细水雾灭火系统在消防领域的应用研究

郭微

摘 要：该文主要结合目前用于特殊领域的新型消防方式着重谈了细水雾灭火系统的发展历程、应用领域、灭火机理、优缺点等方面的内容，并对细水雾灭火系统的系统设计进行了详细的研究，鉴于细水雾灭火系统的各项优点以及环保的角度，建议我国应尽快将该灭火系统进行推广

使用。

关键词：细水雾灭火系统 系统设计 应用

中图分类号：TU892 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（c）-00-02

细水雾灭火系统是一种由分配管网与供水装置或水和雾化介质的供给装置相连接，配有细水雾喷头，并能在火灾时喷放细水雾的自动灭火系统。细水雾灭火系统具有无环境污染、灭火迅速、节约水源、破坏性小的特点。因此，该工艺自开始研究以来极受关注。

1 细水雾灭火系统的发展历程

细水雾灭火技术于20世纪40年代用于轮船灭火，由于在同一时期高效灭火剂哈龙的出现，使得细水雾灭火技术的研究被替代乃至停止。直到80年代，人们发现卤代烷灭火剂对空气带来了严重的破坏，这才开始重新关注起细水雾灭火技术。1987年《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》签署之后，细水雾灭火技术作为哈龙的主要替代技术之一，得到了所有研究人员的认同，而且继续研究与开发。

细水雾灭火技术在20世纪90年代才得到发展。现如今全球已经有差不多50家机构在研究、开发细水雾灭火技术。

20世纪90年代初，有几个发达国家开发了细水雾灭火系统。1993年，美国成立了由开发和工程部门、细水雾系统制造商、保险公司、法律机构以及用户代表组成的细水雾系统NFPA技术委员会，对细水雾技术的NFPA标准进行编制和规范，作为设计和安装的依据，并于1996年正式出版了《细水雾灭火系统标准》（NFPA750）。

我国是20世纪90年代后期作为九五科技攻关项目才开始研究细水雾灭火技术。中国科技大学火灾科学国家重点实验室、公安局上海消防研究所公安部天津消防研究所等单位，对细水雾灭火机理、灭火性能进行了深入研究，并得到了大量的适用对象、灭火时间和喷雾强度等方面的实验结果，并开发研制出细水雾成套产品。

2001年8月，中国公安部消防局发布了公消[2001]217号文，该文规定在我国可以使用细水雾等作为哈龙替代品。2005年11月22日，公安部消防局局长郭铁男在全国消防标准化技术委员会四届二次会议工作报告中明确要求：围绕消防中心工作，组织制修订消防国家标准和行业标准。《细水雾灭火系統及零部件通用技术条件》列入编制国家标准计划。

近几年，细水雾灭火技术在我国已经开始推广与使用，浙江省、北京市先后颁布《细水雾米火系统设计、施工及验收规范、》，为系统设计和施工提供了可靠的依据。

2 细水雾灭火系统在消防领域中的应用研究现状

2.1 细水雾灭火系统应用的领域

英美等发达国家已经在图书馆、古建筑、地铁、隧道、计算机机房、电气开关装置、柴油发电机组、易燃液体库、隧道等广泛的领域应用细水雾系统。

我国细水雾灭火技术与欧美等发达国家都有一定差距。但可喜的是我国这项技术也已开始发展到了实用阶段，并且已经在一些工程上应用。如中央档案馆、扬州的第二发电厂、浙江大学图书馆、慈溪人民医院、河南许昌的烟草物流中心、上海地铁等细水雾防护工程已通过验收并投入使用。

从上面的情况可以看出，细水雾灭火系统的应用性及其广泛。

2.2 细水雾灭火系统灭火机理的研究

细水雾灭火系统是物理方式灭火，对保护对象可实施灭火、抑制火、控制火、控温和降尘的多种方式的保护，其灭火机理可归纳如下。

（1）冷却作用：当水被分解成许多细小的水滴时，其结果产生了巨大的作用表面积，它能充分的吸收火灾中的热量。细水雾的雾滴直径很小，相对表面积较一般水滴大1700～5800倍，在汽化的过程中，从燃烧物表面或火灾区域吸收大量的热量。按100 ℃水的蒸发潜热为2257 kJ/kg计，每只喷头喷出的水雾吸热功率约为300 kW。实验证明直径越小，水雾单位面积的吸热量越大，雾滴速度越快，直径越小，热传速率越高。因此，水是在灭火中吸收热量的最佳灭火介质。（2）窒息作用：细水雾喷入火场后，迅速蒸发形成蒸汽，体积急剧膨胀，可扩大1700多倍，它稀释了火源附近空气中的氧气，在燃烧物周围形成一道屏障阻挡新鲜空气的吸入。随着水的迅速汽化，水蒸气含量将迅速增大，同时氧含量在火源周围空间减小到16%～18%时，火焰将被窒息。另外火场外非燃烧区域雾滴不汽化，空气中氧气含量不改变，不会危害人员生命。（3）阻隔辐射热作用：细水雾喷入火场后，蒸发形成的蒸汽迅速将燃烧物、火焰和烟羽笼罩，对火焰的辐射热具有极佳的阻隔能力，能够有效抑制辐射热引燃周围其他物品，达到防止火焰蔓延的效果。水雾对辐射的衰减作用还可以用来保护消防队员的生命。（4）浸润作用：颗粒大冲量大的雾滴会冲击到燃烧物表面，从而使燃烧物得到浸湿，阻止固体挥发可燃气体的进一步产生，到达灭火和防止火灾蔓延的目的。（5）洗涤作用：细水雾具有洗涤烟雾、废气的作用、对液体的乳化和稀释作用等。这是因为燃烧的灰粒、煤烟颗粒与细水滴粘合而得到洗刷。

2.3 细水雾灭火系统的优缺点

细水雾灭火系统具有以下优点：

（1）灭火性能好、应用广泛，对火势猛烈、蔓延速度快的火灾，灭火性能更佳；（2）细水雾喷射时可有效降低火灾中的烟气含量及毒性，提高能见度，有利于人员安全疏散，并且降温作用强，火场周围的环境温度低，便于救灾人员接近。（3）水作为灭火介质，对环境、保护对象、保护区人员均无损坏和污染，是环保型灭火系统；（4）电气绝缘性能更好，可以有效扑救带电设备火灾。（5）水作为灭火介质来源广泛，并且灭火用水量少，可持续灭火，系统不需要庞大的储水设施，在相同的灭火时间内，喷水量仅为水喷淋的10%左右；（6）采用管道重量小，管径小，使得系统便于安装，节省安装费用。

细水雾灭火系统具有以下缺点：

（1）高压系统的管路、配件及水泵的工作压力很高；（2）为避免喷嘴堵塞，对水质要求很高。

2.4 细水雾灭火系统设计

细水雾灭火系统分类较多，现应用较广泛的为泵组式高压细水雾系统。

现就以下工程实例，介绍高压细水雾灭火系统的设计。

2.4.1 系统概述

在车站轨行区屏蔽门外侧采用泵组式区域控制阀控制的高压细水雾自动灭火系统，本系统为开式系统。

2.4.2 高压细水雾灭火系统组成

高压细水雾灭火系统由高压细水雾泵组、细水雾微型喷嘴、过滤器、区域控制阀组、不锈钢管道等组成。

高压泵组由高压泵、稳压泵、控制柜、调节水箱、水箱进水过滤器、补水电磁阀、安全泄压阀、压力传感器、机架及连接管道、阀件、控制柜等组成。由液位控制器实现对水箱自动补水；安全泄压阀用于调节泵组的出口压力；泵组部件材质为不锈钢。

区域控制阀组由系统控制（电动）阀、供水球阀、压力开关、压力表及连接管道等组成。区域控制阀组输入电压为AC 220V。阀有手动启动功能，能进行电动及机械应急启动。

高压细水雾喷头最低工作压力为10 MPa，雾滴直径DV0.9≤200 μm。系统管道采用材质为316的高压不锈钢管，管道连接采用焊接或高压卡套管件连接。管道、管件的工作压力为14 MPa。

2.4.3 高压细水雾灭火系统设计

（1）设计参数及标准

①系统持续喷雾时间30 min，系统响应时间≤30 s。②系统的补水压力不低于0.2 MPa，且不得大于0.6 MPa。③设计流量根据轨行区一侧发生火灾时的喷嘴同时喷雾所需流量确定。④高压系统管网水力计算采用Darcy-Weisbach（达西-魏斯巴赫）公式。

（2）系统工作原理及工作方式

①系统工作原理

在正常工作下，细水雾系统从泵组出口至区域阀前的管网内，维持一定压力，当压力低于稳压泵的设定启动压力1 Mpa时，稳压泵启动，使系统管网维持稳定压力（1-1.2）MPa，稳压泵运行超过10 s后压力仍达不到1.2 MPa时，主泵启动，稳压泵停止。

②系统控制方式

系统控制方式有自动控制、手动控制和应急操作三种方式。

a当进站列车发生火灾时，车控室接到火灾信号后，可立即启动轨行区的高压细水雾系统，以利于车厢人员迅速疏散、逃生。b在轨行区阀组箱内设有手动启动按钮，当进站列车发生火灾时，工作人员也可手动开启轨行区的高压细水雾系统。c应急启动：当发现进站列车发生火灾时，控制室和手动启动出现故障时可通过区域控制阀的手柄，打开控制阀启动系统喷放细行水雾。

（3）系统设计图，如图2所示。

3 细水雾灭火系统在消防领域中的应用前景

细水雾灭火系统以其特有的优点，近年来在消防领域中引起了人们的普遍关注并获得了广泛的研究。在我国环保日益受到重視，水资源日益紧张的今天，细水雾灭火系统将有非常广阔的开发和应用前景。

参考文献

[1] 刘秀云，吴超，陈玉琼.细水雾灭火影响因素研究进展[J].消防科学与技术，2010，29（4）：269-272.

[2] 蔡昕，倪小敏，肖修民，等.组合式细水雾洗消喷头的设计与研究[J].消防科学与技术，2009，28（1）：50-52.