高壓細水霧滅火系統(tǒng)在船舶機器處所中的應用分析

臧暢，榮艷豐

（煙臺海文船舶工程技術有限公司，山東 煙臺 264014）

高壓細水霧滅火系統(tǒng)在船舶機器處所中的應用分析

臧暢，榮艷豐

（煙臺海文船舶工程技術有限公司，山東 煙臺 264014）

細水霧滅火技術最初被應用在輪船滅火領域，因為人們將更多的精力放在水噴淋技術中，所以在細水霧系統(tǒng)研究方面始終沒有突破性的進展。然而在科技水平不斷提高的背景下，滅火系統(tǒng)的替代問題出現(xiàn)。其中，細水霧與傳統(tǒng)灑水系統(tǒng)相比，其實際用水量并不多，最重要的是在滅火的同時不會對機械設備以及工作人員產(chǎn)生不利的影響，而且不會形成具有危害性質的氣體，能夠有效地保護大氣臭氧層。基于此，細水霧研究受到關注與重視。文章針對高壓細水霧滅火系統(tǒng)在船舶機器處所當中的應用問題展開了相關性的研究。

高壓細水霧滅火系統(tǒng)；船舶機器處所；應用；分析

1 高壓細水霧滅火系統(tǒng)的滅火機理研究

在細水霧系統(tǒng)實際應用的過程中，可以向被保護的對象進行滅火或者是控制火勢等，通過對多樣化方式的應用達到保護的目的，而滅火的基本原理具體包括以下幾點。第一，汽化反應吸熱達到降溫。水滴自身尺寸不大，而且其中心體積直徑通常不超過200微米，而表面積相對較大，所以能夠在較短的時間內汽化。根據(jù)熱力學內容可以了解到，水汽化的潛熱通常是2280千克/千焦，這與水溫升吸熱量進行對比要大很多，所以在實際汽化的過程中也同樣會吸收更多熱量，進而實現(xiàn)火區(qū)溫度的下降 。這樣，燃燒物體的表面溫度則會在短時間內下降至物體著火點之下，進而中斷火的燃燒。第二，空間含氧量的下降。在汽化的過程中，水滴并不僅僅對熱量進行吸收，同樣也會在短時間之內體積膨脹，達到其原有的1700倍以上。根據(jù)道爾頓定律可以了解到，混合氣體的全部壓力是組成其整體的各氣體分壓力的總和。由于形成的水蒸氣量相對較大，因而氧氣分壓會隨之下降，最終實現(xiàn)空氣全部排除的目的。這樣，在火災的燃燒區(qū)域會形成相應的保護屏障，也就是氧的含量相對較小，在缺氧的條件下必然會阻止火勢的繼續(xù)擴大。第三，對輻射熱進行阻隔。在細水霧蒸發(fā)之后，其蒸汽能夠在較短的時間之內將火焰、燃燒物與煙羽流等全部籠罩，進而將火焰輻射進行有效地阻隔，對輻射熱所引發(fā)的其他物體燃燒予以有效地規(guī)避，最終對火焰的蔓延進行有效地防止。

2 單相流高壓細水霧滅火系統(tǒng)的特點

2.1 設備占地面積不大且使用時間較長

單相流高壓細水霧滅火系統(tǒng)與二氧化碳滅火系統(tǒng)以及雙相流細水霧系統(tǒng)等進行比較，可以發(fā)現(xiàn)其構造較為簡單，而且實際占用空間并不大。最重要的是，水被作為滅火劑，成本投入不多。而該系統(tǒng)采用的是不銹鋼管道，因而其實際的使用時間也相對較長，一般都能夠超過50年，但是傳統(tǒng)的滅火系統(tǒng)所使用的時間僅僅是15～20年。

2.2 綠色環(huán)保性質突出

現(xiàn)階段，在船舶中所運用的消防系統(tǒng)，通常都是泡沫滅火系統(tǒng)以及二氧化碳滅火系統(tǒng)。由于其本身特征獨特且明顯，使其在實踐應用中受到嚴重的制約。而通過二氧化碳滅火系統(tǒng)釋放的二氧化碳氣體，很容易形成更明顯的溫室效應。與此同時，在高壓二氧化碳滅火系統(tǒng)釋放以后，還會導致環(huán)境溫度下降，進而空氣當中所包含的水分就會出現(xiàn)冷凝的問題，最終形成濃度較大的水霧。而在二氧化碳進入到水中并溶解以后，則會形成碳酸，直接影響了設備的精密性。但是，工作人員很難盡快撤離場所，進而對人員安全造成了極大危險，且濃度會導致人的死亡。而對于泡沫滅火系統(tǒng)而言，同樣受其特殊性的影響，一旦噴放，后期的清理工作難度會增加，甚至會使系統(tǒng)結構更加復雜，最終限制應用的效果。

而船用單相流高壓細水霧滅火系統(tǒng)的應用，因其滅火的介質是水，所以并不會形成化學的分解物，最重要的是能夠對火災區(qū)域內的煙氣固體懸浮煙粒濃度進行吸收，使得能見度得以提高，以免煙粒給人體帶來嚴重的危害。

2.3 絕緣性良好且用數(shù)量不大

通常情況下，防護對象防護的等級滿足IP44的情況下，系統(tǒng)的應用就不會對設備運行帶來影響，即便是防護的等級在IP23的時候，同樣也不會對設備運轉產(chǎn)生負面影響。其中，細水霧本身的電氣絕緣性較為理想，而且撲救火災的電氣設備相對安全。相比較于其他的滅火系統(tǒng)，其用水量以及出水量的要求并不高，而且無需具備水池。在同樣的滅火時間之內，實際的用水量是水噴淋系統(tǒng)百分之五，只需要水噴霧系統(tǒng)的10%～20%。

3 滅火試驗分析

3.1 實驗室內部的滅火試驗

3.1.1 試驗需具備的條件

在開展試驗室試驗的過程中，應嚴格遵循相關要求來設計系統(tǒng)管路和水源，而且保證布置的噴頭科學合理。其中，試驗室的大小尺寸是112 m×8.5m×5m，而且需要在墻壁之上開設泄壓口，其尺寸大小都是0.8m×0.6m 。

第一，高壓細水霧噴頭的性能參數(shù)應滿足標準要求，詳見表1。其中，該系統(tǒng)的水霧霧滴直徑最好采用型號為LLSS?1000的分體式激光噴霧液滴粒度儀，同時，需使用數(shù)碼相機與圖像處理算法的軟件來計算出霧錐角，在測量流量的過程中要運用稱重的方法。

第二，在試驗室內部需要布置高壓細水霧系統(tǒng)、管網(wǎng)、噴頭以及燃油噴射系統(tǒng)。第三，噴射火的參數(shù)設置。在試驗室中，火源的熱釋放速率是1MW與6MW，而噴射火的參數(shù)詳見表2。

表1 高壓細水霧噴頭的性能參數(shù)表

表2 試驗室內噴射火參數(shù)

3.1.2 試驗的具體內容

在開展試驗的過程中，應當將細水霧噴頭與燃油噴嘴之間的垂直距離確定成3．6米與0．75米，而燃油噴嘴與地面的距離則是1米。另外，滅火系統(tǒng)會在兩種不同噴射火的狀況下選擇相對應的工作壓力，最小是5．5MPa，最大是7．0MPa。其中，試驗用的燃油噴嘴應根據(jù)以下位置進行布置。

第一，燃油噴嘴位于噴水器系統(tǒng)管網(wǎng)的中心位置；第二，燃油噴嘴位于噴水器管網(wǎng)邊緣位置某噴嘴下部；第三，燃油噴嘴位于噴水器管網(wǎng)邊緣兩噴嘴中間的位置。

實踐過程中，對于細水霧噴頭的最大與最小間隔距離，兩種不同的火情，最大工作壓力、最小工作壓力與燃油噴嘴的不同位置展開相應的滅火試驗，而組合的數(shù)量為24。在開展試驗的過程中，需要首先對煙氣分析儀進行運用，對實驗室內部的氧濃度進行測量，確保氧的體積分數(shù)超過20%。隨后，需要點燃燃油噴嘴，將預燃的時間確定在15秒，在燃燒處于穩(wěn)定的狀態(tài)下，將滅火系統(tǒng)啟動并滅火，對具體的時間進行記錄。

在以上試驗的基礎上，應針對單個噴頭滅火的能力展開相關性的驗證，為此，單個細水霧噴頭開展滅火性能的試驗十分有必要。

3.2 露天滅火試驗

3.2.1 試驗必備條件

在開展露天滅火試驗過程中，油盤是必要的工具，而燃料則選擇輕柴油。隨后需在油盤中添加適量輕柴油，同時將油盤內部的墊入高度確定成60毫米凈水。

3.2.2 試驗的具體內容分析

第一，在該試驗當中，細水霧噴頭與油盤的表面距離確定成4米，而油盤被安放在管網(wǎng)的中心位置。具體試驗的過程中，應開展最大工作壓力與最小工作壓力的滅火試驗。在試驗初期，要保證風速不超過3米/秒，這樣可以確保水霧不會被風吹散。隨后，將油盤點燃，將預燃的時間確定為15秒。在燃燒處于穩(wěn)定狀態(tài)的情況下，需將滅火系統(tǒng)啟動滅火，而水泵額定工作壓力確定成6．5MPa，對滅火的時間進行詳細地記錄。第二，在將油盤火撲滅以后，需繼續(xù)將油盤點燃，將系統(tǒng)重新啟動開展滅火作業(yè)，將滅火的時間記錄下來。第三，在油盤火勢被撲滅以后，同樣應再次點燃油盤，對其是否可以繼續(xù)燃燒進行詳細地觀察。若可以燃燒，需要將系統(tǒng)啟動，同樣開展滅火作業(yè)，對滅火的時間進行記錄。

3.3 試驗最終結果

通過開展滅火試驗并取得相應的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)滅火試驗的具體結果可以發(fā)現(xiàn)，不管是試驗室試驗亦或是露天試驗，實際的滅火時間都能夠滿足標準要求，在不超過五分鐘的時間內完成滅火作業(yè)。

4 結語

綜上所述，根據(jù)以上試驗可以了解到，高壓單相流細水霧可以將噴射火撲滅，但在實踐過程中，需要充分考慮防護對象特點，還有噴頭霧化性能及流量，對噴霧的密度以及噴嘴的數(shù)量進行相應的設置。

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1671-0711（2017）08（下）-0169-02