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细水雾(微水雾滴)的灭火机理及应用
发布时间:2012-08-22 浏览:字体大小[ ]

    细水雾灭火系统成功的关键,是增加单位体积水微粒的表面积。水微粒子化以后,即使同样体积的水,也可使总表面积增大。而表面积的增大,更容易进行热吸收,冷却燃烧反应。吸收热的水微粒容易汽化,体积增大约1700倍。由于水蒸汽的产生,既稀释了火焰附近氧气的浓度,窒息了燃烧反应,又有效地控制了热辐射。可以认为,细水雾灭火主要是通过高效率的冷却与缺氧窒息的双重作用。

 

1 细水雾的定义

细水雾:在喷头最小设计压力下,以距喷头1m处的平面上,测得水雾最粗部位的雾滴直径DV0199不超过1000Lm。这是用体积法表示雾滴直径的一种方法,DV0.99表示小于1000μm的直径体积含量为99%。一般情况下细水雾是指雾滴直径DV0199≤400μm 的水雾。

体积99%直径DV0.99:一种以喷雾液滴的体积来表示液滴大小的方法。当依照体积测量时,即表示喷雾液滴总体积中,1%是由直径大于该数值的液滴,另99%是由直径小于该数值的液滴组成的。

2 细水雾分类

按照喷射水雾中水微粒的大小分布,细水雾可分为3类

I 类细水雾:累积百分容积分布曲线全部位于连接DV0.1= 100μm 和DV0.9= 200μm 连线的左边,这代表了最精细的水雾。目前大多数生产厂商生产的是1类细水雾喷头。

II 类细水雾:是累积百分容积分布曲线的一部分,位于I类喷雾界限以外,但全部在连接DV0.1= 200μm和DV0.9= 400μm 连线的左边。这类细水雾可以通过压力喷射喷头,双相流喷头及许多冲击式喷头产生,由于有较大水滴出现,相对于I类细水雾,II类细水雾更容易产生较大的流量。

III 类细水雾:DV0.9大于400μm,或者曲线任何部分超过II类分界线的右边(但DV 0.9< 1000μm ) ,这种细水雾主要由中压,小孔口喷头,各种冲击式喷头产生的,并且它们可以得到较大流量。这类细水雾适于A类易燃物,在某些特定环境下,也可用来控制或扑灭B类火灾。

3 水滴粒径大小与灭火能力的关系

细水雾的灭火功能比较复杂,它与可燃物的类型、可燃物的数量以及燃烧速度和细水雾的粒径等有关。水滴粒径大小和细水雾的灭火能力之间的关系是相当复杂的,一般地说,I类和II类细水雾用于扑灭液体油池内的火灾效果较好,而且不会搅动油池内的液面。

通常情况下,很难用I类细水雾灭A 类易燃物,因为I类细水雾不能穿透碳化层而浸湿燃烧物质。但是,如果喷雾速度很高,在表面燃烧,或者封闭体有较大程度的氧气减少的情况下,A类火却能用I类细水雾灭掉。这个现象说明,仅仅水滴大小分布不能确定细水雾灭掉一个给定的火灾的能力。火灾能否被扑灭,取决于诸如燃料特性、封闭空间效应、水雾强度和水雾速度(动量) 等多种因素。

对于一个给定的保护对象来说,细水雾雾滴的尺寸不是判定水雾能力和适用性的唯一依据,它还与火焰有关系的喷雾方向、水雾强度和喷射速度有关。

4 细水雾的成雾原理

根据国内外目前的研究成果及产品情况,成雾原理主要有以下几种:

(1) 液体以相对于周围的空气很高的速度被释放出来,由于液体与空气的速度差而被撕碎成为细水雾;

(2) 液体射流被冲击到一个固定的表面,液体在表面的冲击,将液体射流打散成细水雾;

(3) 两股成分类似的液体射流相互碰撞,两股射流碰撞将液体射流打散成细水雾;

(4) 液体振动或电子粉碎成细水雾(超声波和静电雾化器);

(5) 液体在压力容器中被加热到高于沸点,突然被释放到大气压力状态(突发液体喷雾器)。

5 细水雾灭火机理

细水雾灭火系统对保护对象可实施灭火、抑制火、控制火、控温和降尘的多种方式的保护,其灭火机理可归纳如下:

冷却:粒径越小,相对表面积越大,受热后更易于汽化,在汽化的过程中,从燃烧物表面或火灾区域吸收大量的热量,从而使燃烧物表面温度迅速降低,当温度降至燃烧临界值以下时,热分解中断,燃烧随即终止。

窒息:细水雾喷入火场后,迅速蒸发形成蒸气,体积急剧膨胀,最大限度地排除火场空气,使燃烧物周围的氧含量迅速降低。当燃烧物周围的氧气浓度降低到一定程度时,燃烧即会因缺氧而受到抑制或中断。

阻隔热辐射:细水雾喷入火场后,蒸发形成的蒸气迅速将燃烧物、火焰和烟羽笼罩,对火焰的辐射热具有极佳的阻隔能力,能够有效抑制辐射热引燃周围其它物品,达到防止火焰蔓延的效果。

浸润作用:颗粒大冲量大的雾滴会冲击到燃烧物表面,从而使燃烧物得到浸湿,阻止固体挥发可燃气体的进一步产生,到达灭火和防止火灾蔓延的目的。

另外还有对液体的乳化和稀释作用,在灭火的过程中,往往会有几种作用同时发生,从而有效灭火。

6 细水雾灭火系统分类

6.1 按介质分为

单相流系统:是指采用单管供水至每个喷头的细水雾灭火系统。

双相流系统:是指水和雾化介质分开来供给并在细水雾喷头上混合的细水雾灭火系统。

6.2 按系统工作压力分为

低压系统:系统管网工作压力小于或等于1.21M Pa的细水雾灭火系统。

中压系统:系统管网工作压力大于1.21M Pa,小于或等于3.45M Pa 的细水雾灭火系统。

高压系统:系统管网工作压力大于3.45M Pa 的细水雾灭火系统。

6.3 按应用方式分为

局部应用系统:系统被设计和安装成向保护对象直接喷射细水雾的应用方式。

全空间应用系统:是指设计和安装成用来保护整个封闭空间里的所有危险的应用方式。

分区应用系统:系统被设计和安装成用于保护在一个封闭空间的某个预定部分的危险的应用方式。

6.4 按动作方式分为

开始系统(雨淋系统) 和闭式系统(即湿式系统、干式系统和预作用系统)。

6.5 按供水方式分为

泵组式系统:采用泵组进行供水的细水雾灭火系统。

容器式系统:采用储水容器、储气容器进行加压供水的细水雾灭火系统。

6.6 按保护区多少分为

组合分配系统:用一套灭火系统保护两个或两个以上保护区或保护对象的细水雾灭火系统。

单元独立系统:用一套灭火系统保护一个保护区或保护对象的细水雾灭火系统。

7 细水雾灭火系统适用范围和应用场所

细水雾适用于A、B、C 类及带电设备火灾。可用于保护经常有人场所。

细水雾灭火系统可用于扑救下列物质的火灾:

室内可燃液体火灾;室内固体火灾;室内油浸变压器火灾;计算机房、交换机房等火灾;图书馆、档案馆火灾;配电室、电缆夹层、电缆隧道、柴油发电机房、燃气轮机、锅炉房、直燃机房等;船舶A 类机器处所:如机舱中的柴油发动机、柴油发电机、燃油锅炉、焚烧炉、燃油装置等;其它适于细水雾灭火系统的火灾。

细水雾系统不得直接用于和水产生剧烈化学反应或产生一定有害物的物质上,如锂、钠、钾、镁、钛、锆、铀等金属或其化合物。细水雾系统不能直接应用于有低温液化气体的场合(如液化天然气)。

9 细水雾灭火系统性能特点

9.1 相对于水喷淋灭火系统或常规水喷雾灭火系统

(1) 用水量大大降低。通常而言常规水喷雾用水量是水喷淋的70%~ 90% ,而细水雾灭火系统的用水量通常为常规水喷雾的20% 以下;

(2) 降低了火灾损失和水渍损失。对于水喷淋系统,很多情况下由于使用大量水进行火灾扑救造成的水渍损失还要高于火灾损失;

(3) 减少了火灾区域热量的传播。由于细水雾的阻隔热辐射作用,有效控制火灾蔓延;

(4) 电气绝缘性能更好,可以有效扑救带电设备火灾;

(5) 能够有效扑救低闪点的液体火灾。

9.2 相对于气体灭火系统

(1) 细水雾对人体无害,对环境无影响,适用于有人的场所;

(2) 细水雾具有很好的冷却作用,可以有效避免高温造成的结构变形,且灭火后不会复燃;

(3) 细水雾系统的水源更容易获取,灭火的可持续能力强;

(4) 可以有效降低火灾中的烟气含量及毒性。




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