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高压单相流细水雾灭火技术初探

[ 信息发布:管理员 | 发布时间:2008-07-30 | 浏览:2245次 ]

张桂萍[1] 罗宗哲[1] 黄玉峰[2] 李宏泉[1]

[1]宝鸡市众安亚博体育官网有限公司,陕西宝鸡721006 [2]枣庄市消防支队,山东枣庄277100

摘要:本文介绍了细水雾灭火技术的发展及灭火原理,提出研发高压单相流细水雾灭火装备的必要性。


关键词:细水雾 灭火 高压单相流 移运式

概述:细水雾灭火技术出现于二十世纪四十年代,由于受其它条件限制,其发展缓慢,应用也仅限于一些特殊行业。而高效、低毒的卤代烷灭火系统随着各项事业的蓬勃发展,在世界范围内得以广泛应用。然而上个世纪八十年代,全球范围内温室效应的出现,使得人们不得不重新审视卤代烷灭火剂,因为其极大地损耗了大气臭氧层。破坏了地球的"外衣",使得人类的生存受到很大的威胁。1987年联合国环保公约"蒙特利尔公约"明确提出:要求世界各国在21世纪初淘汰以哈龙(即卤代烷,如1211,1301等)为灭火剂的灭火系统。1991年我国加入该公约,随即制定了"中国消防行业哈龙整体淘汰计划"。并且得到世界"哈龙银行"的支持,按照该计划,我国将在2005年前淘汰1211灭火剂,2010年前淘汰1301灭火剂。在这种形势下,发展哈龙替代品就成了大家关注的焦点,细水雾灭火技术正是在这种情况下,依其相对于其它哈龙替代品所表现出的无比优越性而受到人们青睐,因此从上个世纪九十年代,细水雾灭火技术在我国得以快速发展兴盛。

一、细水雾灭火技术的灭火原理

以水灭火,水作为一种天然的灭火剂,长期以来普遍受到人们的重视和使用,特别是近年来,在长期灭火斗争实践基础上,国内外许多专家投入大量精力对细水雾灭火机理进行研究。细水雾是通过发射装置,将压力水从喷射孔中高速喷出,与周边的空气产生强烈的摩擦,水流被撕裂,从而形成直径非常小的雾滴,通常在几十微米到几百微米之间,当细水雾喷射到正在燃烧的物质表面时会产生以下作用:

1.1、冷却作用:相同体积的水以细水雾形态喷出时比普通直射流形态喷出时的表面积要大几百倍,当细水雾喷射到燃烧物质表面时,因热交换面积大而会吸收大量的热迅速汽化,使燃烧物质表面温度迅速降到物质热分解所需要的温度以下,使热分解链中断,燃烧终止。表面冷却的效果不仅取决于细水雾滴的表面积,同时还取决于灭火用水的温度与可燃物闪点的温度差,闪点愈高,与细水雾用水两者之间温差愈大,冷却效果亦愈好。

1.2、窒息作用:细水雾受热后体积迅速膨胀,汽化形成原体积约1700倍的水蒸汽,可使燃烧物质周围空气中的氧气含量降低,燃烧链将会因缺氧而受抑或中断,实现窒息灭火的效果取决于能否在瞬间生成足够的水蒸汽并完全覆盖整个着火面。

1.3、乳化作用:.乳化只适用于不溶于水的可燃液体,当细水雾喷射到正在燃烧的液体表面时,由于细水雾滴的冲击,在液体表层造成搅拌作用,从而造成表层液体的乳化,由于乳化层的不燃性使燃烧链中断。同时,乳化层在喷射停止后仍能保持相当长的时间,这一点对防止复燃是十分有利的。

1.4、阻隔热辐射:细水雾喷入火灶时,迅速汽化,蒸汽将燃烧物、火焰及烟羽迅速笼罩,可以很好地阻隔火灶热辐射的进行,防止热辐射引燃其它物质,达到灭火和阻止火灾蔓延的目的。

以上四种作用在细水雾喷射到燃烧物质表面时通常以几种作用同时发生,并实现灭火的。 由于细水雾所具备的上述灭火机理,使得细水雾具有适用范围广的优点,不仅在扑灭固体可燃物火灾中提高了水的灭火效率,同时由于细水雾所具有的不会造成液体火飞溅、电气绝缘度高的特点,在扑灭可燃液体火灾和电气火灾中亦得到广泛的应用。

二、细水雾的概念及分级

根据相关标准,细水雾是指在系统最低设计工作压力时,距喷头1000mm平面处,所测得的雾滴累计体积与全部分布体积总和的百分比为0.99时的水滴粒径,即这一代表直径的累计体积与全部分布体积总和的百分比等于0.99的水滴粒径不超过1000μm,即属于细水雾范畴。具体实践中,由于不同的灭火系统状态所产生的细水雾粒径位于不同的尺寸区间,因此,我们将细水雾滴又进行如下分级。


2.1、Ⅰ级细水雾

该级细水雾是最细的水雾,其雾滴粒径尺寸范围Dv0.1≤100μm,Dv0.9≤200μm的水雾之间,其灭火应用范围为全淹没灭火系统,根据不同的灭火场所,可部分替代全淹没气体灭火系统。

2.2、Ⅱ级细水雾

Ⅱ级细水雾雾滴粒径尺寸范围Dv0.1≤200μm,Dv0.9≤400μm,且不属于Ⅰ级细水雾的水雾;其灭火应用范围为全淹没或局部灭火系统。Ⅱ级细水雾可通过高压(10Mpa以上)单相流细水雾喷头产生,或通过中压双相流细水雾喷头产生。可灭A类和B类火灾。

2.3、Ⅲ级细水雾

Ⅲ级细水雾雾滴粒径尺寸范围Dv0.1>400μm,Dv0.99≤1000μm的水雾;其灭火应用范围为局部灭火系统;Ⅲ级细水雾主要由中压灭火系统及各种冲击式喷头产生,可灭A类火灾。

三、水雾灭火技术的发展现状

一直以来各种气体灭火系统在可持续性灭火、火灾复燃的二次启动方面存在着缺陷,另外在使用、维护成本、环保等方面也存在一些问题。泡沫灭火系统也因为泡沫液的储量问题,存在可持续性灭火问题。

20世纪末期,美国研究用中压单相流细水雾灭火系统来替代气体灭火系统和较大喷水强度的喷淋或喷雾系统,其形成的产品已在美国和世界范围内广泛使用。高、中、低压细水雾系统完全排除了气体灭火系统的缺陷,具有气体灭火和水灭火的双重优点。由于该类系统用水量少,大大降低了水基灭火系统的水渍损失,除了替代气体灭火系统外,还可以替代常规的水喷雾系统和某些场所的水喷淋系统。

细水雾灭火技术从上个世纪九十年代开始,在我国取得长足发展,在消防工程上逐渐被大家认识和接受;其研究应用最多的有中压双相流细水雾灭火系统、低压单相流细水雾灭火系统。而对于高压单相流细水雾灭火技术而言,美国、欧洲、澳洲等国家工业基础好,技术发展较快,水平高,国际市场份额较大。国内由于受高压泵组、控制系统及高压喷枪技术工艺的限制,技术发展缓慢;在国内虽有单位进行了这方面的探索、尝试,但由于泵组压力较低,喷射灭火效果较差,还不能称之为真正意义上的高压单相流细水雾灭火装置。本公司联合西安交通大学亚博体育足彩流体研究所经过不懈努力,解决了高压泵组、多功能高压喷雾枪技术工艺难题,参照国外相关企业技术标准,结合我国城市特殊灭火要求,研制成功专利产品移运式高压单相流细水雾灭火装置。

四、移运式高压单相流细水雾灭火装置

4.1、移运式高压单相流细水雾灭火装置介绍

随着我国城区改造,城市化进程加快,许多群众聚集区交通复杂,道路不畅,水源不畅;普通消防车辆进出不便,群众消防意识淡漠,一旦发生火灾后果严重。移运式高压单相流细水雾灭火装置属于消防领域新型绿色、环保、节能产品。可实现单兵作业,不受地域地形限制,通过手抬或配置在微型车、摩托车上,在消防实战中具有很强的机动灵活性,可迅速抵达现场灭火。该装置是介于消防车和普通灭火器具中间的一种产品,150升水可连续喷射6分钟之久,且无水渍形成的二次灾害。由于在一定条件下,工作压力和喷雾效果有很大的关系,移运式高压单相流细水雾灭火装置工作压力高,雾化效果好。水雾吸收热量后迅速被汽化,不但降低了燃烧物的温度,使燃烧减缓;同时水雾汽化体积急剧膨胀,从而降低了空气中的氧气浓度,抑制了燃烧中的氧化反应速度,起到了窒息的作用。

4.2、移运式高压单相流细水雾灭火装置水雾的产生

该装置工作时,当高压水流经喷头时,在自行设计的离心雾化系统的作用下,产生高速旋转的水流从喷嘴里以200m/s的速度快速喷出,和周围的气体产生很高的速度差,将水撕碎成细微雾滴,从而形成直径非常小的Ⅱ级细水雾雾滴,通过冷却、窒息、乳化及阻隔辐射热的方式完成消防灭火过程。

4.3、移运式高压单相流细水雾灭火装置构成

该装置由发动机、高压泵组、多功能高压喷雾枪、高压管路及水箱、支架等构成。

4.3.1、高压泵组

该高压泵组工作压力20~25MPa,其采用柱塞组合连续增压式结构,采用专门设计的自卸荷溢流阀,使泵在正常运转中,无输出时压力自动降为0,有输出时即恢复正常使用压力,实现无故障的长时运行。

4.3.2、多功能高压喷雾枪

自行研制的多功能高压喷雾枪采用高压单相流细水雾喷头,该喷头含有多个喷嘴能将水滴充分雾化,是系统中的关键部件之一,多功能高压喷雾枪可实现直流和开花水雾及压缩泡沫喷射三种功能,灭火实践中其产生的高能量水雾穿透火灶,低能量水雾灭火冷却,必要时经转换可实现高压泡沫灭火。在系统20MPa工作压力的强力支持下,多功能高压喷雾枪将水雾化为100微米左右,有效射程1~8米,且产生不超过0.4MPa的反作用力,配合高压卷车,该喷雾枪保护半径可达60米范围。五、结论

消防工作纷繁复杂,涉及方方面面,是一项系统工程,为了提高消防战斗力,不仅要从制度上,更重要的是从消防装备上得以保证。虽然近年来我国消防装备行业取得长足发展,但,与国外相比仍有相当差距,特别是一些新产品、新装备。由于受经费制约,不可能大量从国外进口,费用高,售后不能保证。移运式高压单相流细水雾灭火装置,正是在上述情况下,孕育而生,由于高压单相流细水雾灭火具有绿色、环保、灭火效率高、耗水量小、电绝缘性好、使用方便等特点,适用于扑灭A、B、C三类火灾,它的研制、推广,对于居民区、商业区、森林、高速公路以及其它特殊限制场所等复杂、缺水环境消防灭火工作的顺利、有效开展有着积极的社会经济效益。


《消防技术与产品信息》-2006年10期 -10-12页


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