细水雾灭火技术在厨房设备火灾中的应用和推广

2021-12-21 07:01刘云义李斐然王庆
今日消防 2021年10期

刘云义 李斐然 王庆

摘要:文章介绍了国内外厨房设备食用油引发火灾的几率及火灾对人们生产生活影响和危害,概述了细水雾技术的发展历程,介绍了厨房设备火灾特点及细水雾灭火机理,阐述了厨房设备细水雾灭火技术的特点及具有良好的技术优势,是清洁、无毒、无污染高效的灭火技术,具有良好的应用和推广价值。

关键词:厨房设备;火灾特点;细水雾;灭火机理

进入21世纪后,人民群众的生活水平和生活质量得到大幅度提高,对餐饮业的需求更加旺盛,2018年全国餐饮业收入为42716亿元,而2019年餐饮业收入达46721亿元,同比增长9.4%。巨大的餐饮市场,在人们享受美好生活的同时,也带来了潜在的厨房餐饮火灾隐患,尤其是中餐制作一般采用煎、炒、烹、炸等方式,在这一过程中,一旦遇到油温失控或者平时产生的油烟在排出时遇冷凝结,黏附在集烟罩和烟道表面内壁形成油垢,一旦遇到烹饪时飞溅的火星,便会引发火灾事故。

据不完全统计,德国每年有20~30万人在厨房用火中不慎受伤,美国在2003年发生118700起厨房火灾事故,有60%以上是因为食用油油温失控、过热引发,据日本东京都2006年发生的灶具或食用油火灾分析,有51%是食用油着火引起的火灾,而我国每年也因为厨房用火不慎,时有发生厨房火灾事故,甚至重大厨房火灾事故。在宾馆、餐馆和快餐部发生的所有火灾中,大约有50%~80%都起源于厨房,由此可见,厨房火灾占比较高,火灾损失触目惊心,不仅给人们生命财产安全造成严重威胁和损失,也严重影响人们的生产生活及学习。

1  厨房设备火灾的特点

1.1  食用油自燃温度高、热值高

厨房内使用的食用油一般的自燃点温度在350~380℃之间,由于食用油热值在39~42kJ/g,加之厨房内储存易燃可燃油料较多,发生火灾后,极易引燃易燃可燃油料,造成火灾蔓延迅速。

1.2  集排烟道火灾隐蔽性强,难于发现

由于集排烟道的特殊结构,其内部长期积累油污、油垢,加之清理困难,如发生火灾,在其内部积聚的油污、油垢极易被吸入烟道及烟罩的明火引燃,在排烟道烟囱效应作用下,可能导致火灾在建筑内部迅速蔓延;由于排烟道处于近似于密闭隐蔽空间,其内部火灾极其隐蔽,不易被发现,等到发现时,往往明火已经充满整个烟道,引起数米、数十米,甚至蔓延到邻近烟道楼道,引起更大规模的火灾和更大损失。2003年,中国大饭店职工餐厅厨房油烟管道起火,由于发生在国贸商圈核心区,虽然过火面积只有4m2,但火灾烟雾很大,对人员进行了紧急疏散,此次火灾还引起管道上架设的通信线路故障,致使中国大饭店在随后的十多个小时内,国内外通信一直中断,饭店的声誉受到很大影响。

1.3  食用油火灾发展迅速,难于控制

大量食用油(或脂肪类)火灾试验表明,食用油的平均燃烧速度比其他燃油高,厨房火灾一旦发生,发展迅猛,蔓延速度很快,当食用油自燃烧2min后,已经由小火发展到大火,且油面温度已经达到400℃以上。火灾现场难于控制,扑救比较困难,主要是厨房设备容易因操作不当发生火灾,是锅中热油在油温失控时引发的,具有与其他易燃液体火灾不同的特性,是特殊的K类火灾类型。由高温引起油分子进一步汽化使燃烧更加迅猛并且迅速蔓延。实验表明,采用常规灭火设施如泡沫、干粉、二氧化碳灭火剂等不能有效扑灭这类火灾,消防人员也很难在第一时间到达火灾现场,并且使用的灭火装备很难深入接触到厨房烟道等狭小空间,往往需要破拆烟道等着火部位(如图1、图2),灭火非常困难。

1.4  食用油火災易复燃

由于食用油在着火燃烧产生的二次生成物有着更低的自燃点,即使扑灭了食用油表面火焰,油锅内的食用油还保持了超过自燃点的温度(实验表明只有在油温降至自燃点温度33℃以下时才能保证食用油不复燃),未经冷却降温的油在接触到空气中的氧气后,能随时引起复燃,造成更大的危害。

2  细水雾灭火机理

2.1  吸热冷却作用

细小水滴在受热后易于汽化,在气、液两相变化过程中,从燃烧物质表面或火灾区域吸收大量的热量,使燃烧物质表面及火灾现场区域温度迅速下降,热分解中断,燃烧终止。雾滴直径越小,表面积越大,汽化需要的时间也越短,吸热效率就越高(表1雾滴直径、表面积、汽化时间和自由下落速度的关系)。对同等水量来说,细水雾雾滴表面积比传统水喷淋的大水滴大100倍以上,因此细水雾灭火系统的冷却作用更加明显。

2.2  隔氧窒息作用

细水雾灭火的关键是增加单位体雾滴的表面积,有利于热量吸收和冷却,而受热后雾滴汽化体积扩大1680倍,形成水蒸气,最大限度地稀释和排斥可燃物周围的空气和可燃气体,从而使燃烧物周围的氧含量降低,当氧含量逐渐降低至无法使燃烧继续进行时,燃烧也会因缺氧而受抑制或中断。

2.3  辐射热阻隔作用

细水雾喷入火场后,形成的水蒸气迅速将燃烧物、火焰及烟羽笼罩阻隔,对火焰的辐射热传播具有明显的阻隔作用,能够有效抑制辐射热引燃周围其他物品,达到防止火焰蔓延的效果。据介绍,在火灾发生时,烟的蔓延速度超过火的速度5倍,其产生的能量超过火的5~6倍,烟气的流动方向就是火势的蔓延途径,温度极高的浓烟,在2min内就可能形成烈火,而且对相距很远的人也能构成威胁。

2.4  浸湿作用

颗粒大、冲量大的细水雾雾滴会冲击到燃烧物表面,使燃烧物得到浸湿,阻止固体进一步挥发成可燃气体。同时,系统还可以将着火部位的燃烧物浸湿,从而抑制火灾的蔓延和发展。

除此之外,细水雾还具有洗刷烟尘、洗涤有毒烟雾及乳化等作用,而在灭火过程中,往往会有几种作用同时发生,从而有效灭火。火灾的快速蔓延一般是通过辐射热,造成相邻区域发生火灾,细水雾灭火通过汽化过程带走火场中的大量热量,冷却火灾周围的环境温度,从而阻断了火灾对周围区域的辐射热,达到了防止火灾蔓延、迅速控制火灾发展的最佳效果。

3  厨房细水雾灭火系统技术特点

厨房设备细水雾灭火技术是根据厨房设备火灾特点,并结合细水雾的灭火机理,在大量的厨房设备火灾试验和技术改进优化的基础上,确定了细水雾雾粒直径、喷雾压力、喷雾强度、持续喷雾时间及冷却水持续喷放时间等相关参数,从而将细水雾灭火技术的应用拓展到厨房设备火灾这一新领域,它具有以下特点:

3.1  具有良好的火焰羽流穿越能力

食用油(或脂肪类)火灾试验表明,由于食用油的平均燃烧速度比其他燃油旺盛,火势迅猛,细水雾雾粒直径在200umm~400umm时,在细水雾喷头的有效射程内,灭火效率高,超过有效射程内时,细水雾雾粒喷射速度明显降低,穿越火焰羽流能力大大减弱,灭火能力明显下降;如果细水雾雾粒直径太小,雾粒太细,在穿越火焰羽流时将可能出现漂移现象,无法到达火焰根部,也就无法阻断火源,达到窒息的目的;如果细水雾雾粒直径太大,雾粒太粗,在穿越火焰羽流到达食用油表面时,未汽化的大颗粒雾粒因为突然遇到高温食用油,将发生剧烈汽化扩散,燃烧的食用油将发生飞溅现象,严重时造成人员伤害甚至会将燃烧的食用油飞溅到其他易燃物质上,造成更大的损失。因此要彻底扑灭厨房设备火灾,细水雾必须具有良好的火焰羽流穿越能力,同时避免飞溅现象的发生。

3.2  厨房细水雾专用喷头设置有防油烟保护罩

由于厨房设备灭火系统设置的细水雾专用喷头长时间处于厨房油烟侵蚀,极易形成油污油垢,喷孔及喷头组件容易受到影响和堵塞,再加之厨房设备灭火系统细水雾专用喷头的特殊结构,极难对其内部进行清洗,会严重影响细水雾的正常喷雾效果;因此厨房设备灭火系统细水雾专用喷头必须设置有防护罩,并在喷放时能够自动脱落且不影响喷放灭火效果。

3.3  具有降温冷却防复燃的功能

厨房设备火灾被扑灭后,由于其油温未降至自燃点温度以下,随时可能复燃,因此必须要持续不断的喷放冷却水将大量的热量带走,至新的自燃点温度以下,才能保证食用油不再复燃;由于厨房设备灭火系统细水雾本身具有良好的冷却作用,自身在灭火的同时也对火灾周边及食用油进行有效降温冷却,因此厨房设备灭火系统具有良好的降温冷却防复燃功能。

3.4  优良的烟道灭火性能

由于细水雾灭火具有优良的气体灭火特性,试验表明,厨房设备细水雾灭火系统中细水雾在相对密闭的厨房烟道内受热汽化体积膨胀,更易于阻隔火灾现场氧气,窒息烟道内部火焰,从而迅速扑灭烟道内明火(图3、图4)。

3.5 无毒无害无污染、洗刷烟尘、洗涤有毒气体

厨房设备细水雾灭火系统由于采用的是矿泉水或自来水作为灭火药剂,在灭火过程中和灭火后,产生的是水雾和水蒸气,本身不是有害有毒物质,也不会产生有害有毒物质,因此它对人体无毒无害,对环境无污染,更不会造成厨房食材的二次污染,相反它还具有洗刷烟尘、洗涤有毒烟雾(火灾浓烟中有毒气体主要是一氧化碳和二氧化碳,其中浓烟致人死亡的最主要原因是一氧化碳中毒)等功能,因此尤其适用于与人们日常生活紧密相关的食堂厨房,特别是大中型厨房的应用。

3.6 灭火高效、易清理

厨房设备细水雾灭火系统只需要不到喷淋设备10%~20%的水即可在极短时间(通常灭火时间2~8s)内扑灭厨房設备火灾,因此灭火效率更高、单次灭火成本更低(仅需少量水的价值)。由于没有污染,灭火完成后不需要花费更多时间和人力财力更换厨房食材等厨房用品,现场只需简单清理即可恢复正常操作。几种主要灭火剂灭火现场如图5、图6、图7、图8:

4  厨房设备细水雾灭火技术优势及应用现状

4.1  厨房设备细水雾灭火技术优势

(1)厨房设备细水雾灭火技术曾获“2007年四川省科技进步三等奖”及一种厨房设备灭火装置(CN200620034061.0)等多项专利技术,笔者从事厨房设备细水雾灭火技术开发及研究十余年,并多次参与对该项技术的改进和优化,至今该项技术仍处于国内领先水平。

(2)由于厨房设备细水雾灭火技术采用的灭火剂介质是水,在灭火前(水)、灭火过程中(细水雾)图9及灭火后(水蒸气)图10、(冷却水)图11,对大气、环境及人员都没有任何污染和毒副作用。

(3)厨房设备细水雾灭火技术绿色环保,符合人们对环境无污染的要求,也符合国家大力提倡的环境友好型新技术新工艺的推广应用。

4.2  厨房设备细水雾灭火技术应用现状

厨房设备细水雾灭火系统先后在成都世纪城会展中心、假日酒店、四川省人民医院、四川农业大学、北京华联等四川、重庆及北京等省市的会议中心、酒店、医院、学校及商贸中心得到广泛应用和好评。但因其技术难度大、要求高、制作成本高,再加之宣传不到位,目前推广应用不够理想,还需要降低成本,扩大宣传及政策鼓励。

5  结语

厨房设备细水雾灭火技术是利用设置有防油烟保护罩的厨房细水雾专用喷头将压力水流分解成具有良好火焰羽流穿越能力的细小雾粒,进行厨房设备火灾及烟道火灾灭火和防复燃冷却的一种固定式灭火技术,具有无毒无害、无环境污染、灭火效率高、降温除尘、洗涤有毒气体、耗水量低、易清洗,对防护对象无损害、灭火成本低等优势。具有良好的先进技术优势和广阔的应用前景。

参考文献:

[1]王舒艳,董海斌,高云升,冯珂星.厨房设备灭火装置发展状况及灭食用油火技术[J].消防科学与技术,2006(S1):45-46.

[2]方汝清,王瑞.厨房烹饪设备细水雾滅火系统的设计[J].给水排水,2007(01):81-84.

[3]沈贺坤,张强.细水雾常见系统介绍[M].天津:天津科学技术出版社,2013.

Application and promotion

of water mist system in kitchen fires

Liu Yunyi,Li Feiran,Wang Qing

Vitalong Fire Safety Group Co.,Ltd.

Abstract:This paper begins with an introduction of fire accidents ratios caused by oils and facilities in kitchens at home and abroad, then discusses the impacts of these fires to people’s life and production, gives a brief introduction to the development process of water mist system, points out the characteristics of kitchen fires. In the end, it elaborates the principles, features and technological advantages of kitchen water mist systems, which are known as a clean, nontoxic, pollution-free and effective extinguishing technology with better future and extensive application values.

Keywords:kitchen facilities; fire features; water mist system; extinguishing mechanisms