CN1836756A - 预热水的细水雾灭火方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种预热水的细水雾灭火方法和装置，该灭火方法是：在灭火之前先将水预热，然后将预热后的水导入到细气水雾喷嘴或超细气水雾喷嘴中，喷出气水雾，进行灭火。将水预热有三种方式，1是在预热水的细水雾灭火装置中装设加热器，进行水的电加热；2是在预热水的细水雾灭火装置中的压力水瓶内装设加热器，直接进行水的电加热；3是在预热水的细水雾灭火装置中的喷嘴内装设加热元件，进行水的电加热。该预热水的细水雾灭火装置，是在细水雾灭火装置中加设加热装置，该加热装置分别采用：一、由电加热器和压力开关组成后，分别连接到装置中的水路过滤器和水管路；二、在压力水瓶内装设电加热器；三、在喷嘴内装设电热元件。

Description

预热水的细水雾灭火方法和装置

(一)技术领域：

本发明为一种预热水的细水雾灭火方法和装置，是卤代烷灭火系统的替代产品，主要应用在消防领域。

(二)背景技术：

水作为灭火剂自人类存在以来，就得到了广泛的应用，从原始的用容器盛水灭火，到现代的消火栓、自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统等产生了各种各样的利用水灭火的装置，在如何使用水灭火的问题上，人们的主要研究思路集中在利用水的装置和在水中掺入其他的物质(如发泡剂)两个方面。所使用的水均是常温状态下的水，而对于高温状态下(＜100℃)水的灭火效果还未有发现。下面阐述一下预热水灭火方法的产生背景和灭火机理。

热水的灭火效果已被一些灭火实践所证明，例如在一家针织品厂原料仓库发生火灾的过程中，用了半小时，消防车拉来50立方米的水仍未将大火扑灭，当看到附近有只烧开水的大锅炉时，消防队员改变了灭火作战方案，把大量的热水浇到熊熊燃烧的火焰上，奇迹出现了，仅仅9分钟火焰开始降低，直到渐渐地熄灭。有关资料显示，如果将1公斤冷水喷洒在燃烧物上，灭火面积有效值再好也只有0.1平方米。但是，用1公斤蒸气则可以使5立方米的空气中含水蒸汽35％以上，含氧14％以下。当空气中水蒸汽达35％以上，或者空气中氧含量降至17％，燃烧即告停止，也就是说再大的火也要被扑灭，可见用热水灭火的效果要比冷水强得多。研究表明，开水的灭火效果要比热水高5倍，比冷水效果高10倍以上。在灭火实践中，1升热水每秒钟所起的作用相当于20～30升的冷水。假如用开水灭火，5名消防队员就可完成数十名消防队员的工作量，事半而功倍。

水的灭火机理主要是窒息和冷却，降低空间氧浓度和火场温度。水的蒸发过程分为两个阶段：第一阶段是水从环境温度加热到100℃，第二阶段是100℃的水变成100℃水蒸气的过程。无论从吸热还是窒息角度看，水蒸发的第二阶段起着最关键的作用，因为这一阶段100℃的水迅速变成100℃水蒸气，体积增大1680倍，起到窒息作用。水的吸热能力也主要集中在第二阶段，第一阶段1kg水由0℃加热到100℃需要热量418kJ；而1kg100℃的水变成100℃水蒸气需要的热量为2259kJ(气化潜热)，第二阶段的吸热量是第一阶段的5.4倍。因此水的灭火效果和灭火时间取决于第二阶段，尽管在第一阶段吸收一小部分热量，但需要很长时间，因为热量传给水的过程需要很长时间，在这个时间内很多水没来得及蒸发吸热，都白白流掉了，使灭火效果大大减弱。而热水或开水已经被加热到＜100℃，出来后直接蒸发，使大部分水都能被全部利用来灭火，大大地提高了灭火效果。

水因为“绿色”的灭火性质，被认为是哈龙(HALON)灭火剂理想的替代物之一，采用的细水雾灭火系统也被认为最有希望替代哈龙的灭火系统。因此国内、外对细水雾灭火系统进行了大量的研究工作，出现了很多细水雾灭火系统的产品，但这些细水雾灭火系统主要存在以下几个方面不足：

1.扑灭小火困难。出现这种情况是由于细水雾灭火机理所造成的，细水雾灭火系统是全淹没灭火系统，其主要机理是窒息，小火的发热量很小，耗氧量也小，因此小火使细水雾蒸发量很小，大的空间靠少量的水蒸气是无法窒息的，因此造成细水雾灭小火困难。而火灾发生的初期主要是火势均较小，细水雾作为自动消防系统主要是针对初期火灾的，既然灭不掉小火，必须等火势变大才能灭掉，因此安装细水雾系统已失去了自动消防系统的意义，更谈不上替代哈龙。

2.灭B(液体)类火容易，灭A(固体)类火困难，特别是阴燃火。这主要是由于B类火燃烧速度很快，发热量较大，在封闭的空间里，细水雾的吸热和窒息效果非常明显，因此扑灭较易。而A类火灾在火灾发生初期，燃烧速度较慢，发热量较小，耗氧量也很小，不会使大量的细水雾蒸发，因此细水雾的窒息效果很差，造成灭A(固体)类火困难。对于阴燃火来说，这个情况就更加严重。

3.在较冷的保护空间灭火困难。较冷的空间环境温度较低，水蒸汽的饱和蒸汽压低。空间最大水蒸汽含量低，窒息效果差。

为解决这些问题，申请人申请的03137774.2号发明专利，名称为：“超细气水雾的灭火方法和装置”中采用分区分喷头布置的方法。但是布置起来在工程上较为复杂。为了彻底解决细水雾存在的这些问题。本发明提供了一种解决现有细水雾灭火系统上述缺点的办法，就是将细水雾中常温水变成热水，该办法适用在现有的细水雾的灭火系统中，可以完全取代卤代烷灭火系统。

(三)发明内容：

本发明的目的是提供一种预热水的细水雾灭火方法和装置，就是将细水雾中常温水变成热水，使得灭火速度快，灭火效果好。可以完全取代现有的卤代烷灭火系统，能够有效的扑灭小火，A(固体)类火，阴燃火，还可以在较冷的空间里实施灭火。

本发明一种预热水的细水雾灭火方法，其特征在于：该方法是在灭火之前先将水预热，然后将预热后的水，再导入到细气水雾喷嘴或超细气水雾喷嘴中，喷出气水雾，进行灭火。

实现将水预热有如下几种方式：

其中，方式(1)是：在预热水的细水雾灭火装置中装设加热器，进行水的电加热，即在火灾发生时，气路电磁阀启动后10秒钟之内，使压力水瓶里的水流入电加热器，使水达到预设温度。

其中，方式(2)是：在预热水的细水雾灭火装置中的压力水瓶内装设加热器，直接进行水的电加热，即在压力水瓶内安装一电加热器，在温控系统的控制下，使水达到预设温度。

其中，方式(3)是：在预热水的细水雾灭火装置中的喷嘴内装设加热元件，进行水的电加热，即在常规细水雾喷头和接近喷头的供水管上安装电加热元件，按照喷头流量和预热温度选取电加热元件功率。

本发明一种预热水的细水雾灭火装置，该装置是由：柜体1，压力水瓶2，瓶头接口3，水瓶压力指示表4，紧急手动水阀5，水路电磁阀6，水路压力指示表7，高压灭火气体灭火剂瓶组压力指示表8，紧急手动气阀9，气路电磁阀10，气路压力指示表11，高压气路减压阀12，高压气体汇流排13，高压气体管路14，高压气路备用接口15，高压气体灭火剂瓶组16，水路过滤器17，不同种类的超细气水雾喷嘴18，火灾探测器19，火灾控制报警器20，电缆21，气体灭火剂管路22，水管路23组成；连接关系是：

高压气体灭火剂瓶组16通过高压气体管路14连接到高压气体汇流排13，高压气体汇流排13上装有高压灭火气体灭火剂瓶组压力指示表8，高压气体汇流排13一端留有高压气路备用接口15，一端连接高压气路减压阀12，通过高压气路减压阀12后，管路分为两路，一路连接紧急手动气阀9，气路电磁阀10，气路压力指示表11，通过气体灭火剂管路22连接到不同种类的超细气水雾喷嘴18；另一路通过瓶头接口3与压力水瓶2相连，压力水瓶2上装有水瓶压力指示表4，水瓶通过管路紧急手动水阀5，水路电磁阀6，水路压力指示表7，水路过滤器17，通过水管路23连接到不同种类的超细气水雾喷嘴18，火灾探测器19通过电缆21连接到火灾控制报警器20，火灾报警控制器20通过控制电缆连接气路电磁阀10、水路电磁阀6；其特征在于：在该装置中加设有加热装置。

其中，该加热装置是由电加热器244和压力开关255组成，水路过滤器17和水管路23分别连接到电加热器244上，压力开关255连接在水管路23上。

其中，该加热装置是在压力水瓶2内装设电加热器，直接进行水的电加热，在温控系统的控制下，使水达到预设温度；该直接进行水的电加热的压力水瓶是由瓶头阀201、保温层202、温控系统203、压力瓶体204和电加热器205组成；电加热器205位于压力瓶体204的内部，温控系统203位于压力瓶体204的头部，温控系统连203接瓶头阀201和电加热器205，保温层202紧贴压力瓶体204内部。

其中，该加热装置是在不同种类的超细气水雾喷嘴18内装设电热元件，进行水的电加热，即在常规细水雾喷头和接近喷头的供水管上安装电加热元件，按照喷头流量和预热温度选取电加热元件功率；该直接进行水的电加热的喷嘴是由供水管301、电热元件302和雾化器303三部分组成，此种装置的具体结构有多种多样，一般是电热元件安装在雾化器303上或者是安装在供水管301上。

本发明一种预热水的细水雾灭火方法和装置，其优点和功效是：灭火速度快，灭火效果好，可以完全取代现有的卤代烷灭火系统，而且相对于现有的细水雾的灭火系统，能够有效的扑灭小火，A(固体)类火，隐燃火，还可以在较冷的空间里实施灭火。

(四)附图说明：

图1A：预热水细水雾灭火装置主视示意图。

图1B：预热水细水雾灭火装置侧视示意图。

图2：压力水瓶内装设加热装置示意图。

图3：喷嘴内装设加热装置示意图。

图中标号说明如下：

1柜体，            2压力水瓶            3瓶头接口

4水瓶压力指示表    5紧急手动水阀        6水路电磁阀

7水路压力指示表    8高压灭火气体灭火剂瓶组压力指示表

9紧急手动气阀      10气路电磁阀         11气路压力指示表

12高压气路减压阀   13高压气体汇流排     14高压气体管路

15高压气路备用接口      16高压气体灭火剂瓶组      17水路过滤器

18不同种类的超细气水雾喷嘴                        19火灾探测器

20火灾控制报警器        21电缆                    22气体灭火剂管路

23水管路                244电加热器               255压力开关

201瓶头阀               202保温层                 203温控系统

204压力瓶体             205电加热器

301供水管               302电热元件               303雾化器

(五)具体实施方式：

本发明一种预热水的细水雾灭火方法和装置；是在本申请人的发明专利申请03137774.2号超细气水雾的灭火方法和装置的基楚上，再增加电热方式将水预热后，用热水灭火的，从而达到灭火效果好、灭火速度快的目的。

1.在细水雾灭火装置中加设一加热装置；

系统的组成和结构如图1A、B所示，系统由柜体1，压力水瓶2，瓶头接口3，水瓶压力指示表4，紧急手动水阀5，水路电磁阀6，水路压力指示表7，高压灭火气体灭火剂瓶组压力指示表8，紧急手动气阀9，气路电磁阀10，气路压力指示表11，高压气路减压器12，高压气体汇流排13，高压气体管路14，高压气路备用接15，高压气体灭火剂瓶组16，水路过滤器17，不同种类的超细气水雾喷嘴18，火灾探测器19，火灾控制报警器20，电缆21，气体灭火剂管路22，水管路23，电加热器244，压力开关255组成。

其自动工作过程如下，在系统为待机状态时，高压气体灭火剂瓶组16内的高压气体灭火剂，通过高压气路减压阀12，减至工作状态压力，通过气体挤压管路，通至压力水瓶2，使压力水瓶2处于工作压力状态，紧急手动水阀5，水路电磁阀6，紧急手动气阀9，气路电磁阀10均处于关闭状态，电加热器244处于断电状态。水瓶压力指示表4和高压灭火气体灭火剂瓶组压力指示表8指示待机状态时高压气瓶组和压力水瓶是否正常。若低于设置压力70％时，火灾报警控制器20发出非正常工作状态警报，通知工作人员调整高压气体灭火剂瓶组16或气路减压阀10。

当所保护的空间发生火灾时，火灾探测器19通过感烟、感光或感温等方式发现火灾，电缆21将报警信号传到火灾报警控制器20，火灾报警控制器20发出声音警报，并发出控制信号到气路电磁阀10，气路电磁阀10打开，高压气体灭火剂由气体灭火剂瓶组16，通过气体汇流排13，减压器12，减至工作状态压力通过气路22，气路压力指示表11指示气路工作压力状态，气体灭火剂由超细气水雾喷嘴18喷出，由于喷嘴的特殊结构使气体灭火剂流出喷嘴使产生“尖叫”声，可以通知工作人员灭火系统已启动，以便人工确认火警并采取进一步行动。在气路电磁阀10启动后10秒钟之内，火灾报警控制器20发出控制信号打开水路电磁阀6，压力水通过水路过滤器17流入电加热器244，水流作用于电加热器244后的压力开关255，压力开关255产生水流电信号传给火灾报警控制器20(为防止电热器干烧)，火灾报警控制器20发出控制信号启动电加热器244，水流经过电加热器244达到预设的温度后流入超细气水雾喷嘴18，水路压力指示表7指示水路系统压力，表明系统正常工作状态，气水雾由超细气水雾喷嘴18喷出灭火。系统扑灭火灾后，或者压力开关255复原后发出电信号给火灾报警控制器20，火灾报警控制器20发出控制信号先关闭电加热器244，后关闭水路电磁阀6，喷嘴仅喷出气体灭火剂，以达到防止火灾复燃和吸收烟气的作用，直至系统气体灭火剂喷完，系统自动停止工作。

当发生火灾时，水路电磁阀6，气路电磁阀10因故障不能打开，可以打开紧急手动水阀5，紧急手动气阀9，开启水路，气路启动系统和电加热器244的手动开关喷出气水雾进行灭火。

2.在压力水瓶内装设加热装置的典型应用，请参阅图2所示；

水的预热在压力水瓶内直接进行，本发明给出一个压力水瓶内水电加热实例，压力水瓶采用家用电热水器结构和原理。由瓶头阀201、保温层202、温控系统203、压力瓶体204和电加热器205组成。可以预设温度自动调节，始终保持在一个预设温度，这样不但也可以保证灭火时所需水的温度，也可以保证在寒冷的地方使用细水雾系统防冻。

3.在喷嘴内装设加热装置的典型应用，请参阅图3所示；

将常规细水雾喷头和接近喷头的供水管上安装上电加热元件，按照喷嘴流量和预热温度选取电加热元件功率。预热喷嘴由供水管301、电热元件302和雾化器303三部分组成，具体结构可以多种多样。

喷嘴的工作过程如下：在喷嘴不工作时，电热元件302是不通电的，当喷嘴有水雾或细水雾喷出时，电热元件302通电，在喷嘴流量小于设计流量50％以下时，电器元件断电，上述的工作过程由火灾报警联动控制器控制。

Claims (8)

1、一种预热水的细水雾灭火方法，其特征在于：该方法是在灭火之前先将水预热，然后将预热后的水，再导入到细气水雾喷嘴或超细气水雾喷嘴中，喷出气水雾，进行灭火。

2、根据权利要求1所述的一种预热水的细水雾灭火方法，其特征在于：在预热水的细水雾灭火装置中装设加热器，进行水的电加热，即在火灾发生时，气路电磁阀启动后10秒钟之内，使压力水瓶里的水流入电加热器，使水达到预设温度。

3、根据权利要求1所述的一种预热水的细水雾灭火方法，其特征在于：在预热水的细水雾灭火装置中的压力水瓶内装设加热器，直接进行水的电加热，即在压力水瓶内安装一电加热器，在温控系统的控制下，使水达到预设温度。

4、根据权利要求1所述的一种预热水的细水雾灭火方法，其特征在于：在预热水的细水雾灭火装置中的喷嘴内装设加热元件，进行水的电加热，即在常规细水雾喷头和接近喷头的供水管上安装电加热元件，按照喷头流量和预热温度选取电加热元件功率。

5、一种预热水的细水雾灭火装置，该装置是由：柜体(1)，压力水瓶(2)，瓶头接口(3)，水瓶压力指示表(4)，紧急手动水阀(5)，水路电磁阀(6)，水路压力指示表(7)，高压灭火气体灭火剂瓶组压力指示表(8)，紧急手动气阀(9)，气路电磁阀(10)，气路压力指示表(11)，高压气路减压阀(12)，高压气体汇流排(13)，高压气体管路(14)，高压气路备用接口(15)，高压气体灭火剂瓶组(16)，水路过滤器(17)，不同种类的超细气水雾喷嘴(18)，火灾探测器(19)，火灾控制报警器(20)，电缆(21)，气体灭火剂管路(22)，水管路(23)组成；连接关系是：高压气体灭火剂瓶组(16)通过高压气体管路(14)连接到高压气体汇流排(13)，高压气体汇流排(13)上装有高压灭火气体灭火剂瓶组压力指示表(8)，高压气体汇流排(13)一端留有高压气路备用接口(15)，一端连接高压气路减压阀(12)，通过高压气路减压阀(12)后，管路分为两路，一路连接紧急手动气阀(9)，气路电磁阀(10)，气路压力指示表(11)，通过气体灭火剂管路(22)连接到不同种类的超细气水雾喷嘴(18)；另一路通过瓶头接口(3)与压力水瓶(2)相连，压力水瓶(2)上装有水瓶压力指示表(4)，水瓶通过管路紧急手动水阀(5)，水路电磁阀(6)，水路压力指示表(7)，水路过滤器(17)，通过水管路(23)连接到不同种类的超细气水雾喷嘴(18)，火灾探测器(19)通过电缆(21)连接到火灾控制报警器(20)，火灾报警控制器(20)通过控制电缆连接气路电磁阀(10)、水路电磁阀(6)；其特征在于：在该装置中加设有加热装置。

6、根据权利要求5所述的一种预热水的细水雾灭火装置，其特征在于：该加热装置是由电加热器(244)和压力开关(255)组成，水路过滤器(17)和水管路(23)分别连接到电加热器(244)上，压力开关(255)连接在水管路(23)上。

7、根据权利要求5所述的一种预热水的细水雾灭火装置，其特征在于：该加热装置是在压力水瓶(2)内装设电加热器，直接进行水的电加热，在温控系统的控制下，使水达到预设温度；该直接进行水的电加热的压力水瓶是由瓶头阀(201)、保温层(202)、温控系统(203)、压力瓶体(204)和电加热器(205)组成；电加热器(205)位于压力瓶体(204)的内部，温控系统(203)位于压力瓶体(204)的头部，温控系统连(203)接瓶头阀(201)和电加热器(205)，保温层(202)紧贴压力瓶体(204)内部。

8、根据权利要求5所述的一种预热水的细水雾灭火装置，其特征在于：该加热装置是在不同种类的超细气水雾喷嘴(18)内装设电热元件，进行水的电加热，即在常规细水雾喷头和接近喷头的供水管上安装电加热元件，按照喷头流量和预热温度选取电加热元件功率；该直接进行水的电加热的喷嘴是由供水管(301)、电热元件(302)和雾化器(303)三部分组成，此种装置的具体结构有多种多样，一般是电热元件安装在雾化器(303)上或者是安装在供水管(301)上。

Images