基于細水霧作用的原木楞堆煙氣相關性的研究

摘要 開展落葉松原木楞堆的細水霧滅火試驗，對施加細水霧前后的霧罩內、外典型位置的煙氣變化規(guī)律進行相關性分析及回歸分析。研究結果表明：施加細水霧前，原木楞堆產生的CO、CO2與空間殘留的O2之間的體積變化在霧罩內外典型位置存在顯著相關性；施加細水霧以后，霧罩內O2和CO2體積變化具有高度負相關性、CO和CO2之間具有高度正相關性、霧罩外O2和CO體積變化也具有顯著的負相關性。

關鍵詞 原木楞堆；細水霧；煙氣；相關性

中圖分類號 S762.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）25-08628-02

Abstract Doing the water mist fire experiments on larch log pile and making correlation analysis and regression analysis on the exhaust gas’s inherent law in the typical position after the log pile was applied with water mist. The research’s result shows that before applying water mist， the percentage variation of O2 left and the CO， CO2 produced by log pile which is gathered in the typical locations inside and outside the cover in the fog have relevance and regression equations to each other； after applying water mist， the volume ratio between O2 and CO2 has highly positive correlation inside the cover in the fog， the volume ratio between CO and CO2 has highly negative correlation inside the cover in the fog， the volume ratio between O2 and CO2 has highly positive correlation outside the cover in the fog.

Key words Log pile； Water mist； Exhaust gas； Correlation

細水霧技術是利用直徑小于200 μm的細小水滴來滅火，具有無污染、耗水少、對保護對象破壞小等優(yōu)點，已被廣泛應用于檔案館、圖書館等供水量有限的場所[1]，目前也已經投入到森林消防的滅火特性實驗研究階段。張偉[2]利用FDS軟件模擬細水霧噴霧速度、霧滴大小等對室內火災的煙氣濃度影響，發(fā)現O2、CO等濃度下降最快對應的條件差異很大；王儲等[3]研究細水霧作用于燃燒楞堆產生的CO和CO2與殘留的O2在施加細水霧前后具有明顯的下降，證實了細水霧具有良好的抑制楞堆火的作用；薛偉等[4-5]研究表明細水霧作用于原木楞堆時增加細水霧霧通量可以快速降低溫度場和熱釋放速率，以及原木楞堆燃燒過程中CO、CO2與溫度場三者極易受外界環(huán)境影響；唐智[6]研究了水噴霧條件下煙氣沉降的問題，實驗和數值模擬的結果擬合性較好；辛穎等[7]研究了在不同細水霧顆粒大小、噴頭距離設置下原木楞堆溫度場的變化規(guī)律，選定了貯木場細水霧滅火系統的合理參數。

該文以貯木場原木楞堆為分析對象，結合細水霧滅火特點分析燃燒的原木楞堆在施加細水霧前后2個階段內，細水霧霧罩內外典型位置的煙氣濃度變化，研究楞堆燃燒過程中空間CO、CO2、O2之間的相關性變化并求得回歸方程，為今后細水霧在貯木場預消防的實際應用中預測煙氣相關變化提供一定的理論指導及試驗依據。

1 試驗條件及裝置

為了研究細水霧作用下霧罩內外的原木楞堆煙氣相關性，研究選取的位置分別位于細水霧霧罩內、霧罩外。試驗裝置由燃燒室、細水霧噴淋系統、煙氣取樣系統、數據處理系統組成。原木楞堆在封閉條件下燃燒，燃燒室為32 m×2.8 m×2.6 m的小尺寸封閉空間，用來放置原木楞堆；細水霧噴淋系統主要由兩相流細水霧噴頭滅火系統組成，取細水霧噴頭工作壓力Pg=3.0 MPa、Pl=1.5 MPa，噴頭流量系數為35，霧通量為50 L/min，霧化錐角為120°，噴頭和過濾網采用不銹鋼材料，采用的是多噴嘴型噴頭。煙氣取樣系統主要由 PTPIIIA煙塵煙氣測試儀組成，負責采集O2、CO、CO2數據；數據處理系統負責將所有的數據匯總分析，最終得出結論。試驗對象為東北地區(qū)常見的落葉松。原木直徑0.2～0.3 m，原木長度0.5 m，原木根數12根，原木排列為品字形，平均含水率10%～15%，環(huán)境溫度12.5 ℃。

4 結論

（1）霧罩范圍內施加細水霧前，原木楞堆燃燒產生的CO、CO2與殘留的O2之間變化呈現相關性，其中O2和CO2相關系數為-0.025；施加細水霧后O2和CO2之間變化出現顯著負相關，相關系數為-0.092，CO和CO2之間變化出現顯著正相關性，相關系數為0.096。

（2）霧罩范圍外施加細水霧前，原木楞堆燃燒產生的CO2與空間殘留的O2之間變化呈現顯著負相關，相關系數為-0.039；施加細水霧后霧罩范圍外O2、CO、CO2之間變化呈現高度相關性，其中O2和CO2之間變化出現顯著負相關，相關系數為-0.568。

參考文獻

[1] MAWHITE J R，RICHARDSON J K.A review of water mist fire suppression research and development[J].Fire Technology，1997，33（1）：54-90.

[2] 張偉.細水霧作用下室內火災煙氣特性參數變化數值模擬[D].青島：青島科技大學，2010.

[3] 王儲，薛偉，耿志偉.細水霧作用下原木楞堆煙氣狀況研究[J].消防科學與技術，2013，32（9）：945-948.

[4] 薛偉，王儲.細水霧作用下原木楞堆燃燒特性的實驗研究[J].熱科學與技術，2012，11（4）：331-335.

[5] 薛偉，辛穎，張彩紅.原木楞堆燃燒過程及釋放氣體的實驗研究[J].消防科學與技術，2011，30（9）：763-766.

[6] 唐智.噴頭水顆粒作用下火災煙氣層沉降研究[D].武漢：武漢大學，2013.

[7] 辛穎，薛偉，李雙玉.原木楞堆細水霧滅火過程數值模擬[J].消防科學與技術，2012，31（1）：43-45.