1、細(xì)水霧滅火系統(tǒng)介紹本文介紹了細(xì)水霧的概念及滅火原理，扼要地說明了各種細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的構(gòu)成及其應(yīng)用， 并結(jié)合有關(guān)試驗成果， 對其滅火效果進(jìn)行總結(jié)和分析。細(xì)水霧的定義“細(xì)水霧 ”（ watermist）是相對于 “水噴霧 ”(waterspray)的概念，所謂的細(xì)水霧，是使用特殊噴嘴、通過高壓噴水產(chǎn)生的水微粒。在 NFPA750 中，細(xì)水霧的定義是：在最小設(shè)計工作壓力下、距噴嘴 1 米處的平面上，測得水霧最粗部分的水微粒直徑 Dv0.991不大于 1000按水霧中水微粒的大小，細(xì)水霧分為3 級，如圖 1 所示。第1 級細(xì)水霧為 Dv0.1=100 同 Dv0.9=200 連線的左側(cè)部分， 這些代表

2、最細(xì)的水霧。第 2 級細(xì)水霧，是第1 級細(xì)水霧的界限與Dv0.1=200 同Dv0.9=400 連線之間的部分。這種細(xì)水霧可由高壓噴嘴、雙流噴嘴或許多沖撞式噴嘴產(chǎn)生。由于有較大的水微粒存在，相對于1 級細(xì)水霧， 2 級細(xì)水霧更容易產(chǎn)生較大的流量。第 3 級細(xì)水霧為 Dv0.9 大于 400，或者第 2 級細(xì)水霧分界線右側(cè)至 Dv0.99=1000 之間的部分。這種細(xì)水霧主要由中壓、小孔噴淋頭、各種沖擊式噴嘴等產(chǎn)生。研究表明，撲滅B 類火災(zāi)水霧顆粒小于400是必需的，而較大的顆粒對于A 類火災(zāi)是有效的，這是由于燃料被浸濕。正因為如此，細(xì)水霧的定義包括了Dv0.99 為 1000。在 NFPA75

3、0中定義的細(xì)水霧， 既包含了 NFPA15 中定義的一部分水噴霧系統(tǒng)（ WaterSpray ） ， 又 包 含 了 在 高 壓 狀 態(tài) 下 普 通 噴 淋 系 統(tǒng)（ Sprinklers）產(chǎn)生的水霧。 一般情況下， 細(xì)水霧是指 Dv0.9 小于400的水霧。細(xì)水霧的滅火機(jī)理及應(yīng)用細(xì)水霧滅火系統(tǒng)成功的關(guān)鍵， 是增加單位體積水微粒的表面積。水微粒子化以后， 即使同樣體積的水， 也可使總表面積增大。而表面積的增大，更容易進(jìn)行熱吸收，冷卻燃燒反應(yīng)。吸收熱的水微粒容易汽化，體積增大約 1700 倍。由于水蒸汽的產(chǎn)生，既稀釋了火焰附近氧氣的濃度， 窒息了燃燒反應(yīng)， 又有效地控制了熱輻射。可以認(rèn)為， 細(xì)水

4、霧滅火主要是通過高效率的冷卻與缺氧窒息的雙重作用。細(xì)水霧水微粒直徑大小的分布與滅火能力的關(guān)系是個復(fù)雜的問題。一般來講， 第 1 級和第 2 級細(xì)水霧用于撲滅液體燃料池內(nèi)的火災(zāi)效果較好，而且不會攪動池內(nèi)的液面。通常情況下，用第 1 級水霧撲滅類可燃物是比較困難的， 這可能是該細(xì)水霧不能穿透碳化層而浸濕燃燒物質(zhì)。 然而，因為細(xì)水霧的噴射速度很高，在燃燒處于表面或封閉空間內(nèi)，有利于氧氣減少的情況下，還是可以撲滅類可燃物的。這說明，對于一定的燃燒物，細(xì)水霧的顆粒直徑不是決定滅火能力的唯一因素。 系統(tǒng)的滅火效果還與細(xì)水霧相對于火焰的噴射方向、 速度和噴水強(qiáng)度等有密切的關(guān)系。美國海軍實驗室（NavalRe

5、searchLaboratory）曾對下列3 種細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的滅火效果做了一系列試驗：單流低壓系統(tǒng)（ Single-FluidLow-PressureSystems ） 、 單 流 高 壓 系 統(tǒng)（Single-FluidHigh-PressureSystems）和雙流系統(tǒng)（ Twin-FluidSystems ）。試驗表明，單流低壓系統(tǒng)產(chǎn)生較大的水微粒， 在撲滅深層的 A 類火災(zāi)時，表現(xiàn)出良好的效果。 這是由于其相對較大的流量 (單流高壓系統(tǒng)的至倍 )，產(chǎn)生了表面的浸濕作用，但減弱了系統(tǒng)撲滅受遮擋的火災(zāi)的能力。 而單流高壓系統(tǒng)的滅火效果則完全相反，由于較小的水微粒直徑，提高了撲滅受遮擋火災(zāi)

6、的能力，而減弱了撲滅深層的 A 類火災(zāi)時的效果。試驗顯示，大空間內(nèi)受阻擋的火災(zāi)， 當(dāng)火災(zāi)處的氧氣濃度降到 18%以下時，火焰即可熄滅。細(xì)水霧滅火系統(tǒng)與鹵代烷或其它氣體滅火系統(tǒng)相比， 滅火時間要長得多，前者約為 100-200 秒，后者約為 10-20 秒。另外，封閉空間開口大小對細(xì)水霧滅火效果的影響較小，在敞開空間內(nèi)，細(xì)水霧系統(tǒng)比氣體滅火系統(tǒng)具有非常明顯的優(yōu)勢。火災(zāi)規(guī)模的大小，對細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的滅火效果也有影響，燃燒猛烈的火災(zāi)較燃燒緩慢的火災(zāi)容易被撲滅。 這是由于前者氧氣消耗的快， 并伴隨有大量蒸氣和紊流的產(chǎn)生。 細(xì)水霧系統(tǒng)噴水的同時，火場的溫度急劇下降， 這有助于人工滅火并減少熱量造成的財產(chǎn)

7、損失。關(guān)于細(xì)水霧的電氣絕緣性，國外某公司曾用 SecuripexFire-Scope2000 細(xì)水霧滅火系統(tǒng)做過試驗，將該系統(tǒng)噴入設(shè)有電動機(jī)、 發(fā)電機(jī)和配電盤的封閉房間內(nèi)， 上述設(shè)備內(nèi)部的電壓為220440V。結(jié)果顯示，在釋放過程中，電阻讀數(shù)明顯下降，但和通常一樣，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。在一般情況下，隨著設(shè)備變得干燥，電阻值會恢復(fù)到正常值。 細(xì)水霧系統(tǒng)能否用于電器設(shè)備，關(guān)鍵在于水霧微粒的大小。某一種類的細(xì)水霧系統(tǒng)用于電器設(shè)備時，應(yīng)通過有關(guān)部門的認(rèn)證。細(xì)水霧系統(tǒng)可用于保護(hù)工廠貴重的生產(chǎn)設(shè)備、 高層建筑內(nèi)的油浸電力變壓器室、 自備柴油發(fā)電機(jī)房及其儲油間和燃油、 燃?xì)忮仩t房。高壓及雙流介質(zhì)細(xì)水霧系統(tǒng)， 可用

8、于重要的高層建筑內(nèi)的高、低壓配電室，重要的電子通信設(shè)備機(jī)房，電廠的控制室，燃?xì)鉁u輪機(jī)等場所。細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的分類細(xì)水霧噴嘴， 是含有一個或多個孔口， 能夠?qū)⑺戊F化的裝置，它是系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的部件。 細(xì)水霧噴嘴產(chǎn)生水微粒的原理為下列五種方式之一， 液體以相對于周圍的空氣很高的速度被釋放出來，由于液體與空氣的速度差而被撕碎為水微粒子； 液體流碰到固定的表面， 因碰撞產(chǎn)生水微粒子； 兩股組成類似的水流相互碰撞，每股水流都形成水微粒子； 液體振動或電子粉碎成水微粒子（超聲波和靜電霧化器）；液體在壓力容器中被加熱到高于沸點，突然被釋放到大氣壓力狀態(tài)（突發(fā)液體噴霧器）。按不同的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)水霧系統(tǒng)可分為下列系

9、統(tǒng)：低壓系統(tǒng)， 工作壓力小于12.1bar(175psi*) ；中壓系統(tǒng)， 工作壓力為 12.1bar(175psi)34.5bar（500psi）;高壓系統(tǒng)， 工作壓力大于 34.5bar(500psi)。局部應(yīng)用系統(tǒng)（ LocalApplicationSystems ），如保護(hù)蒸氣渦輪機(jī)組軸承，煉油廠的熱油泵；全淹沒系統(tǒng)（ TotalFloodingApplicationSystems ），保護(hù)整個防護(hù)區(qū)，如燃?xì)鉁u輪機(jī)組機(jī)房。預(yù)制系統(tǒng)（PreengineeredSystems），如壓縮氣體鋼瓶驅(qū)動的雙流系統(tǒng)，鋼瓶及水罐有若干種規(guī)格，都是在工廠加工好的，設(shè)計中根據(jù)防護(hù)區(qū)面積的大小來選擇；工程

10、系統(tǒng)（ EngineeredSystems），其構(gòu)成和工作方式類似常規(guī)的雨淋系統(tǒng)（ DelugeSystems）。單流介質(zhì)系統(tǒng)(SingleFluidMediaSystems) 和雙流介質(zhì)噴霧系統(tǒng)(TwinFluidMediaSystems) 。單流介質(zhì)系統(tǒng)， 是僅以水為滅火劑，由一路管道供到噴嘴。系統(tǒng)由噴嘴，水泵雨淋閥，探測器及控制器組成。雙流介質(zhì)噴霧系統(tǒng)， 水及霧化介質(zhì)由不同的管路分別供給，并在噴嘴處混合、碰撞而產(chǎn)生水微粒子，該水霧噴嘴的外形見圖 3。霧化介質(zhì)分為兩路，一路用于推動儲水罐內(nèi)的水，另一路直接供到噴嘴。 儲水罐內(nèi)的水處于常壓， 滅火時由高壓氣體推動而進(jìn)入防護(hù)區(qū)。 霧化介質(zhì)是可以

11、通過與水混合并產(chǎn)生細(xì)水霧的高壓空氣或其他氣體。實際工程中的細(xì)水霧滅火系統(tǒng)往往是上述幾種分類的組合，現(xiàn)以應(yīng)用較為廣泛的SecuripexFire-Scope2000細(xì)水霧滅火系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)屬于是低壓、雙流、預(yù)制式系統(tǒng)。噴嘴內(nèi)氣、水兩種介質(zhì)的工作壓力5.5bar，產(chǎn)生水微粒尺寸為200，噴嘴的特性系數(shù) K=4.5L/min.bar1/2 ，推薦噴頭間距為 3.0m，相應(yīng)噴水強(qiáng)度為0.95L/min.m2 。系統(tǒng)的設(shè)計水力計算，低壓系統(tǒng)類似普通噴淋系統(tǒng)，按 Hazen-Williams 公式計算，中壓、高壓系統(tǒng)按 Darcy-Weishach 公式計算。由于流速、水溫、粘滯系數(shù)及管道粗糙系數(shù)極大地

12、影響水的紊流程度，從而影響管路的壓力損失，而 H-W 公式不能對上述參數(shù)作出修正。一般情況下，特別是中、高壓細(xì)水霧系統(tǒng)，比低壓細(xì)水霧系統(tǒng)更容易出現(xiàn)較高的流速。由于 D-W 公式充分考慮了實際流體特性，即雷諾數(shù)和管壁粗糙度，所以中壓、高壓系統(tǒng)按 D-W 公式而不用 H-W 公式。又由于管徑越小，管壁粗糙影響越大。當(dāng)設(shè)計中為減小系統(tǒng)重量而選擇很高的摩阻損失， 以便安裝在受限制的空間內(nèi)，如飛機(jī)的貨倉內(nèi)，用 H-W 公式計算不精確，則應(yīng)采用 D-W 公式。噴頭設(shè)置，噴淋或普通水噴霧系統(tǒng)是按設(shè)計噴水強(qiáng)度設(shè)置噴頭，細(xì)水霧噴頭的設(shè)置的間距、與墻體的距離、距障礙物的距離以及與吊頂?shù)木嚯x是根據(jù)各種噴頭的特性而定，不涉及噴水強(qiáng)度的概念。過濾器設(shè)置，固體顆粒物的累積有可能造成系統(tǒng)水頭損失的增大或堵塞， 在系統(tǒng)的供水干管或立管上設(shè)過濾器。 濾網(wǎng)孔眼最大尺寸不應(yīng)大于最小噴嘴孔口直徑的百分之八十。 某些時候， 還需要在每個噴嘴前設(shè)過濾器。系統(tǒng)水源應(yīng)保證系統(tǒng)噴霧時間不小于30 分鐘。當(dāng)然這并非要求滅火時間一定是30 分鐘，如SecuripexFire-Scope2000 系統(tǒng)用于內(nèi)燃機(jī)房、或可燃油事故儲油池時的滅火時間是10 分鐘。系統(tǒng)的組成， 預(yù)制系統(tǒng)前文已經(jīng)介紹過了， 其它系統(tǒng)一般為雨淋系統(tǒng)，由雨淋閥、水霧噴頭、管路、探測器及控制器組成，雨