水喷雾灭火系统是在较高压力 (喷头压力0.35MPa) 下利用水喷雾喷头将水雾化成0.2mm~2mm左右的雾滴, 喷向保护对象雾滴受热后快速蒸发, 达到对保护对象的表面进行冷却、窒息、稀释、冲击乳化以及覆盖等作用。
细水雾灭火系统是在更高压力 (中低压细水雾喷头压力通常为1.2MPa) 作用下, 通过细水雾喷头将水雾化, 其中99%的雾滴粒径小于等于1000μ。由于细水雾水滴更细小, 水雾的比表面积更大, 冷却与窒息效果更好。细水雾灭火系统除冷却、窒息作用外, 还具有阻隔热辐射的作用。
细水雾和水喷雾灭火系统均由供水设备、控制阀组、过滤器、水雾喷头、信号反馈装置、火灾报警控制装置, 以及管道、附件等部件组成。但对组件的要求存在差别。
(1) 供水设备:水喷雾一般由消防水泵直接供水, 供水压力通常低于2.0MPa。根据保护对象、供水压力不同, 细水雾的供水方式分为泵组式和瓶组式。中低压细水雾通常采用泵组式, 即由消防水泵、水池供水;高压细水雾通常采用瓶组式, 因高压细水雾用水量少, 且瓶组可达到所需压力。细水雾用水量比水喷雾少, 为常规水喷雾的20%以下, 故泵组或瓶组的设备规格、消防水池容积都相应减少许多。
(2) 过滤器、管道材质:细水雾灭火系统比水喷雾对过滤器的要求更高。因为细水雾喷头孔径更小更易堵塞, 因此对水质的要求也更高。规范 (GB50414-2007钢铁冶金企业设计防火规范、DBJ04-247-2006细水雾灭火系统设计、施工及验收规范等) 规定:雨淋阀前后均应设过滤器;最大的过滤器过滤等级或目数应保证不大于喷头最小过流尺寸的80%。水质受水源和管道防锈性能的影响, 一方面, 系统通过降低过滤器滤网孔径、增加过滤器数量使水质达到要求另一方面, 管道的防锈能力越强, 则越能保障水质。实际应用中, 水喷雾系统雨淋阀前后管材通常采用内外热镀锌钢管, 细水雾系统管材一般在雨淋阀前采用内外热镀锌钢管, 雨淋阀后采用不锈钢管。
(3) 管道工作压力:水喷雾系统管道通常采用内外热镀锌焊接钢管, 公称压力1.6MPa。细水雾系统 (中低压细水雾) 管道一般在雨淋阀前采用内外热镀锌无缝钢管, 雨淋阀后采用不锈钢管, 公称压力2.5MPa。
(4) 喷头:水喷雾喷头按喷洒角度和射程将喷头分为几类, 供设计人员选用。喷头的布置间距取决于喷洒角度和与保护面垂直间距, 喷头的射程和喷洒角度成反比, 应根据需求选择。例如, 对于油浸式变压器, 分布于变压器上侧用于保护变压器本体上表面的水雾喷头, 就需要选用射程远、喷洒角度相对小的喷头。而保护本体其他表面的喷头则选用射程近、喷洒角度较大的喷头。水喷雾喷头间距通常为1.5m~2m。由于细水雾和水喷雾的灭火机理不同, 细水雾喷头不存在喷洒角度和射程的分类, 细水雾喷头喷洒角度通常是180°, 细水雾喷头的分布是根据喷雾强度、保护面积和喷头特性确定的。细水雾喷头间距通常为2 m~2.5 m。
笔者就职于消防公司期间, 曾参观细水雾、水喷雾系统对油类火灾的灭火试验。试验证明, 细水雾对平面的油池火灾和喷溅燃烧的油火灾灭火效果都很好。细水雾灭火时间10s~20s, 水喷雾时间稍长。通过灭火试验看出, 细水雾灭火初期的几秒钟, 火焰很快被抑制住而变小, 但小火焰完全被熄灭还需要几秒到十几秒。而水喷雾相对细水雾来说, 更像是把火焰浇灭。因此细水雾的抑制燃烧能力比水喷雾好, 灭火时间比水喷雾短。
笔者曾到宁波建龙钢铁厂现场参观油浸式变压器试喷试验, 全厂共6台40MVA变压器, 设置于室外, 均配置细水雾灭火系统。试喷试验是否成功的一个重要指标是水雾能否全包络住变压器本体、油箱以及集油池。试验当天风很大, 细水雾灭火系统启动后, 尽管喷头处喷雾压力很大, 但由于雾滴非常细小, 水雾受到风力的影响, 导致变压器最终有一小部分不能被水雾包络住。通过此次试喷试验可以看出, 虽然理论上细水雾是可以保护室外油浸变压器的 (详见《钢铁冶金企业设计防火规范》表8.1.6主要建 (构) 筑物、工艺设施的固定灭火系统) , 但由于细水雾的雾滴很轻, 很容易被吹到一边, 而细水雾的灭火原理告诉我们, 细水雾对火灾的冲击力很差, 细水雾灭火的最基本要求是对保护对象的全包络。所以在有大风干扰的情况下, 细水雾的灭火效果会受影响。笔者认为细水雾灭火系统不适用于设在室外、没有防护结构的保护对象火灾。
(1) 从细水雾与水喷雾火系统的灭火原理可以看出, 二者均具备对保护对象进行冷却、窒息的作用。不同的是水喷雾灭火系统对保护对象表面火灾的冲击力和覆盖力更强, 阻隔辐射热的能力较弱;而细水雾灭火系统对火灾的冲击力非常弱, 但可以迅速将燃烧物、火焰和烟羽笼罩, 防止辐射热引燃周围其它物品, 达到防止火焰蔓延的效果。
(2) 从系统组成看出, 细水雾对供水设备、过滤器、管道等系统组件的要求更高一些, 这是因为细水雾系统压力比水喷雾高、对水质要求高。但细水雾系统的用水量仅为常规水喷雾的20%不到, 因此细水雾的消防水池容积更小, 设备、管道规格更小。
(3) 从灭火试验看出, 细水雾对火焰的抑制燃烧能力非常强, 喷洒初期就能快速压制火焰。细水雾的灭火时间更短, 虽然火焰从被压制住到完全被扑灭需要几秒到十几秒的时间, 但与水喷雾相比, 总的灭火时间更短。因此, 细水雾对油类火灾的灭火能力比水喷雾更强。
(4) 从现场试喷试验看出, 对于油浸式变压器的防火灭火, 细水雾更适合保护在相对封闭的空间内设置的油浸式变压器。而在无防护结构的室外空间里, 采用水喷雾能更有效地扑灭油类火灾。
摘要：本文分析比较了细水雾和水喷雾灭火原理、系统组成及特点、对油浸式变压器的灭火试验, 得出结论:与水喷雾相比, 细水雾的雾滴粒径更小, 灭火能力更强, 特别是抑制火焰能力更强, 对系统组件的要求更高。细水雾适用于有防护结构的油浸式变压器的火灾防护。水喷雾适用于无防护结构的、设于室外的油浸式变压器的火灾防护。
关键词：细水雾,水喷雾,油浸式变压器
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