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最新水消防技术中压单流体细水雾系统介绍公安部四川消防科研所高志石编译概要：由于气体灭火系统在安装和使用成本、维护、对付火灾复燃和环保等方面存在的缺陷，除了气体灭火系统本身在不断改进外，在取代气体灭火技术方面，水消防技术的发展是最迅速，最有效的。双流体细水雾系统替代气体灭火系统，国外使用多年了，国内也在研发双流体细水雾技术，近年相应系统产品也已问世。双流体细水雾系统虽然有了细水雾优良的灭火性能，但由于仍然需要使用高压气体，所以没有完全消除气体灭火系统的缺陷。20世纪末期，作为水消防的最新技术，美国研究用中压单流体细水雾系统来替代气体灭火系统和大喷水强度的喷淋系统，在完成了产品的大量灭火试验和取得UL、FM认证后，作为一种经济、有效的水消防新技术，开始在美国和世界各地广泛使用。产品分为两大类型，一类使用于陆地的工业、商业建筑和设备保护，一类使用于舰船保护。中压单流体细水雾系统，完全排除了气体灭火系统的缺点，具有气体灭火和水灭火的双重优点，由于消防耗水量很少，大大降低了消防的水渍损失。除用来替代气体灭火系统外，也可以代替常规的水喷雾系统和某种场所的水喷淋系统。本文介绍用于陆地美国AquaMist®细水雾系统，用于舰船的系统将另文介绍。作者力图用最简短的篇幅，向读者介绍当今最新的水消防技术同时，详细介绍AquaMist®中压单流体细水雾系统的产品技术性能和系统设计方法，使本文能成为设计人员在设计细水雾系统时的参考资料。由于国内还没有细水雾的设计规范，文中相关资料取自英国喷宝自动酒水头公司北京办事处提供的产品资料和美国NFPA750(StandardonWaterMistFireProtectionSystems)细水雾消防系统规范。国名细水雾喷头型号保护对象系统类型安装时间澳大利亚AM10开式喷头原煤和精煤出料坑道局部应用1995年印度AM10开式喷头A级和B级灭火试验区全淹没1996年澳大利亚AM10开式喷头成品煤出料坑道局部应用1997年英国AM10开式喷头锅炉房局部应用1997年俄罗斯AM6闭式喷头计算机房湿式系统1997年英国AM22闭式喷头电气开关装置和柴油发电机组湿式系统1997年荷兰AM24闭式流行商品零售店湿式系统1997年喷头英国AM4开式喷头易燃液体输送管道全淹没1997年波兰AM6闭式喷头硬纸板印刷湿式系统1998年英国AM22闭式喷头数据处理和通讯预作用系统1998年美国AM4开式喷头柴油发电机组局部应用1998年英国AM10开式喷头柴油消防泵局部应用1998年德国AM10开式喷头喷漆室局部应用1998年澳大利亚AM25闭式喷头注酒精样品库湿式系统+泡沫1998年新西兰AM4开式喷头易燃液体库全淹没1999年荷兰AM24闭式喷头OH-1(中危1)预作用系统1999年荷兰AM4开式喷头蒸汽涡轮发电机组和液压泵房全淹没1999年荷兰AM24闭式喷头涡轮机平台稳定装置湿式系统1999年美国AM24闭式喷头图书馆书库湿式系统1999年英国AM4开式喷头发动机测试间局部应用1999年挪威AM10开式喷头柴油发电机组局部应用1999年英国A24闭式喷头除尘设备湿式系统1999年澳大利亚AM25闭式喷头卧室湿式系统1999年英国AM24闭式喷头计算机房预作用系统1999年英国AM22闭式喷头服务器和数据处理设备机房湿式系统1999年英国AM4开式喷头橡胶粉碎机局部应用1999年英国AM4开式喷头空气洗涤雨淋系统1999年英国AM10开式酒精浴局部应用1999年喷头英国AM25闭式喷头数据处理和计算机房预作用系统1999年美国AM10开式喷头印刷出版局部应用1999年1.AquaMist细水雾系统典型工程实例在系统介绍细水雾技术以前，首先看一下各国的典型式工程实例，在下表中可以看到，原来由气体灭火系统和自动水喷淋系统保护的场所，全部用细水雾系统替代。这是自动水喷淋技术的最新发展。细水雾系统术语和定义气化介质-用来与水机械混合，使水变成水雾的压缩空气或其它高压气体。单流体系统-细水雾系统使用单一供水管道，对水雾喷头供水，喷头靠供水压力产生细水雾。双流体系统-细水雾系统中水和气化介质(高压气体)，通过各自的管道系统供给水雾喷头，水和气化介质在水雾喷头内机械混合后产生细水雾。非预制(EngineerdSystem)细水雾系统-系统需要经过计算和设计，来确定流量、水雾喷头工作压力、管径、水雾喷头保护面积、水雾强度、细水雾喷头型号、数量和喷头布置。预制(Pre-engineeredSystem)细水雾系统-系统流量、水雾喷头工作压力、水雾强度，都是预先确定的。系统管道尺寸、最大和最小管道长度、管道配件数量、水雾喷头数量和型号都是由灭火试验确定的。局部应用系统(LocalApplicationSystem)-细水雾系统直接对位于封闭空间、非封闭空间或室外的保护对象喷雾进行保护。全淹没应用系统-系统对封闭空间喷雾，保护封闭空间内所有危险对象。分区应用系统(ZonedApplicationSystem)保护封闭空间中局部区域的系统。受限制通风(VentilationLimited)-正常工作条件下，封闭空间的所有门窗、开孔是关闭的，封闭空间内细水雾系统工作时，自动关闭封闭空间的通排风系统。-水雾累积容量99%时，包含的雾滴尺寸从0微米至容积99%时测量到的最大雾径尺寸微米值。细水雾(WaterMist,FineWaterSpray,WaterFog)-水雾喷头在最小设计工作压力下，在喷头分水盘下1m平面上，测量到的最大雾滴尺寸1000微米。低压细水雾系统-系统配水管道的压力≤12bar。中压细水雾系统-系统配水管道的压力12bar,34.5bar。高压细水雾系统-系统配水管道的压力≥34.5bar。水雾雾径的分级标准，见图1。(1)Ⅰ级水雾(见上图1区)Dv0.1=100微米(水雾累积容积10%时，最大雾滴尺寸≤100微米)Dv0.9=200微米(水雾累积容积90%时，最大雾滴尺寸≤200微米)这是最细的水雾，在AquaMist系统中，AM4型细水雾喷头的水雾雾滴为Ⅰ级水雾，适用于扑灭B级易燃液体火灾。(2)Ⅱ级水雾(见上图2区)Dv0.1=200微米(水雾累积容积10%时，最大雾滴尺寸≤200微米)Dv0.9=400微米(水雾累积容积90%时，最大雾滴尺寸≤400微米)Ⅱ级水雾通常由下列喷头产生：压力喷射式水雾喷头——双流体式水雾喷头许多撞击式水雾喷头AquaMist系统中AM10型细水雾喷头由于存在稍大尺寸的雾滴，雾流的动能比Ⅰ级水雾大，较容易到达燃烧面，因此，适用于扑灭B级易燃液体火灾，也适用于扑灭A级固体可燃物火灾。(3)Ⅲ级水雾(见上图3区)Dv0.1400微米(水雾累积容积10%时，最大雾滴尺寸≥400微米)Dv0.99≤1000微米(水雾累积容积99%时，最大雾滴尺寸≤1000微米)Ⅲ级水雾通常由下列喷头产生：中压小口径洒水头各种撞击式水雾喷头消防喉管用水雾喷头适用于扑灭A级固体可燃物火灾和某些环境下控制或扑灭B级易燃液体火灾。细水雾系统的应用(1)按照NFPA750规范正确设计的细水雾系统，使用有限的水量，能有效控制和扑灭B级液体燃料和A级固体燃料火灾。研究证明扑灭B级液体燃料火灾，雾滴尺寸400微米是必需的。而较大尺寸的雾滴能喷湿固体可燃物，对扑灭A级固体可燃物的火灾是有效的。所以NFPA750规范定义的Ⅲ级雾滴尺寸为Dv0.99≤1000微米。NFPA750定义的雾滴尺寸也包括了NFPA15固定式水喷雾消防系统规范(StandardforWaterSprayFixedSystemsforFireProtection)的一些水雾喷头。标准喷头在高水压下工作时，也能产生细水雾，如使用在空调机加湿系统中的喷头。雾滴尺寸和水雾灭火能力之间的关系是很复杂的。通常，Ⅰ级水雾和Ⅱ级水雾能成功扑灭液体燃料池和气雾火灾，喷头喷洒的水雾不会搅动液体燃料池的液面。通常情况下，用Ⅰ级水雾扑灭A级固体可燃物火灾是困难的，因为水雾太细，不能到达燃烧物表面湿润并浸透表面烧焦层。但如果水雾喷射速度很高，燃烧发生在表面，或者因为封闭空间效应，加快了火场氧气含量的降低，这种情况下，Ⅰ级水雾也可以扑灭A级固体可燃物火灾。这些事实说明，不能单凭雾滴尺寸来评判水雾对给定火灾的灭火能力。火灾能否被扑灭，取决于燃料的性质、封闭空间效应、水雾强度和水雾速度(动能)等多种因素。对给定的保护对象而言，水雾雾滴尺寸，不是评判水雾灭火能力和适用性的唯一依据，还与水雾相对于火羽流的喷射方向、水雾强度、喷射速度有关。(2)细水雾系统的局部保护系统、分区保护系统和全淹没保护系统，见图2、图3、图4。图2局部保护系统图3分区保护系统图4全淹没式保护系统图2是局部保护系统，主要用于设备的保护。图3是分区保护系统，在同一区域中，有多台需要保护的设备，图中有三套保护系统，当设备故障时，探测系统启动相应细水雾系统控制阀，对该台设备喷雾进行保护。图4是全淹没保护系统，对封闭区域内所有设备进行保护，与气体灭火系统保护方式类似。上面三个系统中使用的都是开式细水雾喷头。如下面介绍的AM4和AM10。使用的控制阀是雨淋阀。4.细水雾系统的灭火原理(以AM4中压开式单流体细水雾喷头为例)AM4型开式中压单流体细水雾喷头，灭火机理由下列因素构成，取决于危险种类：(1)水雾变成蒸汽时的吸热作用，燃料被冷却。(2)水蒸气取代火焰附近的氧气，使含氧量减少。(3)由于水蒸气进入火场，稀释了易燃蒸汽，使混合蒸汽不能燃烧。(4)水雾直接冲击对燃烧物体产生的乳化、湿润和冷却效应。(5)包围被保护区域，预湿临近的燃烧物，冷却气体和被保护区域中其它燃料，阻挡辐射热向临近燃烧物的辐射。在A级固体燃烧物的情况下，灭火是靠因素(1)，(2)，(4)和(5)的组合。在B级可燃液体情况下，灭火是靠因素(1)，(2)和(3)的组合。5.细水雾系统的适用场所灭火试验证明，细水雾系统能有效控制、抑制和扑灭许多种类型的火灾，可能的应用场所如下：(1)气体溢出(Gasjet)火灾。(2)可燃和易燃液体火灾。(3)危险固体，包括含有发泡塑料家具的火灾。(4)保护航空器乘员，提供逃生时间。(5)普通A级固态可燃物，如纸张、木材和纺织品火灾。(6)电气火灾，如变压器、开关设备、断路器和旋转设备。(7)电气设备，包括通讯设备。6.细水雾系统设备与非绝缘带电部件之间的绝缘净距254系统额定电压kV系统最大电压kV设计BIL值kV注2最小绝缘净距mm注1至13.82334.5466911513816123034550014.524.336.548.572.51211451692423625501101502002503505506507509001050105013001500180017825433043263510671270147319302134213426423150365876580020504242注1：电压161kV及以下的绝缘距离取自NFPA70，电压230kV及以上的绝缘距离取自ANSIC2表124。注2：BIL值是电气设备设计能承受的全波脉冲试验电压峰值，表中没有列出的BIL值，其绝缘距离值可以用插入法求出。图5AM4型AquaMist中压单流体细水雾开式喷头7.AquaMist中压单流体细水雾系统介绍(1)AquaMist中压单流体细水雾系统是美国九十年代末期研制成功并开始广泛采用的自动水喷雾消防系统。分两种类型，用于陆地的固定式细水雾系统，其喷头型号为AM4、AM10、AM24；用于船舰的细水雾系统，其喷头型号为AM6、AM11、AM22、AM24。与双流体细水雾系统相比，系统更简单，灭火性能更好，设计和维护也简单。是替代高压和双流体细水雾系统的新技术。在国外被广泛接受，用于新的消防工程设计中。(2)细水雾喷头的性能和技术指标①AM4中压开式单流体细水雾喷头(最细水雾-Ⅰ级水雾)最小工作压力：12.8bar用于扑灭易燃液体火灾，是取代气体灭火系统的新技术。可以替代哈龙、其它气体、CO2、泡沫，高喷水强度