最新水消防技术中压单流体细水雾系统介绍

最新水消防技术中压单流体细水雾系统介绍公安部四川消防科研所高志石编译概要：由于气体灭火系统在安装和使用成本、维护、对付火灾复燃和环保等方面存在的缺陷，除了气体灭火系统本身在不断改进外，在取代气体灭火技术方面，水消防技术的发展是最迅速，最有效的。双流体细水雾系统替代气体灭火系统，国外使用多年了，国内也在研发双流体细水雾技术，近年相应系统产品也已问世。双流体细水雾系统虽然有了细水雾优良的灭火性能，但由于仍然需要使用高压气体，所以没有完全消除气体灭火系统的缺陷。20世纪末期，作为水消防的最新技术，美国研究用中压单流体细水雾系统来替代气体灭火系统和大喷水强度的喷淋系统，在完成了产品的大量灭火试验和取得UL、FM认证后，作为一种经济、有效的水消防新技术，开始在美国和世界各地广泛使用。产品分为两大类型，一类使用于陆地的工业、商业建筑和设备保护，一类使用于舰船保护。中压单流体细水雾系统，完全排除了气体灭火系统的缺点，具有气体灭火和水灭火的双重优点，由于消防耗水量很少，大大降低了消防的水渍损失。除用来替代气体灭火系统外，也可以代替常规的水喷雾系统和某种场所的水喷淋系统。本文介绍用于陆地美国AquaMist®细水雾系统，用于舰船的系统将另文介绍。

作者力图用最简短的篇幅，向读者介绍当今最新的水消防技术同时，详细介绍AquaMist®中压单流体细水雾系统的产品技术性能和系统设计方法，使本文能成为设计人员在设计细水雾系统时的参考资料。

由于国内还没有细水雾的设计规范，文中相关资料取自英国喷宝自动酒水头公司北京办事处提供的产品资料和美国NFPA750(StandardonWaterMistFireProtectionSystems)细水雾消防系统规范。国名细水雾喷头头型号保护对象系统类型安装时间澳大利亚AM10开开式喷头头原煤和精煤煤出料坑坑道局部应用1995年年印度AM10开开式喷头头A级和B级级灭火试试验区全淹没1996年年澳大利亚AM10开开式喷头头成品煤出料料坑道局部应用1997年年英国AM10开开式喷头头锅炉房局部应用1997年年俄罗斯AM6闭式式喷头计算机房湿式系统1997年年英国AM22闭闭式喷头头电气开关装装置和柴柴油发电电机组湿式系统1997年年荷兰AM24闭闭式喷头头流行商品零零售店湿式系统1997年年英国AM4开式式喷头易燃液体输输送管道道全淹没1997年年波兰AM6闭式式喷头硬纸板印刷刷湿式系统1998年年英国AM22闭闭式喷头头数据处理和和通讯预作用系统统1998年年美国AM4开式式喷头柴油发电机机组局部应用1998年年英国AM10开开式喷头头柴油消防泵泵局部应用1998年年德国AM10开开式喷头头喷漆室局部应用1998年年澳大利亚AM25闭闭式喷头头注酒精样品品库湿式系统++泡沫1998年年新西兰AM4开式式喷头易燃液体库库全淹没1999年年荷兰AM24闭闭式喷头头OH-1((中危11)预作用系统统1999年年荷兰AM4开式式喷头蒸汽涡轮发发电机组组和液压压泵房全淹没1999年年荷兰AM24闭闭式喷头头涡轮机平台台稳定装装置湿式系统1999年年美国AM24闭闭式喷头头图书馆书库库湿式系统1999年年英国AM4开式式喷头发动机测试试间局部应用1999年年挪威AM10开开式喷头头柴油发电机机组局部应用1999年年英国A24闭式式喷头除尘设备湿式系统1999年年澳大利亚AM25闭闭式喷头头卧室湿式系统1999年年英国AM24闭闭式喷头头计算机房预作用系统统1999年年英国AM22闭闭式喷头头服务器和数数据处理理设备机机房湿式系统1999年年英国AM4开式式喷头橡胶粉碎机机局部应用1999年年英国AM4开式式喷头空气洗涤雨淋系统1999年年英国AM10开开式喷头头酒精浴局部应用1999年年英国AM25闭闭式喷头头数据处理和和计算机机房预作用系统统1999年年美国AM10开开式喷头头印刷出版局部应用1999年年1.AquaMist细水雾系统典型工程实例

在系统介绍细水雾技术以前，首先看一下各国的典型式工程实例，在下表中可以看到，原来由气体灭火系统和自动水喷淋系统保护的场所，全部用细水雾系统替代。这是自动水喷淋技术的最新发展。

2细水雾系统术语和定义

气化介质-用来与水机械混合，使水变成水雾的压缩空气或其它高压气体。

单流体系统-细水雾系统使用单一供水管道，对水雾喷头供水，喷头靠供水压力产生细水雾。

双流体系统-细水雾系统中水和气化介质(高压气体)，通过各自的管道系统供给水雾喷头，水和气化介质在水雾喷头内机械混合后产生细水雾。

非预制(EngineerdSystem)细水雾系统-系统需要经过计算和设计，来确定流量、水雾喷头工作压力、管径、水雾喷头保护面积、水雾强度、细水雾喷头型号、数量和喷头布置。

预制(Pre-engineeredSystem)细水雾系统-系统流量、水雾喷头工作压力、水雾强度，都是预先确定的。系统管道尺寸、最大和最小管道长度、管道配件数量、水雾喷头数量和型号都是由灭火试验确定的。

局部应用系统(LocalApplicationSystem)-细水雾系统直接对位于封闭空间、非封闭空间或室外的保护对象喷雾进行保护。

全淹没应用系统-系统对封闭空间喷雾，保护封闭空间内所有危险对象。

分区应用系统(ZonedApplicationSystem)保护封闭空间中局部区域的系统。

受限制通风(VentilationLimited)-正常工作条件下，封闭空间的所有门窗、开孔是关闭的，封闭空间内细水雾系统工作时，自动关闭封闭空间的通排风系统。

Dv0.99-水雾累积容量99%时，包含的雾滴尺寸从0微米至容积99%时测量到的最大雾径尺寸微米值。

细水雾(WaterMist,FineWaterSpray,WaterFog)-水雾喷头在最小设计工作压力下，在喷头分水盘下1m平面上，测量到的最大雾滴尺寸<1000微米。

低压细水雾系统-系统配水管道的压力≤12bar。

中压细水雾系统-系统配水管道的压力>12bar,<34.5bar。

高压细水雾系统-系统配水管道的压力≥34.5bar。

水雾雾径的分级标准，见图1。

(1)Ⅰ级水雾(见上图1区)

Dv0.1=100微米(水雾累积容积10%时，最大雾滴尺寸≤100微米)

Dv0.9=200微米(水雾累积容积90%时，最大雾滴尺寸≤200微米)

这是最细的水雾，在AquaMist系统中，AM4型细水雾喷头的水雾雾滴为Ⅰ级水雾，适用于扑灭B级易燃液体火灾。

(2)Ⅱ级水雾(见上图2区)

Dv0.1=200微米(水雾累积容积10%时，最大雾滴尺寸≤200微米)

Dv0.9=400微米(水雾累积容积90%时，最大雾滴尺寸≤400微米)

Ⅱ级水雾通常由下列喷头产生：

压力喷射式水雾喷头——双流体式水雾喷头

许多撞击式水雾喷头

AquaMist系统中AM10型细水雾喷头

由于存在稍大尺寸的雾滴，雾流的动能比Ⅰ级水雾大，较容易到达燃烧面，因此，适用于扑灭B级易燃液体火灾，也适用于扑灭A级固体可燃物火灾。

(3)Ⅲ级水雾(见上图3区)

Dv0.1>400微米(水雾累积容积10%时，最大雾滴尺寸≥400微米)

Dv0.99≤1000微米(水雾累积容积99%时，最大雾滴尺寸≤1000微米)

Ⅲ级水雾通常由下列喷头产生：

中压小口径洒水头各种撞击式水雾喷头消防喉管用水雾喷头

适用于扑灭A级固体可燃物火灾和某些环境下控制或扑灭B级易燃液体火灾。

3细水雾系统的应用

(1)按照NFPA750规范正确设计的细水雾系统，使用有限的水量，能有效控制和扑灭B级液体燃料和A级固体燃料火灾。研究证明扑灭B级液体燃料火灾，雾滴尺寸<400微米是必需的。而较大尺寸的雾滴能喷湿固体可燃物，对扑灭A级固体可燃物的火灾是有效的。所以NFPA750规范定义的Ⅲ级雾滴尺寸为Dv0.99≤1000微米。NFPA750定义的雾滴尺寸也包括了NFPA15固定式水喷雾消防系统规范(StandardforWaterSprayFixedSystemsforFireProtection)的一些水雾喷头。标准喷头在高水压下工作时，也能产生细水雾，如使用在空调机加湿系统中的喷头。

雾滴尺寸和水雾灭火能力之间的关系是很复杂的。通常，Ⅰ级水雾和Ⅱ级水雾能成功扑灭液体燃料池和气雾火灾，喷头喷洒的水雾不会搅动液体燃料池的液面。通常情况下，用Ⅰ级水雾扑灭A级固体可燃物火灾是困难的，因为水雾太细，不能到达燃烧物表面湿润并浸透表面烧焦层。但如果水雾喷射速度很高，燃烧发生在表面，或者因为封闭空间效应，加快了火场氧气含量的降低，这种情况下，Ⅰ级水雾也可以扑灭A级固体可燃物火灾。这些事实说明，不能单凭雾滴尺寸来评判水雾对给定火灾的灭火能力。火灾能否被扑灭，取决于燃料的性质、封闭空间效应、水雾强度和水雾速度(动能)等多种因素。对给定的保护对象而言，水雾雾滴尺寸，不是评判水雾灭火能力和适用性的唯一依据，还与水雾相对于火羽流的喷射方向、水雾强度、喷射速度有关。

(2)细水雾系统的局部保护系统、分区保护系统和全淹没保护系统，见图2、图3、图4。图2局部部保护系系统

图3分区区保护系系统

图4全淹淹没式保保护系统统图2是是局部保保护系统统，主要要用于设设备的保保护。图图3是分分区保护护系统，在在同一区区域中，有有多台需需要保护护的设备备，图中中有三套套保护系系统，当当设备故故障时，探探测系统统启动相相应细水水雾系统统控制阀阀，对该该台设备备喷雾进进行保护护。图44是全淹淹没保护护系统，对对封闭区区域内所所有设备备进行保保护，与与气体灭灭火系统统保护方方式类似似。上面面三个系系统中使使用的都都是开式式细水雾雾喷头。如如下面介介绍的AAM4和和AM110。使使用的控控制阀是是雨淋阀阀。

4..细水雾雾系统的的灭火原原理(以以AM44中压开开式单流流体细水水雾喷头头为例))

AM44型开式式中压单单流体细细水雾喷喷头，灭灭火机理理由下列列因素构构成，取取决于危危险种类类：

(1))水雾变变成蒸汽汽时的吸吸热作用用，燃料料被冷却却。

(2))水蒸气气取代火火焰附近近的氧气气，使含含氧量减减少。

(33)由于于水蒸气气进入火火场，稀稀释了易易燃蒸汽汽，使混混合蒸汽汽不能燃燃烧。

(44)水雾雾直接冲冲击对燃燃烧物体体产生的的乳化、湿湿润和冷冷却效应应。

(55)包围围被保护护区域，预预湿临近近的燃烧烧物，冷冷却气体体和被保保护区域域中其它它燃料，阻阻挡辐射射热向临临近燃烧烧物的辐辐射。

在AA级固体体燃烧物物的情况况下，灭灭火是靠靠因素((1)，((2)，((4)和和(5))的组合合。在BB级可燃燃液体情情况下，灭灭火是靠靠因素((1)，((2)和和(3))的组合合。

5.细细水雾系系统的适适用场所所

灭灭火试验验证明，细细水雾系系统能有有效控制制、抑制制和扑灭灭许多种种类型的的火灾，可可能的应应用场所所如下下：

(1))气体溢溢出(GGasjett)火灾灾。

(2))可燃和和易燃液液体火灾灾。

(3))危险固固体，包包括含有有发泡塑塑料家具具的火灾灾。

(4))保护航航空器乘乘员，提提供逃生生时间。

(5)普通A级固态可燃物，如纸张、木材和纺织品火灾。

(6)电气火灾，如变压器、开关设备、断路器和旋转设备。

(7)电气设备，包括通讯设备。

6.细水雾系统设备与非绝缘带电部件之间的绝缘净距254系统统额定电电压kVV系统最大电电压kVV设计BILL值kVV注22最小绝缘净净距mmm注11至13.88

23

344.5

446

699

1155

1388

1611

2300

3455

5000

765514.5

224.33

36..5

488.5

772.55

1211

1455

1699

2422

3622

5500

8000110

1550

2000

2550

3550

5550

6550

7550

9000

10050

110500

13000

15500

18000

20050178

2554

3330

4332

6335

10067

112700

14773

19930

221344

21334

26642

331500

36558

42242注1：电压压1611kVV及以下下的绝缘缘距离取取自NFFPA70，电电压2330kkV及以以上的绝绝缘距离离取自AANSSICC2表1124。

注2：BIL值是电气设备设计能承受的全波脉冲试验电压峰值，表中没有列出的BIL值，其绝缘距离值可以用插入法求出。

图5AMM4型AAquaaMisst中压压单流体体细水雾雾开式喷喷头7.AAquaaMisst中压压单流体体细水雾雾系统介介绍

(11)AqquaMMistt中压单单流体细细水雾系系统是美美国九十十年代末末期研制制成功并并开始广广泛采用用的自动动水喷雾雾消防系系统。分分两种类类型，用用于陆地地的固定定式细水水雾系统统，其喷喷头型号号为AMM4、AAM100、AMM244；用于于船舰的的细水雾雾系统，其其喷头型型号为AAM6、AAM111、AMM22、AAM244。与双双流体细细水雾系系统相比比，系统统更简单单，灭火火性能更更好，设设计和维维护也简简单。是是替代高高压和双双流体细细水雾系系统的新新技术。在在国外被被广泛接接受，用用于新的的消防工工程设计计中。

(22)细水水雾喷头头的性能能和技术术指标

①AAM4中中压开式式单流体体细水雾雾喷头((最细水水雾-ⅠⅠ级水雾雾)

最小工工作压力力：122.8barr

用用于扑灭灭易燃液液体火灾灾，是取取代气体体灭火系系统的新新技术。

可以替代哈龙、其它气体、CO2、泡沫，高喷水强度水喷淋系统。

UL、FM认证

AM4中压开式单流体细水雾喷头适用场所

全淹没预制式细水雾系统保护：

机器设备空间(汽车和柴油发动机区域)

使用可燃和易燃液体浸泡、涂擦或清洁处理的场所

液压泵设备、发动机驱动压缩机或化工流程

NFPA30定义的可燃和易燃液体操作场所

燃气轮机(封闭空间≤1200m\+3)

AM4中压开式单流体细水雾喷头参数

下垂式

K公=3.5LPM/bar1/2(LPM-L/min)

用于全淹没、预制式(Pre-engineering)系统

Pmax=17.2bar

Pmin=12.8bar

保护隔间容积：≤1280m3

天花板高度：8m

喷头间距：4m×4m

离墙间距：2m

每个喷头保护面积：16m2

无最小间距要求

每隔间内最少喷头数：2个

离天花板距离：0.2m～1.2m

②AM10中压开式单流体细水雾喷头(Ⅱ级水雾)

是第一个得到UL认证通过的细水雾喷头

最小工作压力：11.7bar

用于扑灭B级易燃液体火灾和A级可燃固体火灾

UL、FM认证

AM10中压开式单流体细水雾喷头可以替代：

Halon,CO2和其它气体灭火剂

固定式水喷雾系统

AM10中压开式单流体细水雾喷头应用场所：

全淹没预制式细水雾系统保护：

b

1.框架2.入入口滤水水器33插入入孔44按钮钮5..圆盘弹弹簧

6..喷射弹弹簧77.玻璃璃泡88.散水水盘99.加载载螺栓

图图7AAM244型AqquaMMistt中压单单流体细细水雾闭闭式喷头头

使用用汽油或或柴油作作燃料的的固定式式发动机机

浸渍、静静电喷涂涂或使用用易燃或或可燃液液体进行行清洁处处理的工工序

易燃燃和可燃燃液体泵泵，布管管，发动动机-发发电机组组

化工工工艺设备备

非主要要的(iinciidenntall)易燃燃液体和和可燃液液体操作作

AM110中压压式开式式单流体体细水雾雾喷头参参数：

下下垂式

KK公=3..5LPPM/bbar11/2

Pmaax=117.22barr

Pmiin=111.77barr

使用全全淹没、预预制式雨雨淋系统统

系统统设计标标准：

喷喷头最大大间距22.8mm×2..8m

无无最小间间距要求求

天花板板最大高高度7..5m

每每个喷头头最大保保护面积积8m22

每个隔隔间最少少喷头数数4个

溅溅水板离离天花板板距离00.2mm～1..2m

至至保护面面垂直距距离≮00.8mm

可燃//易燃液液体危险险等级：：

不超过过正庚烷烷时，隔隔间容积积≯1220033

不超过过轻柴油油时，隔隔间容积积≯3000033

③③AM224中压压闭式单单流体细细水雾喷喷头，是是第一个个得到UUL认证证通过的的用于中中危险级级的细水水雾喷头头。保保护NFFPA113定义义的LHH、OHH-1、OOH2(轻色色、中危危1、中中危2))场所。UUL认证证

AM224中压压闭式单单流体细细水雾喷喷头参数数：

快速速反应((3mmm玻璃泡泡)，下下垂闭式式细水雾雾喷头))

中压、单单流体

KK公=9..2LPPM/bbar11/2

过过滤器孔孔径3..18mmm

额定定温度：：57℃℃、688℃、779℃、993℃

PPmaxx=177.2bbar

PPminn=7bbar

溅溅水板下下2.44m平面面上，水水雾锥底底圆有效效直径33.7mm

单个喷喷头典型型集水强强度：22LPMM/m22(天花花板高22.5mm，最小小供水压压力7bbar，集集水面积积9.33m2)

AM224中压压闭式单单流体细细水雾喷喷头系统统类型：：

湿式系系统或

符符合下列列要求的的单连锁锁预作用用系统：：

最大隔隔间面积积1449m22

系统必必须水力力计算保保证喷头头最小供供水压力力≮7bbar

预预作用系系统管网网最小监监测气压压0.77barr

烟感探探测器最最大间距距2.55m

系统统保护面面积：

使使用688℃和779℃喷喷头湿式式系统：：无限制制

单连锁锁预作用用系统和和使用557℃、993℃湿湿式系统统：1449m22

天花板板高度：：

OH22(中危危2)场场所：22.5mm

LH和和OH--1(轻轻危和中中危1))场所：：3m

最最大货物物高度和和溅水板板离货物物顶净距距：

LHH和OHH-1((轻危和和中危11)：

图8典型型湿式细细水雾系系统

图9典型型单连锁锁预作用用细水雾雾系统

高度度=2..4m净距==0.66m

OH--2(中中危2))：

高度度=1..5m净距==1m

喷喷头安装装间距和和位置：：

最大间间距=22.4mm×2..4m

离离墙距离离=1..2m

最最小喷头头间距((防止邻邻近喷头头不动作作)=00.766m

喷头头最大保保护面积积=6..25mm2

溅水板板至天花花板的距距离=338mmm～1002mmm

由由于允许许距离小小，要求求采用隐隐蔽式布布管系统统AM224中压压闭式细细水雾喷喷头适用用场所：：

非预制制式细水水雾系统统保护：：

适用于于电气室室

计算机机房

通信信机房，贵贵重物品品储存室室

图书馆馆

其它对对防水渍渍要求严严格场所所

LH、OOH-11,OHH-2((轻危、中中危1、中中危2))场所替替代自动动水喷淋淋系统，提提高灭火火性能，减减少水渍渍损失。

AM24非预制式(Engineering)细水雾系统特点

简单

低成本

可以替代：

高压细水雾系统

双流体细水雾系统

OH-2(中危2)场所高喷水强度自动水喷淋系统

与OH-2场所高喷水强度自动水喷淋系统比较：灭火试验比比较(系系统作用用面积113922)系统类型自动水喷淋淋系统AM24细细水雾系系统用水量>11355LPMM<568LLPMAM24非非预制式式细水雾雾系统优优点：

工工程和安安装成本本低

对火火灾快速速反应((AM224是快快速反应应细水雾雾喷头，OOH-22级自动动水喷淋淋系统不不允许使使用快速速反应洒洒水头))

耗水量量低

火灾灾损失小小

减少少火灾对对外热传传输，火火灾蔓延延速度慢慢

快速报报警

8..AquuaMiist细细水雾系系统供水水和配管管要求