸汽源到保护房间的距离），当总长度超过60m时，应设置蒸汽灭火分配箱，以保证蒸汽灭火效果；

• 蒸汽支管高度：蒸汽支管位于料坑区域时，其应安装于料坑边沿周围，其蒸汽喷孔应朝向料坑方向并与地面保持平行；蒸汽支管位于进料口区域时，其应安装于进料口边沿周围，其蒸汽喷孔应与地面保持平行；

2.2.2泡沫喷淋系统

泡沫喷淋系统采用抗溶性水成膜氟蛋白泡沫混合液，由消防泵房供给。每个料坑设置相对独立的喷淋系统，根据电信号开启相应区域的雨淋阀组同时开启泡沫罐进水气动阀门，喷头开始喷水，启动消防泵，系统手动关闭。其中泡沫贮罐有效容积应不低于1000L。

2.2.3消防炮系统

• 消防炮系统控制分为三种方式：

1、自动控制

系统处于自动状态下，自动消防炮灭火系统自动完成火灾探测和报警，自动启动消防炮瞄准火源和喷射灭火剂的一种运行方式。

2、消防室远程手动控制

消防控制室值班人员在控制室接到火灾报警信号后，手动远程控制消防炮瞄准火源，启动消防泵和打开电动阀门，进行火灾扑救的一种方式。

3、就地手动控制（应具有优先控制功能）

现场人员发现火灾后，通过设置在自动消防炮附近的智能遥控台，手动控制消防炮瞄准火源、启动消防泵和打开电动阀门，进行火灾扑救的一种方式。