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摘要：文章对水喷雾灭火系统的灭火机理、系统组成和适用范围进行了论述, 并对在设计中可能涉及的问题进行了论述。
关键词：水喷雾；灭火系统设计；系统组件；实例；
Abstract: The water spray extinguishing systems, fire-fighting mechanism, composition and scope of the discussion, and the possible implications in the design are discussed.Key words: water spray; extinguishing systems design; system components; instance
中图分类号：TU2文献标识码：A
0引言
水喷雾灭火机理是系统利用水喷雾喷头将水粉碎成细小的水雾滴之后喷射到正在燃烧的物质表面，通过表面冷却、窒息及乳化、稀释的同时作用实现灭火。由于水喷雾具有多种灭火机理，使用范围广，不仅可以提高扑灭固体火灾的灭火效率，同时由于水雾不会造成液体飞溅、电器绝缘性好、在扑救可燃液体火灾，电气火灾中均得到广泛的应用，如各类电气设备、石油加工储存场所等的火灾扑救。水喷雾灭火系统可用于扑救固体火灾、闪点高于60℃的液体和电器火灾，并可用于可燃气体和甲、乙、丙类液体的生产、储存装置火装卸设施的防护冷却。水喷雾灭火系统不得用于扑救雨水发生化学反应造成燃烧、爆炸的火灾，以及水雾保护对象造成严重破坏的火灾。
1 水喷雾灭火系统设计要则
1.1 明确保护对象的范围及情况，确定防护目的，选择进行设计的基本参数；
1.2 水喷雾灭火系统强调的是保护对象的保护面积，一般为保护对象的外表面面积；对于不规则的保护对象，规范GB50219--95已指出采用包容保护对象的最小规则形体外表面面积确定保护面积；
1.3 水喷雾灭火要求确定喷雾强度下达到对保护对象的全面覆盖或包络，这也就要求必须进行水雾喷头的合理选择和喷头的合理布置；
1.4 水喷雾灭火设计必须充分了解水雾喷头的特性，包括有效射程、喷雾粒径、喷头有效射程随安装角度变化而变化的特性、喷头的流量特性及喷雾特性；
1.5 灭火系统的发展趋势是定向灭火，因此水喷雾灭火可以多采用减小灭火分区和进行多区连锁灭火的方法；
1.6 水喷雾灭火必须考虑好妥善的水渍损失处理方法，尤其是对于水噴雾会对保护对象以外的区域造成影响的情况；
1.7 水喷雾灭火系统形式应选择性能价格比较好的系统。
2 水喷雾灭火系统组件
2.1 水喷雾喷头
水雾喷头的选型应符合下列要求：扑救电气火灾应选用离心雾化型水雾喷头；腐蚀性环境应选用防腐型水雾喷头；粉尘场所设置的水雾喷头应有防尘罩。
2..2 雨淋阀组
雨淋阀组的功能应符合下列要求：接通或关断水喷雾灭火系统的供水；接收电控信号可电动开启雨淋阀。接收传动管信号可液动或气动开启雨淋阀；具有手动应急操作阀；显示雨淋阀启、闭状态；驱动水力警铃；监测供水压力；电磁阀前应设过滤器。雨淋阀组应设在环境温度不低于4℃，并有排水设施的室内，其安装位置宜靠近保护对象并在便于操作的地点。
雨淋阀前的管道应设置过滤器，当水雾喷头无滤网时，雨淋阀后的管道亦应设过滤器。过滤器滤网应采用耐腐蚀金属材料，滤网的孔径应为4.0～4.7 目/cm^2。雨淋阀后的管道上不应设置其他用水设施；应设泄水阀、排污口。
2.3 水源、供水设备及管道
水喷雾灭火系统的用水可由市政给水管网、工厂消防给水管网、消防水池或天然水源供给，并应确保用水量。水喷雾灭火系统的给水水压和水量未能满足系统要求时，可参照自动喷水灭火系统规范设置水泵和消防水池。水喷雾灭火系统的响应时间，当用于灭火时不应大
于45s；当用于液化气生产、储存装置或装卸设施防护冷却时，不应大于60s；用于其他设施防护冷却时，不应大于300s。水喷雾灭火系统的取水设施应采取防止被杂物堵塞的措施，严寒和寒冷地区的水喷雾灭火系统的给水设施应采取防冻措施。参照自动喷水灭火系统规范中管道的要求，水喷雾灭火系统的供水管道最大工作压力≤1.20MPa，管道材质应采用内外壁热镀锌钢管，按管道直径采用相应的螺纹及沟槽或法兰等连接方式。
2.4 操作与控制
水喷雾灭火系统应设有自动控制、手动控制和应急操作三种控制方式。当响应时间大于60s 时，可采用手动控制和应急操作两种控制方式。火灾探测与报警应按现行的国家标准《火灾自动报警系统设计规范》的有关规定执行。火灾探测器可采用缆式线型定温火灾探测器、空气管式感温火灾探测器或闭式喷头。当采用闭式喷头时，应采用传动管传输火灾信号。传动管的长度不宜大于300m，公称直径宜为15～25mm。传动管上闭式喷头之间的距离不宜大于2.5m。当保护对象的保护面积较大或保护对象的数量较多时，水喷雾灭火系统宜设置多台雨淋阀，并利用雨淋阀控制同时喷雾的水雾喷头的数量。保护液化气储罐的水喷雾灭火系统的控制，除应能启动直接受火罐的雨淋阀外，尚应能启动距离直接受火罐1.5 倍罐径范围内邻近罐的雨淋阀。分段保护皮带输送机的水喷雾灭火系统，除应能启动起火区段的雨淋阀外，尚应能启动起火区段下游相邻区段的雨淋阀，并应能同时切断皮带输送机的电源。水喷雾灭火系统的控制设备应具有下列功能：选择控制方式；重复显示保护对象状态；监控消防水泵启、停状态；监控雨淋阀自、闭状态；监控主、备用电源自动切换。
3 水喷雾灭火系统在工厂中的实际应用
某电厂（一期工程）设有2台主变压器，主变压器的型号为SFP-180MVA/110，露天布置，2台变压器间有6m高的防火墙分隔，变压器的底部设有事故集油坑，集油坑的深度为700mm，坑内的阻火卵石层厚度为300mm。其主要的技术参数为：总油量23.4t，其中储油柜油重1t，变压器本体尺寸为8.2m×6.6m×5.1m，集油坑尺寸为8.6m×10.0m，储油柜（油枕）尺寸为φ500×3500mm，储油柜中心离地面高度为5.02m。
（1）保护面积的计算：包络整个变压器的最小规则形体表面积。
变压器保护的面积：S =(8.2+6.6)× 5.1× 2+8.2×6.6=205㎡
集油坑保护面积：S =8.6×10.0-8.2×6.6=32㎡
储油柜表面积：S =3.14×（ 0.50）×2+2× 3.14×0.50×3.5=12.56㎡
（2）油浸电力变压器主要技术参数选取：喷雾强度：油浸电力变压器、油开关为20L/（min ㎡）；集油坑为6L/（min ㎡）；持续喷雾时间：24min；系统响应时间：不大于45s。
（3）系统设计流量的确定：系统计算流量：Q =20×（205+12.56）÷60+6×32÷60=76L/s
系统设计流量：1.50×76=114L/s，取120L/s。
由于变压器不规则外形对水雾的干扰很大，变压器有很多配件或形状是突出的，可能会影响喷雾的覆盖面。另外保持对高压电器的安全距离也给喷头的布置带来了很大的困难，必须额外增加更多的喷头才能弥补局部布水的不足，从而导致局部面积的布水重叠。对于变压器这种特殊的保护对象，其设计流量可在规范值的基础上乘以1.5～1.6的安全系数作为设计平均值。
（4）水喷雾喷头的选择和布置：根据《水喷雾灭火系统设计规范》，应选用高压离心雾化型水雾喷头，型号ZSTWB/SL-S223-80-120， 流量系数42.8， 额定流量80/min，雾化角120°，实际流量96L/min。
喷头数量：120/1.6=75只，取喷头数量为80只，接管直径DN20。水雾喷头保护的面积按平面布置，喷头布置按矩形布置，喷头间距不应大于喷头水雾锥底圆半径的1.4倍，水雾锥底圆半径按式3计算，其中B取值1.4m，雾化角取值120°，可得：R=2.42m，喷头的最大间距为3.39m。水喷雾喷头的有效射程为2.2m，采用矩形布置，喷头水平间距为1.5m。喷头布置在变压器周围，应避免直接喷射到变压器上部的高压套管。
（5）水喷雾管道的铺设：根据变压器的外形和喷头水雾全包容的原则，布置喷头时需布置上下两个给水环路，上部环路主要保护变压器侧表面的上半部分，包括冷却器、高压套管和油枕，为保护上方的油枕，分别从上部环管上接出2根支管，布置4只水雾喷头喷向油枕；下部环路主要保护变压器侧表面的下半部分，包括冷却器的下半部分和集油坑，可从下部环管接出支管布置喷头，以45°喷向集油坑。
4 结语
水喷雾灭火系统是一种经济、有效、环保的局部灭火装置, 随着水喷雾灭火系统的发展, 细水喷雾灭火系统等新型水喷雾灭火系统的出现, 必将适用于更多的火灾场所。同时相对于气体灭火及泡沫灭火它的经济性、环保性是显而易见的。但是水喷雾灭火系统在我国应用不多, 规范条文也较简单, 还需要大家在设计中不断摸索总结, 充分挖掘水喷雾灭火系统的潜力, 以推动水喷雾灭火系统的应用。
关键词：水喷雾；灭火系统设计；系统组件；实例；
Abstract: The water spray extinguishing systems, fire-fighting mechanism, composition and scope of the discussion, and the possible implications in the design are discussed.Key words: water spray; extinguishing systems design; system components; instance
中图分类号：TU2文献标识码：A
0引言
水喷雾灭火机理是系统利用水喷雾喷头将水粉碎成细小的水雾滴之后喷射到正在燃烧的物质表面，通过表面冷却、窒息及乳化、稀释的同时作用实现灭火。由于水喷雾具有多种灭火机理，使用范围广，不仅可以提高扑灭固体火灾的灭火效率，同时由于水雾不会造成液体飞溅、电器绝缘性好、在扑救可燃液体火灾，电气火灾中均得到广泛的应用，如各类电气设备、石油加工储存场所等的火灾扑救。水喷雾灭火系统可用于扑救固体火灾、闪点高于60℃的液体和电器火灾，并可用于可燃气体和甲、乙、丙类液体的生产、储存装置火装卸设施的防护冷却。水喷雾灭火系统不得用于扑救雨水发生化学反应造成燃烧、爆炸的火灾，以及水雾保护对象造成严重破坏的火灾。
1 水喷雾灭火系统设计要则
1.1 明确保护对象的范围及情况，确定防护目的，选择进行设计的基本参数；
1.2 水喷雾灭火系统强调的是保护对象的保护面积，一般为保护对象的外表面面积；对于不规则的保护对象，规范GB50219--95已指出采用包容保护对象的最小规则形体外表面面积确定保护面积；
1.3 水喷雾灭火要求确定喷雾强度下达到对保护对象的全面覆盖或包络，这也就要求必须进行水雾喷头的合理选择和喷头的合理布置；
1.4 水喷雾灭火设计必须充分了解水雾喷头的特性，包括有效射程、喷雾粒径、喷头有效射程随安装角度变化而变化的特性、喷头的流量特性及喷雾特性；
1.5 灭火系统的发展趋势是定向灭火，因此水喷雾灭火可以多采用减小灭火分区和进行多区连锁灭火的方法；
1.6 水喷雾灭火必须考虑好妥善的水渍损失处理方法，尤其是对于水噴雾会对保护对象以外的区域造成影响的情况；
1.7 水喷雾灭火系统形式应选择性能价格比较好的系统。
2 水喷雾灭火系统组件
2.1 水喷雾喷头
水雾喷头的选型应符合下列要求：扑救电气火灾应选用离心雾化型水雾喷头；腐蚀性环境应选用防腐型水雾喷头；粉尘场所设置的水雾喷头应有防尘罩。
2..2 雨淋阀组
雨淋阀组的功能应符合下列要求：接通或关断水喷雾灭火系统的供水；接收电控信号可电动开启雨淋阀。接收传动管信号可液动或气动开启雨淋阀；具有手动应急操作阀；显示雨淋阀启、闭状态；驱动水力警铃；监测供水压力；电磁阀前应设过滤器。雨淋阀组应设在环境温度不低于4℃，并有排水设施的室内，其安装位置宜靠近保护对象并在便于操作的地点。
雨淋阀前的管道应设置过滤器，当水雾喷头无滤网时，雨淋阀后的管道亦应设过滤器。过滤器滤网应采用耐腐蚀金属材料，滤网的孔径应为4.0～4.7 目/cm^2。雨淋阀后的管道上不应设置其他用水设施；应设泄水阀、排污口。
2.3 水源、供水设备及管道
水喷雾灭火系统的用水可由市政给水管网、工厂消防给水管网、消防水池或天然水源供给，并应确保用水量。水喷雾灭火系统的给水水压和水量未能满足系统要求时，可参照自动喷水灭火系统规范设置水泵和消防水池。水喷雾灭火系统的响应时间，当用于灭火时不应大
于45s；当用于液化气生产、储存装置或装卸设施防护冷却时，不应大于60s；用于其他设施防护冷却时，不应大于300s。水喷雾灭火系统的取水设施应采取防止被杂物堵塞的措施，严寒和寒冷地区的水喷雾灭火系统的给水设施应采取防冻措施。参照自动喷水灭火系统规范中管道的要求，水喷雾灭火系统的供水管道最大工作压力≤1.20MPa，管道材质应采用内外壁热镀锌钢管，按管道直径采用相应的螺纹及沟槽或法兰等连接方式。
2.4 操作与控制
水喷雾灭火系统应设有自动控制、手动控制和应急操作三种控制方式。当响应时间大于60s 时，可采用手动控制和应急操作两种控制方式。火灾探测与报警应按现行的国家标准《火灾自动报警系统设计规范》的有关规定执行。火灾探测器可采用缆式线型定温火灾探测器、空气管式感温火灾探测器或闭式喷头。当采用闭式喷头时，应采用传动管传输火灾信号。传动管的长度不宜大于300m，公称直径宜为15～25mm。传动管上闭式喷头之间的距离不宜大于2.5m。当保护对象的保护面积较大或保护对象的数量较多时，水喷雾灭火系统宜设置多台雨淋阀，并利用雨淋阀控制同时喷雾的水雾喷头的数量。保护液化气储罐的水喷雾灭火系统的控制，除应能启动直接受火罐的雨淋阀外，尚应能启动距离直接受火罐1.5 倍罐径范围内邻近罐的雨淋阀。分段保护皮带输送机的水喷雾灭火系统，除应能启动起火区段的雨淋阀外，尚应能启动起火区段下游相邻区段的雨淋阀，并应能同时切断皮带输送机的电源。水喷雾灭火系统的控制设备应具有下列功能：选择控制方式；重复显示保护对象状态；监控消防水泵启、停状态；监控雨淋阀自、闭状态；监控主、备用电源自动切换。
3 水喷雾灭火系统在工厂中的实际应用
某电厂（一期工程）设有2台主变压器，主变压器的型号为SFP-180MVA/110，露天布置，2台变压器间有6m高的防火墙分隔，变压器的底部设有事故集油坑，集油坑的深度为700mm，坑内的阻火卵石层厚度为300mm。其主要的技术参数为：总油量23.4t，其中储油柜油重1t，变压器本体尺寸为8.2m×6.6m×5.1m，集油坑尺寸为8.6m×10.0m，储油柜（油枕）尺寸为φ500×3500mm，储油柜中心离地面高度为5.02m。
（1）保护面积的计算：包络整个变压器的最小规则形体表面积。
变压器保护的面积：S =(8.2+6.6)× 5.1× 2+8.2×6.6=205㎡
集油坑保护面积：S =8.6×10.0-8.2×6.6=32㎡
储油柜表面积：S =3.14×（ 0.50）×2+2× 3.14×0.50×3.5=12.56㎡
（2）油浸电力变压器主要技术参数选取：喷雾强度：油浸电力变压器、油开关为20L/（min ㎡）；集油坑为6L/（min ㎡）；持续喷雾时间：24min；系统响应时间：不大于45s。
（3）系统设计流量的确定：系统计算流量：Q =20×（205+12.56）÷60+6×32÷60=76L/s
系统设计流量：1.50×76=114L/s，取120L/s。
由于变压器不规则外形对水雾的干扰很大，变压器有很多配件或形状是突出的，可能会影响喷雾的覆盖面。另外保持对高压电器的安全距离也给喷头的布置带来了很大的困难，必须额外增加更多的喷头才能弥补局部布水的不足，从而导致局部面积的布水重叠。对于变压器这种特殊的保护对象，其设计流量可在规范值的基础上乘以1.5～1.6的安全系数作为设计平均值。
（4）水喷雾喷头的选择和布置：根据《水喷雾灭火系统设计规范》，应选用高压离心雾化型水雾喷头，型号ZSTWB/SL-S223-80-120， 流量系数42.8， 额定流量80/min，雾化角120°，实际流量96L/min。
喷头数量：120/1.6=75只，取喷头数量为80只，接管直径DN20。水雾喷头保护的面积按平面布置，喷头布置按矩形布置，喷头间距不应大于喷头水雾锥底圆半径的1.4倍，水雾锥底圆半径按式3计算，其中B取值1.4m，雾化角取值120°，可得：R=2.42m，喷头的最大间距为3.39m。水喷雾喷头的有效射程为2.2m，采用矩形布置，喷头水平间距为1.5m。喷头布置在变压器周围，应避免直接喷射到变压器上部的高压套管。
（5）水喷雾管道的铺设：根据变压器的外形和喷头水雾全包容的原则，布置喷头时需布置上下两个给水环路，上部环路主要保护变压器侧表面的上半部分，包括冷却器、高压套管和油枕，为保护上方的油枕，分别从上部环管上接出2根支管，布置4只水雾喷头喷向油枕；下部环路主要保护变压器侧表面的下半部分，包括冷却器的下半部分和集油坑，可从下部环管接出支管布置喷头，以45°喷向集油坑。
4 结语
水喷雾灭火系统是一种经济、有效、环保的局部灭火装置, 随着水喷雾灭火系统的发展, 细水喷雾灭火系统等新型水喷雾灭火系统的出现, 必将适用于更多的火灾场所。同时相对于气体灭火及泡沫灭火它的经济性、环保性是显而易见的。但是水喷雾灭火系统在我国应用不多, 规范条文也较简单, 还需要大家在设计中不断摸索总结, 充分挖掘水喷雾灭火系统的潜力, 以推动水喷雾灭火系统的应用。