细水雾灭火系统在钢铁冶金企业的应用研究

●郑 辉

(鞍山市消防支队,辽宁鞍山 114001)

冶金钢铁行业是由很多系统有机组成的规模庞大,工艺复杂,流程性强的生产企业,产品制造需要经过多分厂联合制造共同完成;钢铁工业又是能耗大户,在冶炼和热加工生产过程中耗用大量的煤、焦炭、燃油和电能。同时,钢铁冶炼的生产过程属于高温、高压的生产过程。虽然生产钢铁的原料和其成品本身都是不燃烧物,但是在生产和加工过程中大量使用燃料和易燃、易爆气体如：纯氧、氢气、乙炔等。另一方面在钢铁冶炼过程中又产生大量易燃易爆气体,如高炉煤气、转炉煤气等,正是由于冶金钢铁企业的这些行业生产特点决定了冶金钢铁企业火灾事故具有多发性和高损失的特点。

深入研究钢铁冶金企业中火灾发生的原因,确定工艺系统中的重点防火区域和区域内的主要建筑物及设施,以便于从设计源头进行预防和控制,采取行之有效的探测报警和控火、灭火措施,使损失减少到最小。

一、主要保护对象火灾危险性分析

(一)电缆隧道火灾危险性分析

电缆隧道火灾起因主要有两种：内部火源和外部火源。内部火源主要是指电缆传输电流过载,电缆接头阻抗大或电缆本身的其它原因,使电缆表面升温,电缆绝缘层和保护层产生阴燃,伴随大量热量和烟气的产生,迅速发展为更严重的火灾。外部火源是指非电气设备所产生的火源。它使电缆表层着火,发展为火灾。由于电缆隧道及电缆夹层火灾起因的复杂性,快速传播性和地下封闭性等特点,使公共消防设施难以发挥其作用。因此,电缆隧道存在极大火灾危险隐患。

(二)液压站火灾危险性分析

液压站是储存液压油的主要场所,而此类油品属于丙类可燃液体,站内不仅有输油设备、储油罐,还有复杂的管线分布。输油泵、输油管道的连接法兰、阀门等连接管件处,容易因密封不好,误操作等原因发生油品泄漏,从而由外部火源、内部火源的作用造成地面流淌火,进一步危及油罐的安全。当造成高压油管路破裂时,喷射出的油呈雾状,迅速导致火灾蔓延。由于液压站、润滑油站所处位置的封闭性和火灾快速传播特点,使公共消防设施难以发挥其作用。因此,存在有很大的火灾危险隐患。

(三)轧机本体及附属设备火灾危险性分析

轧机火灾从目前发生的原因来看主要由外部火源和内部火源引起。外部火源是电气设备短路和人为的其它明火,遇到高压油蒸汽而发生火灾;内部火源是指轧机在工作时,轧件温度升高达到高压油蒸汽闪点而引起火灾。以上两种火灾的特点是燃烧扩散迅速,不易扑救,容易造成重大损失。

二、保护范围、固定式灭火系统的确定

根据规范及保护对象火灾危险性分析,本方案灭火保护主要有以下几类。电缆类：包括电气室、电缆夹层、电缆隧道;油类：包括液压站、润滑油站、油库、储油间、油浸变压器、轧机机架等。目前,以水作为灭火介质能够扑救电气火灾和油类火灾的系统主要是水喷雾(GB50219-95),但水喷雾灭火的设计喷雾强度仅限于水雾包裹保护对象,也就是系统仅限于局部应用。对于工业环境下的保护对象的布置特点,很难规范成规则形体进行强度计算,只能局部应用布置,系统管网错综复杂,给管理维护造成了困难。而细水雾灭火系统,由于其生成雾滴的粒径不同,在相同灭火结果的条件下,细水雾系统的用水量、系统形式均优于水喷雾系统,且系统以全淹没形式布置,克服了水喷雾系统布置缺点。

三、细水雾灭火系统的特点及机理

(一)细水雾灭火系统特点

细水雾扑救电气火灾和油类火灾优于水喷雾灭火系统;辐射热阻隔作用显著,减少火灾区域热量的传播;雾滴粒径更小,电气绝缘性能更好,有效扑救带电火灾;灭火高效,有效扑救低闪点液体火灾;可有效扑救水喷雾无法扑救的立体火灾;灭火的可持续能力强;最大限度的降低消防用水量,降低火灾损失和水渍影响;对保护空间内的设备冷却作用明显,有效避免高温造成的结构件变形。

(二)细水雾灭火技术机理

细水雾灭火技术是目前水介质灭火的最新技术,其灭火机理如下：一是冷却作用,细水雾喷向火灾区域时,会大量吸热而蒸发,由此使火灾区域得到充分的冷却。同等重量的水细水雾产生的雾滴表面积是水喷雾的 300倍;二是窒息作用,细水雾在蒸发过程中形成的水蒸汽大量充斥火灾区,降低了氧浓度,当氧浓度低于 18%时,火灾便不易继续燃烧;三是浸湿作用,颗粒大冲量大的雾滴会冲击到燃烧物表面,从而使燃烧物得到浸湿,阻止固体挥发可燃性气体的产生。另外,细水雾灭火系统还可以充分将火灾位置以外的燃烧物浸湿,防止火灾扩散;四是辐射热隔绝作用,雾滴粒径非常小的部分形成雾化空间,可以减弱火灾热量对周围燃烧物的威胁;五是细水雾有较强的吸烟特性,保证火灾区域的人员逃生。

四、细水雾自动灭火系统总体组成

(一 )运行方式

整个系统具有自动和手动两种运行方式(工艺流程如图 1所示)。

1.自动运行方式

图1 细水雾自动消防系统工艺流程图

对于细水雾灭火系统的区域,采用两级报警(规范要求灭火区采用两级报警),火灾自动探测系统对火灾信号进行处理确认后,将相关信号传输给报警控制器;当发生火灾预警时,控制器发出预报警声,并显示报警点,当确认发生两级报警(或手动报警按钮被按下)后,控制器发声光报警,并显示,同时控制相应区域的声光报警器报警,系统处于自动状态,火警后即联动防火门窗、通风、防火阀等设备,并控制雨淋控水阀开启,当雨淋控水阀开启反馈信号传回控制站点和控制中心后,系统即启动消防水泵,进行灭火。

2.手动运行方式

当整体系统处于手动状态时,所有的报警信号将汇总到消防控制中心,值守人员可以通过消防控制中心联动控制屏手动控制或在火灾现场操纵紧急启动装置直接启动灭火;当现场人员发现火灾后,除可以按下手动报警按钮外,还可以通过现场紧急手动阀或非电控远程手动阀直接启动雨淋控水阀,当发生误报警时,也可通过这两种方式紧急停止灭火动作。

(二)系统组成

细水雾灭火系统由消防水泵、稳压装置、雨淋控水阀、细水雾喷头、管道及附件、火灾探测器以及报警控制器等部件组成,仅用水作为雾化介质所形成的自动灭火系统。

(三)系统的特点及采用形式

细水雾灭火系统的形式根据保护对象的分布及保护对象围护结构的封闭程度分为分区应用、全淹没应用、局部应用三种形式。

(四)灭火工艺流程

细水雾灭火系统具有自动、消防控制中心手动、现场紧急手动和雨淋控水阀非电控远程手动四种启动方式。其工艺流程为：消防水源→消防水泵→消防供水管网→专用雨淋控水阀组→灭火区配水管网→专用水雾喷头,如图 2所示。

图2 细水雾灭火系统工艺流程图

五、细水雾灭火系统应用存在问题及应对措施

由于细水雾介于气体与水喷雾之间,其灭火形式采用全淹没形式最佳,这就要求防护区的维护结构达到一定的封闭程度,但在工业环境下,受其工艺系统的限制,防护区很难达到理想的设计要求,因此,从系统本身采取以下措施,以弥补系统对防护区的要求。

(一 )水雾封堵

针对电气室、地下液压站维护结构的特点,对由于受工艺要求而不能封闭的孔洞采取相应的封堵措施,保证灭火效果。围护结构的风筒效应,直接影响细水雾灭火强度的分布,不利于火灾扑救。对灭火区灭火时无法关闭的孔洞,单独增设细水雾喷头,以封堵孔洞风筒效应,同时弥补因风筒效应减少的水雾强度。对于局部易燃的部位—集油坑,单独设置细水雾喷头,在全淹没的基础上加强其喷雾强度,迅速控制火源,防止火势蔓延。

(二)多分区连锁跟踪灭火

多分区连锁跟踪灭火是指系统能同时针对任意两个分区进行灭火,或针对从一个分区蔓延到另一个分区的移动火灾进行迈步式跟进灭火的消防系统。它有利于有效扑救蔓延火灾和大面积、大空间火灾,也能处理恶劣情况下出现的两个不同位置的火灾。

(三)立体交叉火灾的灭火

液压站及润滑油库中除了可能存在的 B类火灾外,还存在较多的可燃固体物质,如电缆、电机等 A类火灾。也就是说油库火灾往往是 A类火灾和 B类火灾交叉进行。并且由于油库内两类火灾物质的布置往往呈空间立体形式,故火灾也呈立体空间特点。一般水喷雾灭火对于立体交叉火灾灭火效果较差,而细水雾灭火系统采用全淹没形式,水雾充满整个防护空间,可扑救防护区内任何一点由于立体点火源和流淌火引发的火灾。

细水雾灭火系统作为一种绿色灭火介质,其用水量、系统形式均优于水喷雾系统,且系统以全淹没形式布置,克服了水喷雾系统布置缺点,可广泛应用于工业企业的电缆隧道、变配电间、柴油发电机房、易燃液体储存及输送场所等。可针对不同的保护对象提出相应的解决方案,主要体现在：除采取全淹没形式外,还可根据现场复杂的情况设置水雾封堵;多分区连锁跟踪灭火;立体交叉火灾的灭火等细水雾灭火应对措施。

[1]GB50219-95,水喷雾灭火系统设计规范[S].

[2]GB50016-2006,建筑设计防火规范[S].

[3]GB50414-2007,钢铁冶金企业防火设计规范[S].

[4]NFPA 750 2000Edition,Standard on Water Mist Fire Protection Systems[S].