細(xì)水霧的起源及發(fā)展
所謂的“細(xì)水霧”,在英文里主要有watermist、waterfog、finewaterspray幾個(gè)詞,watermist在文獻(xiàn)中使用最多。細(xì)水霧在消防方面的應(yīng)用始于四十年代,當(dāng)時(shí)主要用于特殊的場所,如運(yùn)輸工具等?,F(xiàn)在由于環(huán)保問題,鹵代烷滅火劑被逐步淘汰,而細(xì)水霧作為滅火劑對于環(huán)境的潛在優(yōu)勢使其應(yīng)用范圍在不斷的拓展,細(xì)水霧滅火系統(tǒng)用于居住建筑、可燃性液體儲(chǔ)存設(shè)施及電器設(shè)備方面的研究,已經(jīng)取得了令人鼓舞的成果。
1993年,來自工程界和科研部門、細(xì)水霧系統(tǒng)的制造商、保險(xiǎn)公司、行政管理部門和工業(yè)用戶的代表,組成了美國消防聯(lián)合會(huì)細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)(NFPATechnicalCommitteeonWaterMistFireSuppressionSystems),該委員會(huì)開始編制用于規(guī)范細(xì)水霧技術(shù)的NFPA標(biāo)準(zhǔn),作為設(shè)計(jì)和安裝的依據(jù)。
1996年,在美國的馬薩諸塞州波士頓市每年5月20-23日的年會(huì)上,細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)提交了細(xì)水霧規(guī)范(NFPA750,StandardonWatermistFireProtectionSystems),并獲得了美國消防聯(lián)合會(huì)的批準(zhǔn)。該規(guī)范由國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)于同年的7月18日頒布,生效日期為8月9日,同年的7月26日,96版NFPA750被批準(zhǔn)為美國國家規(guī)范。
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(jì)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Dv0.99不大于1000μ(Dvf的含義:Dvf是水微粒直徑,它的微粒子直徑從0至某一微粒直徑的累計(jì)體積與相應(yīng)的總累計(jì)體積之比,如Dv0.99)。
按水霧中水微粒的大小,細(xì)水霧分為3級。第1級細(xì)水霧為Dv0.1=100μ同Dv0.9=200μ連線的左側(cè)部分,這些代表最細(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=200μ同Dv0.9=400μ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400μ,或者第2級細(xì)水霧分界線右側(cè)至Dv0.99=1000μ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400μ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?yàn)槿绱?,?xì)水霧的定義包括了Dv0.99為1000μ。在NFPA750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400μ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(gè)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(huì)攪動(dòng)池內(nèi)的液面。通常情況下,用第1級水霧撲滅A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?yàn)榧?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A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(shí)驗(yàn)室(NavalResearchLaboratory)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(yàn):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(yàn)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(shí),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3至4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)的能力,而減弱了撲滅深層的A類火災(zāi)時(shí)的效果。試驗(yàn)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(shí),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(shí)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(shí),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(cái)產(chǎn)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(yàn),將該系統(tǒng)噴入設(shè)有電動(dòng)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220~440V。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(huì)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(shí),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(chǔ)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。
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