細水霧滅火系統(tǒng)在消防領(lǐng)域的應(yīng)用研究

郭微

摘 要：該文主要結(jié)合目前用于特殊領(lǐng)域的新型消防方式著重談了細水霧滅火系統(tǒng)的發(fā)展歷程、應(yīng)用領(lǐng)域、滅火機理、優(yōu)缺點等方面的內(nèi)容，并對細水霧滅火系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計進行了詳細的研究，鑒于細水霧滅火系統(tǒng)的各項優(yōu)點以及環(huán)保的角度，建議我國應(yīng)盡快將該滅火系統(tǒng)進行推廣

使用。

關(guān)鍵詞：細水霧滅火系統(tǒng) 系統(tǒng)設(shè)計 應(yīng)用

中圖分類號：TU892 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-00-02

細水霧滅火系統(tǒng)是一種由分配管網(wǎng)與供水裝置或水和霧化介質(zhì)的供給裝置相連接，配有細水霧噴頭，并能在火災(zāi)時噴放細水霧的自動滅火系統(tǒng)。細水霧滅火系統(tǒng)具有無環(huán)境污染、滅火迅速、節(jié)約水源、破壞性小的特點。因此，該工藝自開始研究以來極受關(guān)注。

1 細水霧滅火系統(tǒng)的發(fā)展歷程

細水霧滅火技術(shù)于20世紀40年代用于輪船滅火，由于在同一時期高效滅火劑哈龍的出現(xiàn)，使得細水霧滅火技術(shù)的研究被替代乃至停止。直到80年代，人們發(fā)現(xiàn)鹵代烷滅火劑對空氣帶來了嚴重的破壞，這才開始重新關(guān)注起細水霧滅火技術(shù)。1987年《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》簽署之后，細水霧滅火技術(shù)作為哈龍的主要替代技術(shù)之一，得到了所有研究人員的認同，而且繼續(xù)研究與開發(fā)。

細水霧滅火技術(shù)在20世紀90年代才得到發(fā)展。現(xiàn)如今全球已經(jīng)有差不多50家機構(gòu)在研究、開發(fā)細水霧滅火技術(shù)。

20世紀90年代初，有幾個發(fā)達國家開發(fā)了細水霧滅火系統(tǒng)。1993年，美國成立了由開發(fā)和工程部門、細水霧系統(tǒng)制造商、保險公司、法律機構(gòu)以及用戶代表組成的細水霧系統(tǒng)NFPA技術(shù)委員會，對細水霧技術(shù)的NFPA標準進行編制和規(guī)范，作為設(shè)計和安裝的依據(jù)，并于1996年正式出版了《細水霧滅火系統(tǒng)標準》（NFPA750）。

我國是20世紀90年代后期作為九五科技攻關(guān)項目才開始研究細水霧滅火技術(shù)。中國科技大學火災(zāi)科學國家重點實驗室、公安局上海消防研究所公安部天津消防研究所等單位，對細水霧滅火機理、滅火性能進行了深入研究，并得到了大量的適用對象、滅火時間和噴霧強度等方面的實驗結(jié)果，并開發(fā)研制出細水霧成套產(chǎn)品。

2001年8月，中國公安部消防局發(fā)布了公消[2001]217號文，該文規(guī)定在我國可以使用細水霧等作為哈龍?zhí)娲贰?005年11月22日，公安部消防局局長郭鐵男在全國消防標準化技術(shù)委員會四屆二次會議工作報告中明確要求：圍繞消防中心工作，組織制修訂消防國家標準和行業(yè)標準。《細水霧滅火系統(tǒng)及零部件通用技術(shù)條件》列入編制國家標準計劃。

近幾年，細水霧滅火技術(shù)在我國已經(jīng)開始推廣與使用，浙江省、北京市先后頒布《細水霧米火系統(tǒng)設(shè)計、施工及驗收規(guī)范、》，為系統(tǒng)設(shè)計和施工提供了可靠的依據(jù)。

2 細水霧滅火系統(tǒng)在消防領(lǐng)域中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀

2.1 細水霧滅火系統(tǒng)應(yīng)用的領(lǐng)域

英美等發(fā)達國家已經(jīng)在圖書館、古建筑、地鐵、隧道、計算機機房、電氣開關(guān)裝置、柴油發(fā)電機組、易燃液體庫、隧道等廣泛的領(lǐng)域應(yīng)用細水霧系統(tǒng)。

我國細水霧滅火技術(shù)與歐美等發(fā)達國家都有一定差距。但可喜的是我國這項技術(shù)也已開始發(fā)展到了實用階段，并且已經(jīng)在一些工程上應(yīng)用。如中央檔案館、揚州的第二發(fā)電廠、浙江大學圖書館、慈溪人民醫(yī)院、河南許昌的煙草物流中心、上海地鐵等細水霧防護工程已通過驗收并投入使用。

從上面的情況可以看出，細水霧滅火系統(tǒng)的應(yīng)用性及其廣泛。

2.2 細水霧滅火系統(tǒng)滅火機理的研究

細水霧滅火系統(tǒng)是物理方式滅火，對保護對象可實施滅火、抑制火、控制火、控溫和降塵的多種方式的保護，其滅火機理可歸納如下。

（1）冷卻作用：當水被分解成許多細小的水滴時，其結(jié)果產(chǎn)生了巨大的作用表面積，它能充分的吸收火災(zāi)中的熱量。細水霧的霧滴直徑很小，相對表面積較一般水滴大1700～5800倍，在汽化的過程中，從燃燒物表面或火災(zāi)區(qū)域吸收大量的熱量。按100 ℃水的蒸發(fā)潛熱為2257 kJ/kg計，每只噴頭噴出的水霧吸熱功率約為300 kW。實驗證明直徑越小，水霧單位面積的吸熱量越大，霧滴速度越快，直徑越小，熱傳速率越高。因此，水是在滅火中吸收熱量的最佳滅火介質(zhì)。（2）窒息作用：細水霧噴入火場后，迅速蒸發(fā)形成蒸汽，體積急劇膨脹，可擴大1700多倍，它稀釋了火源附近空氣中的氧氣，在燃燒物周圍形成一道屏障阻擋新鮮空氣的吸入。隨著水的迅速汽化，水蒸氣含量將迅速增大，同時氧含量在火源周圍空間減小到16%～18%時，火焰將被窒息。另外火場外非燃燒區(qū)域霧滴不汽化，空氣中氧氣含量不改變，不會危害人員生命。（3）阻隔輻射熱作用：細水霧噴入火場后，蒸發(fā)形成的蒸汽迅速將燃燒物、火焰和煙羽籠罩，對火焰的輻射熱具有極佳的阻隔能力，能夠有效抑制輻射熱引燃周圍其他物品，達到防止火焰蔓延的效果。水霧對輻射的衰減作用還可以用來保護消防隊員的生命。（4）浸潤作用：顆粒大沖量大的霧滴會沖擊到燃燒物表面，從而使燃燒物得到浸濕，阻止固體揮發(fā)可燃氣體的進一步產(chǎn)生，到達滅火和防止火災(zāi)蔓延的目的。（5）洗滌作用：細水霧具有洗滌煙霧、廢氣的作用、對液體的乳化和稀釋作用等。這是因為燃燒的灰粒、煤煙顆粒與細水滴粘合而得到洗刷。

2.3 細水霧滅火系統(tǒng)的優(yōu)缺點

細水霧滅火系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

（1）滅火性能好、應(yīng)用廣泛，對火勢猛烈、蔓延速度快的火災(zāi)，滅火性能更佳；（2）細水霧噴射時可有效降低火災(zāi)中的煙氣含量及毒性，提高能見度，有利于人員安全疏散，并且降溫作用強，火場周圍的環(huán)境溫度低，便于救災(zāi)人員接近。（3）水作為滅火介質(zhì)，對環(huán)境、保護對象、保護區(qū)人員均無損壞和污染，是環(huán)保型滅火系統(tǒng)；（4）電氣絕緣性能更好，可以有效撲救帶電設(shè)備火災(zāi)。（5）水作為滅火介質(zhì)來源廣泛，并且滅火用水量少，可持續(xù)滅火，系統(tǒng)不需要龐大的儲水設(shè)施，在相同的滅火時間內(nèi)，噴水量僅為水噴淋的10%左右；（6）采用管道重量小，管徑小，使得系統(tǒng)便于安裝，節(jié)省安裝費用。

細水霧滅火系統(tǒng)具有以下缺點：

（1）高壓系統(tǒng)的管路、配件及水泵的工作壓力很高；（2）為避免噴嘴堵塞，對水質(zhì)要求很高。

2.4 細水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計

細水霧滅火系統(tǒng)分類較多，現(xiàn)應(yīng)用較廣泛的為泵組式高壓細水霧系統(tǒng)。

現(xiàn)就以下工程實例，介紹高壓細水霧滅火系統(tǒng)的設(shè)計。

2.4.1 系統(tǒng)概述

在車站軌行區(qū)屏蔽門外側(cè)采用泵組式區(qū)域控制閥控制的高壓細水霧自動滅火系統(tǒng)，本系統(tǒng)為開式系統(tǒng)。

2.4.2 高壓細水霧滅火系統(tǒng)組成

高壓細水霧滅火系統(tǒng)由高壓細水霧泵組、細水霧微型噴嘴、過濾器、區(qū)域控制閥組、不銹鋼管道等組成。

高壓泵組由高壓泵、穩(wěn)壓泵、控制柜、調(diào)節(jié)水箱、水箱進水過濾器、補水電磁閥、安全泄壓閥、壓力傳感器、機架及連接管道、閥件、控制柜等組成。由液位控制器實現(xiàn)對水箱自動補水；安全泄壓閥用于調(diào)節(jié)泵組的出口壓力；泵組部件材質(zhì)為不銹鋼。

區(qū)域控制閥組由系統(tǒng)控制（電動）閥、供水球閥、壓力開關(guān)、壓力表及連接管道等組成。區(qū)域控制閥組輸入電壓為AC 220V。閥有手動啟動功能，能進行電動及機械應(yīng)急啟動。

高壓細水霧噴頭最低工作壓力為10 MPa，霧滴直徑DV0.9≤200 μm。系統(tǒng)管道采用材質(zhì)為316的高壓不銹鋼管，管道連接采用焊接或高壓卡套管件連接。管道、管件的工作壓力為14 MPa。

2.4.3 高壓細水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計

（1）設(shè)計參數(shù)及標準

①系統(tǒng)持續(xù)噴霧時間30 min，系統(tǒng)響應(yīng)時間≤30 s。②系統(tǒng)的補水壓力不低于0.2 MPa，且不得大于0.6 MPa。③設(shè)計流量根據(jù)軌行區(qū)一側(cè)發(fā)生火災(zāi)時的噴嘴同時噴霧所需流量確定。④高壓系統(tǒng)管網(wǎng)水力計算采用Darcy-Weisbach（達西-魏斯巴赫）公式。

（2）系統(tǒng)工作原理及工作方式

①系統(tǒng)工作原理

在正常工作下，細水霧系統(tǒng)從泵組出口至區(qū)域閥前的管網(wǎng)內(nèi)，維持一定壓力，當壓力低于穩(wěn)壓泵的設(shè)定啟動壓力1 Mpa時，穩(wěn)壓泵啟動，使系統(tǒng)管網(wǎng)維持穩(wěn)定壓力（1-1.2）MPa，穩(wěn)壓泵運行超過10 s后壓力仍達不到1.2 MPa時，主泵啟動，穩(wěn)壓泵停止。

②系統(tǒng)控制方式

系統(tǒng)控制方式有自動控制、手動控制和應(yīng)急操作三種方式。

a當進站列車發(fā)生火災(zāi)時，車控室接到火災(zāi)信號后，可立即啟動軌行區(qū)的高壓細水霧系統(tǒng)，以利于車廂人員迅速疏散、逃生。b在軌行區(qū)閥組箱內(nèi)設(shè)有手動啟動按鈕，當進站列車發(fā)生火災(zāi)時，工作人員也可手動開啟軌行區(qū)的高壓細水霧系統(tǒng)。c應(yīng)急啟動：當發(fā)現(xiàn)進站列車發(fā)生火災(zāi)時，控制室和手動啟動出現(xiàn)故障時可通過區(qū)域控制閥的手柄，打開控制閥啟動系統(tǒng)噴放細行水霧。

（3）系統(tǒng)設(shè)計圖，如圖2所示。

3 細水霧滅火系統(tǒng)在消防領(lǐng)域中的應(yīng)用前景

細水霧滅火系統(tǒng)以其特有的優(yōu)點，近年來在消防領(lǐng)域中引起了人們的普遍關(guān)注并獲得了廣泛的研究。在我國環(huán)保日益受到重視，水資源日益緊張的今天，細水霧滅火系統(tǒng)將有非常廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景。

參考文獻

[1] 劉秀云，吳超，陳玉瓊.細水霧滅火影響因素研究進展[J].消防科學與技術(shù)，2010，29（4）：269-272.

[2] 蔡昕，倪小敏，肖修民，等.組合式細水霧洗消噴頭的設(shè)計與研究[J].消防科學與技術(shù)，2009，28（1）：50-52.