一区二区福利导航在线 超细水雾灭火装置的应用及原理

　　摘要：超细水雾灭火与卤代烷、CO2,泡沫等灭火方法相比，具有灭火剂用量少、设备简单、造价低以及绿色无害等优点，并且体积小巧，非常适合于移动电源车辆。目前，国外的一些研究机构已经开始在军用战车上进行细水雾灭火，用以有效保护军用车辆免受火灾危害的研究。北京恒泰消防淮海灭火器工厂直营价格敬请电询，北京负责配送，专营MFZ5/ABC手提式干粉灭火器及二氧化碳、水基型等类型手提式灭火器，提供灭火器年检维修充装服务，提供消防设施检测及电气检测服务，消防专营资质，放心选购，品质三包。

　　1 问题的提出

　　移动电源车大多以柴油为燃料，柴油是闪点为60℃的丙类液体，具有较大的火灾危险性，属于易燃车辆装备。一旦火灾发生，轻者造成设备损坏、烧毁，重者使部队作战及保障系统瘫痪，因而迅速扑灭移动电源车内的初期火灾显得尤为重要。虽然目前车上都配有泡沫、二氧化碳、干粉等灭火器，但是这些灭火器都不能实现自动灭火，发生火清后操作人员在未经专门训练情况下，不可避免地会手忙脚乱。要求他们在最短时间内冷静地完成跑向灭火器-摘下灭火器-拔下保险销-靠近并对准火焰底部-按下鸭嘴开关开始喷射等一系列动作，在当时紧迫情况下未免有些难度过大，因而常常会贻误火情。再者，这些灭火器的存放都有一定的温湿度要求，必需每隔1年进行换药或者作水压实验，这些因素使得灭火器在关键时刻很可能不能发挥作用。因此，有必要针对移动电源这样的易发火灾车辆，寻求一种迅速可靠、高效经济、占地面积小的灭火装置。

　　2 超细水雾灭火的应用及机理

　　2.1超细水雾灭火的应用

　　水是人们认识最早也是应用最广的灭火剂，它经历了水-水喷琳-水喷雾-细水雾-超细水雾这样的发展历程，相应的水滴平均直径由水喷淋1一2mm，水喷雾200um，发展到超细水雾50um，用水量从原来的很大发展为极小。人们对细水雾及超细水雾灭火系统的青睐，主要是因为其用水量极小，再加上水来源广、无毒、廉价以及绿色环保，非常适合于舰船、飞机、列车等移动的封闭空间。目前，细水雾以及超细水雾灭火系统越来越受到各国研究者的关注。70年代末，美国海军用有限的舰载水源，以超细水雾扑救潜艇舱室火灾试验，开始了超细水雾灭火的新技术。80年代中期，英国海军进行了用超细水雾扑救潜艇鱼雷舱火灾试验。其后，英国民航局(CAA)和美国联邦航空局(FAA)都出资支持用超细水雾扑救民航机客舱火灾以延长逃生时间的研究工作。近年来，通行在英法海底隧道的列车上也成功安装了超细水雾灭火系统。

　　传统的水喷淋灭火方式在扑救B类火灾时，因为水滴粒径大，落下时会冲击油面，飞溅油火，致使火势蔓延，因此不适用。相反超细水雾灭火由于水滴粒径小，冲击力小，不会造成油火四溅，并且当雾状水以一定的速度喷向非水溶性可燃液体表面时，由于水雾的冲击作用，在可燃液体表面形成一层由"油包火"和非水溶性液体混合组成的乳状物，覆盖了可燃液体的表面，从而使得可燃液体的燃烧难以进行。因此，可以用于扑救汽油、煤油、乙醇等低燃点液体可囘燃囘物的火灾，也可以用于浓硫囘酸、浓硝酸场所的火灾。并且，由于雾状水滴之间是不连续、不导电的，所以，也可以用于扑救带电设备的火灾。另一方面，由于用水量极小，在相同灭火时间内仅相当于水喷淋系统用水量的5%，因此，热冲击与水渍损失小，对保护对象、环境及人体无任何损害与污染。当使用纯水作为灭火剂时，可以用于贵重电子设备、计算机房等场合。

　　2.2超细水雾灭火的机理

　　扑救火灾的指导思想为尽早发现火灾并将其扑灭，这就要求水尽可能多地在最短时间内汽化。而水的汽化时间与它的直径的平方成正比，因此，要求水滴尺寸尽可能小，以增大表面积。这就是超细水雾灭火与水喷淋灭火的区别之处，其索太尔平均直径一般为50um左右。超细水雾灭火虽然可视为水喷淋灭火的拓展，但二者在灭火机理上却大相径庭，因而在灭火速度、用水量、适用火灾类型、对设备的损害方面也相差很远。对于超细水雾来说，其灭火机理主要体现在以下几个方面：

　　(1)吸热降温作用由于单个水滴尺寸很小，它的总表面积很大，因而水滴的表面换热系数增大，在环境温度高时，可以迅速汽化。由热力学可知，水的汽化潜热很大，可达约2280КJ/kg，远比水温升吸热量大得多，因而可吸收大量热量，使火焰及燃烧物表面的温度迅速降低，降低封闭空间内的温度;

　　(2)隔氧窒息作用超细水雾在受热气化过程中不仅吸收大量热量，同时产生原体积1700倍的水蒸气。水滴以其蒸发的彻底性和快速性产生的大量水蒸气能降低燃烧区氧的体积分数(也即氧气含量)，使燃烧因缺氧而受到抑制。同时由于水滴迅速蒸发，在火焰外部形成一高浓度的水蒸汽层，该层的存在阻碍了外界氧气向火焰区的扩散，而火焰区内由于可燃烧物燃烧消耗大量氧气而使氧气含量迅速下降，达到自身窒息灭火;

　　(3)阻隔辐射作用超细水雾喷人火场后，蒸发形成的蒸汽迅速将燃烧物、火焰和烟羽笼罩，并且由于外围超细水雾具有很大的表面积和很高的密度，对火焰的辐射热具有**的阻隔能力，能有效抑制辐射热引燃周围其他物品，达到防止火灾蔓延的效果。

　　3 移动电源车超细水雾灭火装置设计

　　柴油发电机的火灾主要是柴油火灾，其次是发电机和电缆的电气火灾〔'〕，因此，用超细水雾灭火系统非常适合。其具体思路为采用局部灭火方式，在柴油发电机和配电箱上部各安装一个超细水雾喷头，由火灾探测器自动控制或由手动方式控制，一旦发现火情就立即启动喷雾装置，可以在最短时间内扑灭火灾。系统图如图1所示，实物图如图2所示。

　　3.1超细水雾动力方式

　　目前，产生细水雾的动力源主要是预安装系统和高压水泵直接雾化系统，后者中水需要被加压至8MPa乃至更高，对水泵及管路有很高要求。而预安装系统则由事先充人压缩气体的高压钢瓶以及储水罐组成，无可运动部件，且无需电力驱动，一次补水充气可保证长时间使用，因此，非常适合在车辆上使用。

　　高压钢瓶内充储压力为10MPa、纯度不低于95%的氮气，工作时分两路供气，一路经节流降压后用于推动储水罐内的水，另一路节流降压后直接供到喷嘴。平时储水罐内的水处于常压，灭火时由高压气体推动而进人防护区。

　　3.2水一氮两相流喷嘴

　　喷嘴是超细水雾灭火系统的最关键部件之一，它直接决定着灭火效能。衡量喷嘴性能的主要参数为雾滴的平均粒径、速度和喷嘴出口雾化角。

　　(1)雾滴的平均粒径如前所述，雾滴的平均粒径在很大程度上决定了水雾吸收热量并汽化的能力，对火焰流场结构的影响很大。

　　(2)雾滴的速度雾滴速度决定着喷雾的动量。在水滴粒径一定的情况下，雾滴速度越大则喷雾的动量越大。喷雾的动量决定着雾滴穿越空间中的障碍物的能力，以及雾滴能否克服火焰周围上升热气流及火羽而到达火焰内部继而吸热汽化。

　　(3)雾化角雾化角表示喷嘴出口处雾化流的扩张角，它决定了雾滴的空间分布以及单个喷嘴所能灭火的有效面积。

　　本文设计研究的水雾化方式采用水一氮气双流体(或称两相流)喷嘴，喷嘴由内腔、外腔及共振腔组成，内腔为水通道，外腔为压缩氮气通道。当高速气流喷出冲击共振腔时，在出口与腔之间由于聚能会产生超声波场。从内腔喷出的水在气流粉碎作用及强超声波场的双重作用下，迅速被雾化成浓密的微细水雾。喷嘴结构如图3所示。经测量，在气压为0.45MPa，水量为40L/h时，粒径<50um的雾滴个数占总数的79.9%，可见雾化质量非常好。另外，喷嘴有效射程为3m，有很强的穿越障碍能力，即使在车箱门窗全敞开情况下也不影响使用效果。喷嘴出口处雾化角为60°，按车箱高度2m计算，则单个喷嘴可保护直径达2.3m的圆形区域，这对车载柴油机已经足够了。

　　利用高速氮气的动能携带细小的水雾喷射囘到可囘燃囘物表面，这样避免了雾滴太小不能穿透火焰的问题。另外重要得一点是，喷向火场的高速的氮气流会使火灾失去稳定燃烧的条件，这克服了超细水雾本身对灭小火效果不佳的缺点，非常适用于初发火灾。同时氮气本身就是很好的灭火剂，因而，超细水雾的灭火性能将大大提高，这是水一氮气两相流超细水雾独有的灭火机理。

　　3.3系统控制

　　通常情况下，车内火情由耐高温、防水(防爆)型火灾探测器监测。发生火灾时探测器给电控箱信号，由电控箱控制声光报替器报警，同时给喷嘴前的水、气电磁阀打开指令，随即喷嘴喷雾灭火。车箱内还设有手动开关，用以在特殊情况下(如火灾探测器未响应)紧急喷雾灭火。

　　4 结论

　　超细水雾灭火与卤代烷、CO2,泡沫等灭火方法相比，具有灭火剂用量少、设备简单、造价低以及绿色无害等优点，并且体积小巧，非常适合于移动电源车辆。目前，国外的一些研究机构已经开始在军用战车上进行细水雾灭火，用以有效保护军用车辆免受火灾危害的研究。细水雾系统在备用状态时储水瓶为常压，不存在泄漏问题，安装与日常维护十分便捷。另外，进行的带电喷放细水雾试验表明，由于细水雾是由不连续水滴组成的气溶胶，因而，具有很好的电绝缘性能，已经被大量应用于油浸式变压器等场合。这种灭火装置还可以用于气源车、易燃液体罐车等车辆，有着很广泛的应用前景。文/李刚秦岩郭剑峰