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1、细水雾灭火系统介绍本文介绍了细水雾的概念及灭火原理，扼要地说明了各种细水雾灭火系统的构成及其应用，并结合有关试验成果，对其灭火效果进行总结和分析。细水雾的定义”“细水雾 （watermist）是相对于“水喷雾”(waterspray)的概念，所谓的细水雾，是使用特殊喷嘴、通过高压喷水产生的水微粒。在 NFPA750 中，细水雾的定义是：在最小设计工作压力下、距喷嘴 1 米处的平面上，测得水雾最粗部分的水微粒直径 Dv0.991不大于 1000按水雾中水微粒的大小，细水雾分为 3 级，如图 1&#
2、160;所示。第1 级细水雾为 Dv0.1=100 同 Dv0.9=200 连线的左侧部分，这些代表最细的水雾。第 2 级细水雾，是第 1 级细水雾的界限与 Dv0.1=200 同Dv0.9=400 连线之间的部分。这种细水雾可由高压喷嘴、双流喷嘴或许多冲撞式喷嘴产生。由于有较大的水微粒存在，相对于1 级细水雾，2 级细水雾更容易产生较大的流量。第 3 级细水雾为 Dv0.9 大于 400，或者第
3、;2 级细水雾分界线右侧至 Dv0.99=1000 之间的部分。这种细水雾主要由中压、小孔喷淋头、各种冲击式喷嘴等产生。研究表明，扑灭 B 类火灾水雾颗粒小于 400 是必需的，而较大的颗粒对于 A 类火灾是有效的，这是由于燃料被浸湿。正因为如此，细水雾的定义包括了 Dv0.99 为 1000。在 NFPA750中定义的细水雾，既包含了 NFPA15 中定义的一部分水喷雾系统（ WaterSpray ） ，
4、;又 包 含 了 在 高 压 状 态 下 普 通 喷 淋 系 统（Sprinklers）产生的水雾。一般情况下，细水雾是指 Dv0.9 小于400 的水雾。细水雾的灭火机理及应用细水雾灭火系统成功的关键，是增加单位体积水微粒的表面积。水微粒子化以后，即使同样体积的水，也可使总表面积增大。而表面积的增大，更容易进行热吸收，冷却燃烧反应。吸收热的水微粒容易汽化，体积增大约 1700 倍。由于水蒸汽的产
5、生，既稀释了火焰附近氧气的浓度，窒息了燃烧反应，又有效地控制了热辐射。可以认为，细水雾灭火主要是通过高效率的冷却与缺氧窒息的双重作用。细水雾水微粒直径大小的分布与灭火能力的关系是个复杂的问题。一般来讲，第 1 级和第 2 级细水雾用于扑灭液体燃料池内的火灾效果较好，而且不会搅动池内的液面。通常情况下，用第 1 级水雾扑灭类可燃物是比较困难的，这可能是该细水雾不能穿透碳化层而浸湿燃烧物质。然而，因为细水雾的喷射速度很高，在燃烧处于表面或封闭空间内，有利于氧气减少的情况下，还是可以扑灭类可燃物的。这说明，对于一定的燃烧物，细水雾的颗粒直径
6、不是决定灭火能力的唯一因素。系统的灭火效果还与细水雾相对于火焰的喷射方向、速度和喷水强度等有密切的关系。美国海军实验室（NavalResearchLaboratory）曾对下列 3 种细水雾灭火系统的灭火效果做了一系列试验：单流低压系统（ Single-FluidLow-PressureSystems ） 、 单 流 高 压 系 统（Single-FluidHigh-PressureSystems）和双流系统（Twin-FluidSystems）。试验表明，单流低压系统产生较大的水微粒
7、，在扑灭深层的A 类火灾时，表现出良好的效果。这是由于其相对较大的流量(单流高压系统的至倍 )，产生了表面的浸湿作用，但减弱了系统扑灭受遮挡的火灾的能力。而单流高压系统的灭火效果则完全相反，由于较小的水微粒直径，提高了扑灭受遮挡火灾的能力，而减弱了扑灭深层的 A 类火灾时的效果。试验显示，大空间内受阻挡的火灾，当火灾处的氧气浓度降到 18%以下时，火焰即可熄灭。细水雾灭火系统与卤代烷或其它气体灭火系统相比，灭火时间要长得多，前者约为 100-200 秒，后者约为 10-20 秒。另外，封闭空间开口大小对细
8、水雾灭火效果的影响较小，在敞开空间内，细水雾系统比气体灭火系统具有非常明显的优势。火灾规模的大小，对细水雾灭火系统的灭火效果也有影响，燃烧猛烈的火灾较燃烧缓慢的火灾容易被扑灭。这是由于前者氧气消耗的快，并伴随有大量蒸气和紊流的产生。细水雾系统喷水的同时，火场的温度急剧下降，这有助于人工灭火并减少热量造成的财产损失。关于细水雾的电气绝缘性，国外某公司曾用SecuripexFire-Scope2000 细水雾灭火系统做过试验，将该系统喷入设有电动机、发电机和配电盘的封闭房间内，上述设备内部的电压为 220440V。结果显示，在释放过程中，电阻读数明显下降，但和通常一样，设备运转
9、正常。在一般情况下，随着设备变得干燥，电阻值会恢复到正常值。细水雾系统能否用于电器设备，关键在于水雾微粒的大小。某一种类的细水雾系统用于电器设备时，应通过有关部门的认证。细水雾系统可用于保护工厂贵重的生产设备、高层建筑内的油浸电力变压器室、自备柴油发电机房及其储油间和燃油、燃气锅炉房。高压及双流介质细水雾系统，可用于重要的高层建筑内的高、低压配电室，重要的电子通信设备机房，电厂的控制室，燃气涡轮机等场所。细水雾灭火系统的分类细水雾喷嘴，是含有一个或多个孔口，能够将水滴雾化的装置，它是系统中最为关键的部件。细水雾喷嘴产生水微粒的原理为下列五种方式之一，液体以相对于周围的空气很高的速度被释放出来，
10、由于液体与空气的速度差而被撕碎为水微粒子；液体流碰到固定的表面，因碰撞产生水微粒子；两股组成类似的水流相互碰撞，每股水流都形成水微粒子；液体振动或电子粉碎成水微粒子（超声波和静电雾化器）；液体在压力容器中被加热到高于沸点，突然被释放到大气压力状态（突发液体喷雾器）。按不同的标准细水雾系统可分为下列系统：低压系统，工作压力小于 12.1bar(175psi*)；中压系统，工作;压力为 12.1bar(175psi)34.5bar（500psi） 高压系统，工作压力大于 34.5bar(500psi)。局部应用系统（ LocalApplicatio
11、nSystems），如保护蒸气涡轮 机 组 轴 承 ， 炼 油 厂 的 热 油 泵 ； 全 淹 没 系 统（TotalFloodingApplicationSystems），保护整个防护区，如燃气涡轮机组机房。预制系统（PreengineeredSystems），如压缩气体钢瓶驱动的双流系统，钢瓶及水罐有若干种规格，都是在工厂加工好的，设计 中 根据 防护 区 面积&
12、#160;的大 小 来选 择； 工 程 系 统（EngineeredSystems），其构成和工作方式类似常规的雨淋系统（DelugeSystems）。单流介质系统 (SingleFluidMediaSystems)和双流介质喷雾系统(TwinFluidMediaSystems)。单流介质系统，是仅以水为灭火剂，由一路管道供到喷嘴。系统由喷嘴，水泵雨淋阀，探测器及控制器组成。双流介质喷雾系统，水及雾化介质由不同的管路分别供给，并在喷嘴处混合、碰撞而产生水微粒子，该水雾喷嘴的外形见图 3。雾化介质分为两路，
13、一路用于推动储水罐内的水，另一路直接供到喷嘴。储水罐内的水处于常压，灭火时由高压气体推动而进入防护区。雾化介质是可以通过与水混合并产生细水雾的高压空气或其他气体。实际工程中的细水雾灭火系统往往是上述几种分类的组合，现以应用较为广泛的 SecuripexFire-Scope2000 细水雾灭火系统为例，该系统属于是低压、双流、预制式系统。喷嘴内气、水两种介质的工作压力 5.5bar，产生水微粒尺寸为 200，喷嘴的特性系数 K=4.5L/min.bar1/2，推荐喷头间距为 3.0m，相应喷水强度为0.95L/min.m2。系统的设计水
14、力计算，低压系统类似普通喷淋系统，按 Hazen-Williams公式计算，中压、高压系统按 Darcy-Weishach 公式计算。由于流速、水温、粘滞系数及管道粗糙系数极大地影响水的紊流程度，从而影响管路的压力损失，而 H-W 公式不能对上述参数作出修正。一般情况下，特别是中、高压细水雾系统，比低压细水雾系统更容易出现较高的流速。由于 D-W 公式充分考虑了实际流体特性，即雷诺数和管壁粗糙度，所以中压、高压系统按 D-W 公式而不用 H-W 公式。又由于管径越小，管壁粗糙影响越大。
15、当设计中为减小系统重量而选择很高的摩阻损失，以便安装在受限制的空间内，如飞机的货仓内，用 H-W 公式计算不精确，则应采用 D-W 公式。喷头设置，喷淋或普通水喷雾系统是按设计喷水强度设置喷头，细水雾喷头的设置的间距、与墙体的距离、距障碍物的距离以及与吊顶的距离是根据各种喷头的特性而定，不涉及喷水强度的概念。过滤器设置，固体颗粒物的累积有可能造成系统水头损失的增大或堵塞，在系统的供水干管或立管上设过滤器。滤网孔眼最大尺寸不应大于最小喷嘴孔口直径的百分之八十。某些时候，还需要在每个喷嘴前设过滤器。系统水源应保证系统喷雾时间不小于 30
16、分钟。当然这并非要求灭火时间一定是 30 分钟，如 SecuripexFire-Scope2000 系统用于内燃机房、或可燃油事故储油池时的灭火时间是 10 分钟。系统的组成，预制系统前文已经介绍过了，其它系统一般为雨淋系统，由雨淋阀、水雾喷头、管路、探测器及控制器组成，雨淋阀是专门用于水喷雾系统的小规格雨淋阀。细水雾灭火系统的工作原理与水喷雾灭火系统类似，典型的系统工作原理是：自动启动状态，防护区设多个探测器，当火灾发生时，系统控制盘接受探测器探测的动作信号，向火灾区域喷水雾；手动启动状态，防护区设多个探测器，当火灾发生时，探测器发出报警信号或在现场人员确认火灾后，打开在设发生火灾区域最近处的手动启动装置（手动与自动切换型），动细水雾系统，向火灾区域喷水雾。如图所示：