CN1426820A - 低压水喷雾灭火的方法 - Google Patents
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Abstract
一种低压水喷雾灭火的方法，属于消防灭火技术，主要包括储气瓶、储水瓶、控制阀、连接管道和低压喷嘴等部件，在储气瓶出口处设有高压减压阀，在储气瓶与储水瓶、喷嘴之间的连接管道上还分别设有二次减压阀，使喷嘴的射流压力恒定维持在0.7～4bar之间，并可获得小至10μm的水喷雾微粒。与现有技术相比，本系统的压力更低，喷雾水滴更微小，选用的动力源又是可作为灭火剂的高压惰性气体，因此，雾化和灭火效果更好，并且全系统基本为低压操作，即降低制作成本，安装、使用、维护也很方便。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种低压水喷雾(即细水雾，以下同)灭火的方法，是对现有的自动水喷淋灭火系统的改进。适于在扑灭火灾危险性大、火灾扑救难度大的专用设施或设备时使用，也可在扑救液体火灾和电气火灾时使用。
背景技术
在传统的消防灭火系统中，水滴直径大于1mm，主要是通过大量水的冷却作用及对可燃物的稀释作用及水的冲击作用来实现扑灭火灾的，因此灭火需要大量的水，并且不能在扑灭易于被水损坏而失去价值的物质和设备，如图书、纸张、档案以及精密仪器、高压电气设备和比水轻的易燃液体如汽油、柴油等，的火灾时使用。因此，人们研究开发出水喷雾灭火系统，为区别起见以水滴直径的大小区分如下：水滴直径大于1mm称为水喷淋；而将水滴直径在1000μm～10μm之间的称为水喷雾。市场上已成功开发出的水喷雾灭火系统有多种：从工作压力上区分有低压系统(工作压力小于12.1bar)、中压系统(工作压力为12.1～34.5bar)、高压系统(工作压力大于34.5bar)；从防护目标上区分有局部应用系统和全淹没系统；从制备方式上区分有预制系统和工程系统；从流体介质上区分有单流介质系统和双流介质系统。在实际应用中往往是上述几种分类的组合。国内某市制订的《高压细水雾系统设计规范》中推出的设计方法，就是一种高压双流介质预制式水喷雾灭火系统。该灭火系统由储水容器、储气容器、单向阀、集流管、控制阀、喷嘴、连接管件、管道及探测器、报警控制器等部件组成，其中储水容器中充装纯净水或蒸馏水，储气容器充装氮气，储气容器的工作压力范围为12～15MPa。当探测器查明火情后，报警控制器驱动控制阀使具有一定压力的水一氮气两流通过过滤网进入喷嘴，在压力作用下沿弹簧、喷嘴和喷嘴芯围成的螺旋空间产生高速旋转运动，气、水两相流达到喷嘴小孔后水被完全击碎，随高压气体喷出形成极微小的雾滴，从而达到灭火目的。该灭火系统具有灭火能力强、灭火用水量和系统储水量极少、水渍损失极小、安装方便等优点。但也存在着若干不足：在灭火开始或注水过渡时，可能使管路系统及储水容器受到最大压力峰值的压力冲击；当喷射水雾时，喷口的压力随气体压力的变化而下降，影响了灭火能力的进一步提高。中国发明专利申请01117827.2号公开了一种喷水灭火方法，属于低压双流介质水喷雾灭火系统，它具有一个水存储装置、与其连接到喷口的管路系统、及将水通过管路系统压到喷口的驱动装置、并设置有降低驱动装置压力的节流装置。其中，驱动装置由一种充装在通过压力导管与水存储装置相连接的气体压力存储器中的气体构成，节流装置设置在压力导管上，气体压力存储器中的高压气瓶通过控制阀与装有节流装置的压力导管相连接，当控制阀打开后，通过压力管道流出的高压气体在通过节流装置时被减压及达到临界流动的状态，在节流装置后的压力近似保持恒定值。在该系统中给出的气体压力存储器压力超过100bar，最好为200bar；压力管道中的压力低于100bar，最好为10～40bar。该灭火方法解决了在喷射水雾时喷嘴工作压力不稳定，随气体压力存储器内的工作压力降低而下降的问题，同时还可避免管道系统中危险的水冲击，使导水管道及充水容器不必具有耐高压的质量。但是，只是定性地叙述了该灭火系统的技术构思，没给出清楚完整的技术解决方案和具体的实施例，致使无法判断其取代现有技术的能力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，通过给出的这种低压水喷雾灭火的方法，不仅可以实现在喷嘴射流时有更长时间的恒定压力值，及除储气容器外全系统都不必采用高压材质制作，而且在更低的工作压力下，还能得到小至10μm的水喷雾微粒。
本发明给出的这种低压水喷雾灭火的方法，采用充装在储气容器中的压力气体为水喷雾射流的动力源，主要包括有储气容器、储水容器、连接管道、控制阀和低压喷嘴等部件，与现有技术相比，其不同之处在于储气容器的出气口处设置有高压减压阀，并通过连接管道分别与喷嘴和储水容器相连接，在储气容器与喷嘴和储水容器相连接的连接管道上分别设置有二次减压阀，当高压减压阀和二次减压阀均开启后，储水容器中的水在压力气体作用下，经出水管道、过滤器、导通阀流进喷嘴并与喷嘴内的压力气体相混合后喷出，其中储气容器内充装的高压气体在经高压减压阀和二次减压阀后进入喷嘴的气体压力，应该大于或等于高压气体在经高压减压阀和二次减压阀后进入储水容器的气体压力，在本发明中水的流出采用压力气体驱动方式，当然也可采用其它压力驱动方式，甚至也包括采用压力气体射流产生的负压虹吸作用导致水的流出或采用重力自流的方式。
为提高灭火能力，作为该系统动力源的充装在储气容器中的高压气体，为惰性气体或不助燃的其它气体，例如氮气、二氧化碳、氩气等气体中的一种或几种混合后的气体。
为更好地实现发明目的，根据水喷雾灭火的原理：水大量吸收能量后迅速汽化导致体积膨胀，除降低火场温度外还将氧排走，从而达到灭火的目的。而水对能量的吸收能力与水滴直径的大小有关，在现有的水喷雾灭火系统中，通常在高达80～200bar系统压力下可以获得大于70μm水喷雾，如果想获得喷雾水滴直径更小的喷雾很困难。本发明采用二元流体喷雾及与之相配合的气体雾化喷嘴的方法，该气体雾化喷嘴已在本人在先申请的实用新型专利01250448.2中公开，在储气容器的工作压力为12～15MPa、经高压减压阀后的气体压力为0.6～1.6MPa，再经二次减压阀后进入喷嘴的气体压力(射流压力)为0.7～4bar，由喷嘴射出的喷雾水滴的直径最小的达到了10μm。
与现有的水喷雾灭火系统比，本发明采用的水和惰性气体都是灭火剂，惰性气体同时又是水喷雾射流的能量源，因此系统压力较低，喷雾水滴更微小，所获得的雾化效果和灭火效果更好，整个灭火系统(除储气容器外)均可采用低压材质制作，降低了工程造价，使用、安装和维护都很方便，在灭火过程中喷嘴的工作压力能够长时间的保持恒定，有利于提高灭火能力。
具体实施方式
在本发明给出的实施例中，储气容器采用一只容积40L的高压氮气瓶，工作压力为15MPa，利用高压氮气做为动力源，储水容器为一只容积80L的常压储水瓶，喷嘴选用低压二元流体喷雾喷嘴(该喷嘴已在本人在先申请的实用新型专利01250448.2号中公开)，高压氮气瓶的出口处设置有高压减压阀，经过高压减压阀后的氮气压力保持在0.6～1.6MPa之间，高压氮气瓶通过连接管道分别与喷嘴和储水瓶相联接，在各自的连接管道上分别设有二次减压阀，可将气、液流体的压力控制在选定范围，储水瓶内充装的水在低压氮气的驱动下，经过过滤器和导通阀后流入喷嘴，与喷嘴内部的压力气体混合并喷出，并采用位相多普勒光散射仪测定水喷雾微粒的直径，符合美国材料试验学会(ASTM)的标准。实验结果如下表所示：
| 流经二次减压阀后的气体压力(喷嘴) | 流经二次减压阀后的气体压力(储水瓶) | 水流量L/min | 气体消耗量L/min | 喷雾微粒平均直径 | |
| 实验1 | 1.3bar±5％ | 1bar±5％ | 5.3 | 440 | 60～70μm |
| 实验2 | 2bar±5％ | 2bar±5％ | 1.3 | 150 | 15～50μm |
| 实验3 | 3bar±5％ | 3bar±5％ | 1.9 | 200 | 15～50μm |
Claims (3)
1.一种低压水喷雾灭火的方法，采用充装在储气容器中的压力气体为水喷雾射流的动力源，主要包括有储气容器、储水容器、连接管道、控制阀和低压喷嘴等部件，其特征在于储气容器的出气口处设置有高压减压阀，并通过连接管道分别与喷嘴和储水容器相连接，在储气容器与喷嘴和储水容器相连接的连接管道上分别设置有二次减压阀，当高压减压阀和二次减压阀均开启后，储水容器中的水在压力气体作用下，经出水管道、过滤器、导通阀流进喷嘴并与喷嘴内的压力气体相混合后喷出，其中储气容器内充装的高压气体在经高压减压阀和二次减压阀后进入喷嘴的气体压力，应该大于或等于高压气体在经高压减压阀和二次减压阀后进入储水容器的气体压力。
2.根据权利要求1所述的水喷雾灭火方法，其特征在于作为该系统动力源的充装在储气容器中的高压气体，为惰性气体或不助燃的其它气体，例如氮气、二氧化碳、氩气等气体中的一种或几种混合后的气体。
3.根据权利要求1或2所述的水喷雾灭火方法，其特征在于储气容器的工作压力为12～15MPa、经高压减压阀后的气体压力为0.6～1.6MPa，再经二次减压阀后进入喷嘴的气体压力(射流压力)为0.7～4bar，由喷嘴射出的喷雾水滴的直径最小的达到了10μm。
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