消防給水排水工程第5章水噴霧滅火系統5.1水噴霧滅火系統的滅火原理及應用范圍

5.2水噴霧滅火系統的組成及控制方式

5.3水噴霧滅火系統的設計與計算

5.4細水霧的定義及分類

5.5細水霧系統類型及組件

5.6細水霧系統的設計與計算5.1水噴霧滅火系統的滅火原理及應用范圍5.1.1滅火原理

5.1.2系統的應用范圍5.1.1滅火原理1.冷卻

2.窒息

3.沖擊乳化

4.稀釋1.冷卻水霧的冷卻作用體現在冷卻火焰和燃燒區的氣態物質。當噴霧水噴射到燃燒物表面時，會吸收大量的熱而迅速汽化，水霧的外表面積與高溫氣體、火焰產生熱交換，奪取氣體、火焰的熱量。霧滴越小，同體積的水所產生的霧滴越多，其外表面積就越大，霧滴就越容易汽化，熱效率越高，冷卻作用越明顯。當火焰和氣態燃燒區被冷卻后，燃燒反應速度降低，使燃燒的氧化反應難以維持。燃燒物表面溫度迅速降至燃點以下，燃燒即停止。2.窒息噴霧水噴射到燃燒區后，遇熱汽化，生成比原液體體積大1700倍的水蒸氣，包覆在燃燒物周圍，使燃燒物周圍空氣中的氧氣濃度不斷下降，燃燒因窒息而停止。3.沖擊乳化沖擊乳化只適用于不溶于水的可燃液體。噴霧水噴射到正在燃燒的液體表面時，由于水霧滴的沖擊，在液體表面產生攪拌作用，從而在液體表面形成一層由水滴和非水溶性可燃液體組成的乳化混合物，其中夾雜著大量氣泡，這種乳化物不燃燒，覆蓋在可燃液體表面上，可使燃燒中斷。4.稀釋對于水溶性液體火災，噴霧水由于與水溶性液體能很好溶合，因而可使水溶性液體濃度降低，達到滅火的目的。應該指出，水噴霧滅火不是單一因素在起作用，是上述四種因素同時發生作用。對于不同性質燃燒物發生的火災，其中有一個或兩個因素起主要作用，其他因素起輔助作用。5.1.2系統的應用范圍(1)單臺容量在40MW及以上的廠礦企業的可燃油浸電力變壓器，單臺容量在90MW及以上的可燃油浸電廠電力變壓器，或單臺容量在125MW及以上的獨立變電所油浸電力變壓器。

(2)飛機發動機試車臺的試車部位。5.2水噴霧滅火系統的組成及控制方式5.2.1水噴霧滅火系統

5.2.2水噴霧滅火系統的控制方式5.2水噴霧滅火系統的組成及控制方式圖5-1水噴霧滅火系統

1—水源控制閥2—雨淋閥3—下腔壓力表4—傳動腔壓力表5—補水閥6—過濾器

7—限量止回閥8—手動閥9—電磁閥10—試警鈴閥11—止回閥12—過濾器

13—試驗回流閥14—信號閥15—壓力開關16—水力警鈴17—試驗閥

18—水霧噴頭19—火災探測器20—控制柜21a、21b—過濾器

22—傳動閉式噴頭或溫控釋放器23—傳動管5.2.1水噴霧滅火系統1.水霧噴頭

2.雨淋閥組

3.供水管網

4.過濾器1.水霧噴頭(1)水霧噴頭的類型。

(2)水霧噴頭的水力特性參數。(1)水霧噴頭的類型。圖5-2兩種類型的離心霧化噴頭(2)水霧噴頭的水力特性參數。圖5-3中速水霧噴頭(2)水霧噴頭的水力特性參數。圖5-5噴頭水平噴射時的水霧錐圖(2)水霧噴頭的水力特性參數。圖5-6噴頭有效射程(2)水霧噴頭的水力特性參數。圖5-7噴頭壓力、K值、流量圖2.雨淋閥組(1)雨淋閥組應具備的功能。

(2)雨淋閥組的設置位置。(1)雨淋閥組應具備的功能。功能包括：①接通或關閉系統的供水；②接收電控信號可電動開啟雨淋閥，手動或氣動開啟雨淋閥；③具有手動應急操作閥；④顯示雨淋閥的啟、閉狀態；⑤驅動水力警鐘；⑥監測供水壓力。(2)雨淋閥組的設置位置。雨淋閥應設在環境溫度不低于4℃，且沒有排水設施的室內或專用閥室。閥室設置宜靠近保護對象，并便于人員操作、確保其安全。3.供水管網(1)供水管網的組成。

(2)供水管網的設置要求。(1)供水管網的組成。水噴霧滅火系統的管網由配水干管、主管道和供水管道組成：1)配水干管：直接安裝水霧噴頭的管道。根據保護對象的特點，配水干管可采用枝狀管或環狀管。2)主管道：從雨淋閥后到配水干管間的管道。對于在火災或爆炸時容易受到損壞的地方，應將主管道敷設在地下或接近地面處。3)供水管道：從消防供水水源或消防水泵出口到雨淋閥前的管道。(2)供水管網的設置要求。供水管網的設置要求為：1)雨淋閥后的管道不應設置其他用水設施。2)雨淋閥后的管道應采用內外鍍鋅鋼管。3)在寒冷地區，為了防止管道內的積水結冰后造成管道破裂，其系統管道應設泄水閥及相應的排水設施，以排出積水。4)為便于清除管道內的雜物和銹蝕物，在銹蝕物易于沉積且便于排出的部位設置排渣口。4.過濾器雨淋閥的控制和電磁閥的流道通徑都較小，極易堵塞。為防止雜物堵塞造成雨淋閥控制失效，應在雨淋閥前的水平管段設置過濾器。當水霧噴頭無濾網時，為防止水中雜物堵塞噴頭，也應在雨淋閥后的水平管道設置過濾器。選擇過濾器時，既要求通水性能好，能長時間連續使用，且水頭損失不能過大。過濾器濾網應為耐腐蝕金屬材料，同時應根據系統設備和水質情況，選擇合適的濾網孔徑。5.2.2水噴霧滅火系統的控制方式水噴霧滅火系統應設有自動、手動和應急操作三種啟動方式。手動控制方式有兩種：第一種是發現火情后由人工在雨淋閥處或現場打開傳動管上的應急手動閥門，使雨淋閥傳動腔排水降壓從而啟動雨淋閥；另外一種是消防控制中心接到火災報警信號后，在聯動控制柜處發出信號，打開雨淋閥處傳動管上的電磁閥進行降壓從而啟動雨淋閥，這種控制方式是硬線控制。實際上常稱第一種方式為應急操作方式，第二種方式為手動遠程控制方式。自動控制應全部由火災報警裝置自動啟動雨淋閥及供水設施。5.3水噴霧滅火系統的設計與計算5.3.1水霧噴頭的布置

5.3.2設計技術參數

5.3.3水力計算5.3.1水霧噴頭的布置1.保護液化石油氣灌裝間、實瓶庫和危險品倉庫、汽車庫等場所的噴頭布置

2.保護液化氣儲罐的噴頭布置

3.保護油浸式電力變壓器的噴頭布置

4.保護輸送機傳送帶的噴頭布置

5.保護電纜的噴頭布置1.保護液化石油氣灌裝間、實瓶庫和危險品倉庫、汽車庫等場所的噴頭布置圖5-8水霧噴頭布置形式2.保護液化氣儲罐的噴頭布置1)噴頭與儲罐外壁的距離不應大于0.7m，以減少火焰的熱氣流和風對水霧的影響，減少水霧穿越被火焰加熱空間時的汽化損失。

2)當儲罐為球形儲罐時，管路可分幾層環繞罐體，噴頭均勻布置在每層水平環管上，如圖5-9所示。

3)對容積等于或大于1000m3的儲罐，噴頭噴射的水霧錐應沿緯線方向相交，宜沿經線方向相接。

4)噴頭布置除考慮對罐體進行保護外，對附屬設備，如無保護層的球罐支柱、液位計、罐底閥門組等最容易發生泄漏的部位也應同時設置噴頭進行保護。圖5-9液化氣球罐水噴霧冷卻系統圖

1—消防泵2—雨淋閥3—過濾器4—放空閥5—球罐6—防火堤7—冷卻環管2.保護液化氣儲罐的噴頭布置3.保護油浸式電力變壓器的噴頭布置圖5-10水噴霧管道布置3.保護油浸式電力變壓器的噴頭布置圖5-11立剖面的噴頭包絡線相交圖3.保護油浸式電力變壓器的噴頭布置圖5-12變壓器油坑的噴霧錐平面4.保護輸送機傳送帶的噴頭布置圖5-13輸送機傳送帶水噴霧管網布置圖5.保護電纜的噴頭布置電纜的絕緣材料多數是可燃的，一旦著火會迅速向遠端傳播蔓延，所以對重要部位的電纜隧道、電纜夾層、電纜豎井要進行水噴霧滅火保護。電纜保護的原則是，保證電纜處于水霧的包圍之中，以使著火電纜的火焰窒息。因此，噴頭應布置在水平電纜的上下、豎直電纜的左右，并在電纜支架處另增噴頭，防止支架遮擋水霧。噴頭沿電纜走向布置時，其間距應保證水霧錐相交。水噴霧滅火系統的噴水強度，相對于雨淋系統、水幕系統來說要小，但是由于保護面積大，持續噴霧時間長，耗水量大，所以也必須考慮排水設施。要求排水設施有足夠的排水能力。5.3.2設計技術參數1.噴霧強度

2.持續噴霧時間

3.噴頭工作壓力

4.保護面積1.噴霧強度噴霧強度是指系統在單位時間內向每平方米保護面積上提供的最低限度的噴霧量，是達到滅火和防護冷卻目的的最重要的參數，它可以根據國家規范按照防護目的和防護對象進行確定，見表5-1。2.持續噴霧時間持續噴霧時間是指系統全面噴霧時起至噴霧結束時不間斷的噴霧時間，也是水泵向系統不間斷供水的延續時間。持續噴霧時間是系統最重要的參數之一，見表5-1。3.噴頭工作壓力表5-1噴霧強度、持續噴霧時間、噴頭工作壓力4.保護面積(1)可燃氣體和甲、乙、丙類液體的灌裝間、裝卸臺、泵房、壓縮機房等的保護面積應按使用面積確定。

(2)液化氣儲罐的保護面積，著火罐應按全部外表面面積計算，相鄰罐應按外表面面積的一半計算。

(3)變壓器的保護面積除應包括扣除底面面積以外的變壓器外表面面積外，還應包括油枕、冷卻器的外表面面積和集油坑的投影面積。

(4)分層敷設的電纜的保護面積應按整體包容的最小規則形體的外表面面積確定。

(5)輸送機傳送帶的保護面積應按上行傳送帶的上表面面積確定。4.保護面積(6)開口容器的保護面積應按液面面積確定。5.3.3水力計算1.保護對象的水霧噴頭設置數量確定

2.系統計算流量的確定

3.消防水泵揚程計算5.4細水霧的定義及分類5.4.1細水霧定義

5.4.2分類

5.4.3滅火機理5.4.1細水霧定義1.體積中值粒徑(VMD)

2.邵特平均粒徑(SMD)

3.數目中值粒徑(NMD)1.體積中值粒徑(VMD)VMD也可表示為Dv0.5，是一種以被噴霧液體的體積來表示霧滴大小的方法。當用體積測量時，體積中值粒徑霧滴大小是一種數值，即表示噴霧體積中，50％是直徑大于中位數值的霧滴，另50％是由直徑小于該數值的霧滴組成。再如Dv0.9=100μm，表示占總體積90％的水霧直徑小于100μm、占總體積10％的水霧直徑大于100μm。目前噴霧霧滴大小常用VMD表示。2.邵特平均粒徑(SMD)SMD也可表示為D32，是一種以噴霧產生表面面積來表示水霧精細度的方法。其含義是一顆霧滴的體積與表面積之比和所有霧滴的總體積與表面積之比相等。3.數目中值粒徑(NMD)NMD也可表示為DN0.5，是一種以噴霧中霧滴數量表示霧滴大小的方法。從數目上講，50％霧滴直徑小于該數目中值粒徑，另50％液滴大于該中值粒徑。5.4.2分類(1)Ⅰ級：累積百分容積分布曲線全部位于連接Dv0．1＝100μm和Dv0．9＝200μm連線的左邊，這代表了最精細的水霧。

(2)Ⅱ級：累積百分容積分布曲線的一部分，位于Ⅰ級噴霧界限以外，但全部在連接Dv0．1＝200μm和Dv0．9＝400μm連線的左邊。

(3)Ⅲ級：Dv0．9大于400μm或者曲線任何部分超過Ⅱ級分界線的右邊(但Dv0．9<1000μm)，這種細水霧主要由中壓、小孔噴頭、各種沖擊式噴頭產生，可以得到較大流量。5.4.2分類圖5-15細水霧霧滴粒徑分級圖5.4.3滅火機理細水霧的滅火機理：一是降溫效能，吸收熱量；二是窒息作用，阻斷氧化反應。此外，細水霧具有非常優越的阻斷熱輻射傳遞的效能，能有效地阻斷強烈的熱輻射。細水霧在冷卻和窒息的雙重作用下達到滅火、控火和抑火的目的，所以細水霧滅火系統具有水噴淋和氣體滅火的雙重作用和優點，既有水噴淋系統的冷卻作用，又有氣體滅火系統的窒息作用，是一項非常好的、值得推廣的滅火技術。5.5細水霧系統類型及組件5.5.1細水霧系統分類

5.5.2細水霧系統主要組件5.5.1細水霧系統分類1.按細水霧系統工作壓力分類

2.按細水霧系統滅火介質輸送方式分類

3.按細水霧系統供水方式分類

4.按細水霧系統應用方式分類1.按細水霧系統工作壓力分類細水霧滅火系統按系統工作壓力的高低可分為低壓系統(小于1.21MPa)，中壓系統(1.21MPa～3.45MPa)，高壓系統(大于3.45MPa)。2.按細水霧系統滅火介質輸送方式分類細水霧滅火系統按其滅火介質輸送方式可分為單相流系統和雙相流系統。單相流系統：采用輸送管網將壓力水輸送至噴頭，在噴頭的作用下產生細水霧來實施滅火的系統。雙相流系統：采用輸送管網將水－氣混合的雙相流體輸送至噴頭，或采用雙管道將水和氣兩種介質分別送至噴頭，在噴頭的作用下產生細水霧來實施滅火的系統。3.按細水霧系統供水方式分類(1)泵組式供水：根據系統所需的工作壓力和流量，選用多級離心泵或柱塞泵供水，是目前最常用的一種供水方式，如圖5-16所示。

(2)瓶組式供水：根據系統所需的工作壓力和流量，選用瓶組分別儲存壓縮氮氣和水，采用氣頂水的方式給系統供水，常用于雙相流系統，如圖5-17所示。(1)泵組式供水：圖5-16泵組式細水霧滅火系統供水原理圖

1—進水管2—進水過濾器3—進水閥4—液位計5—浮球閥6—水箱7—出口過濾器

8—水箱出水閥9—主消防泵10—備用消防泵11—單向閥12—溢流閥13—壓力傳感器

14—細水霧噴頭15—火災探測器16—聲光報警器17—噴放指示燈18—手動/自動轉換開關

19—緊急啟動按鈕20—水霧滅火報警控制器21—系統動作試驗裝置(2)瓶組式供水：圖5-17瓶組式細水霧滅火系統供水原理圖

1—儲水瓶組2—儲氣瓶組3—電磁啟動器4—氣啟動器5—減壓器6—低壓泄漏閥7—壓力表

8—多功能容器閥9—液位計10—集流管11—噴頭12—聲光報警器13—噴放指示燈

14—緊急啟停按鈕15—手動/自動轉換開關16—水霧滅火報警控制器4.按細水霧系統應用方式分類(1)全淹沒方式：對位于封閉空間內所有保護對象實施整體防護的應用方式。

(2)分區應用方式：對位于封閉空間中局部區域內多個保護對象實施整體防護的應用方式。

(3)局部應用方式：對位于封閉空間、非封閉空間或室外獨立的保護對象實施局部防護的應用方式。5.5.2細水霧系統主要組件1.細水霧噴頭

2.控制閥組

3.水箱

4.泵組式供水裝置

5.過濾器

6.管道和管件1.細水霧噴頭圖5-18細水霧噴頭

a)螺旋式噴頭b)離心式噴頭c)撞擊式噴頭2.控制閥組控制閥組是單相流集中控制組合分配系統中主要組件之一，主要功能是接收水霧報警控制器的控制信號，開啟相應的選擇閥，向防護區釋放滅火劑實施滅火。控制閥上宜設置系統動作信號反饋裝置。當控制閥上無系統動作信號反饋裝置時，應在控制閥后的配水干管上設置系統動作信號反饋裝置。對于組合分配系統，每個防護區應設一個區域控制閥，控制閥上應設有對應防護區的永久性銘牌。3.水箱水箱一般采用組合式水箱，根據工程實際需要設計，其儲存量應滿足系統所需的最低水量的要求：①儲水箱應采用密封結構，并應采用不銹鋼或其他能保證水質的材料；②儲水箱應具有防塵、防藻的技術措施；③儲水箱應具有保證自動補水的裝置，并應設置液位顯示、高、低液位報警裝置和溢流、透氣及放空裝置。4.泵組式供水裝置(1)消防水泵的測試和泄流水宜回流至儲水箱。

(2)消防水泵應具有自動和手動啟動功能，主備泵應具有自動切換功能，并應能手動操作停泵；穩壓泵應具有自動啟、停功能。

(3)消防水泵宜具有自動巡檢運行功能，巡檢周期不宜大于7天；巡檢時，若遇到消防信號應能立即退出巡檢，進入消防運行狀態；若發現故障應有聲、光報警，并應有記錄和存儲功能。5.過濾器過濾器是細水霧滅火系統關鍵部件之一。過濾器的材質應為不銹鋼、銅合金或其他耐腐蝕性能相當的材料。為防止管路中的固體顆粒物累積造成系統水壓損失的增大或堵塞，在水泵進水口之前、系統的供水干管或立管上應設置過濾器。過濾器的尺寸應滿足在規定的最低滅火時間內、在最低壓力和流量下系統正常工作。過濾器的網孔直徑不應大于噴頭最小噴孔直徑的80%。6.管道和管件高、中壓細水霧系統的管道材質應為不銹鋼。低壓細水霧系統的管道材質應為不銹鋼、銅或銅合金。系統最大工作壓力大于等于3.50MPa時，應采用含碳量低于0.030%的奧氏體不銹鋼無縫鋼管。對于規模較大采用多區獨立控制方式的中低壓細水霧系統，其通徑大、管線長的主管道(是指控制閥組之前的管道)允許使用經熱鍍鋅處理的輸送流體用無縫鋼管。系統管道連接件的材質應與管道相同。系統管道應采用專用接頭或法蘭連接，也可采用焊接；焊接時應使用氬弧焊工藝。當系統最大工作壓力小于等于1.20MPa時，系統管道可采用螺紋連接。5.6細水霧系統的設計與計算5.6.1系統設計參數

5.6.2水力計算

5.6.1系統設計參數1.噴霧時間

2.響應時間

3.設計參數

4.保護范圍1.噴霧時間(1)用于保護室內油浸電力變壓器、可燃液體儲存裝置和液壓站，以及柴油發電機、渦輪機、引擎測試間等含有可燃液體的機械設備間時，系統的設計噴霧時間不應小于20min。

(2)用于保護計算機房、通信機房、變配電室等電子、電氣設備間，以及文物庫、圖書資料庫、檔案庫、電纜隧道和電纜夾層等場所時，系統的設計噴