浅析高压细水雾与气溶胶灭火系统的技术比较

发表时间:2020/7/23   来源:《科学与技术》2020年第6期   作者:宰大伟
[导读] 很久之前,人们就发现水作为灭火剂具有明显的优势,

         摘要:很久之前,人们就发现水作为灭火剂具有明显的优势,即价格便宜、可再生,又可有效扑灭A、B类火灾、局部火灾和炼油厂火灾,当一些具有憎水基团和润湿性差的可燃物被扑灭时,灭火效果明显降低。研究发现,当水与这些物质接触时,由于水和燃料的匹配效果差,短暂的停留时间在燃料表面温度降低了燃料的冷却效果,极大地影响了灭火效率。因此,人们开始研究可以替代水不能扑灭的可燃火的新型灭火产品,这些产品在扑灭合适的可燃火中起着非常好的作用。随着环保意识的增强和科学技术的进步,一些高精度的仪器仪表、通信室、计算机房等场所受到越来越多的限制。
         南京金鹰湖滨天地位于仙林湖畔。是南京首个沿湖打造的高端商圈。它结合了流行的商业和文化景观,创造了商业和自然碰撞的美妙氛围;B区(奥莱城二期)于2015年开始建设,东北面靠自然湖体,东面通过B地块与A区(奥莱城一期)相连,北面紧接着湖畔商业中心,为集休闲、商业、娱乐、教育、健康为一体,以开放式森林公园的设计理念打造城市中的村落。项目设计之初就发电机房、配电房及通讯机房等火灾扑救方案考虑有气体灭火或高压细水雾灭火系统。本文就气体灭火系统和高压细水雾灭火系统做一比较,与大家共同商讨。
         关键词:气体灭火;细水雾;消防;技术
         1 高压细水雾灭火系统简介
         1.1 细水雾灭火机理
         (1)汽化吸热冷却效果:根据热力学,水蒸气的潜热远远大于被水吸收的热量。因此,细水雾可以通过吸收大量的热量来降低现场环境和设备的温度。
         (2)隔离氧窒息:高压水雾具有隔离氧窒息功能。水雾在火场吸收热量形成惰性水蒸气在蒸发过程中,它吸收大量的热量并迅速膨胀,在燃烧室周围形成一个阻止新鲜空气进入的屏障。燃烧室周围的氧气浓度低于18%,火焰难以继续燃烧。
         (3)辐射隔热效应:水雾的雾滴径很小,在火场内快速汽化形成雾化空间,可大大降低火热对周围可燃物的威胁,从而有效控制火势蔓延。图1,图2,是为了验证细水雾的辐射热隔绝作用而做的实验。通过对比可以看出,有高压细水雾系统保护的一侧,环境温度低,在120℃以下,并快速降低到正常的环境温度。而没有高压细水雾系统保护的一侧,环境温度高,在1000℃左右并持续了6min。
 
图1 未受细水雾保护一侧的温度  图2 受到细水雾保护一侧的温度
         (4)消毒排毒:燃烧的灰烬颗粒、烟尘颗粒和细水滴粘在一起,体积增大、重量增加,坠落到地面,进行清洗,减少空气中的烟尘含量,减少颗粒物污染物进入肺部,改善逸出环境。
         (5)湿润效果:用于扑灭溶于水的易燃液体的火灾,具有稀释作用,降低燃烧速度,起到防火的作用。
         1.2 技术优势
         (1)用水量少:由于细水雾的直径小,比表面积大,表面传热系数大,能在火灾现场迅速蒸发并吸收大量热量,从而降低了火灾现场的温度达到灭火效果。一般细水雾用水量仅是水喷淋用水量的十分之一。
         (2)灭火性能高:高压水雾喷洒后,雾滴直径小,不仅迅速降低火灾现场温度,而且迅速蒸发为惰性气体水蒸气。在此过程中,它吸收大量的热量并迅速膨胀,在燃烧室周围形成一个阻止屏障。此外,细水雾灭火系统具有连续灭火的能力,可反复启动,有效防止火灾的复发和扑灭火灾的蔓延。
         (3)水渍损失小,二次损害小:高压水雾的水滴直径小,重量轻,可以在空气中长时间悬浮。大部分水滴因受热蒸发,分散在设备上的水滴很小且不连续,不会影响电气设备的正常运行。细水雾的消烟作用,能有效降低烟气对设备的二次损害。国内外许多科研单位也做了很多的实验研究细水雾的电绝缘性,其试验结果证明,细水雾的电气绝缘性能良好。
         (4)综合防灾能力:高压水雾具有较强的吸热性、散热阻隔性和排烟性能,有利于人们在火灾中逃生。

细水雾灭火介质为水,在灭火过程中不产生任何对环境和人体有害的分解物质,综上所述,细水雾技术有如下优势:
         ?细水雾技术采用水进行灭火,因此绿色、环保;细水雾技术用水量小,灭火性能高,管材用量少,因此节能;细水雾技术具有良好的电气绝缘性能,整个空间蒸发效率高,冷却均匀,防止再着火,现场电气设备安全;细水雾技术快速局部窒息,快速灭火;而其良好的雾化效果,能有效扑灭遮挡火灾。因此,细水雾可以快速扑灭A类固体火灾、B类液体火灾、C类气体火灾及E类电气火灾等。
         1.3 系统组成及工作原理
         高压细水雾泵组、区域阀组、细水雾喷嘴、不锈钢管、消防报警系统等组成了高压细水雾灭火系统。其中高压细水雾柱塞泵、细水雾喷头及区域阀组的主要部件为不锈钢材质。
         高高压细水雾系统的原理如下所示。以开式系统为例:在准工况下,泵出口至区域阀的管网压力维持在1.0-1.2mpa,阀后管道为空。发生火灾时,火警系统会打开相应的区域控制阀和主泵喷淋水雾灭火,或手动打开相应区域控制阀,自动启动主泵喷淋水雾灭火。后时,手动关闭主泵和控制阀,复位火灾报警系统,恢复管网,复位系统。
         2 气溶胶灭火装置简介
         2.1 什么是气溶胶
         从理论上讲,气溶胶是在气体中分散细固体颗粒形成的稳定的状态系统;专属性是指以气体为弥散介质,固体颗粒为弥散物质的胶体体系。气溶胶中的颗粒是可移动的并且可以绕过扩散阻挡层。气溶胶灭火剂是固体,通过氧化还原液体喷射的组分是气溶胶。根据灭火装置中充入气溶胶发生器的主要技术指标可分为:
         a)S型气溶胶灭火装置;
         b) K型气溶胶灭火装置;
         c) 其他型气溶胶灭火装置。
         2.2 灭火原理
         2.2.1 吸热降温灭火机理
         热熔化和气化等生理反应的金属盐粒子在高温时吸收大量的热,火焰温度降低,当热量辐射到燃烧的燃料表面以蒸发燃料时,分解燃料的自由基将减少,并且燃烧反应速度也将受到一定程度的限制。
         2.2.2 化学抑制灭火机理—最主要的灭火原理
         (1)气相化学抑制:在热的作用下,灭火气溶胶中的金属离子或不含电子的阳离子与燃烧中的活性基团发生反应,反复消耗大量的活性基团,减少自由基的燃烧。
         (2)固相化学抑制:灭火气溶胶的粒径很小,其比表面积和表面能较大。吸附燃烧中的活性基团并且产生化学作用,消耗活性基团,减少自由基的燃烧。
         2.2.3 降低氧浓度
         灭火气雾剂中的N2和CO2可以降低燃烧过程中的氧气浓度,但降低速率很慢,灭火效果远小于热吸收、降温和化学抑制。
         2.2.4 工作原理
         在发生火灾时,火灾报警信号应在烟雾探测器、温度探测器或温度传感电缆报警后传送至灭火控制器。在分析确认火灾后,控制器向报警装置发送信号。报警装置应发出声音、灯光等火警信号,提醒现场人员撤离。延时30秒,(可设定为0-60秒),启动灭火器,喷洒灭火气溶胶,实施全淹没式灭火。
         3 结语
         细水雾灭火系统的设计和验收没有统一的标准,这是细水雾灭火系统应用中最困难的问题。水雾系统的产品还处于从测试到应用的初步过渡阶段,给业主、设计和消防验收部门带来一定的风险。设计验收参数由大家共同研究讨论确定,采用新产品试用模式。个人认为,只要模拟结果令人满意,设计验收应用参数足够,在不久的将来可以用于项目。如果是出于保险的考虑,只有待该产品应用成熟并颁布相关国家标准后才能使用。
         参考文献:
         [1]张明智.建筑消防中的高压细水雾灭火技术分析[J].江西建材,2016(21):267-268.
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