關于固定CO2滅火系統教學模型的建立

□ 黃錦鵬 許金輝

據不完全統計，船舶火災占海難事故總數的11%，居第四位，但所造成的損失排在所有海難事故之首。船舶一旦發生火災，將是船毀、人亡和環境污染等災難性損失。為此，我國《船舶與海上設施法定檢驗規則》規定：2 000 GT及以上貨船的裝貨處所 （除載運危險貨物外）；油船貨泵艙以及超過4m3的油漆間和易燃液體物料間等處均應裝設固定式滅火系統。CO2是一種惰性氣體，對大多數物質沒有破壞作用，滅火后能很快散逸，不留痕跡，來源豐富，價格低廉。因此，除了油船裝設固定泡沫滅火系統及載運危險貨物船裝設干粉等固定滅火系統之外，絕大多數遠洋貨船都裝設了固定CO2滅火系統。為此，國家海事局根據《STCW78／95公約》和 《SOLAS1974公約》要求，在船員培訓中 （包括駕駛、輪機和電氣等所有水上專業）開設了 “防火滅火”和 “高級消防”兩項證書培訓用于預防和撲滅船舶火災。

筆者對大連海事大學、上海海事大學、上海海事職業技術學院、江蘇海事職業技術學院以及南通航運職業技術學院相關高級消防訓練課程進行調查，雖然各院校都有實訓場地，但考慮到培訓成本，固定CO2滅火系統基本上是一種擺設或在單項訓練中給予釋放方法的講解，幾乎就沒有釋放過；即使是海上船舶消防演習，該套設備的演習使用頻率也是零。因此，研發一套教學式固定CO2滅火系統，采取低成本、低損耗模式，將是使學員熟悉設備的滅火原理、使用方法、檢查和保養，提升船員滅火技能和降低船舶火災損失的重要保障。

1.固定二氧化碳的滅火原理

固定CO2滅火系統由氣瓶組、啟動裝置和通往各艙室的分配閥、專用管路以及噴嘴等組成 （如圖1所示）。20℃時將CO2氣體加壓到5.6 MPa即成液態 （固態俗名干冰），專用鋼瓶平時借助于安全膜片和工作膜片，將二氧化碳密封在貯存瓶內。釋放時，打開驅動氣體控制閥，借助驅動氣體N2使連接在CO2鋼瓶組上的鋼絲繩作用，使該組所有瓶頭閥自動打開，瓶內液態CO2在驅動氣體的作用下，壓力急劇升高達到某一額定值時，安全膜片自動破裂，液態CO2轉化為氣態，壓力瞬間膨脹為原來的450倍；接通總閥和著火艙室分配閥，氣體通過管路和噴嘴釋放到著火艙室。由于CO2由液態轉化為氣態需要吸收大量的熱，因而能降低火場的溫度，起到冷卻滅火作用；同時，大量的CO2氣體釋放到火場，迅速充斥艙室，降低助燃氣體O2的濃度，起到窒息滅火作用。

圖1 固定CO2系統示意圖

為了安全和經濟，船舶CO2集中存放在固定CO2間，分成若干組，每組一般不超過12瓶。當某一艙室著火后決定釋放固定CO2氣體時，根據艙室容積確定釋放固定CO2氣體的組數。釋放時，只要打開驅動氣體控制閥、總閥和分配閥，該組氣體即自動釋放到著火艙室，從而能夠迅速起到滅火效果。

2.固定CO2滅火系統的演習建模

筆者對多家船舶消防安全設備公司進行詢價，其中生產和安裝一套固定CO2滅火系統設備報價最低的是上海金盾消防安全設備有限公司 （大概在25萬元左右）。建設費用除外，假設3m3的實訓艙室釋放一次該氣體，根據公式1計算需要1瓶該氣體，該公司充裝40lCO2氣體大概需要2千元左右，高職班學生一般為50

根據 《船舶與海上設施法定檢驗規則》要求，每一鋼瓶的容量為40 l（目前也有些船舶裝設68 l容量），約27 kg左右，每千克液態CO2變成氣體后容積為0.56 m3，CO2氣體只要占艙室30%以上 （機艙為40%），就能使火災窒息。因此，著火艙室所需的CO2氣體的最少瓶數（大于1則取2，并非四舍五入）：人，分成2組進行演習，僅演示就需4千元，還有即使每組演習一次，考試時每組一次，則一個班級僅施放該設備就需1.2萬元；何況高級消防訓練中還有固定泡沫滅火系統、固定干粉滅火系統、自動噴水系統以及各類手提式、舟車式滅火器的使用，培訓費用相對較高。因此，構建一套相對仿真的教學固定CO2滅火系統，對學員掌握該設備的滅火原理、使用方法和檢查保養等具有重要意義。

（1） 實訓場地的選擇

建設一個大艙室，為便于演習后場地清洗，可用防火玻璃分割成2 m3的獨立密閉艙室A、B、C、D等， （其中B、C、D等艙室用于固定泡沫、固定干粉滅火系統以及自動噴水系統的場景模擬），在A艙室裝設一扇氣密門和窗。根據公式1，該艙室需要約4.3 kg（5 kg鋼瓶）的CO2氣體。在大艙室附近再建設一個小艙室模擬固定滅火系統存放間。

圖2MTZ5型手提式CO2滅火器

（2） 定制5kg固定CO2鋼瓶

目前，絕大多數廠家都生產MTZ5型手提式CO2滅火器 （即5 kg的手提式CO2滅火器，經詢價，往該設備充裝氣體只需200元） （見圖2），定制5kg固定CO2鋼瓶只需在MTZ5型的噴筒管上安裝與固定滅火系統專用管路連接的接口。

（3）固定CO2滅火系統的教學安裝

在噴筒管與管路上安裝通往各個艙室的分配閥，通過管路連接到密閉艙室A，并在艙室頂端安裝一個CO2噴嘴 （見圖3）。當模擬艙室A發生火災后，人員打開分配閥、總閥、瓶頭閥 （驅動氣體釋放閥和瓶頭閥二合一），CO2氣體將一次性全部足量釋放到著火艙室A。同時，在B、C、D等艙室還可以模擬固定泡沫、固定干粉以及自動噴水等滅火系統。從而在相對仿真的基礎上最大限度地節約教學成本。

圖3 教學用固定CO2模擬場景示意圖

3.固定CO2滅火系統的演習模型可行性分析

在模擬艙室中建設相關設備模型，如模擬機艙，可裝設主機、輔機、鍋爐等簡易模型，學員能夠在模擬艙室中了解設備的具體布置以及火災易發部位。并可了解固定CO2間內氣瓶的構造、使用步驟、檢查保養以及存放方法。低成本低損耗能夠使學員更直觀更全面的了解該設備使用過程中的注意事項，以解決在以往高級消防演習中對固定滅火設備只講解不演示的弊端。

4.用固定CO2滅火系統滅火的演習場景模擬

場景：A艙室 （可能是機艙、貨艙或船員房間）可燃物著火：

（1）巡船人員發現火情，迅速關閉門，并按附近手撳式警鈴報警 （發現者的行動）；

（2）駕駛臺聽到警報后向全船發出火災警報，船長上駕駛臺并向外界通報船舶動態 （駕駛臺的行動）；

（3）先趕到人員迅速搬開周圍可燃易燃物和關閉通風口窗戶 （人員不足時的行動：防護周圍和封堵火勢戰術）；

（4）人員集合后派人下艙探火 （先探明火情、后采取行動），發現是某部位某可燃物著火；同時啟動消防泵冷卻艙壁 （先控制，后消滅）；

（5）根據探火提供的信息確定火勢太大，決定施放固定CO2氣體 （間接撲滅戰術）；

（6）鳴放警鈴撤離人員，清點全船人數，確保無人員受困；并根據艙室總艙容確定釋放氣體組數；

（7）打開分配閥、總閥、驅動氣體控制閥，釋放固定CO2氣體 （固定CO2系統釋放方法）；

（8）檢查著火艙室密封情況 （防止漏氣）；

（9）火勢被控制的情況下，不斷檢查艙壁冷卻情況；

（10）當溫度恢復正常時，派人下艙探火；

（11）確保火已熄滅時，對艙室通風和停止冷卻；

（12）對艙室測氧測爆，確保隨后進入清理火場人員的安全；

（13）報告損失、講評和撰寫火災事故報告。

總之，固定式CO2滅火系統是船舶撲滅火災的重要設備，只有在消防教學和演習中掌握其原理和使用方法，對其滅火狀況有親身體會，才能在船舶火災事故中臨危不亂，并且周密、冷靜地使用該系統。