细水雾灭火在厨房火灾中的应用

细水雾灭火在厨房火灾中的应用

0解决最佳剂量为家具所发生的意外火灾随着经济的快速发展，旅游业的繁荣趋势变得越来越繁荣。酒店、酒吧和餐厅到处都是，并朝着规模发展。由于高功率烹饪设备和高自燃点植物油的广泛应用,造成商用厨房火灾日渐增多,对生命与财产安全构成严重威胁。统计数字表明,在宾馆、酒楼和饭店发生的所有意外火灾中,大约50%都起源于厨房,其中大多数都是由油锅持续高温而引起的。以往的研究表明:泡沫、干粉和二氧化碳虽能有效扑灭食用油表面上的火焰,但却很难把食用油冷却到自燃温度以下并防止其复燃,因为它们的冷却能力有限;常用的湿式灭火机虽能有效扑灭食用油火灾,却花费时间较长。为此,笔者对细水雾灭火剂在商用厨房中的应用进行探讨。1办公空间火灾的原因和石油-天然气火灾的行为特征1.1办公家具火灾原因(1)长壁港氧反应商业用厨房内油炸、油煎等烹饪制作较为常见,当油锅在持续加温时,锅内温度逐渐达到燃点(315℃左右),油锅便会产生自燃且燃烧蔓延速度较快。从试验情况来看,油锅起火大约20s后,火势便发展到猛烈阶段。若未能及时、有效地扑救,可迅速引燃厨房内其他可燃物,并且通过风机、风管蔓延,从而引发更大的火灾。(2)如果炉渣中的燃料泄漏，可能会发生火灾20世纪80年代以后,宾馆、酒楼、饭店厨房灶具燃料逐步过渡到以可燃气或柴油为主,一旦灶具或燃料输送管道发生泄漏,遇到明火即发生火灾。(3)油垢需要燃烧商用厨房在使用过程中,吸排烟罩及风管会因油烟影响逐步集聚油垢,当烟罩及风管内的油垢遇到明火时,易引起燃烧,火焰经风机、风管等途径蔓延,引发火灾。在上述商用厨房火灾中,因油锅持续高温致使食用油着火而造成的火灾起数最多、火灾损失最大,它是引发商用厨房火灾的主要原因,因此对商用厨房火灾的防治必须针对食用油火灾展开研究。1.2加热过程对实际主发酵油的影响国际《火灾分类》(GB4568-85)将甲、乙、丙类液体,如汽油、煤油、甲醇、乙醚、丙酮、脂类等燃烧的火灾都归为B类火灾;而美国消防协会根据油脂类火灾的特点,把食用油火灾单独划分为一类——K类火灾(参见《美国消防协会手册》)。这是因为食用油火灾不同于其他可燃液体的独特的火灾行为。常用食用油包括茶籽油、玉米油、棉籽油、棕榈油、花生油和大豆油。它们的闪点范围较宽,为160~282℃,自燃温度的范围是315~445℃,在烹饪期间,食用油很容易就被加热到接近其闪点的高温,进而发生自燃。实验表明,食用油发生自燃起火后,在8s内就达到充分燃烧状态,发烟量大,且具有较强的热辐射能力,因此一旦发生自燃起火,就很难把其温度降低到其自燃温度以下。更重要的是食用油在加热过程中,其成分会发生变化(图1),当食用油被加热到接近其自燃温度(350℃)时,光谱发生了显著的改变,表明其成分发生了显著变化。与三酸甘油酯母体相比,食用油在加热期间产生的多数新组分(例如短链醇、醛和酸)都具有相对较低的沸点和自燃温度,新的自燃温度可能比原始自燃温度低28℃。因此,要有效扑救食用油火灾,不仅要有效扑灭食用油表面上的火焰,而且必须有效降低食用油的温度至其新的自燃温度以下,否则极易发生复燃,这就大大增加了扑救食用油火灾的难度。此外,商用油锅中的油量大,可多达36.3kg,则其蓄热量大,加之现代的节能油锅是按照保热以降低燃料成本的原则设计的,这就阻碍了食用油的散热,延缓了食用油的冷却速度。2详细设计和泡沫形成的扑灭机制和特点2.1详细设计水雾灭火剂的灭火机制(1)水汽化过程热由于滴径很小,比表面积很大,吸收热量后细水雾能够迅速汽化。水的汽化潜热约为2280kJ/kg,远比水升温的吸热量大得多,因而其汽化过程能吸收大量热量,大大降低着火区域温度。其冷却作用包括气相冷却和表面冷却。(2)蒸发成培养液由于滴径很小,比表面积很大,吸收热量后细水雾能迅速蒸发,形成大量水蒸气,体积可膨胀1700多倍。在这个过程中,惰化介质(水蒸气)能在阻止火焰向外传播的同时阻碍氧气向燃烧区域扩散,使被“包围”的火焰窒息。(3)水雾系统的高密度冲击水有吸收热辐射的能力,它通过消防细水雾系统的高密度冲击极其迅速地蒸发,产生高强度的吸热屏障,遮断热辐射的传递,降低周围热气流对燃料的热反馈。(4)动力学效果火焰接受来自细水雾的动量转换而被拉长。2.2火灾区烟气排放的特点(1)灭火用水量少,在相同的灭火时间内,喷水量为水喷雾的10%~20%。(2)系统灭火后,对环境、保护对象、保护区人员均无损害和污染。(3)冷却降温作用强,火场周围的环境温度低,便于疏散和救援。(4)细水雾可有效吸收和降低火灾区烟气中的固体悬浮颗粒浓度,提高能见度,减小烟气危害,有利于人员的疏散和救援。(5)作为灭火剂的水价格低廉、来源广泛。(6)具有良好的电气绝缘性能,安全性较好。3关键因素对细水雾灭火效果的影响目前,商用厨房多采用湿式化学灭火剂来扑救K类火灾,但其有害的燃烧副产物对人体的危害很大,灾后的清理工作繁重,且价格昂贵。细水雾不仅可以有效扑灭食用油火,而且能迅速冷却食用油,防止复燃发生。同传统的化学剂相比,细水雾可以低成本、高效地保护厨房免遭火灾危害。中国科技大学火灾科学国家重点实验室人员杨冬雷等应用先进的实验仪器,通过全尺寸模拟实验,研究了细水雾扑救食用油火灾的有效性。笔者结合该实验结果,分析细水雾雾动量(粒径、速度)、工作压力等关键因素对细水雾扑救K类火灾有效性的影响,见表1。由表1中各工况的灭火时间可以看出,在相同工作压力下喷头2的灭火效果比喷头1好,其主要原因是喷头2的雾动量大于喷头1。雾滴的雾动量由雾滴的粒径和速度共同决定,其近似计算公式为式中:I为雾滴的动量(N·s);D为雾滴的直径(m),u、v、w为雾滴的三维速度(m/s)。由此可知,细水雾在灭火时并不是雾滴粒径越小其灭火效果越好,雾滴需要有足够大的粒径来保证不会被高温火焰蒸发,同时喷头要在其工作压力下产生速度大于火羽流速度的雾滴,以保证雾滴能够穿透火羽流到达食用油表面,发挥其冷却作用。在一定的喷头高度下,灭火时间随喷头工作压力的不同而不同(图2)。由图2可知,细水雾灭火时间随工作压力的增加而缩短,当压力增大到1.5MPa后火焰可快速被熄灭。这是因为压力较高时,雾滴有足够的动量克服火羽流的阻力到达火焰区,且增大局部雾通量,以充分发挥其冷却作用。研究还发现,存在一个临界压力值,超过这个临界压力,增大压力对灭火有效性的提高不明显。由表1还可知,缩短喷头与火源的垂直距离可以提高细水雾的灭火效果,因为一方面增大了到达火焰区域的雾通量,另一方面减小了沿途动量损耗。此外,侧喷(45°角喷射)时雾滴避开了火羽流上升的阻力,使其灭火效果明显优于垂直喷射。因此,在实际应用中,应当充分考虑如何布置细水雾喷头的位置以及如何确定系统工作压力。4细水雾的使用商用厨房火灾中,油锅的持续高温致使食用油自燃起火是引发火灾的主要原因。食用油在加热过程中,因其成分变化从而形成新的自燃温度(可能比原始自燃温度低28℃)