閉式高壓細(xì)水霧滅墻角火的試驗研究

韓建

(南京消防器材股份有限公司,江蘇南京211112)

0 序言

1987年聯(lián)合國環(huán)保公約“蒙特利爾公約”明確要求世界各國在21世紀(jì)初淘汰以哈龍為滅火劑的滅火系統(tǒng)。我國于1991年加入了該公約,隨即制定了“中國消防行業(yè)哈龍整體淘汰計劃”[1]。因而,尋找一種能夠替代鹵代烷(哈龍),且環(huán)保、高效的滅火劑便成為國內(nèi)消防界迫切需要研究的課題和實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

細(xì)水霧滅火系統(tǒng)具有耗水量少、來源廣、價格低廉、滅火效率高、安全、不污染環(huán)境及對設(shè)備無破壞、對人體無害等突出優(yōu)點(diǎn),是低碳經(jīng)濟(jì)和環(huán)保高效滅火的有效體現(xiàn)和完美結(jié)合,越來越受到人們的青睞,在各領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。目前,細(xì)水霧滅火技術(shù)已成為國內(nèi)外消防行業(yè)的最新發(fā)展方向。

隨著國家前幾年推出?細(xì)水霧滅火系統(tǒng)及部件通用技術(shù)條件?征求意見稿、報批稿,2008年,南京消防器材股份有限公司把閉式細(xì)水霧滅火系統(tǒng)列入近幾年新品研發(fā)規(guī)劃中。研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的閉式高壓細(xì)水霧噴頭、閉式高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)成為工作重點(diǎn)[2]。

1 閉式高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)工作原理

1.1 系統(tǒng)簡介

細(xì)水霧滅火系統(tǒng)是一種具有供水設(shè)備,并與一個或多個細(xì)水霧噴頭相連,能夠噴射細(xì)水霧來控制、抑制和滅火的系統(tǒng)[3]。細(xì)水霧微小霧粒對燃燒火焰,具有吸熱(冷卻),汽化隔氧和阻止熱輻射的作用[4]。

細(xì)水霧噴頭按結(jié)構(gòu)型式劃分,可分為開式噴頭和閉式噴頭,所支持的系統(tǒng)相應(yīng)分為開式細(xì)水霧滅火系統(tǒng)和閉式細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。閉式細(xì)水霧滅火系統(tǒng)是融合水滅火系統(tǒng)的特點(diǎn)和滅火機(jī)理提出的一種新型自動滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有供水部件或同時供水及霧化介質(zhì)的部件,并且配備一個或多個噴頭,能夠噴放細(xì)水霧來控火、抑火或滅火[3]。高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的管網(wǎng)壓力大于等于3.5 MPa[5]。

閉式高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)采用閉式高壓噴頭,系統(tǒng)可分為濕式系統(tǒng)、干式系統(tǒng)和預(yù)作用系統(tǒng)。濕式系統(tǒng)準(zhǔn)工作狀態(tài)時管道內(nèi)長期充滿用于啟動系統(tǒng)的壓力水[6];干式系統(tǒng)管道內(nèi)充壓縮空氣、不需探測系統(tǒng),管道泄壓后自動啟動;預(yù)作用系統(tǒng)處于伺應(yīng)服狀態(tài)時,管道內(nèi)充壓縮空氣,需用探測系統(tǒng)啟動。

1.2 系統(tǒng)組成

閉式高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)實(shí)驗裝置采用濕式系統(tǒng)。濕式高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)主要由泵組(穩(wěn)壓泵)、管網(wǎng)、水流指示器、閉式噴頭和系統(tǒng)控制箱組成。系統(tǒng)組成示意圖見圖1[2]。

圖1 閉式細(xì)水霧滅火系統(tǒng)組成示意圖

1.3 工作原理

濕式高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的管網(wǎng)平時充滿水,并由穩(wěn)壓泵維持1.8 MPa~2.0 MPa范圍的壓力。在待命狀態(tài)時,管網(wǎng)壓力由穩(wěn)壓泵維持,它可以通過對小的壓力波動以及泄露進(jìn)行補(bǔ)償來維持系統(tǒng)壓力,當(dāng)管網(wǎng)壓力下降到1.8 MPa時穩(wěn)壓泵啟動補(bǔ)壓,達(dá)到2.0 MPa時穩(wěn)壓泵停止[2]。

當(dāng)保護(hù)區(qū)中一個或幾個噴頭的玻璃球因起火而破裂時,水從噴頭噴出,管網(wǎng)中的控制壓力隨之下降,管網(wǎng)中壓力傳感器立即把壓降信號傳遞到系統(tǒng)控制箱。穩(wěn)壓泵在收到控制箱反饋過來的壓降信號后馬上啟動,試圖維持管網(wǎng)預(yù)先設(shè)定的壓力。此時,壓力傳感器又會把穩(wěn)壓泵啟動后的壓降信號傳輸?shù)较到y(tǒng)控制箱[2]。

如果穩(wěn)壓泵啟動后,管網(wǎng)的控制壓力繼續(xù)下降至1.5 MPa設(shè)定值以下,系統(tǒng)控制箱判定為火災(zāi),就會立即啟動高壓泵并同時關(guān)閉穩(wěn)壓泵,以提供≥3.5 MPa的工作壓力,水流指示器發(fā)出起火區(qū)域的信號。如果高壓泵的流量高于已打開噴頭所需的流量,則超出部分將通過溢流閥流回儲水箱[2]。

泵組系統(tǒng)一旦啟動后持續(xù)運(yùn)行,直到火撲滅后由管理人員或消防員關(guān)閉為止。

系統(tǒng)動作流程見圖2[2]。

圖2

2 滅火試驗

按照?細(xì)水霧滅火系統(tǒng)及部件通用技術(shù)條件?(報批稿)要求,構(gòu)建的墻角火實(shí)驗室如圖3所示。

2.1 墻角火實(shí)驗室結(jié)構(gòu)及布置

2.1.1 墻角火實(shí)驗室結(jié)構(gòu)及尺寸

實(shí)驗室尺寸為6.0 m×6.0 m×2.4 m(長×寬×高),面積36 m2。實(shí)驗室對角線上設(shè)有兩扇門,門高度2.2 m,寬度0.8 m。墻板采用A型復(fù)合巖棉板,厚度50 mm,天花板為12 mm厚纖維隔音板。

圖3 墻角火實(shí)驗室結(jié)構(gòu)圖

為便于實(shí)時觀察試驗狀況,在兩扇門同側(cè)墻板上分別安裝了500 mm×500 mm隔熱、耐高溫玻璃制成的觀察窗。

2.1.2 試驗布置

火源由木垛和模擬家具組件組成。

木垛尺寸為300 mm×300 mm×150 mm[5]。鋼制油盤尺寸為300 mm×300 mm×100 mm,木垛放在油盤上,油盤放置在實(shí)驗室墻角的地面上,木垛距每面墻的距離為50 mm[5]。

模擬家具組件由兩塊聚醚海綿墊子組件組成,墊子尺寸為860 mm×760 mm×76 mm。用泡沫膠粘劑把每個墊子粘在尺寸為890 mm×785 mm×13 mm的膠合板上。粘貼后,膠合板兩側(cè)各留有13 mm,底部留有25 mm空間。沿組件一端,在底部25 mm空間處水平放置浸有正庚烷的棉繩。墊子組件用鋼架在垂直方向支撐[5]。

試驗時,兩個泡沫墊子組件放在水泥板上,每個墊子與對面墻平行,距對面墻距離1 m。在門的正上方各設(shè)置1只公稱溫度等級為57℃玻璃球型細(xì)水霧噴頭[5],室內(nèi)吊頂下安裝4只公稱溫度等級為68℃玻璃球型細(xì)水霧噴頭。細(xì)水霧噴頭水平安裝間距3 m×3 m,噴頭與水泥地面垂直間距2.33 m。熱電偶分別設(shè)置在引燃物正上方吊頂上及吊頂下76 mm處[5]。細(xì)水霧噴頭水平布置見圖4,木垛及模擬家具組件見圖5。

圖4 墻角火滅火試驗布置圖

圖5 木垛及模擬家具組件圖

2.1.3 試驗設(shè)備、器材及測試儀器

試驗設(shè)備既要考慮到系統(tǒng)安裝、維護(hù)的便利,又要考慮泵組結(jié)構(gòu)緊湊,減少占地面積,為今后工程應(yīng)用提供方案。設(shè)計時將高壓往復(fù)泵、立式多級離心泵(穩(wěn)壓泵)、電磁閥、閘閥、止回閥、球閥、過濾器、高壓集流管等部件,用槽鋼組成的框架集成在一起。試驗設(shè)備主要部件技術(shù)參數(shù)見參考文獻(xiàn)[2]。

a)細(xì)水霧噴頭設(shè)計參數(shù)

1)噴頭體角度:90°;

2) 噴頭流量特性 k系數(shù):1.60、1.92、2.40、2.80;

3)噴頭最大水平間距:3.0 m,最大安裝高度:3.5 m;

4)采用德國久保(JOB