高压细水雾灭火机_机舱固定式高压细水雾灭火系统技术及管理

　　[摘要]详细介绍机舱固定式局部细水雾灭火系统的原理、系统组成及主要设备以及设备的日常维护保养。 　　[关键词]高压细水雾灭火原理组成维护保养 　　中图分类号:TH6文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1120112-02
　　
　　细水雾灭火技术最早于20世纪40年代用于船舶灭火,但当时由于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,船用固定式消防系统主要以水、CO2、卤代烷(英文halon,译名哈龙)、干粉以及固定式泡沫等灭火系统为主。随着科技的进步,人们环保意识的加强,CO2、卤代烷以及泡沫液等对环境的危害性越来越受到关注,自上世纪90年代开始,许多发达国家开始了致力于细水雾灭火系统的研究和开发,在经过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,技术也日趋成熟,并且开始广泛应用在相关领域和场所。
　　2000年12月6日,在国际海事组织(IMO)第71届海上安全委员会(MSC)
　　第21届会议上,通过了对SOLAS公约II-2章(消防篇)修改的正式文本,并已于2002年7月1日起生效。该公约正式确定了细水雾灭火系统在船舶中的应用地位。公约要求:对2002年7月1号以后建造的500GT及以上客船、2000GT及以上货舱,其A类机器处所容积超过500m3时,应增设固定式局部高压水雾灭火系统,用来对局部区域进行保护。该规定对现有客船予以追溯,即2002年7日1日以前建造的500GT及以上客船,应在2005年10月1日满足本要求。至此,机舱固定式细水雾灭火系统船舶上的应用逐渐增多,细水雾灭火系统也已由原来的低压细水雾系统发展到目前的高、中、低压细水雾系统并存,应用范围更为广泛,不但能泼灭A类火灾,对B类、C类以及电气火灾同样有效,泼灭后水渍损失小,施放时无需撤离人员,安全可靠。
　　
　　一、细水雾灭火的基本原理
　　
　　(一)细水雾系统的分类
　　细水雾是指在系统最低设计工作压力时,距喷头1米平面处,所测得的雾滴累计体积与全部分布体积总和的百分比为0.99时的水滴粒径,雾滴粒径不超过100um,即属于细水雾范畴。具体实践中,由于不同的灭火系统状态所产生的雾滴粒径位于不同的尺寸区间,因此,我们将细水雾滴又进行如下分级。
　　1.I级细水雾
　　该级细水雾是最细的水雾,其露滴粒径尺寸范围Dv0.1≤100um、Dv0.9≤200um的水雾之间,其灭火应用范围为全淹没或局部灭火系统,根据不同的灭火场所,可部分替代全淹没气体灭火系统。
　　2.Ⅱ级细水雾
　　Ⅱ级细水雾雾滴粒径尺寸范围Dv0.1≤200um、Dv0.9≤400um,其灭火应用范围为全淹没或局部灭火系统。Ⅱ级细水雾可通过高压(10MPa以上)单相流细水雾喷头产生,或通过中压双相流细水雾喷头产生。可灭A类和B类火灾。
　　3.Ⅲ级细水雾
　　Ⅲ级细水雾雾滴粒径尺寸范围Dv0.1>200um,Dv0.99≤1000um的水雾;其灭火应用范围为局部灭火系统;Ⅲ级细水雾主要由中压灭火系统及各种冲击式喷头产生,可灭A类火灾。
　　细水雾系统按系统工作压力又可分为:
　　低压系统:系统管网工作压力小于或等于1.21MPa的细水雾灭火系统。中压系统:系统管网工作压力大于1.21MPa,小于或等于3.45MPa的细水雾灭火系统。高压系统:系统管网工作压力大于3.45MPa的细水雾灭火系统。
　　
　　(二)细水雾的灭火机理
　　细水雾的产生是通过发射装置,将压力水从喷射孔中高速喷出,与周边的空气产生强烈的摩擦,水流被撕裂,从而形成直径非常小的雾滴,当细水雾喷射到正在燃烧的物质表面时会产生以下作用。
　　1.冷却作用
　　相同体积的水以细水雾形态喷出时比普通直射流形态喷出时的表面积要大几百倍,当细水雾喷射到燃烧物质表面时,因热交换面积大而会吸收大量的热迅速汽化,使燃烧物质表面温度迅速降到物质热分解所需要的温度以下,使热分解链中断,燃烧终止。表面冷却的效果不仅取决于细水雾滴由表面积,同时还取决于灭火用水的温度与可燃物闪点的温度差,闪点愈高与细水雾用水两者之间温差愈大,冷却效果亦愈好。
　　2.窒息作用
　　细水雾受热后体积迅速膨胀,汽化形成原体积的1700倍的水蒸汽,可使燃烧物质周围空气中的氧气含量降低,燃烧链将会因缺氧而受抑或中断,实现窒息灭火的效果取决于能否在瞬间生成足够的水蒸汽并完全覆盖整个着火面。
　　3.乳化作用
　　乳化只适用于不溶于水的可燃液体,当细水雾喷射到正在燃烧的液体表面时,由于细水雾滴的冲击,在液体表层造成搅拌作用,从而造成表层液体的乳化,由于乳化层的不燃性使燃烧链中断。同时,乳化层在喷射停止后仍能保持相当长的时间,这一点对防止复燃是十分有利的。
　　4.阻隔热辐射
　　细水雾喷入火灶时,迅速汽化,蒸汽将燃烧物、火焰及烟羽迅速笼罩,可以很好地阻隔火灶热辐射的进行,防止热辐射引燃其它物质,达到灭火和阻止火灾蔓延的目的。
　　以上四种作用在细水雾喷射到燃烧物质表面时通常同时发生,并实现灭火。由于细水雾所具备的上述灭火机理,使得细水雾不仅在扑灭固体可燃物火灾中提高了水的灭火效率,同时由于细水雾所具有的不会造成液体火飞溅、电气绝缘度高的特点,在扑灭可燃液体火灾和电气火灾中亦得到广泛的应用。
　　
　　二、固定式细水雾灭火系统在船舶上的应用
　　
　　(一)系统在船舶上的应用
　　固定式细水雾灭火系统在新造船舶中已得到广泛应用,按SOLAS公约第Ⅱ-2/7章规定,固定式局部水基灭火系统应能对A类机器处所中所指定地区发生的局部火灾实施抑制,且无需关停主机,撤离人员,切断风机或密闭该处所。其中主要应用保护:
　　1.主机;
　　2.发电机;
　　3.锅炉;
　　4.焚烧炉;
　　5.燃油净化器。
　　目前船舶机舱采用的局部灭火系统一般为高压细水雾系统,不同保护处所安装有独立的灭火系统,也就是说一个机舱内可能安装多套细水雾灭火系统。高压水雾系统的水量一般按覆盖所保护区域最大设备所设喷嘴的用水量来确定,水的压力可按喷嘴在3m左右的高度能对设备以水雾保护来确定。系统为遥控和手动操作,但对无人机舱的船舶需在设备失火时自动激发进行喷水雾灭火。
　　国外比较常见的细水雾灭火系统主要为:著名的丹麦跨国液压公司Danfoss于1994年成功地研制出Nessie®系列、挪威的Sprinklerhuset公司开发了名为MISTEX的水雾灭火系统、德国的FOGTEC公司生产的高压水雾灭火系统等。我国也于上个世纪九十年代末开始了细水雾灭火系统的开发和研究,目前国内的比较成熟的细水雾灭火系统生产厂家有:南京消防器材股份有限公司、江西船用阀门厂(6502厂)、北京首安工业消防股份有限公司、武汉天网消防设备有限公司以及上海凯德消防设备有限公司等,且相关产品都已通过了中国船级社的认证。现以上海凯德消防设备有限公司生产的高压细水雾灭火系统为例对机舱固定式细水雾系统的组成做一简单介绍。
　　
　　(二)高压细水雾系统的组成
　　高压水喷雾系统主要设备由日用水箱及自动补水系统、高压泵组、细水雾喷嘴、分区阀,高压管路及控制系统组成。具体的装置原理图见附图一。
　　1.高压泵组
　　该高压泵组工作压力50～100kgf/cm3,水泵采用柱塞组合连续增压式结构,在高压运转中,安全稳妥。另配备有压力调控阀,可按不同管路设计,灵活调整。按照保护区的数量,安装不同管径电磁阀进行高压输水。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 　　2.多功能高压喷雾*
　　多功能高压喷嘴采用高压单相流细水雾喷头,该喷头含有多个喷嘴能将水滴充分雾化,是系统中的关键部件之一。在系统50kgf/cm3工作压力的强力支持下,多功能高压喷嘴将水雾化为100um左右,其有效保护范围如图二。
　　3.日用水箱
　　日用水箱一般容积约为500L左右,柜上安装有高位、低位、过低液位开关。水柜是开式设计,可通过一个供水泵进行自动补水:在低位时启动,高位时停止,在过低液位时停止高压水泵的运行。系统消防水也可由船舶淡水系统中得到供给。若船东需要,海水也可接至水箱。
　　
　　三、细水雾系统的操作和维护保养
　　
　　(一)细水雾系统的启动
　　高压细水雾系统可通过自动及手动来启动。
　　1.自动启动
　　系统可连接船用自动火灾报警系统,当某保护区发生火灾时,现场之烟/温/火焰探测系统产生火灾警报,启动现场之声光报警装置。同时,火灾讯号自动传送至高压细水雾装置控制台,启动高压水泵,打开相对火灾区之区域选择阀。高压水通过相连管网,被输送至受灾区域,经过水雾喷嘴的雾化喷淋,进行灭火工作。
　　2.手动启动
　　当任何火灾情况被人为确定时,工作人员可利用安装有关保护区内之手动按钮进行手动启动。或可直接在高压泵组装置上,打开受灾保护区之旁通闸阀,然后按下装置上控制台的水泵启动按钮,同样可手动启动高压细水雾系统进行灭火。
　　
　　(二)系统日常维修保养工作
　　高压细水雾系统作为船舶消防系统的重要组成,必然成为PSC检查的重点项目之一,系统性能的好坏直接影响到船舶的营运安全。因该系统涉及到许多机械部件,所以在许多船舶中细水雾灭火系统的设备纳入轮机管理的范畴,对我们轮机员提出了新的管理要求。但由于细水雾系统一般都采用组合式设计,平时管路中几乎没有什么压力和危险性药剂,所以相对于CO2等系统来说,日常维修保养工作简便,成本低。为保持系统工作正常,轮机员只需按照制造厂之保养手册程序,对系统部件进行定期检查及保养工作。
　　船舶上日常保养维护的具体内容包括:对高压水泵润滑油进行检查及补充、对各闸阀进行手动开关测试及润滑保养、对各电磁阀进行电动开关测试及润滑保养、对水箱(如配有)进行清洗及更换储水、对装置控制台进行电器检查及启动测试、对水雾喷嘴进行清洗,确保没被污染及堵塞等。
　　综上所述,作为新兴的水消防灭火技术,细水雾灭火系统具有气体灭火和水灭火的双重优点,同时又最大化的降低了它们的缺点。具有工程和安装成本低、对火灾反应速度快、耗水量低、火灾损失少、火灾蔓延慢、报警速度快等一系列优点,加上它绿色环保、维护简单的特点,细水雾灭火系统将是新世纪最佳的灭火系统。目前IMO的消防专家们正在讨论取消船舶固定式CO2灭火系统问题,笔者估计固定式细水雾灭火系统不久将逐步替代船上目前船舶机舱广泛使用的固定式CO2灭火系统,成为船舶消防系统的主要设备之一。
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