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细水雾的介绍 摘要 细水雾灭火系统是近几年迅速发展的一种新型灭火系统。它是以水为介质，在特定工作压力下喷洒细水雾控火或灭火。细水雾的雾滴直径小，比表面积大，遇高温时大量吸热迅速气化降低火场温度，降低氧气含量达到迅速灭火的功效。本文扼要的说明了细水雾灭火系统的发展及应用。介绍了细水雾灭火系统的原理及细水雾灭火系统和传统水喷淋系统、气体灭火系统的简单比较，并提出了限制细水雾灭火系统发展的问题。 细水雾灭火系统发展概况 自古以来，人们就懂得用水扑灭火灾。“水火不相容，水火相克”远古时代就人所共知，因此，说水是人类最早应用的灭火剂，随着人类社会的发展，科技的进步，火灾种类和形式发生了很大的变化，人类利用水来灭火的方法也相应的向前发展。 细水雾灭火技术在消防方面的应用始于20世纪40年代，当时主要用于特殊的场所，如运输工具等。由于当时水喷淋灭火技术作为主要发展和研究方向，细水雾灭火技术没有得到深入研究，故一直发展比较缓慢。随着科学技术的进步、人们防灭火观念的转变，特别是发现卤代烷灭火剂对大气臭氧层有破坏作用以及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主要替代技术之一得到各界的关注和青睐。细水雾灭火技术在20世纪90年代才得到飞跃性地发展。 1996年，在美国的马萨诸塞州波土顿市美国消防协会每年5月的年会上，细水雾灭火系统技术委员会提交了细水雾灭火系统标准，并获得美国消防联合会的批准。并于同年7月18日颁布，8月9日开始实施。7月26日，96版NFPA750被批准为美国国家规范。这是世界上第一本细水雾灭火系统的设计安装规范，而且是一本性能化的规范。它的出现进一步推动了细水雾灭火技术的深入研究，也预示着细水雾应用将进入一个新阶段。 许多发达国家(主要是欧美国家)他们在经历了多年的理论性试验探索以及应用性研究后，已经相继开发出多种类型的细水雾灭火系统。并且开始广泛应用在相关领域和场所，目前已有产品进入国内市场，有的已投入使用。 我国20世纪90年代末开始进行细水雾灭火系统的研究开发和试验工作，并列为国家“九五”科技攻关项目。其主要是参照美国NFPA750标准并结合我国实际应用情况开展各项研发工作，至此已经相继开发出相应的细水雾灭火系统，目前已有产品问市及应用。 目前北京、浙江省及湖北省的主管部门已制定出相应的细水雾灭火系统设计、施工及验收规范，江苏省和湖南省的主管部门也正在制定出相应的设计、施工及验收规范。相信随着细水雾产品的大量应用，很快会有国家级的细水雾灭火系统设计、施工和验收标准和规范出台。 细水雾灭火系统灭火机理 细水雾灭火系统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： 冷却：粒径越小，相对表面积越大，受热后更易于汽化，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，从而使燃烧物表面温度迅速降低，当温度降至燃烧临界值以下时，热分解中断，燃烧随即终止。 窒息：细水雾喷人火场后，迅速蒸发形成蒸气，体积急剧膨胀，最大限度地排除火场空气，使燃烧物周围的氧含量迅速降低。当燃烧物周围的氧气浓度降低到一定程度时，燃烧即会因缺氧而受到抑制或中断。 阻隔热辐射：细水雾喷人火场后，蒸发形成的蒸气迅速将燃烧物、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它物品，达到防止火焰蔓延的效果。 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
另外还有对液体的乳化和稀释作用，在灭火的过程中，往往会有几种作用同时发生，从而有效灭火。 细水雾灭火系统的组成 细水雾灭火系统的组成与雨淋自动灭火系统相似，主要由水源、供水设备、供水管道、雨淋阀组、探测器、控制器和细水雾喷头组成。细水雾灭火系统按启动方式分自动控制、手动控制和应急操作三种。细水雾灭火系统按喷头分为开式系统和闭式系统。对于古建筑消防，细水雾灭火系统多采取自动报警、开式、手动控制系统。 细水雾灭火系统分类 按介质分为 单相流系统：是指采用单管供水至每个喷头的细水雾灭火系统。 双相流系统：是指水和雾化介质分开来供给并在细水雾喷头上混合的细水雾灭火系统。 按系统工作压力分为 低压系统：系统管网工作压力小于或等于1．21 MPa的细水雾灭火系统。 中压系统：系统管网工作压力大于1．21 MPa，小于或等于3．45 MPa的细水雾灭火系统。 高压系统：系统管网工作压力大于3．45 MPa的细水雾灭火系统。 按应用方式分为 局部应用系统：系统被设计和安装成向保护对象直接喷射细水雾的应用方式。 全空间应用系统：是指设计和安装成用来保护整个封闭空间里的所有危险的应用方式。 分区应用系统：系统被设计和安装成用于保护在一个封闭空间的某个预定部分的危险的应用方式。 按动作方式分为 开始系统(雨淋系统)和闭式系统(即湿式系统、干式系统和预作用系统)。 按供水方式分为 泵组式系统：采用泵组进行供水的细水雾灭火系统。 容器式系统：采用储水容器、储气容器进行加压供水的细水雾灭火系统。 按保护区多少分为 组合分配系统：用一套灭火系统保护两个或两个以上保护区或保护对象的细水雾灭火系统。 单元独立系统：用一套灭火系统保护一个保护区或保护对象的细水雾灭火系统。 细水雾雾滴分类（或分级） 按照喷射水雾中水微粒的大小分布，细水雾可分为三类。 Ⅰ类细水雾：累积百分容积分布曲线全部位于连接Dv0.1=100微米和Dv0.9=200微米连线的左边，这代表了最精细的水雾。目前大多数生产厂商生产的是Ⅰ类细水雾喷头。 Ⅱ类细水雾：是累积百分容积分布曲线的一部分，位于Ⅰ类喷雾界限以外，但全部在连接Dv0.1=200微米和Dv0.9=400微米连线的左边。这类细水雾可以通过压力喷射喷头，双相流喷头及许多冲击式喷头产生，由于有较大水滴出现，相对于Ⅰ类细水雾，Ⅱ类细水雾更容易产生较大的流量。 Ⅲ类细水雾：Dv0.9大于400微米，或者曲线任何部分超过Ⅱ类分界线的右边（但Dv0.9小于1000微米），这种细水雾主要由中压，小孔口喷头，各种冲击式喷头产生的，并且它们可以得到较大流量。这类细水雾适于A类易燃物，且在某些特定环境下，也可用来控制或扑灭B类火灾。 研究表明，扑灭B类火灾水雾颗粒小于400μ是必需的，而较大的颗粒对于A类火灾是有效的，这是由于燃料被浸温。正因为如此，细水雾的定义包括了Dv0.99为1000μ。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（Water Spray），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400μ的水雾。 水滴粒径大小与灭火能力的关系 细水雾的灭火功能比较复杂，它与可燃物的类型、可燃物的数量以及燃烧速度和细水雾的粒径等有关。水滴粒径大小和细水雾的灭火能力之间的关系是相当复杂的，一般地说，I类和Ⅱ类细水雾用于扑灭液体油池内的火灾效果较好，而且不会搅动油池内的液面。 通常情况下，很难用I类细水雾灭A类易燃物，因为I类细水雾不能穿透碳化层而浸湿燃烧物质。但是，如果喷雾速度很高，在表面燃烧，或者封闭体有较大程度的氧气减少的情况下，A类火却能用I类细水雾灭掉。这个现象说明，仅仅水滴大小分布不能确定细水雾灭掉一个给定的火灾的能力。火灾能否被扑灭，取决于诸如燃料特性、封闭空间效应、水雾强度和水雾速度(动量)等多种因素。 对于一个给定的保护对象来说，细水雾雾滴的尺寸不是判定水雾能力和适用性的唯一依据，它还与火焰有关系的喷雾方向、水雾强度和喷射速度有关。 细水雾灭火系统适用范围和应用场所 细水雾适用于A、B、C类及带电设备火灾。可用于保护经常有人场所。 细水雾灭火系统可用于扑救下列物质的火灾： 室内可燃液体火灾；室内固体火灾；室内油浸变压器火灾；计算机房、交换机房等火灾；图书馆、档案馆火灾；配电室、电缆夹层、电缆隧道、柴油发电机房、燃气轮机、锅炉房、直燃机房等；船舶A类机器处所：如机舱中的柴油发动机、柴油发电机、燃油锅炉、焚烧炉、燃油装置等；其它适于细水雾灭火系统的火灾。 细水雾系统不得直接用于和水产生剧烈化学反应或产生一定有害物的物质上，如锂、钠、钾、镁、钛、锆、铀等金属或其化合物。细水雾系统不能直接应用于有低温液化气体的场合(如液化天然气)。 性能比较 相对于水喷淋灭火系统或常规水喷雾灭火系统 (1)用水量大大降低。通常而言常规水喷雾用水量是水喷淋的70％～90％，而细水雾灭火系统的用水量通常为常规水喷雾的20％以下； (2)降低了火灾损失和水渍损失。对于水喷淋系统，很多情况下由于使用大量水进行火灾扑救造成的水渍损失还要高于火灾损失； (3)减少了火灾区域热量的传播。由于细水雾的阻隔热辐射作用，有效控制火灾蔓延； (4)电气绝缘性能更好，可以有效扑救带电设备火灾； (5)能够有效扑救低闪点的液体火灾。 相对于气体灭火系统 (1)细水雾对人体无害，对环境无影响，适用于有人的场所； (2)细水雾具有很好的冷却作用，可以有效避免高温造成的结构变形，且灭火后不会复燃； (3)细水雾系统的水源更容易获取，灭火的可持续能力强； (4)可以有效降低火灾中的烟气含量及毒性。 需解决的问题 (1)细水雾全空间灭火系统不能等同于全淹没气体灭火系统，与全淹没气体灭火系统相比，细水雾的灭火能力更多地依赖于喷头工作参数的选择以及与保护对象相对位置的确定。就目前细水雾产品还达不到将细水雾雾滴均匀地分布于整个被保护空间，且带有一定冲量到达燃烧面。 (2)根据试验证明细水雾灭火系统灭遮挡火有很大的难度，当在喷头和火焰之间放置障碍物时，火焰附近的温度不能很快地降下来，灭火时间将有很大变化，有时将不能达到灭火目的。这是由于障碍物的阻挡作用使细水雾在障碍物的表面沉积下来，减少了水雾的数量和动量所致。 (3)细水雾灭火系统的性能主要取决于两个能力：一个是其产生足够小的水滴的能力，一个是将足够数量的水分布到整个空间的能力。这两种能力又受液滴大小、速度分布、冲量以及喷头几何特性等因素的影响，同时也受保护对象的几何形状和被保护空间大小等其它客观因素的影响。 如何解决上述问题，将是细水雾灭火系统应用和发展的关键。 相信，在国际社会的共同努力下，细水雾灭火技术将进一步发展，并在各个领域得到更广泛的应用，造福于人类社会。
参考文献： [1]李宝利、田亮，高压细水雾系统的研究，消防科学与技术，2000年2月第1期 [2]杨琦、潘京生，高压细水雾灭火系统技术，给水排水，Vol.29 No.9 2003 [3]刘江虹、廖光煊、范维澄、秦俊，细水雾灭火技术及其应用，火灾科学，第10卷第1期2001年1月 [4].Fire protection of metro systems, 6th Asia-Oceania Symposium on Fire Science and Technology, Korea, 861-862, 2004.
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