水喷雾灭火系统及其发展

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简介： 本文简述了水喷雾灭火系统的灭火机理，系统组成和适用范围，根据水喷雾系统的现状，提出了发展设想，并就水喷雾灭火系统代替气体灭火系统的技术性问题进行了探讨。
关键字：水喷雾灭火系统 雾径 细雾喷头

1.水喷雾灭火系统

　　水喷雾灭火系统是利用水雾喷头在一定水压下将水流分解成细小水雾滴进行灭火或防护冷却的一种固定式灭火系统，是在自动喷水灭火系统的基础上发展起来的，具有投资小、操作方便、灭火效率高的特点。过去水喷雾灭火系统主要用于石化、交通和电力部门的消防系统中，随着大型民用建筑的发展，水喷雾灭火系统在民用建筑消防系统中的应用成为可能，在《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）1997年修订版中，第7.6.6.条明确规定，高层建筑内的可燃油油浸电力变压器室、充可燃油的高压电容器和多油开关室、自备发电机房和燃油、燃气锅炉房应设水喷雾灭火系统。

1.1灭火机理

　　水喷雾灭火系统的灭火机理主要为表面冷却，室息，冲击乳化和稀释。从水雾喷头喷出的雾状水滴，粒径细小，表面积很大，遇火后迅速汽化，带走大量的热量，使燃烧表面温度迅速降到燃点以下，使燃烧体达到冷却目的；当雾状水喷射到燃烧区遇热汽化后，形成比原体积大1700倍的水蒸汽，包围和覆盖在火焰周围，因燃烧体周围的氧浓度降低，使燃烧因缺氧而熄灭；对于不溶于水的可燃液体，雾状水冲击到液体表面并与其混合，形成不燃性的乳状液体层，从而使燃烧中断；对于水溶性液体火灾，由于雾状水能与水溶性液体很好溶合，使可燃烧性浓度降低，降低燃烧速度而熄灭。

1.2系统组成

　　水喷雾灭火系统的组成与雨淋自动灭火系统相似，主要由水源、供水设备、供水管道、雨淋阀组、过滤器和水喷雾喷头组成。水喷雾喷头一般可分为中速水喷雾喷头和高速水喷雾喷头。雨淋阀的控制可为湿式控制、干式控制和电气控制三种。水喷雾灭火系统则应具有自动控制、手动控制和应急控制三种启动方式。

1.3适应范围

　　水喷雾灭火系统具有安全可靠、经济适用的特点，可用于扑救固体火灾、闪点高于60OC的液体火灾和电气火灾。也可用于可燃气体和甲、乙、丙类液体的生产、储存装置或装卸设施的防护冷却，但不得用于扑救遇水发生化学反应造成燃烧、爆炸的火灾和水雾对保护对象造成严重破坏的火灾。

2.水喷雾灭火系统的发展

　　根据水喷雾灭火系统的灭火机理可以断定水喷雾灭火系统在自身系统组件的完善和适用范围上具有一定的伸展性。

2.1水喷雾灭火系统的现状

　　国内生产的水喷雾喷头有中速和高速水喷雾喷头有两种。中速喷头用于防护冷却，水滴粒径0.4—0.7mm，高速喷头用于灭火，水滴粒径为0.3—0.4mm。目前，粒径太大是制约水喷雾灭火系统广泛应用的主要因素。水喷雾灭火系统不能用于保护纸张、木材等可燃物，是因为雾状水会使上述可燃物产生水渍，损失严重；水喷雾灭火系统不能用于保护大、中型电子计算机等贵重设备，是因为大粒径的雾状水喷射到带电设备上时，容易导致电气设备损失和机壳导电现象。

2.2水喷雾灭火系统的发展

　　人们可能都有这样的体验，在浓雾天长时间在室外行走，身上并没有淋湿的感觉，而衣服表面上仅附着一层细水的雾珠。这说明当雾的粒径很小时，雾珠只是附在物体表面，对内部影响较小，具有较好的防浸渍效果。长时间暴露在雾中的物体，表面上会附着一层水珠，并有滴淌的痕迹，但物体内部并无此现象存在，这说明当计算机等贵重设备置于雾径很小的水喷雾环境中，其内部受水浸损坏的可能性很小。由此可见，要扩展水喷雾灭火系统的应用范围，减少喷雾的粒径是行之有效的措施之一。

2.3减少雾径的技术性探讨

　　水的雾化质量好坏与喷头的性能和加工精度有关，对于特定的水雾喷头，其工作压力的大小与雾径有直接关系，水的压力越大，雾状水的粒径越小，有效射程越大，功耗越多，综合经济因素，我国现行的《水喷雾灭火系统设计规范》（GB50129-95）规定，当用于灭火时，水雾喷头的工作压力不应小于0.35MPa，用于防护冷却时水雾喷头的工作压力不应小于0.2Mpa，也就是说，水雾喷头的工作压力不能无限增加，否则在经济上是不合理的。

　　在无法提高水雾喷头工作压力的条件下，要减少雾径必须开发新型的水雾喷头，即细雾喷头，从喷头的构造上加以改进。从而使水的雾化质量更高，粒径更小。据悉，国内已有生产厂家正在开发研制此产品，希望能够尽快推出，以进一步推动水喷雾灭火系统的应用。

3.水喷雾灭火系统代替气体灭火系统的技术性探讨

3.1气体灭火系统的现状

　　目前，气体灭火系统以卤代烷和CO2灭火系统为主，还有卤代烷的替代物如烟烙尽、七氟丙烷和EBM气溶胶等灭火系统。随着时间的推移，卤代烷和CO2灭火系统已暴露出了相应的环保问题，威胁到了人类的生存环境，并引起了世界各国的普遍关注。首先，卤代烷灭火剂因对大气臭氧层具有严重的破坏性而被禁用；其次，CO2所造成的温室效应和高浓度、高造价、低毒性也引起了人们的注意。第三，卤代烷替代物的价格昂贵，应用技术难度较大，其灭火效果还有待于进一步检验；第四，卤代烷等灭火剂具有一定的时效性，需定期更换灭火剂，既不经济也不方便；第五，气体灭火系统对环境条件要求较高，灭火成功率低。

　　正因如此，使用低廉的水喷雾灭火系统替代气体灭火系统成为可能。

3.2水喷雾灭火系统代替气体灭火系统的技术措施

　　水喷雾灭火系统代替气体灭火系统，必须解决以下主要技术问题。

　　第一、误动作问题。设有气体灭火系统的场所，一般不允许出现水渍现象，因此当使用水喷雾灭火系统时，首先应解决系统的误动作问题。设计中可采用干式控制系统、电气控制系统或预作用控制系统。

　　第二、减少水渍损失。发生火灾时，水喷雾灭火系统开启灭火后，应尽量减少雾珠对保护物的浸渍损失，以便日后修复。设计中可采用高速水雾喷头，或采用特制的细雾喷头。

　　第三、电气设备损坏和人员伤害。

　　众所周知，当带电设备遇到水时，由于水的导电性，一方面容易引起设备电气短路，损坏设备，另一方面又可能对现场人员造成人身伤害；同时，电流还可能穿过水雾，从水雾喷头沿供水管路传播。据有关部门对水雾喷头进行的电绝缘性能实验表明，水雾喷头的工作压力越大，雾径越小，泄露电流愈小。因此，当水喷雾灭火系统用于保护电气设备时，系统动作前必须首先切断电源。

4小结

　　在气体灭火系统的发展受到诸多客观因素制约的情况下，充分挖掘水喷雾灭火系统的内在潜力，使之应用范围进一步扩大，具有十分重要意义。

参考文献：

1．黄晓家.燃油燃气锅炉房和柴油发电机房水喷雾灭火系统设计．给水排水，1999．25（增刊）

2.石磊等民用建筑以水代气灭火的可行性探讨．给水排水，1999.25（8）

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