脉冲水雾灭火技术的分析及应用

　　[摘要]本文通过阐述我国哈龙淘汰政策及发展趋势和对各替代技术的分析比较，总结得出脉冲水雾灭火技术是一种灭火效率高、价格低廉、有利环保、系统安全、无毒并究满足工业场所（电缆设施、机器设备间）固定安装的自动灭火设备的最佳新型灭火技术。对应用脉冲水雾灭火技术的所开发的新产品提出了应用要求。
　　
　　[关键词]哈龙、淘汰、脉冲水雾灭火技术、分析、应用
　　
　　上世纪90年代以来，我国工业领域重特大火灾不断增多，给国民经济造成了严重的损失，其根本原因是工业场所（电缆设施、机器设备间）缺少固定安装的自动灭火设备。为此，近两年发布的《火力发电厂与变电站防火设计规范》、《钢铁冶金企业防火设计规范》等国家标准，均明确规定在工业重要场所应设置固定式自动灭火系统，并推荐采用水喷雾、细水雾、“哈龙”替代气体等消防技术设备。我省公安消防消防总队组织我们对目前哈龙”替代技术的分析比较发现脉冲水雾灭火技术是一种灭火效率高、价格低廉、有利环保、系统安全、无毒并究满足工业场所（电缆设施、机器设备间）固定安装的自动灭火设备的最佳新型灭火技术。因此，我们参照国内外相关标准和规范，密切结合我国工业典型场所的空间条件和火灾性状，通过大量的实体火灭火试验测试新型脉冲水雾灭火装置的灭火性能，对脉冲水雾灭火装置的灭火性能进行试验评估。从而取得应用数据，编制完成《悬挂式脉冲水雾灭火装置配置设计规范》。为悬挂式脉冲水雾灭火装置的配置设计提供技术依据，推动电力、冶金等工业领域防火规范的贯彻和实施。本文就本人在编制该规范过程对脉冲水雾灭火技术及其应用的分析理解作出阐述。
　　1哈龙淘汰政策
　　自哈龙气体灭火剂问世以来，因其灭火浓度低、灭火效率高、不导电等优异的性能。在世界各地得到了广泛的应用。我国在上世纪八十年代初期至九十年代中叶，哈龙气体灭火系统的应用达到了高峰，被广泛地应用于工业场所有限空间、大型电子计算机房、通讯机房、档案馆等重要的场所。但是，这些哈龙灭火剂性能稳定，在大气对流层中不易分解，进入臭氧层后，受短波紫外光UV-C照射，能分解出Br•或Cl•自由基，从而参与对臭氧的消耗。为了保护人类生存环境。避免进一步破坏臭氧层，1985年联合国环境规划署在维也纳召开“保护臭氧层外交大会”，并签署了《保护臭氧层维也纳公约》，《公约》促使和鼓励世界各国就保护臭氧层这一问题进行国际间合作和交流，采取适当的方法和行政措施，控制或禁止一切破坏大气臭氧层的活动。为使《公约》进一步落实，1987年联合国又在加拿大蒙特利尔市签署了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，此《议定书》不仅明确规定了五大类受控的破坏臭氧层物质，还提出了削减使用的时间表。中国政府于1989年加入《关于保护臭氧层的维也纳公约》，1991年6月正式加入《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》修正案。根据《议定书》修正案的规定，我国于1992年制定了关于《保护臭氧层物质逐步淘汰哈龙国家方案》，并于1996年由国家环保局和公安部联合制定了《中国消防行业哈龙整体淘汰计划》,规定从1997年起哈龙1211灭火剂生产开始逐年削减，1999年前将削减60％，截至2005年国内哈龙1211将全部淘汰；哈龙1301灭火剂从2000年开始削减，2010年完全淘汰。
　　2哈龙替代技术的现状
　　2.1惰性气体灭火剂IG-541应用最为广泛。IG-541也称为烟烙尽（Inergen），它由氮气、氩气、二氧化碳按52:40:8的比值组合而成。它主要通过降低火灾区域空气中的氧含量而达到灭火目的。该灭火剂无色、无味、无毒、无腐蚀、无污染，是一种绿色灭火剂。
　　惰性气体灭火系统适合保护的对象是计算机房、生产调动控制中心、自备发电机房、洁净车间、贵重设备和重要资料档案馆等A类和B类物质的火灾场所。由于该灭火剂储存时有较高的压力，可远距离输送，因此，尤其适合多个保护对象的组合分配系统。
　　惰性气体灭火系统存在的主要缺陷：A)灭火剂量大，需占用大量储存空间；B)瓶组和管网压力高，给制造和安装带来一定难度，对于公共人员集聚场所来说，更应谨慎采用；C)因设备制造和安装的特殊性，造价高；D)对于已经建成的哈龙灭火系统来说，由于不能简单地通过调换灭火剂来改造原有系统，实际上不能称为替代产品，而是一种新型的气体灭火系统。
　　2.2七氟丙烷灭火系统是化学品碳水化合物（HFC）家族中的一员，有时被称为HFC-227ea。灭火机理主要是通过消耗燃烧物质中的游离基及吸热降温，使燃烧终止的。
　　七氟丙烷灭剂的特点是无色、无味、不导电、无二次污染，并具有灭火浓度低、速度快、灭火剂用量少、节省瓶组占地面积及输送管网压力低等许多优点，是一种近似哈龙灭火剂，但对大气臭氧层无污染，它适合保护的对象和惰性气体灭火系统相似，灭火浓度在7％左右。近几年我国某些行业应用比较广泛，先后在一些大型工程的计算机房，精密仪器间等场所使用，并得到一定的认可。七氟丙烷灭火系统存在的主要缺陷是气瓶充装压力低，并不适合远距离输送，对于范围大、保护区间多的工业场所和民用建筑来说，往往需要考虑更多贮瓶空间和场地，从而提高了工程的造价。
　　2.3二氧化碳灭火技术开发于本世纪20年代中期，本世纪50年代后得到了广泛应用，也是一种至今仍在大量使用、很成熟的灭火系统。
　　二氧化碳灭火系统在我国的大量应用始于80年代，该产品具有原料易得、造价低以及对大气无污染、破坏、ODP=0等优点。该灭火剂保护的对象有发动机房、变配电房、电缆隧道、大中型图书馆和档案库、文物资料库，以及经常发生火灾的生产设施和设备。
　　二氧化碳灭火系统的主要缺陷一是灭火浓度高，需要的灭火剂量大，因此贮存的瓶组数量多，气瓶间要求面积大；二是该灭火剂在高浓度时对人体呼吸有刺激作用和发生窒息的危险，因而对于经常有人停留或者起火后仍需工作的场所不适宜；三是二氧化碳对电气设备有腐蚀作用，同时由于低温的灭火剂喷放后会引起被保护对象的温度急剧下降，致使设备冷脆作用而结露，造成二次损坏，对于精密仪器设备要谨慎使用。
　　2.4气溶胶灭火系统。近年来，作为哈龙替代技术之一的气溶胶灭火技术发展较快，国内外科技人员对各类气溶胶灭火剂应用技术进行了大量卓有成效的研究开发，取得了不少的成果。气溶胶是微细的液体微粒﹑或微细的固体颗粒和惰性气体在气体介质中悬浮﹑弥散形成的。按形成方式可分冷气溶胶灭火剂和热气溶胶灭火剂，相应的技术分别为：[!--empirenews.page--]
　　A.冷气溶胶灭火系统
　　冷气溶胶灭火技术是通过压力使容器内超细粉剂经喷头喷出，悬浮于着火空间，使火焰熄灭。美国环境保护局（EPA）的SNAP项目开发的PGA灭火剂是最新的一种冷气溶胶灭火剂。PGA灭火剂是由超细干粉灭火剂、卤代烃推进剂/灭火剂和凝胶剂组成。凝胶剂具有改变超细干粉分布特性和稳定性的作用。该灭火技术具有灭火能力强、无毒等优点；但其价格高，对灭火现场有一定的污染，目前此产品已进入检测阶段。
　　B.热气溶胶灭火系统
　　热气溶胶灭火剂属烟火药剂类物质，作为灭火药剂，它燃烧时可以放出大量由惰性气体和固体微粒组成的气溶胶灭火介质，使火灾在灭火介质的窒息和中断链反应等作用下熄灭。热气溶胶灭火剂与其它类型的灭火剂相比，它无需耐压容器；气溶胶中颗粒的粒度小，能绕过障碍物并在着火空间有较长的驻留时间；相对于干粉灭火剂具有更高的灭火效率，可用于封闭空间，也可用于开放的空间；对臭氧层的耗损指标ODP为零；成本比“哈龙”灭火剂低得多。
　　气溶胶灭火系统适合保护的对象是具有相对封闭空间内变配电房、发电机房、电缆沟，以及生产、使用、贮存各种丙类液体等A、B类火灾场所。由于该灭火系统具有不需要耐压容器、管网、阀门等优点，且占地空间小，安装和维护成本低，药剂贮存时间长，不会造成“跑冒”，故有广泛的推广应用前景。
　　气溶胶灭火系统主要的缺陷一是该产品不够“洁净”气体，喷放后会残留一定量的微细颗粒，对于洁净度高的场所会造成污染；二是具有组合分配功能的灭火系统还没有开发出来，使用有一定的局限性；三是气溶胶灭火剂属于烟火药类，要求低的摩擦感度和机械感度，在一定的外力作用下不会发生燃烧、爆炸事故。气溶胶灭火剂燃烧时产生大量的固体颗粒，使防护区内能见度降低，不利于火场人员逃生。
　　2.5超细水雾灭火系统。1989年，在蒙特利尔世界环保会议上，首先推出该产品，并引起了广泛关注。超细水雾灭火系统以易取、价廉的水为灭火剂，在工程造价和环保方面均优于哈龙，在保护对象和应用场所方面也和哈龙有相似之处。现已将超细水雾看成是一种类气体灭火剂，其教育产品技术关键并不是水本身，而是将水变成超细水雾的设备和技术。超细水雾直径为49～200µm,以冷却、窒息方式灭火；灭火过程中不仅能洗去烟中的部分有害物质，减少污染，而且灭火剂本身为无污染物质，故有利于环境保护。超细水雾虽用水量少。因其实际灭火效果较好，仍是目前发展很快的灭火剂。脉冲水雾灭火技术也就是与此具有相同优越性的灭火技术。
　　3脉冲水雾灭火技术特点及优越性
　　合理的哈龙替代技术，必须针对保护对象的特点，遵循安全可靠、使用方便、技术先进、经济合理的原则，同时兼顾生命、财产、环境三个要素。脉冲水雾灭火技术满足高效灭火、保证灭火剂及灭火系统的安全性、对环境不造成破坏、对财产和生命无伤害、系统成本低、维护便利等要求，是理想的哈龙替代品。
　　3.1效高灭火
　　通过脉冲水雾灭火装置对电缆设施，机器设备间实体火灭火有效性试验测定（实体火灾试验）得到的如下结论：
　　电缆设施实体火灭火试验：
　　(1)脉冲水雾灭火装置扑灭电缆设施实体火的灭火时间小于1秒；
　　(2)脉冲水雾灭火装置扑灭电缆设施实体火时装置的安装间中不得大于3米；
　　(3)脉冲水雾灭火装置扑灭电缆设施实体火时装置的安装角度应根据电缆设施所处场所的高度和电缆桥架的高度不同进行调整，一般应在45度和72度之间；
　　(4)脉冲水雾灭火装置扑灭电缆设施实体火的灭火剂用量为每台10kg。
　　机器设备间油雾火灭火试验：
　　(1)脉冲水雾灭火装置扑灭机器设备间油雾火实体火的灭火时间小于1秒；
　　(2)脉冲水雾灭火装置扑灭机器设备间油雾火实体火时装置的安装间中不得大于3米；
　　(3)脉冲水雾灭火装置扑灭机器设备间油雾火实体火时装置的安装高度不应大于5m；
　　(4)脉冲水雾灭火装置扑灭机器设备间油雾火实体火时装置的安装角度应根装置的安装高度不同进行调整，当装置的安装高度超过4米的时，一般应在21度和30度之间；
　　(5)脉冲水雾灭火装置扑灭机器设备间油雾火灭火剂用量为每台10kg。
　　由上面的结论可以说明该灭火技术具有灭火浓度低、灭火剂用量少和灭火时间短的特点。
　　3.2有利环保
　　是否有利于环保主要体现在三个方面：ODP为零、GWP为零或较小和大气存留时间（ALT）短。脉冲水雾灭火技术是以脉冲方式通过瞬间施压将水形成超细水雾进行灭火，因此无论是灭火剂本身还是灭火后的产物都符合ODP为零、GWP为零或较小和大气存留时间（ALT）短这三个方面的条件，是在环保方面的最佳灭火方式
　　3.3系统安全和毒性低
　　系统安全是指：灭火系统稳定、安全，正常情况下不发生误启动、灭火剂的泄露、爆炸等事故；对生命、财产不造成损失；灭火剂的毒性小、在扑灭火灾时不产生有毒气体；灭火介质能见度好，利于火场内人员逃生。水是极稳定的物质，何况密封在密闭的容器中，因此具有安全稳定的特点；水雾灭火不仅本身无毒且扑灭火灾时不会产生有毒气体，且灭火时还可过滤烟气中的有毒物质。
　　3.4经济合理
　　不同的灭火系统，初期的建设投入与使用期间的维护费用也不尽相同。
　　气体灭火系统通常设计成管网结构，并且高压贮存，对钢瓶和管路的材质有较高的要求。使用期间灭火剂的再填充及管路的更换等多方面的因素造成了气体灭火系统的成本较高。
　　在这方面无管网的灭火装置有较好的优越性，气溶胶灭火系统设计成无管网结构，工程造价低；寿命长；常压储存，便于运输，维护费用低；灭火效率高，灭火装置的重量、体积小、机动性能好。
　　在寻找哈龙替代物方面，应选择那些价廉、易得的物质为原料，如俄罗斯以食盐为原料研制的环保型灭火剂。在保证灭火效率的情况下兼顾经济性，这样利于在世界范围内的推广，有利于推进哈龙替代的进程。针对不同的国家，哈龙替代灭火系统的发展重点也不相同。发达国家，凭借他们的资金优势，应用FM-200、氟碘烃等一些价格较贵、灭火综合效果相对较好的灭火系统，这些产品也得到了当地市场的认可。在发展中国家，由于受资金限制，价格便宜的灭火剂更适应市场需要。但目前现有的、相对便宜的灭火剂，灭火效率不高，哈龙灭火剂由于受环境保护所限，退出市场迫在眉睫，故脉冲水雾灭火技术是目前我国最佳新型灭火技术。[!--empirenews.page--]
　　
　　4、悬挂式脉冲水雾灭火装置应用
　　根据目前我国工业与民用建筑工程中的电缆设施（电缆隧道、电缆夹层、电缆竖井）、机电设备间（通讯机房、发电机房、配电装置室、油泵站）等场所的具体条件应用脉冲水雾灭火技术所开发的产品仅有10Kg的悬挂式脉冲水雾灭火装置，该组件应由引发器（电引发器、热引发器）、防冻水、外壳、密封膜和支架组成。对于其应用应按如下要求进行设计与安装。
　　4.1水灭火剂用量计算
　　电缆设施（电缆隧道、电缆夹层、电缆竖井）悬挂式脉冲水雾灭火装置用防冻水设计用量应按计算公式如下：
　　M=S×Qs×t×K
　　式中M—防冻水设计用量，单位为公斤（kg）；
　　Qs—灭火喷雾强度，单位为公斤/秒.平方米（kg/s.m2），取Qsmin=1.3kg/s.m2；
　　S—电缆桥架的保护面积，取桥架长度与灭火装置保护宽度的乘积值，单位为平方米（m2）；
　　t—喷射时间，单位为秒（s），取t=1；
　　K—水雾阻档耗损补偿系数，取Kmin=1.2。
　　机电设备间悬挂式脉冲水雾灭火装置用防冻水设计用量应按计算公式如下：
　　M=V×Qv×t×K
　　式中M—防冻水设计用量，单位为公斤（kg）；
　　Qv—灭火喷雾强度，单位为公斤/秒.立方米（kg/s.m3），取Qvmin=1kg/s.m3；
　　V—保护对象（机电设备）计算体积，单位为立方米（m3）；
　　t—喷射时间，单位为秒（s），取t=1（s）；
　　K—水雾阻档耗损补偿系数，取Kmin=1.2。
　　4.2配置原则
　　电缆隧道、电缆夹层悬挂式脉冲水雾灭火装置的配置应选用灭火装置为10kg型的产品，电缆桥架每3米长应配置一台，灭火装置的保护宽度应不大于2m;灭火装置设置在电缆桥架一侧电缆隧道、电缆夹层的顶部，应采用可调角度的支架安装，使灭火装置喷口对准电缆桥架;启动方式宜采用热引发器。
　　电缆竖井悬挂式脉冲水雾灭火装置的配置应选用灭火装置为10kg型的产品，电缆排架每3米长应配置一台，灭火装置保护宽度应不大于2m；灭火装置设置在井壁，采用可调角度的支架安装，使灭火装置的喷口对准电缆排架，热敏传导线从灭火装置引出，敷设在电缆排架上;启动方式宜采用热引发器。
　　机电设备配置悬挂式脉冲水雾灭火装置时应选用灭火装置为10kg型的产品，灭火装置设置在保护设备上方，距设备不应小于0.6m且不大于5m，正方形布置间距应不大于3m；采用可调角度的支架安装，使灭火装置的喷口对准保护设备，确保水雾直接喷射和覆盖保护设备；启动方式宜采用电引发器。

《脉冲水雾灭火技术的分析及应用》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 脉冲水雾灭火技术的分析及应用

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-8688