細水霧系統在汽車發動機實驗室的應用

毛開清 劉 琴 權昕昕

（華菱星馬汽車（集團）股份有限公司 安徽馬鞍山）

發動機研發中心實驗室在發動機實驗間、樣氣間及控制室設置可燃、有害氣體檢測傳感器，檢測CH、CO氣體濃度信號。設立16個細水霧保護區（16個實驗間）。由于發動機實驗室的特殊性質，火災發生概率要遠遠高于其他場所，因此，保護實驗室內的人員生命安全是實驗室防災的第一要素。

高壓細水霧技術作為節能、環保、安全的“綠色滅火技術”，不僅具有高效的滅火降溫能力，在除煙、消毒方面也具有很大潛力。基于此，安徽華菱星馬汽車（集團）股份有限公司發動機自主品牌研發中心實驗室針對臺架實驗間實際運行情況，經多方考察認證，確定采用高壓細水霧滅火系統對實驗間進行滅火。

一、發動機實驗室消防系統分析

1.發動機實驗室消防分析

發動機實驗室由于實驗所需，各實驗間臺架運行時均含有大量的機油、柴油及危險氣體，這些均為易燃、易爆品且相對集中。這些物品一旦燃燒，很快就會形成大火，若不及時控制，會引燃實驗間的發動機本體及相應的燃油管道甚至爆炸，危險性很大。

2.細水霧系統簡介

（1）細水霧定義及滅火機理。細水霧是指在最小設計工作壓力下，霧滴直徑 Dv0.50＜200 μm、DV0.99＜400 μm 的水霧，即直徑＜200 μm的霧滴占總體積的50%以上，直徑＜400 μm的霧滴占總體積的99%以上。

細水霧滅火技術是一種滅火效率高，又對環境無污染的滅火技術。細水霧滅火機理為物理滅火，主要表現是表面冷卻、窒息、沖擊乳化和稀釋。細水霧由于霧滴粒徑小，相同體積的水，細水霧的表面積大大增加，吸收火焰的熱量快，同時小粒徑的霧滴遇火焰高溫后迅速氣化，也吸收大量熱量，所以細水霧能使火焰的溫度迅速降低。霧滴在氣化過程中，體積可膨脹1700倍以上，形成大量的水蒸氣包圍和覆蓋在火焰周圍，使保護區的氧濃度大為降低。因此細水霧具有很強的氣化降溫作用和隔氧窒息作用，達到迅速滅火的目的。當撲救不溶于水的可燃液體火災時，霧狀水沖擊液體表面并與之混合，形成乳狀液體層，使燃燒中斷；當撲救水溶性液體火災時，霧狀水與水溶性液體混合，使可燃性液體濃度降低，從而實現滅火的目的。

（2）系統特點。細水霧滅火系統與其他滅火系統相比，具有安全環保、高效滅火、可以撲滅遮擋火、電氣火、阻隔熱輻射、撲救損失小、安裝維護方便。

（3）細水霧滅火系統按系統額定工作壓力的分類。高壓細水霧滅火系統，分配管網中流動介質壓力≥3.5 MPa。中壓細水霧滅火系統，分配管網中流動介質壓力＞1.2 MPa，但＜3.5 MPa。低壓細水霧滅火系統，分配管網中流動介質壓力≤1.2 MPa。按照實驗室使用特點，選用中壓、單相流、全淹沒、泵組、開式細水霧滅火系統。

圖1 泵組裝配圖

二、細水霧系統在發動機實驗室的實例應用

1.設計方案

（1）系統方案。發動機研發中心實驗室共包含16個實驗臺架，共設立16個細水霧保護區。實驗室采用高壓細水霧系統，該系統由高壓細水霧泵組（圖1）、分區控制閥組、高壓細水霧噴頭、消防不銹鋼水箱、不銹鋼管道及組件等組成。分區控制閥組設置在每個實驗保護區的觀察窗外。

（2）細水霧滅火系統選擇。對于實驗室保護區，采用開式細水霧滅火系統。在準工作狀態時，高壓泵組至分區電動控制閥（圖2）間的管網內，維持一定壓力，當壓力低于穩壓泵的設定啟動壓力1 MPa時，穩壓泵啟動，使系統管網維持穩定壓力1～1.2 MPa，穩壓泵運行超過10 s后壓力仍達不到1.2 MPa時，主泵啟動，穩壓泵停止。設備調節水箱進水口處設有補水電磁閥，水源經過過濾器和補水電磁閥后進入水箱；水箱配有液位控制器，實現對水箱水位的自動控制。補水電磁閥在水箱低水位時打開，高水位時關閉。

2.系統控制原理

該系統具有自動控制、手動控制、機械應急控制3種控制方式。系統工作原理圖見圖3。

（1）自動控制。在自動狀態下，當防護區內的某一個探測器探測到火災信號后，啟動設在該防護區域內的聲光警報器，同一防護區內的第二個探測器探測到火災信號后，打開分區控制閥和消防泵，點亮噴灑指示燈，整個防護區域內所有噴頭釋放細水霧滅火，并將狀態信號反饋至消防控制中心。

（2）手動控制。當現場有人發現火情時，可按下相應防護區門口的氣體控制盤上的緊急啟停按鈕，同時打開分區控制閥和消防泵，點亮噴灑指示燈，整個防護區域內所有噴頭釋放細水霧滅火，同時將狀態信號反饋至消防控制中心。在自動狀態下，手動控制功能優先。

（3）機械應急控制。當控制電路中斷，需應急操作時，可以通過機械應急手柄打開分區控制閥，釋放細水霧滅火。

3.主要設計參數

實驗室16個實驗保護區采用高壓開式細水霧噴頭（圖4），根據每個保護區面積大小設置相應數量的噴頭。細水霧噴頭采用奧氏體不銹鋼制造，由噴頭殼體、噴嘴、過濾網、墊片等部分組成。噴頭的核心部件是安裝于殼體圓錐面上的多個離心噴嘴，其霧化機理是利用噴嘴內旋流件產生的旋轉液體，經出口通道加速噴出空心擴散錐狀液膜，利用液體與外界空氣的速度差而破碎、霧化。高壓細水霧噴頭噴出的水霧具有霧滴直徑小、擴散性能好、吸熱和蒸發快等優點。高壓細水霧噴頭性能參數見表1。細水霧系統持續噴霧時間 20 min，設計流量為176 L/min，系統設計工作壓力10 MPa，噴頭安裝高度為5.6 m，地面為環氧樹脂面，每個實驗間內均做吊頂。

圖2 閥組結構圖

圖3 開式細水霧滅火系統工作原理圖

圖4 高壓細水霧噴頭外形圖

4.項目實施

實驗室高壓細水霧采用滿足系統工作壓力要求的不銹鋼管。管道采用螺紋連接。噴頭接口螺紋為1/2英寸。穿墻及過樓板的管道必需加套管。管道與套管的空隙應用不燃材料填塞密實。管道過伸縮縫，沉降縫處需加補償裝置。區域控制閥組安裝在防護區域外操作面一側，箱底安裝高度距地面0.8 m。管道支吊架應滿足強度要求，管道最大支吊架安裝間距參見《細水霧滅火系統設計施工及驗收規程》DGJ32-J09-2005，可根據實際情況調整，見表2。

表1 開式高壓細水霧噴頭性能參數

表2 管道最大支吊架安裝間距

5.高壓細水霧系統現場調試實驗

項目竣工調試時，對高壓細水霧系統進行了滅火實驗。選擇了16個保護區中的5#實驗間作為模擬火災發生實驗間，在實驗間內堆放一定的易燃物，點燃后，當煙霧飄散到實驗間吊頂區域后，煙感探測報警系統首先報警，細水霧系統在接到此報警5 s后細水霧噴淋系統開始工作，噴頭開始噴霧，霧氣逐漸擴散，噴霧1 min后水霧彌漫整個實驗間，特別濃密，半米之內看不到物體，同時火熄滅。噴霧共持續5 min，地面普遍有明顯積水，室內人員衣服全沾滿霧水。噴頭開始噴淋時微弱噴霧，大約2 s后全面噴霧，這個階段有少量水噴出。停止噴霧后噴頭有水滴下，持續10 min以上。分析整個實驗情況得出：高壓細水霧滅火效果較好，但在停止噴霧后管道內存在水處理不理想的問題。

三、結語

細水霧系統最大的優點是能夠以易取的水為滅火劑，對人和環境沒有任何危害，并具有洗慮煙霧中有毒成分及降塵的功能，有利于火災現場人員的逃生，基本適合實驗室滅火。系統用水量小，僅為常規噴淋系統用水量的1/10，水漬損失能夠得到控制。火災后的清洗工作量小，并在盡可能短的時間內可恢復操作。備用狀態水容器為常壓，克服了氣體系統難以解決的泄漏問題，日常維護工作量和費用較氣體系統大大降低。由于冷卻為主要滅火機理，滅火后不會復燃。采用小直徑管道，連接布管方便且工程造價低。