細水霧滅火系統在鋼鐵冶金企業的應用研究

●鄭 輝

(鞍山市消防支隊,遼寧鞍山 114001)

冶金鋼鐵行業是由很多系統有機組成的規模龐大,工藝復雜,流程性強的生產企業,產品制造需要經過多分廠聯合制造共同完成;鋼鐵工業又是能耗大戶,在冶煉和熱加工生產過程中耗用大量的煤、焦炭、燃油和電能。同時,鋼鐵冶煉的生產過程屬于高溫、高壓的生產過程。雖然生產鋼鐵的原料和其成品本身都是不燃燒物,但是在生產和加工過程中大量使用燃料和易燃、易爆氣體如：純氧、氫氣、乙炔等。另一方面在鋼鐵冶煉過程中又產生大量易燃易爆氣體,如高爐煤氣、轉爐煤氣等,正是由于冶金鋼鐵企業的這些行業生產特點決定了冶金鋼鐵企業火災事故具有多發性和高損失的特點。

深入研究鋼鐵冶金企業中火災發生的原因,確定工藝系統中的重點防火區域和區域內的主要建筑物及設施,以便于從設計源頭進行預防和控制,采取行之有效的探測報警和控火、滅火措施,使損失減少到最小。

一、主要保護對象火災危險性分析

(一)電纜隧道火災危險性分析

電纜隧道火災起因主要有兩種：內部火源和外部火源。內部火源主要是指電纜傳輸電流過載,電纜接頭阻抗大或電纜本身的其它原因,使電纜表面升溫,電纜絕緣層和保護層產生陰燃,伴隨大量熱量和煙氣的產生,迅速發展為更嚴重的火災。外部火源是指非電氣設備所產生的火源。它使電纜表層著火,發展為火災。由于電纜隧道及電纜夾層火災起因的復雜性,快速傳播性和地下封閉性等特點,使公共消防設施難以發揮其作用。因此,電纜隧道存在極大火災危險隱患。

(二)液壓站火災危險性分析

液壓站是儲存液壓油的主要場所,而此類油品屬于丙類可燃液體,站內不僅有輸油設備、儲油罐,還有復雜的管線分布。輸油泵、輸油管道的連接法蘭、閥門等連接管件處,容易因密封不好,誤操作等原因發生油品泄漏,從而由外部火源、內部火源的作用造成地面流淌火,進一步危及油罐的安全。當造成高壓油管路破裂時,噴射出的油呈霧狀,迅速導致火災蔓延。由于液壓站、潤滑油站所處位置的封閉性和火災快速傳播特點,使公共消防設施難以發揮其作用。因此,存在有很大的火災危險隱患。

(三)軋機本體及附屬設備火災危險性分析

軋機火災從目前發生的原因來看主要由外部火源和內部火源引起。外部火源是電氣設備短路和人為的其它明火,遇到高壓油蒸汽而發生火災;內部火源是指軋機在工作時,軋件溫度升高達到高壓油蒸汽閃點而引起火災。以上兩種火災的特點是燃燒擴散迅速,不易撲救,容易造成重大損失。

二、保護范圍、固定式滅火系統的確定

根據規范及保護對象火災危險性分析,本方案滅火保護主要有以下幾類。電纜類：包括電氣室、電纜夾層、電纜隧道;油類：包括液壓站、潤滑油站、油庫、儲油間、油浸變壓器、軋機機架等。目前,以水作為滅火介質能夠撲救電氣火災和油類火災的系統主要是水噴霧(GB50219-95),但水噴霧滅火的設計噴霧強度僅限于水霧包裹保護對象,也就是系統僅限于局部應用。對于工業環境下的保護對象的布置特點,很難規范成規則形體進行強度計算,只能局部應用布置,系統管網錯綜復雜,給管理維護造成了困難。而細水霧滅火系統,由于其生成霧滴的粒徑不同,在相同滅火結果的條件下,細水霧系統的用水量、系統形式均優于水噴霧系統,且系統以全淹沒形式布置,克服了水噴霧系統布置缺點。

三、細水霧滅火系統的特點及機理

(一)細水霧滅火系統特點

細水霧撲救電氣火災和油類火災優于水噴霧滅火系統;輻射熱阻隔作用顯著,減少火災區域熱量的傳播;霧滴粒徑更小,電氣絕緣性能更好,有效撲救帶電火災;滅火高效,有效撲救低閃點液體火災;可有效撲救水噴霧無法撲救的立體火災;滅火的可持續能力強;最大限度的降低消防用水量,降低火災損失和水漬影響;對保護空間內的設備冷卻作用明顯,有效避免高溫造成的結構件變形。

(二)細水霧滅火技術機理

細水霧滅火技術是目前水介質滅火的最新技術,其滅火機理如下：一是冷卻作用,細水霧噴向火災區域時,會大量吸熱而蒸發,由此使火災區域得到充分的冷卻。同等重量的水細水霧產生的霧滴表面積是水噴霧的 300倍;二是窒息作用,細水霧在蒸發過程中形成的水蒸汽大量充斥火災區,降低了氧濃度,當氧濃度低于 18%時,火災便不易繼續燃燒;三是浸濕作用,顆粒大沖量大的霧滴會沖擊到燃燒物表面,從而使燃燒物得到浸濕,阻止固體揮發可燃性氣體的產生。另外,細水霧滅火系統還可以充分將火災位置以外的燃燒物浸濕,防止火災擴散;四是輻射熱隔絕作用,霧滴粒徑非常小的部分形成霧化空間,可以減弱火災熱量對周圍燃燒物的威脅;五是細水霧有較強的吸煙特性,保證火災區域的人員逃生。

四、細水霧自動滅火系統總體組成

(一 )運行方式

整個系統具有自動和手動兩種運行方式(工藝流程如圖 1所示)。

1.自動運行方式

圖1 細水霧自動消防系統工藝流程圖

對于細水霧滅火系統的區域,采用兩級報警(規范要求滅火區采用兩級報警),火災自動探測系統對火災信號進行處理確認后,將相關信號傳輸給報警控制器;當發生火災預警時,控制器發出預報警聲,并顯示報警點,當確認發生兩級報警(或手動報警按鈕被按下)后,控制器發聲光報警,并顯示,同時控制相應區域的聲光報警器報警,系統處于自動狀態,火警后即聯動防火門窗、通風、防火閥等設備,并控制雨淋控水閥開啟,當雨淋控水閥開啟反饋信號傳回控制站點和控制中心后,系統即啟動消防水泵,進行滅火。

2.手動運行方式

當整體系統處于手動狀態時,所有的報警信號將匯總到消防控制中心,值守人員可以通過消防控制中心聯動控制屏手動控制或在火災現場操縱緊急啟動裝置直接啟動滅火;當現場人員發現火災后,除可以按下手動報警按鈕外,還可以通過現場緊急手動閥或非電控遠程手動閥直接啟動雨淋控水閥,當發生誤報警時,也可通過這兩種方式緊急停止滅火動作。

(二)系統組成

細水霧滅火系統由消防水泵、穩壓裝置、雨淋控水閥、細水霧噴頭、管道及附件、火災探測器以及報警控制器等部件組成,僅用水作為霧化介質所形成的自動滅火系統。

(三)系統的特點及采用形式

細水霧滅火系統的形式根據保護對象的分布及保護對象圍護結構的封閉程度分為分區應用、全淹沒應用、局部應用三種形式。

(四)滅火工藝流程

細水霧滅火系統具有自動、消防控制中心手動、現場緊急手動和雨淋控水閥非電控遠程手動四種啟動方式。其工藝流程為：消防水源→消防水泵→消防供水管網→專用雨淋控水閥組→滅火區配水管網→專用水霧噴頭,如圖 2所示。

圖2 細水霧滅火系統工藝流程圖

五、細水霧滅火系統應用存在問題及應對措施

由于細水霧介于氣體與水噴霧之間,其滅火形式采用全淹沒形式最佳,這就要求防護區的維護結構達到一定的封閉程度,但在工業環境下,受其工藝系統的限制,防護區很難達到理想的設計要求,因此,從系統本身采取以下措施,以彌補系統對防護區的要求。

(一 )水霧封堵

針對電氣室、地下液壓站維護結構的特點,對由于受工藝要求而不能封閉的孔洞采取相應的封堵措施,保證滅火效果。圍護結構的風筒效應,直接影響細水霧滅火強度的分布,不利于火災撲救。對滅火區滅火時無法關閉的孔洞,單獨增設細水霧噴頭,以封堵孔洞風筒效應,同時彌補因風筒效應減少的水霧強度。對于局部易燃的部位—集油坑,單獨設置細水霧噴頭,在全淹沒的基礎上加強其噴霧強度,迅速控制火源,防止火勢蔓延。

(二)多分區連鎖跟蹤滅火

多分區連鎖跟蹤滅火是指系統能同時針對任意兩個分區進行滅火,或針對從一個分區蔓延到另一個分區的移動火災進行邁步式跟進滅火的消防系統。它有利于有效撲救蔓延火災和大面積、大空間火災,也能處理惡劣情況下出現的兩個不同位置的火災。

(三)立體交叉火災的滅火

液壓站及潤滑油庫中除了可能存在的 B類火災外,還存在較多的可燃固體物質,如電纜、電機等 A類火災。也就是說油庫火災往往是 A類火災和 B類火災交叉進行。并且由于油庫內兩類火災物質的布置往往呈空間立體形式,故火災也呈立體空間特點。一般水噴霧滅火對于立體交叉火災滅火效果較差,而細水霧滅火系統采用全淹沒形式,水霧充滿整個防護空間,可撲救防護區內任何一點由于立體點火源和流淌火引發的火災。

細水霧滅火系統作為一種綠色滅火介質,其用水量、系統形式均優于水噴霧系統,且系統以全淹沒形式布置,克服了水噴霧系統布置缺點,可廣泛應用于工業企業的電纜隧道、變配電間、柴油發電機房、易燃液體儲存及輸送場所等。可針對不同的保護對象提出相應的解決方案,主要體現在：除采取全淹沒形式外,還可根據現場復雜的情況設置水霧封堵;多分區連鎖跟蹤滅火;立體交叉火災的滅火等細水霧滅火應對措施。

[1]GB50219-95,水噴霧滅火系統設計規范[S].

[2]GB50016-2006,建筑設計防火規范[S].

[3]GB50414-2007,鋼鐵冶金企業防火設計規范[S].

[4]NFPA 750 2000Edition,Standard on Water Mist Fire Protection Systems[S].