大跨度廠房火災撲救中水霧滅火技術的應用研究

摘要：隨著工業化進程的加快和大型工業設施的建設，大跨度廠房的火災風險日益增加。這類火災通常有復雜的場景和極端的條件，對傳統的滅火方法提出了嚴峻挑戰。大跨度廠房的特點，如天花板高、空間廣闊以及可燃物質豐富，使得火災撲救更加困難，常規的滅火方法如水噴射會導致水損傷或不足，以迅速控制火勢。在這種背景下，水霧滅火技術因其高效、環保、節水等特性成為現代滅火技術的重要發展方向。水霧滅火技術憑借產生微小的水滴來達到快速降溫、抑制火焰蔓延的效果，相較于傳統滅火方法，在控制大規模火災、減少水損傷以及提高滅火效率方面展現出顯著優勢。然而，在大跨度廠房火災撲救中，如何充分發揮水霧滅火技術的潛能，還需要對其進行深入研究和適應性改進。

關鍵詞：大跨度廠房；火災撲救；水霧滅火技術

引言

隨著現代工業的快速發展，大跨度廠房作為一種常見的工業建筑，其安全性日益受到關注。這類廠房通常具有高屋頂、廣闊空間及存放大量易燃物質等特點，一旦發生火災，擴散速度快、熱釋放量大，煙氣滾滾，極易形成大規模火災事故。傳統的滅火方式如直接水噴射，在這類環境中往往效果有限，容易造成次生損害，如水損傷設備和庫存物資。尋找一種既能有效控制火勢又能減少次生損害的滅火方式成為了迫切需求。

一、大跨度廠房火災特點分析

（一）火災擴散與發展特性

大跨度廠房火災擴散與發展特性體現在快速蔓延和巨大破壞性上，主要由于大跨度廠房內部空間廣闊、通風條件好以及存儲的物資通常易燃。一旦發生火災，火勢很容易沿著這些易燃物迅速蔓延，[1]因空間寬敞，熱量和煙霧上升速度快，形成的熱層會進一步加速火勢蔓延。在這種條件下，火災往往發展迅速，局部溫度極高，而且形成火災旋渦，使火勢更加不可控。由于大跨度廠房通常建筑結構復雜，一旦發生火災，火焰和高溫迅速損害建筑結構，增加坍塌風險。這些廠房內通常存放有大量化學品和其他危險物質，如果發生火災易引發爆炸，還導致有毒氣體的釋放，對人員安全和環境造成嚴重威脅。大跨度廠房火災擴散與發展具有極高的危險性，給滅火救援帶來了極大挑戰。

（二）滅火難點與挑戰

在大跨度廠房火災撲救中，面臨的主要難點與挑戰包括火場的復雜性、滅火資源的有限性和人員安全保障。由于大跨度廠房內部結構復雜且空間龐大，確定火源位置和評估火場情況都極為困難，[2]直接影響滅火策略的制定和執行。由于火災迅速蔓延，滅火作業需在有限的時間內完成，要求有極高的滅火效率。然而，大跨度廠房內的易燃物質多且分布廣泛，單一的滅火手段往往難以覆蓋所有火源，需要多種滅火方式的配合使用。廠房內存在的化學品和有毒氣體對滅火人員的安全構成威脅，確保救援人員安全成為一個重要挑戰。在實際滅火操作中，除了控制火勢外，還需防止因滅火行動引發的二次事故，如電氣設備短路、化學品泄漏或反應等。滅火作業需要精心規劃和嚴密執行，確保在有效控制火勢的同時，最大限度減少對人員和財產的損害。

（三）現有滅火方法的局限性

針對大跨度廠房火災的現有滅火方法，雖然在一定程度上能夠控制火勢，但仍存在諸多局限性。傳統的滅火方法如水噴射，雖然能夠快速降低火場溫度，但在大空間廠房中，水噴射的覆蓋范圍和深度有限，容易導致大量水損傷，影響廠房內的機械設備和存儲物資。化學泡沫滅火雖能覆蓋較大面積，但對某些類型的火災效果有限，清理困難，對環境造成污染。[3]二氧化碳滅火雖然在電氣火災中效果顯著，但會在大面積火災中應用受限，存在窒息危險，不利于人員安全。現有的滅火方法在大跨度廠房火災撲救中往往無法完全滿足滅火效率和安全性的雙重需求。這些局限性凸顯了發展更加高效、安全、環境友好的滅火技術的必要性，其中水霧滅火技術以其獨特優勢成為了研究的重點。

二、水霧滅火技術優化策略

（一）技術優化

1.噴嘴設計創新

在水霧滅火系統中，噴嘴設計創新對提高滅火效率和適應性至關重要。噴嘴作為水霧系統的核心組件，其設計直接影響到水霧的生成和分布。當前，噴嘴設計的創新主要集中在提高水霧覆蓋范圍和均勻性、降低系統能耗以及增加噴嘴耐久性和可靠性上。[4]一種高效的噴嘴設計可以實現更細致的水霧粒子控制，提高水霧與火焰的接觸效率和熱交換效果。噴嘴的空間分布和噴射角度也是設計優化的關鍵，憑借精確計算和布局，可保證在火場的每個區域都能得到有效覆蓋。在材料選擇方面，應用高耐溫、耐腐蝕材料能夠提高噴嘴的耐用性和適應不同環境的能力。考慮到大跨度廠房的特點，噴嘴設計還應兼顧易于安裝和維護的特性，適應復雜多變的工業環境。

2.水霧顆粒大小優化

水霧顆粒大小的優化是提升水霧滅火效率的關鍵因素。水霧滅火技術的核心原理在于利用水霧顆粒快速吸熱并蒸發，以降低火場溫度和稀釋火場中的可燃氣體濃度。顆粒大小對該過程至關重要，[5]因為它直接影響水霧的蒸發速度和熱交換效率。理想的水霧顆粒應足夠小以保證快速蒸發，同時又足夠大保證有效的熱交換。過小的水霧顆粒在到達火源前就完全蒸發，而過大的顆粒則無法充分發揮降溫效果。憑借科學計算和實驗，找到最佳的水霧顆粒大小，以實現最高的滅火效率成為研究重點。根據不同類型的火災特點，如油類火災和電氣火災，優化水霧顆粒的大小適應特定場景，也是提升滅火效果的關鍵。憑借對水霧顆粒大小的精準控制，可以在保證滅火效率的同時，減少水損和對環境的影響。

3.壓力與流量控制

在水霧滅火系統中，壓力與流量的控制是確保系統效能和適應性的一項關鍵技術。水霧的生成和分布取決于系統的壓力和流量，適當的壓力和流量設置可以優化水霧的分散效果，提高滅火效率。壓力控制關系到水霧顆粒的形成和速度，適宜的壓力能夠確保水霧顆粒在空氣中迅速擴散，覆蓋更廣區域。高壓水霧系統還可以增強水霧對火源的穿透能力，特別是在復雜的工業環境中。流量控制直接影響水霧量的大小，確保有足夠的水量到達火源，同時避免過量水霧造成的次生損害。在優化過程中，需要精確計算不同火災情況下的最佳壓力和流量設置，并結合噴嘴設計，實現對火災的快速有效撲救。考慮到不同場合的滅火需求，壓力和流量的控制系統還應具備高度的靈活性和適應性，能夠根據實際情況快速調整，憑借精確的壓力與流量控制，可以最大化水霧滅火系統的性能，同時保證其在各種復雜環境下有效運作。

（二）系統配置優化

1.智能化控制系統的集成

智能化控制系統集成對優化大跨度廠房水霧滅火系統至關重要。這種系統運用現代信息技術，如物聯網、大數據分析和人工智能，實現火災的實時監控、快速響應和高效滅火。智能控制系統能夠自動收集火場的關鍵數據，如溫度、煙霧密度和火源位置，憑借先進的數據處理算法快速分析火勢發展趨勢。這種分析結果可以用于指導滅火操作，如確定水霧的噴射方向、持續時間和強度。智能系統還可以根據火場情況自動調整水霧系統的壓力和流量，確保滅火資源得到最優利用。在火災預防方面，智能化控制系統可以對廠房進行24小時監控，憑借預測算法提前警報潛在的火災風險。集成智能化控制系統的水霧滅火系統，提高了滅火效率和安全性，降低了對人工干預的依賴，提升了滅火作業的智能化水平。隨著技術的不斷進步，未來智能化控制系統還將在自我學習、自動決策和遠程控制等方面得到進一步發展和應用。

2.滅火劑與水霧的配比

在大跨度廠房水霧滅火系統中，滅火劑與水霧的配比是確保滅火效果的關鍵因素之一。理想的配比要考慮滅火效率，還要兼顧環境保護和經濟成本。滅火劑如泡沫或化學滅火劑，可以增強水霧的滅火能力，尤其是在處理易燃液體火災時。正確的配比可以使水霧更有效降低火源區的溫度，減少煙霧，阻斷氧氣供應。在確定最佳配比時，需要考慮火災類型、滅火劑的特性以及環境影響。一些化學滅火劑雖然滅火效果顯著，但對環境造成污染，因此需要精確控制其使用比例。考慮到經濟成本，合理的配比還應確保滅火劑的使用經濟、高效。在實際應用中，滅火劑與水霧的配比需要根據具體火場情況進行動態調整。這就要求水霧滅火系統具備靈活的配比調整功能，憑借高精度的控制系統和先進的噴射技術，可以實現該目標，保證滅火劑和水霧配合使用時達到最佳滅火效果。

3.滅火系統布局

對大跨度廠房而言，水霧滅火系統的布局設計決定了其滅火效果和操作效率。合理的布局需要基于廠房的具體結構、內部活動和存儲物資的分布進行精心規劃。系統布局應確保覆蓋廠房中所有關鍵區域，特別是易燃物質存放和高風險作業區。考慮到大跨度廠房的高天花板和廣闊空間，水霧噴頭布局要能夠在火災發生時迅速覆蓋整個受影響區域。在噴頭布局中，應考慮火災時產生的高溫和有毒氣體的擴散路徑，確保水霧能有效到達火源位置并控制其蔓延。系統布局設計還要考慮維護和檢修的便利性，確保所有設備都能夠在需要時迅速、安全進行檢查和修理。高效的布局設計還包括與建筑的消防系統和緊急疏散路徑的協調，保證在發生火災時，人員可以安全迅速撤離，憑借科學的布局規劃，結合先進的監控和控制系統，大跨度廠房的水霧滅火系統可以實現最優化的滅火效果和操作效率。

（三）環境適應性優化

1.不同火場環境的適應性研究

針對水霧滅火系統的環境適應性研究，關鍵在于分析并優化該系統在不同火場環境下的性能。不同的火場環境，如倉庫、生產車間、化工廠，具有各自獨有的特征，包括不同的空間布局、存儲物資的類型以及火災發生概率和特點。化工廠中存在易揮發的化學物質，其火災特點與普通倉庫存儲紙張或木材的火災截然不同。水霧滅火系統必須能夠根據各種環境的特定需求進行調整，包括對噴嘴的布局、水霧顆粒的大小以及壓力和流量的設置進行優化。在進行這種適應性研究時，需綜合考慮火源類型、火勢發展速度以及可燃物質的特性等因素。環境適應性研究還應考慮如何在不同場景下實現快速部署和有效覆蓋以及如何憑借智能化系統實時調整滅火策略以應對突發情況。通過深入的研究和技術創新，可以顯著提高水霧滅火系統在多種環境下的應用效果，確保各類火災得到有效控制。

2.高溫與煙霧環境下的效率分析

在高溫和煙霧密集的環境中，水霧滅火系統的效率分析至關重要。在這種極端的火場環境下，高溫加速了火勢蔓延，導致結構材料的熱解和熱損傷，增加了滅火難度。濃煙降低了現場可見度，同時存在有毒氣體，對滅火人員的健康構成威脅。針對這種環境，分析水霧滅火系統的效率需要關注水霧在高溫環境下的蒸發速率、熱交換效能以及煙霧抑制能力。在高溫環境下，水霧的快速蒸發可以迅速降低火場溫度，同時也需要確保足夠的水量能夠到達火源以實現有效滅火。優化水霧顆粒的大小以及噴嘴的布局和噴射角度顯得尤為重要。水霧在抑制煙霧方面的性能也不容忽視，合適的水霧噴射策略可以降低火場溫度，有效減少有害煙霧的生成和擴散。

結語

水霧滅火技術以其獨特的滅火機制和優勢逐漸進入研究者的視野。該技術憑借產生細小的水霧粒子，能夠迅速降低火場溫度，同時增加火場濕度，有效控制火勢和減少煙霧。與傳統的水噴射相比，水霧滅火在水的利用效率和對環境的影響方面表現出明顯優勢。然而，要在大跨度廠房這種特殊環境下充分發揮水霧滅火的潛力，需要針對性的技術優化和應用策略。水霧粒子的大小、噴射壓力、噴嘴布局等因素都會直接影響滅火效果。大跨度廠房內常常存在復雜的空間結構和多樣化的易燃物，給火災撲救帶來了額外的挑戰。水霧滅火技術的應用要考慮如何有效覆蓋廣闊空間和高空區域，還需要考慮不同類型火災的特點以及如何在確保滅火效率的同時，減少對廠房內設備和物資的損害。從系統的角度出發，研究水霧滅火技術在大跨度廠房火災撲救中的應用，關系到技術本身的優化，還包括系統配置、環境適應性和操作策略等多個方面。

參考文獻

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作者簡介：宋孝威（1993- ），男，漢族，河南信陽人，研究生，研究方向：滅火救援。