大跨度厂房火灾扑救中水雾灭火技术的应用

廖时平 安国帅

摘要：研究了大跨度厂房火灾扑救中的水雾灭火技术的应用。通过对现有灭火技术的分析，发现传统方法在此环境下存在局限性，因此引入了水雾灭火技术，并深入研究了其原理、特点和应用。研究结果显示，水雾灭火技术在大跨度厂房火灾扑救中具有显著优势，包括高效灭火、降低烟雾浓度、减少水损和提高安全性等。此外，还探讨了水雾灭火技术的实施要点和注意事项。综合而言，水雾灭火技术在大跨度厂房火灾扑救中有广泛的应用前景，对提升灭火效果和保障扑救安全具有积极作用。

关键词：大跨度厂房；火灾特点；水雾灭火

近年来，随着工业化的不断推进，大跨度厂房在工业生产中得到广泛应用，但同时也面临着火灾扑救难的巨大挑战。由于大跨度厂房空间广阔，结构复杂，火灾发生后烟雾浓密，通风条件差，传统的灭火手段难以有效扑灭火源，导致火灾蔓延迅速，给人员安全和财产安全造成严重威胁[1]。在这一背景下，水雾灭火作为一种新型灭火手段，由于其具有高效、环保、经济等优势，在大跨度厂房火灾扑救中引起了广泛关注[2]。水雾灭火技术将水以微细水滴或水雾的形式喷洒到火灾现场，能够迅速吸收燃烧过程中释放的热量，降低火源温度，抑制火势发展，并产生大量蒸汽，从而实现灭火效果[3]。

尽管水雾灭火技术在大跨度厂房火灾扑救中具有广泛应用前景，但目前尚存在许多技术和应用问题需要研究和解决。例如，水雾灭火技术在大跨度厂房火灾扑救中的最佳应用条件、最优喷洒参数、水雾颗粒大小对灭火效果的影响等尚缺乏系统和深入的研究。因此，本文旨在对大跨度厂房火灾扑救中水雾灭火技术进行研究，探讨其在灭火过程中的机理、优势和应用问题，并为今后的实际应用提供科学依据和技术支持。

1 水雾灭火技术概述

水雾是指水流在一定工作压力下通过特定喷嘴后形成的水微粒。国际上普遍接受NFPA750标准定义——在最小工作压力下，距离喷嘴1m处的平面上，雾滴累积体积分布满足Dv0.99＜1000μm的水雾。细水雾粒径通常远小于1000μm，我国标准将细水雾定义为Dv0.50＜200μm，Dv0.99＜400μm的水雾。

1.1  水雾的灭火机理

水雾灭火是一种常见的灭火方法，通过将水转化成细小的水雾颗粒，将火源周围的热能吸收并冷却，削减火源的温度，从而达到灭火的效果。水雾灭火机理主要包括冷却作用、隔离作用和灭烟作用3个方面：

冷却作用是水雾灭火的主要机理之一。水雾中的水颗粒在喷射时能够吸收大量的热能，通过蒸发和汽化过程，将火源周围的热能吸收并消耗，从而使火源的温度降低，通常1kg水从0℃开始升温至100℃汽化需要吸收2675kJ热量，从而迅速将火源周围的温度降低[4]。当水雾颗粒接触到火源表面时，会吸收热量将水蒸发成水蒸气，从而吸收热能并将其带走。此过程中，水雾颗粒迅速从液态转变为气态，释放出大量的热能，有效地降低了火源的温度，使火势得以抑制。

隔离作用也是水雾灭火的重要机理之一。水雾在喷射时能够形成一层水膜，覆盖在火源表面，形成一个隔离层，阻止了空气和火源之间的接触，从而削减了火源与周围空气的供氧。这样一来，火源无法获取足够的氧气，燃烧反应受到限制，火势减弱甚至熄灭。此外，水雾还可以阻挡火源释放的有害气体和烟雾，降低火灾现场的烟雾浓度，为灭火和人员疏散提供更好的条件。

水雾灭火还通过灭烟作用来降低火灾现场的烟雾浓度。火灾中产生的大量烟雾不仅对人体健康造成威胁，还可能导致能见度降低，加剧火灾的蔓延。水雾灭火通过将水雾颗粒直接喷射到火灾现场，与烟雾颗粒发生碰撞，使其迅速沉降，从而降低烟雾的浓度，改善火灾现场的能见度，有助于人员疏散和灭火作业的进行。

1.2  水雾灭火优点

水雾灭火是一种通过将水雾喷洒到火源或燃烧区域，从而降低火源温度、抑制火源燃烧并灭火的先进灭火技术。相较于传统的灭火方式，水雾灭火具有多个优点，包括高效灭火、高度安全性、适用性广泛、可控性强和无残留清洁等。

水雾灭火具有高效的特点。水雾颗粒较小，通常在10μm至1000μm之间，相比传统的水滴灭火方式，水雾颗粒更加细小，能够迅速蒸发并吸收燃烧过程中产生的热量。水雾灭火时，水雾颗粒能够有效地降低火源温度，从而控制火势并迅速灭火。此外，水雾灭火还能够通过窒息效应，阻断火源与周围空气之间的氧气供应，从而进一步抑制火源燃烧，提高灭火效果。

水雾灭火具有高度安全性。水雾的颗粒较小，不会对人体造成明显的烫伤风险。相比传统的水滴灭火方式，水雾灭火对人体的热辐射和烟雾产生的危害较小，可以有效地保护救援人员和被困人员的安全。此外，水雾灭火不会产生有毒气体、有害化学物质等，对人体和环境没有污染风险，符合环保和健康的要求。

水雾灭火具有广泛的适用性。水雾灭火不仅适用于固体火源，如纸张、木材、布料等，还适用于液体火源，如油类、汽油、酒精等，以及气体火源，如天然气、液化气等。无论是家居、商业还是工业场所，无论是室内還是室外，水雾灭火都具有广泛的适用性。同时，水雾灭火也适用于电气设备火灾，因为水雾颗粒较小，不会导致电气设备的短路或损坏，能够有效地保护贵重的设备。

水雾灭火具有可控性强的特点。水雾灭火系统可以通过调整喷雾角度、喷雾量和喷雾压力等参数来实现对灭火过程的精确控制。这使得水雾灭火可以根据火源的大小、位置和火势的变化进行灵活调整，从而提高灭火效果，减少灭火时的水损和二次污染。此外，水雾灭火系统还可以与火灾报警系统、自动灭火系统等联动，实现自动化灭火，降低人员风险，提高灭火效率。

2 水雾灭火系统的设计和应用范围

2.1  水雾灭火系统的组成

水雾灭火的主要组成包括水源、水泵、水雾喷头、控制系统、管道网络和监控报警系统，如图1所示。

水雾灭火系统通常需要可靠的水源，如城市自来水、专用水箱或消防水泵。水源应具有足够的供水能力，以满足灭火系统的需要，并在火灾发生时保持稳定的水压。

水泵是水雾灭火系统的核心组件之一，负责将水从水源抽送到灭火系统中。水泵通常由电动或柴油发动机驱动，其型号和容量应根据灭火系统的需求和设计参数进行选择。水泵应具有足够的抽水能力和压力，以确保在灭火时能够提供足够的水雾喷射。

水雾喷头或喷嘴是水雾灭火系统的关键组件，用于将水从水泵喷洒出来，形成细小的水滴，从而形成水雾。水雾喷头通常安装在火灾可能发生的区域，例如天花板、墙壁或地面上。水雾喷头的设计和布置应根据火灾风险、空间布局和灭火效果要求等因素进行合理选择。

控制系统用于监测火灾并触发水雾灭火系统的启动。控制系统可以采用多种方式，如火灾探测器、温度传感器、烟雾传感器等，感知到火灾信号后自动启动水雾灭火系统。控制系统还可以包括手动启动和停止按钮，以便操作员能够手动控制灭火系统的操作。控制系统应具有可靠的性能，能够迅速识别火灾信号并准确启动灭火系统。

管道网络是水雾灭火系统中的管道系统，用于传输水从水源到喷头/喷嘴。管道网络通常由耐火材料制成，以抵抗火灾的高温和压力。管道的布置和连接应符合设计和安装标准，以确保水雾喷头能够在火灾发生时迅速且均匀地喷洒水雾，从而实现灭火效果。

水雾灭火系统可能需要配备监控和报警系统，用于监测系统的运行状态和火灾情况。监控系统可以包括水压监测、水流监测、温度监测等传感器，用于实时监测系统的工作状态。报警系统可以包括声光报警器、联动控制器等，用于在系统故障或火灾发生时发出警报，以便及时采取措施处理。

2.2  水雾灭火系统应用范围

一是商业和办公建筑，如办公楼、商场、酒店等，用于灭火和防火，保护人员和财产安全。

二是工业和制造业，如生产车间、工厂、仓库等，可以用于控制火灾风险，减少生产中的火灾事故。

三是船舶和航空航天领域，如船舶、飞机、火箭等，可以用于灭火和防火，保护船舶、飞机或火箭的设备和乘员安全。

四是住宅建筑，如公寓、酒店、别墅等，可以用于灭火和防火，保护居民和财产安全。

五是特殊环境，如博物馆、图书馆、文化遗产保护区等，可以用于灭火和防火，保护文物和珍贵文化遗产。

需要注意不适用范围有：遇水能发生剧烈反应或产生大量有害物质的活泼金属及其化合物火灾，如活泼金属，锂、钠、钾、镁、钛、锆、铀、钚等；金属醇盐，如甲醇钠等；可燃气体火灾，包括液化天然气等低温液化气体的火灾。

3 大跨度厂房火灾概述

3.1  大跨度厂房基本特点

大跨度厂房是指横跨较大空间范围的厂房，如大型工业厂房、仓储设施、物流中心等。由于其建筑结构和使用特点的复杂性，大跨度厂房的消防安全具有以下特点：

一是跨度大、空间复杂。大跨度厂房通常拥有广阔的空间和宽大的跨度，这意味着火灾蔓延速度快，火势较大，烟雾生成量较大，烟雾扩散速度快。同时，厂房内部可能存在多层、复杂的建筑结构，如高架货架、隔断等，增加了火灾扑灭和人员疏散的难度。

二是物资储存量大。大跨度厂房通常用于储存大量的物资，如原材料、半成品、成品等，这些物资可能包含易燃、易爆、有毒等危险品，一旦发生火灾，可能引发严重的爆炸、毒烟等危险情况，增加了火灾扑灭和处理的难度。

三是作业活动复杂。大跨度厂房通常涉及多种作业活动，如生产、加工、装卸、搬运等，涉及多种设备、机械和人员，这增加了火灾发生的概率，并且可能给扑灭火灾和人员疏散带来一定的困难。

四是消防设施分布复杂。大跨度厂房通常需要布置复杂的消防设施，如灭火系统、疏散通道、烟雾排烟系统等，这些设施的分布和设置需要充分考虑厂房的特点和使用需求，确保其在火灾发生时能够发挥有效的作用。

3.2  大跨度厂房发生火灾的特点

大跨度厂房火灾是指在跨度较大的工业厂房中发生的火灾事故。由于这种类型的建筑结构通常具有较大的空间和跨度，因此在发生火灾时，具有一些特点：

一是空间广阔、隔离性差。大跨度厂房通常具有廣阔的内部空间，例如大型工厂、仓库、物流中心等。这种特点使得火灾在厂房内的蔓延速度较快，火势可能迅速扩大。同时，大跨度厂房通常采用大面积的空间布局，隔离性较差，火灾可能很快从一处蔓延到其他区域，导致火势失控，增加了扑灭火灾的难度。

二是设备设施复杂、危险性大。大跨度厂房通常涉及复杂的生产设备和工艺系统，例如大型机械、电气设备、油气管道等。这些设备和工艺系统可能涉及高温、高压、高能源等特点，一旦发生火灾，可能引发爆炸、泄漏等严重后果，增加了火灾扑灭难度和危险性。同时，大跨度厂房通常存在大量储存的物资和原材料，如燃油、化学品等，一旦起火可能引发更严重的灾害。

三是疏散困难。大跨度厂房通常人员密集，大量工作人员在其中工作和生活。一旦发生火灾，由于厂房内部空间较大，可能导致火灾烟雾浓度较高，能见度降低，疏散通道受阻等情况，使得员工疏散困难，增加了人员伤亡的风险。此外，大跨度厂房可能存在高空作业，如吊装、堆垛等，高空人员疏散更加复杂和危险。

四是消防资源有限。大跨度厂房通常面积较大，消防资源有限，如灭火器等消防设备数量可能不足，无法迅速控制火势。同时，大跨度厂房通常位于位置较偏僻、地形较复杂的工业区域，可能存在消防通道较窄、道路拥堵等，影响消防车辆的进入和灭火救援的效果。

4 水雾灭火在大跨度厂房火灾扑救中的应用

4.1  水雾灭火在大跨度厂房火灾扑救中的优势

水雾灭火通过将水以微小水滴或水雾的形式喷洒到火源和火灾周围的空气中，从而抑制火势并扑灭火源。在大跨度厂房火灾扑救中，水雾灭火具有许多优势，可以总结为以下几点：

一是高效扑灭火源。水雾灭火可以快速将水雾喷洒到火源周围的空气中，形成大量的水雾颗粒。这些水雾颗粒可以迅速吸收热能，冷却火源，降低火源温度，从而抑制火势的发展，实现快速扑灭火源的效果。尤其是在大跨度厂房内，火势通常较大，水雾灭火能够快速形成覆盖面积广、冷却效果好的水雾，有效扑灭火源，阻止火势蔓延。

二是安全环保。水雾灭火相比传统的灭火方法，如干粉灭火剂或二氧化碳灭火剂，具有更高的安全性和环保性。水雾是一种环保的灭火介质，不会对环境和人体产生污染，不会产生有毒氣体，不会对人体呼吸系统造成危害。同时，水雾灭火也不会对物资造成二次损害，干粉灭火剂可能对设备和物品产生腐蚀性或导电性。因此，水雾灭火在大跨度厂房内使用时，既能够高效扑灭火源，又能够保护环境和人员的安全。

三是蒸发冷却效应。水雾灭火在喷洒到火灾现场后，由于水滴或水雾颗粒非常小，它们可以迅速蒸发，从而吸收大量的热能并降低周围空气温度。这种蒸发冷却效应有助于形成一个湿润的火灾现场环境，从而减少火灾蔓延的风险。特别是在大跨度厂房内，通常有大量易燃物质，火势容易蔓延迅速，水雾灭火通过蒸发冷却效应，可以迅速控制火势，防止火灾蔓延。

四是节省水资源。水雾灭火相比传统的喷水灭火使用较少的水量。由于水雾灭火通过将水分散成小水滴，增加了水与空气接触的表面积，提高了水的利用效率。这可以减少灭火过程中使用的水量，从而节省水资源。

五是降低灭火后的清理成本。传统的喷水灭火可能会导致灭火后出现大量的水渍和污泥，需要进行清理，增加了清理成本。而水雾灭火产生的雾状水滴较小，更易蒸发和挥发，灭火后留下的水渍较少，减少了清理成本。减少灭火造成的损害。传统的喷水灭火可能会导致水对灭火现场和周围设备、物品等造成损害，增加了灭火后的修复和维护成本。而水雾灭火由于使用雾状水滴，对灭火现场和周围环境的损害较小，从而减少了灭火造成的损害和相应的修复成本。

4.2  水雾灭火在大跨度厂房火灾扑救中存在的挑战

水雾灭火作为一种灭火技术，具有广泛的应用场景，尤其在大跨度厂房火灾扑救中，其灭火效果显著[5]。然而，在实际应用中，水雾灭火还面临一些挑战，包括水雾在复杂空间中的分布、水雾对电气设备的影响以及水雾灭火设备的布局等方面。首先，水雾在复杂空间中的分布是一个重要的挑战。大跨度厂房往往存在复杂的空间结构，例如高架平台、管道、设备等，这可能导致水雾在空间中的分布不均匀。水雾粒子在空气中受到空气流动、温度和湿度等多种因素的影响，可能导致水雾在空间中无法充分扩散和覆盖火源区域，从而影响灭火效果。因此，在大跨度厂房中使用水雾灭火技术时，需要充分考虑空间结构，合理选择水雾喷洒位置和角度，以确保水雾在火灾现场中能够均匀分布，充分接触火源，发挥最佳灭火作用。其次，水雾对电气设备的影响也是一个需要注意的问题。大跨度厂房中通常存在大量的电气设备，例如电缆、电气控制柜等，这些设备对生产过程至关重要。水雾灭火过程中，水雾颗粒可能会沉积在电气设备表面，导致电气设备短路、漏电等故障，甚至可能引发二次事故。因此，灭火时需要特别注意避免水雾直接喷洒到电气设备上，可以采用遮挡、护罩等方式，保护电气设备免受水雾影响。最后，水雾灭火设备的布局也是一个关键挑战。大跨度厂房通常面积较大，布局复杂，需要合理安排水雾灭火设备的位置和数量。如果设备布局不当，可能导致火源区域无法及时覆盖或者存在死角，从而影响灭火效果。因此，在水雾灭火系统的设计和布局中，需要充分考虑厂房的实际情况，合理选择设备的数量、位置和喷洒参数，以最大限度提高灭火效果。

此外，还需要考虑水雾灭火系统的水源和水压供应。大跨度厂房通常需要大量的水源来支持灭火操作，因此需要保证足够的水源供应，如消防水池、水泵等，并保持足够的水压，确保水雾灭火系统在灭火过程中能够持续稳定地供应足够的水雾。同时，需要合理规划水源和水压的布局，确保系统的水雾喷洒能够覆盖到火源区域，避免死角。

5 结语

本文对大跨度厂房火灾扑救中的水雾灭火技术进行了研究。研究结果表明，水雾灭火技术在大跨度厂房火灾扑救中具有显著的优势，包括高效灭火、降低烟雾浓度、减少水损、提高安全性等。与传统灭火方法相比，水雾灭火技术能够迅速控制火源，减少火势蔓延的风险，并对人员和设备造成的损失较小。此外，本文还总结了水雾灭火技术的实施要点和注意事项，为实际扑救工作提供参考。水雾灭火技术在大跨度厂房火灾扑救中具有广泛的应用前景，对提升灭火效果和保障扑救安全性具有积极作用。

参考文献：

[1]韩武磊.大跨度大空间仓储建筑灭火救援对策研究[J].今日消防，2022，7（11）：41-43.

[2]张松.外加风量作用下高压细水雾双喷头对射灭火效果试验研究[J].今日消防，2022，7（10）：17-19.

[3]崔景立，张海宇，周吉引，等.细水雾消防系统回顾与展望[C]//中国消防协会学术工作委员会，中国人民警察大学防火工程学院.中国消防协会学术工作委员会消防科技论文集（2022），中国石化出版社，2022：571-573.

[4]李明骏.高大空间大尺度航空煤油池火高压细水雾抑灭火技术研究[D].德阳：中国民用航空飞行学院，2017.

[5]郄旭，彭义江.细水雾灭火技术的应用与发展[J].中国应急救援，2022（4）：18-20+25.

Application of water mist fire extinguishing technology in large-span workshop fire fighting

Liao Shiping， An Guoshuai

（Jiaxing Municipal Fire and Rescue Brigade， Zhejiang Jiaxing 314000）

Abstract： The application of water mist fire extinguishing technology in large-span workshop fire fighting is studied. Through the analysis of the existing fire extinguishing technology， it is found that the traditional method has limitations in this environment， so water mist fire extinguishing technology is introduced， and its principle， characteristics and application are deeply studied. The research results show that water mist fire extinguishing technology has significant advantages in large-span workshop fire fighting， including efficient fire extinguishing， reducing smoke concentration， reducing water loss and improving safety. In addition， the implementation points and precautions of water mist fire extinguishing technology are also discussed. In general， water mist fire extinguishing technology has a wide range of application prospects in large-span workshop fire fighting， and it has a positive effect on improving fire extinguishing effects and ensuring fire safety.

Keywords： large-span workshop; fire characteristic; water mist fire extinguishing