细水雾灭火系统与煤化工消防

王修梅

(中国石化南京工程有限公司，江苏南京 211100)

细水雾灭火系统与煤化工消防

王修梅

(中国石化南京工程有限公司，江苏南京211100)

结合工程实例介绍细水雾灭火系统在煤化工工程中的应用,并阐述了细水雾灭火系统的灭火机理、特点等。

细水雾灭火系统 煤化工 消防工程实例

1 概述

所谓煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。而煤气化则是煤化工工程的关键工艺，煤气化装置也是煤化工项目的主要装置，高度较高，有的高达100多米，装置内存在较大的煤粉和合成气燃烧爆炸危险，煤粉还存在二次爆炸的可能，进而引起大面积的火灾。而煤储运系统也是煤化工项目中尤为重要的辅助生产设施，系统中也会产生大量的煤粉。针对煤化工项目的火灾特点，通常设置消火栓系统、消防炮系统以及自动喷水灭火系统，考虑到装置内煤粉泄漏易引起爆炸，笔者认为设置细水雾灭火系统(Water Mist Systems)更加合适，在灭火的同时还可起到除尘的作用。

另外由于煤化工项目规模较大，工艺复杂，流程也长，对控制的要求较高，其控制系统通常采用中央控制室和现场机柜间相结合的方式，因此煤化工工程中的现场机柜间越来越受到各方面的重视和关注，其消防也越发重要。对于机柜间通常设置气体灭火系统或细水雾灭火系统，而气体灭火系统正逐步被细水雾灭火系统取代。从环保角度来看细水雾不会造成大气臭氧层损耗，也不会产生温室效应，是一种绿色环保的灭火剂，因此近年来细水雾灭火技术得到了迅猛发展，前景广阔。可见细水雾灭火系统已经成为煤化工项目中消防的一大措施。我国也于2013年出台了GB50898-2013《细水雾灭火系统技术规范》。

2 细水雾灭火系统简介

细水雾灭火系统是一种用高度雾化的水来控制火灾、抑制火灾或者扑灭火灾的自动防火技术，是一种技术先进、经济合理的新技术、新产品。细水雾是使用一种特殊喷嘴使高压喷水产生的水颗粒，在最小设计工作压力下、距喷头1.0 m处的平面上，测得水雾的雾滴直径DV0.99小于1 000 μm或DV0.5小于300 μm(传统的水喷淋或水喷雾的水滴直径都在1 000 μm以上)，而细水雾灭火系统就是利用这种细小的水雾滴通过冷却火焰、水的气化隔氧和阻止热辐射达到灭火或防护冷却的固定式灭火技术，这种灭火技术具有无污染、灭火迅速、耗水量低且对防护对象破坏性小的特点。

2.1 灭火机理

细水雾自动灭火系统最主要的灭火机理就是冷却、窒息、浸湿和隔断。

a)冷却：消防时大量的小雾滴喷向火灾区域时迅速蒸发，吸收了火焰中大量的热量，从而使火灾区域得到充分的冷却。与传统的灭火技术比较，小雾滴有较大的作用面积和热交换面积，总表面积增大，有利于吸收热能，提高其吸收热能的效率，更容易气化，而且雾滴能穿透火焰，破坏燃烧的能量传递，从而大大提高了灭火效率。实验证明单位体积的水经细水雾雾化后的表面积比传统喷淋增加约400倍。

b)窒息：细水雾在蒸发过程中由于气化作用形成了大量的水蒸气，体积迅速膨胀，阻隔了空气进入燃烧区域，使火灾区域内的氧气浓度大大降低，当氧浓度低于18%时火灾就不易继续燃烧。火焰燃烧越猛烈，水的气化就越快，火灾扑灭就越迅速。

c)浸湿：小雾滴喷入火场后冲击到燃烧物表面，浸湿了燃烧物表面，阻止了固体挥发产生可燃性气体，同时小雾滴包围了被保护区域，使邻近的燃烧物得到预湿，冷却了被保护区域中的气体和其它燃料，防止火灾蔓延。

d)隔断：细水雾喷入火场后蒸发形成的蒸汽迅速将燃烧物、火焰和烟雾笼罩，形成了雾化空间，阻挡了辐射热向临近辐射，有效地抑制辐射热引燃周围其它物品，达到防止火焰蔓延的效果，同时也保护了火场内的人员，为人员的安全疏散赢得了时间。

2.2 细水雾灭火系统的特点

细水雾灭火系统的优点很多：冷却性能好、抑制性强、灭火效能高；灭火系统用水量少，灭火后几乎无水渍，不损坏电器设备，节能环保；自动擦洗烟雾，降温效果明显，利于人员安全疏散，降低对人体危害；系统构成灵活，可根据保护对象和防护空间的特点进行选择；适用范围广，适用于大多数火灾场合；系统综合造价低，安装、维护简便，使用寿命长。也正是因为这些优点，细水雾自动喷水灭火系统成为了各国在消防领域研究的主题，也是积极推广、应用的一种新型灭火系统。

2.3 适用范围

细水雾灭火系统主要用于工业和民用领域，用于扑救可燃固体、可燃液体和电气设备火灾，具体如下。

a)液压站、油浸电力变压器室、润滑油仓库、透平油仓库、柴油发电机房、燃油锅炉房、燃油直燃机房、油开关柜室等场所的可燃液体火灾。

b)书库、文物库、档案资料库等场所的可燃固体火灾。

c)燃气轮机房、燃气直燃机房等场所的可燃气体喷射火灾。

d)配电室、计算机房、数据处理机房、通讯机房、中央控制室、大型电缆室、电缆隧(廊)道、电缆竖井等场所的电气设备火灾。

e)引擎测试间、交通隧道等适用细水雾灭火的其它场所的火灾。

值得一提的是细水雾灭火系统不能用于遇水能发生反应导致燃烧、爆炸或产生大量有害物质的场所，也不能用于遇水能产生可燃气体或产生剧烈沸溢性可燃液体的火灾。

2.4 系统分类

按不同的标准细水雾灭火系统可以分为以下几个系统。

a)低压系统：系统的管网工作压力小于或等于1.20 MPa的细水雾灭火系统。

b)中压系统：系统的管网工作压力大于1.20 MPa，且小于3.50 MPa的细水雾灭火系统。

c)高压系统：系统的管网工作压力大于等于3.50 MPa的细水雾灭火系统。

d)全淹没系统：向整个防护区空间内喷射细水雾，并使其均匀地充满整个防护区保护其内部所有防护对象的细水雾灭火系统。

e)局部应用系统：向被保护对象以设计喷射流量直接喷射细水雾，用于保护室内外某一具体防护对象或局部空间的灭火系统。

f)区域应用细水雾系统：保护防护区内某一预定区域的细水雾灭火系统。

g)闭式细水雾系统：由闭式细水雾喷头、分区控制阀、供水管网及供水装置所构成的细水雾灭火系统。

h)开式细水雾系统：由开式细水雾喷头、分区控制阀、供水管网、供水装置及火灾报警装置所构成的细水雾灭火系统。

i)瓶组式细水雾系统：采用瓶组贮存加压气源并对系统进行加压供水的细水雾灭火系统。

j)泵组式细水雾系统：采用水泵组对系统进行加压供水的细水雾灭火系统。

2.5 系统组件

细水雾灭火系统由加压供水装置、过滤装置、控制阀、细水雾喷头等组件和供水管网组成。

a)细水雾灭火系统的组件应能承受系统在最高工作温度条件下系统中压力源所产生的最大压力，满足系统的流量要求，具有防锈、防腐性能。

b)瓶组式细水雾系统的供水装置由贮水瓶、贮气瓶和压力显示装置等部件组成，泵组式细水雾系统的供水装置由贮水箱、消防水泵、水泵控制柜、安全泄放阀等部件组成，

c)细水雾灭火系统成套产品必须采用经国家固定灭火系统及耐火构件质量监督检验中心检测合格的产品，其喷头和阀组还应符合相关的规定。

d)细水雾灭火系统的管道应采用不锈钢管或铜管，管道连接件的材质也不能与管道发生电化学腐蚀，高压系统的管道应采用焊接、法兰或专用接头连接，中低压系统的管道则可采用螺纹连接。

2.6 系统设计

到目前为止我国还没有细水雾系统的统一标准，也就没有标准的设计方法。笔者认为首先应根据火灾种类、防护区空间等选择采用哪种细水雾系统，然后再根据喷水强度、喷雾时间计算设计流量等，具体可参考GB50219-2014《水喷雾灭火系统设计规范》。

2.7 系统操作与控制

细水雾灭火系统应具有自动控制、手动控制和应急手动操作3种控制方式，只有当自动启动会对人员有危险，或者只有一个独立系统，并且有专职人员全天值守时才可以只设手动启动。

a)为了防止系统误动作，在自动控制状态下，应在接收到两个独立的火灾信号后才能启动细水雾灭火系统，第一个信号用于火灾报警，联动关闭空调等设备，第二个信号用于启动系统。

b)在手动控制模式下，当手动按下紧急释放按钮后，控制盘自动实施联动启动细水雾系统，进入灭火状态，这就要求在防护区或控制中心设置远程手动启动和泵房就地手动启动系统，也就是说全淹没灭火系统应在防护区外便于操作的地方设置手动操作装置，而且能完成系统启动的全部操作。

c)应急手动操作则是在系统的自动、手动两种方式均失效的情况下，通过手动打开分区控制阀，系统自动启动，进入灭火状态。

3 工程实例

细水雾灭火系统的应用范围极其广泛，除了遇水会发生化学反应的物质外，几乎能保护所有的设备和场所。

在某一煤化工项目输煤系统中，固体物料煤为燃用褐煤，在储运和破碎过程、破碎机和磨煤干燥过程中，以及在皮带接头处、落煤处及地槽内，都有煤尘飞扬，煤粉的火灾危险类别为乙类，具有自燃和火灾爆炸危险性，根据GB50229-2006《火力发电厂与变电站设计防火规范》应设置自动喷水灭火装置，在这里选择了细水雾灭火系统，不仅提高了灭火效率，减少了灭火用水量，降低了火灾危险性，而且细水雾也带走了部分煤粉，起到了降尘的作用。

4 结语

综上所述，细水雾以其自然界中最常见、最环保的物质水作为灭火剂，具有效率高、无污染、成本低、耗水量少、环保以及易清洁等优点，是名副其实的绿色消防技术，很多领域已经广泛应用，是现在及未来消防技术的趋势，也必将成为煤化工项目中必不可少的重要消防措施。

WaterMistSystem&FireProtectionofCoalChemicalIndustry

Wang Xiumei

(SINOPEC Nanjing Engineering Construction Co., Ltd., Jiangsu, Nanjing, 211100)

This paper introduces the application of water mist system in coal chemical industry combined with engineering cases. And elaborates the extinguishing mechanism，characteristics of water mist system.

water mist system; coal chemical industry; fire fighting; engineering case

2016-01-10

王修梅，高级工程师，1989年毕业于同济大学给排水专业，现主要从事消防、给排水设计工作。