閉式高壓細水霧滅墻角火的試驗研究

韓建

(南京消防器材股份有限公司,江蘇南京211112)

0 序言

1987年聯合國環保公約“蒙特利爾公約”明確要求世界各國在21世紀初淘汰以哈龍為滅火劑的滅火系統。我國于1991年加入了該公約,隨即制定了“中國消防行業哈龍整體淘汰計劃”[1]。因而,尋找一種能夠替代鹵代烷(哈龍),且環保、高效的滅火劑便成為國內消防界迫切需要研究的課題和實現的目標。

細水霧滅火系統具有耗水量少、來源廣、價格低廉、滅火效率高、安全、不污染環境及對設備無破壞、對人體無害等突出優點,是低碳經濟和環保高效滅火的有效體現和完美結合,越來越受到人們的青睞,在各領域的應用也越來越廣泛。目前,細水霧滅火技術已成為國內外消防行業的最新發展方向。

隨著國家前幾年推出?細水霧滅火系統及部件通用技術條件?征求意見稿、報批稿,2008年,南京消防器材股份有限公司把閉式細水霧滅火系統列入近幾年新品研發規劃中。研發具有自主知識產權的閉式高壓細水霧噴頭、閉式高壓細水霧滅火系統成為工作重點[2]。

1 閉式高壓細水霧滅火系統工作原理

1.1 系統簡介

細水霧滅火系統是一種具有供水設備,并與一個或多個細水霧噴頭相連,能夠噴射細水霧來控制、抑制和滅火的系統[3]。細水霧微小霧粒對燃燒火焰,具有吸熱(冷卻),汽化隔氧和阻止熱輻射的作用[4]。

細水霧噴頭按結構型式劃分,可分為開式噴頭和閉式噴頭,所支持的系統相應分為開式細水霧滅火系統和閉式細水霧滅火系統。閉式細水霧滅火系統是融合水滅火系統的特點和滅火機理提出的一種新型自動滅火系統。該系統具有供水部件或同時供水及霧化介質的部件,并且配備一個或多個噴頭,能夠噴放細水霧來控火、抑火或滅火[3]。高壓細水霧滅火系統的管網壓力大于等于3.5 MPa[5]。

閉式高壓細水霧滅火系統采用閉式高壓噴頭,系統可分為濕式系統、干式系統和預作用系統。濕式系統準工作狀態時管道內長期充滿用于啟動系統的壓力水[6];干式系統管道內充壓縮空氣、不需探測系統,管道泄壓后自動啟動;預作用系統處于伺應服狀態時,管道內充壓縮空氣,需用探測系統啟動。

1.2 系統組成

閉式高壓細水霧滅火系統實驗裝置采用濕式系統。濕式高壓細水霧滅火系統主要由泵組(穩壓泵)、管網、水流指示器、閉式噴頭和系統控制箱組成。系統組成示意圖見圖1[2]。

圖1 閉式細水霧滅火系統組成示意圖

1.3 工作原理

濕式高壓細水霧滅火系統的管網平時充滿水,并由穩壓泵維持1.8 MPa~2.0 MPa范圍的壓力。在待命狀態時,管網壓力由穩壓泵維持,它可以通過對小的壓力波動以及泄露進行補償來維持系統壓力,當管網壓力下降到1.8 MPa時穩壓泵啟動補壓,達到2.0 MPa時穩壓泵停止[2]。

當保護區中一個或幾個噴頭的玻璃球因起火而破裂時,水從噴頭噴出,管網中的控制壓力隨之下降,管網中壓力傳感器立即把壓降信號傳遞到系統控制箱。穩壓泵在收到控制箱反饋過來的壓降信號后馬上啟動,試圖維持管網預先設定的壓力。此時,壓力傳感器又會把穩壓泵啟動后的壓降信號傳輸到系統控制箱[2]。

如果穩壓泵啟動后,管網的控制壓力繼續下降至1.5 MPa設定值以下,系統控制箱判定為火災,就會立即啟動高壓泵并同時關閉穩壓泵,以提供≥3.5 MPa的工作壓力,水流指示器發出起火區域的信號。如果高壓泵的流量高于已打開噴頭所需的流量,則超出部分將通過溢流閥流回儲水箱[2]。

泵組系統一旦啟動后持續運行,直到火撲滅后由管理人員或消防員關閉為止。

系統動作流程見圖2[2]。

圖2

2 滅火試驗

按照?細水霧滅火系統及部件通用技術條件?(報批稿)要求,構建的墻角火實驗室如圖3所示。

2.1 墻角火實驗室結構及布置

2.1.1 墻角火實驗室結構及尺寸

實驗室尺寸為6.0 m×6.0 m×2.4 m(長×寬×高),面積36 m2。實驗室對角線上設有兩扇門,門高度2.2 m,寬度0.8 m。墻板采用A型復合巖棉板,厚度50 mm,天花板為12 mm厚纖維隔音板。

圖3 墻角火實驗室結構圖

為便于實時觀察試驗狀況,在兩扇門同側墻板上分別安裝了500 mm×500 mm隔熱、耐高溫玻璃制成的觀察窗。

2.1.2 試驗布置

火源由木垛和模擬家具組件組成。

木垛尺寸為300 mm×300 mm×150 mm[5]。鋼制油盤尺寸為300 mm×300 mm×100 mm,木垛放在油盤上,油盤放置在實驗室墻角的地面上,木垛距每面墻的距離為50 mm[5]。

模擬家具組件由兩塊聚醚海綿墊子組件組成,墊子尺寸為860 mm×760 mm×76 mm。用泡沫膠粘劑把每個墊子粘在尺寸為890 mm×785 mm×13 mm的膠合板上。粘貼后,膠合板兩側各留有13 mm,底部留有25 mm空間。沿組件一端,在底部25 mm空間處水平放置浸有正庚烷的棉繩。墊子組件用鋼架在垂直方向支撐[5]。

試驗時,兩個泡沫墊子組件放在水泥板上,每個墊子與對面墻平行,距對面墻距離1 m。在門的正上方各設置1只公稱溫度等級為57℃玻璃球型細水霧噴頭[5],室內吊頂下安裝4只公稱溫度等級為68℃玻璃球型細水霧噴頭。細水霧噴頭水平安裝間距3 m×3 m,噴頭與水泥地面垂直間距2.33 m。熱電偶分別設置在引燃物正上方吊頂上及吊頂下76 mm處[5]。細水霧噴頭水平布置見圖4,木垛及模擬家具組件見圖5。

圖4 墻角火滅火試驗布置圖

圖5 木垛及模擬家具組件圖

2.1.3 試驗設備、器材及測試儀器

試驗設備既要考慮到系統安裝、維護的便利,又要考慮泵組結構緊湊,減少占地面積,為今后工程應用提供方案。設計時將高壓往復泵、立式多級離心泵(穩壓泵)、電磁閥、閘閥、止回閥、球閥、過濾器、高壓集流管等部件,用槽鋼組成的框架集成在一起。試驗設備主要部件技術參數見參考文獻[2]。

a)細水霧噴頭設計參數

1)噴頭體角度:90°;

2) 噴頭流量特性 k系數:1.60、1.92、2.40、2.80;

3)噴頭最大水平間距:3.0 m,最大安裝高度:3.5 m;

4)采用德國久保(JOB