浅析细水雾灭火技术

摘要：细水雾灭火系统是一种采用高压水雾的新型灭火系统，具有无环境污染，高效，清洁等优点，是最有应用前景的哈龙替代系统。本文简要介绍细水雾的概念和灭火原理，并简单分析其缺点局限性。

关键词: 哈龙;细水雾;灭火;特性

20世纪使用的灭火剂大多是哈龙（Halon）灭火剂，它属于卤代烷的化学品，通过破坏燃烧或爆炸的化学链式反应来达到灭火的目的。使用哈龙灭火器后，哈龙气体排放到大气中并受到太阳光辐射，其中含有的氯和溴分解为自由基。这些化学活性基团与臭氧结合夺去臭氧分子中的一个氧原子，引发一个破坏性链式反应，使臭氧层遭到破坏，从而降低臭氧浓度，产生臭氧空洞。哈龙在大气中能存在长达数十年，在平流层中对臭氧层的破坏作用将持续几十年甚至更长时间，因此哈 龙对臭氧层的破坏作用是巨大的。故联合国在1987年签署的《蒙特利尔公约》上明确要求各签约国在21世纪初叶予以取代。

目前,各国消防专家都在研发哈龙的替代物，其应具有以下特点：

（一）对环境无危害，大气臭氧损坏值ODP≤0.05，温室效应值GMP≤0.1；

（二）对人体无危害，毒性低，灭火现场无沉渣；

（三）灭火效果好，速度快。

一、定义

细水雾的定义[1]是：在最小设计工作压力下，距喷嘴1米处的平面上，测得水雾最粗部分的水微粒直径Dv0.99不大于1000μ。按水雾中水微粒的大小，细水雾分为3级，如附图[1]所示：

第1级细水雾为Dv0.1=100μ同Dv0.9=200μ连线的左侧部分，这些代表最细的水雾；

第2级细水雾，是第1级细水雾的界限与Dv0.1=200μ同Dv0.9=400μ连线之间的部分。这种细水雾可由高压喷嘴、双流喷嘴或许多冲撞式喷嘴产生。由于有较大的水微粒存在，相对于1级细水雾，2级细水雾更容易产生较大的流量；

第3级细水雾为Dv0.9大于400μ，或者第2级细水雾分界线右侧至Dv0.99=1000μ之间的部分。这种细水雾主要由中压、小孔喷淋头、各种冲击式喷嘴等产生。

之所以定义中包含了Dv0.99为1000μ，是因为较大颗粒的细水雾对于A类火灾是有效的。

二、灭火机理

细水雾是用高压或气流将流经喷嘴的水成为直径不大于1000μm的小水滴，其灭火机理有两个方面[2]：

（一）汽化吸热降温作用。由于细水雾中的水滴尺寸很小，而比表面积很大，因而水滴的表面换热系数增大，当环境温度升高时，可以迅速汽化。由于水的汽化潜热很大（约2280kJ/kg），因而在汽化时可以吸收大量的热量，从而降低封闭空间内的温度；

（二）隔绝氧气窒息作用。水滴在汽化的过程中不仅吸收大量热量，同时体积迅速膨胀，从而使水蒸气在空气中的分压迅速增大，氧气的分压则迅速降低。当氧气体积百分比降到15.05%时，就会造成隔断氧气的窒息作用，进而达到灭火的目的。较之水喷淋灭火系统的缺点——用水量高、水渍损失大、误动作后果严重等，细水雾灭火系统在效能、成本、释放后二次灾害等方面拥有较大优势。且细水雾灭火剂灭火速度较快，对环境无污染，使用时可降低火灾中的烟气体积百分比及毒性，冷却火场温度便于疏散和救灾。

三、起源及发展

细水雾在消费方面的应用起始于20世纪40年代，但由于技术和经济上的原因当时还不能被大众所接受，所以仅用于特殊的场所，如运输工具等。

80年代斯堪的纳维亚发生的客船火灾导致众多人员伤亡，瑞典、挪威和芬兰等国进行细水雾灭火系统的开发。1984年曼彻斯特飞机空难，促使各国努力开发适用于飞机客舱的细水雾系统。1987蒙特利尔协议的签订，又使一大批科研人员和灭火器材制造商对细水雾灭火技术进行了深入的研究。这三件大事使人们开始重视细水雾灭火系统的开发和应用[3]。

1993年，美国消防联合会细水雾灭火系统技术委员会（NFPA Technical Committee on Water Mist Fire Suppression Systems）成立，开始编制用于规范细水雾技术的NFPA标准。1996年，该委员会提交了细水雾规范（NFPA 750，Standard on Water Mist Fire Protection Systems），并获得了美国消防联合会的批准，成为美国国家规范。

四、应用

鉴于细水雾的灭火机理和特性，其可以广泛地应用与扑灭A类火灾——包括船舱、走

道、公共空间、住宅、古建筑以及图书等。

在图书馆中，加装了探测/逻辑分析部件的区域细水雾灭火系统能在扑灭火灾的同时更好地保护图书资料，而不像全淹没细水雾灭火系统那样将大部分水都浪费在远离火源的地方。

细水雾在B类火灾中也有重要应用——包括舰船的动力机舱，燃气涡轮封闭室，可燃液体储存室和军用战车等。

在细水雾中添加防火添加剂，其灭火效果会大大提高。美国海军的研究表明，在双流体细水雾灭火系统中加入12~25%的添加剂（Quad-Ex）会两倍甚至更多地提高系统的灭火效果[4]。添加剂尤其能改善低压细水雾灭火系统的性能，同无添加剂的情况相比，它会使灭火时间下降85~99%，同时大大减少用水量。

在相当长的一段时间内，火灾防治机构在计算机房和其他电子设备间都推荐使用水喷淋灭火系统，因为他们相信水所带来的附加危害绝不会比无法控制的火更为严重。随着电子设备干燥技术的不断提高，同时细水雾灭火系统工作时比传统的水喷淋系统耗水量要小，因而如果存在着对电子设备的危害，细水雾灭火系统也会是最小的。

为评价细水雾保护电子设备的可行性而开展的全尺寸灭火实验也表明，细水雾能有效地扑灭电子设备和计算机房内的火灾，而不会造成短路以及对电子部件的其他破坏。

五、缺陷分析

细水雾灭火系统存在以下缺陷和必须解决的技术问题：

（一）水渍损失。发生火灾时细水雾灭火系统开启后，应尽量减少水雾珠对保护对象的浸渍损失，以便日后修复，在理论上采用高速水雾喷头或特制的细雾喷头可以改善，但在实际使用中，细水雾灭火系统有它的局限性，如高压系统的管路、配件及水泵的工作压力很高，水质不好还会造成喷嘴堵塞，目前我国生产的细水雾喷头都不能满足设计要求，因而不能用来保护不能受潮的贵重纸质档案等；

（二）对保护电器火灾不成熟。虽然实验证明细水雾并不会使电子设备短路，但我国目前生产的细水雾灭火装置喷出的细水雾微粒达不到理论值的要求，其电阻读书明显下降，因此很难实际应用到电器火灾上；

（三）技术的可靠性问题。细水雾的工作原理与水喷雾及喷淋无异，虽然采用干式控制系统，电气控制系统或预作用控制系统，可以减少误动作，但从喷头到水管至水泵，只要是一个环节出现问题直接影响水成雾的质量；当然，单个细水雾灭火装置可以改变这种情况，但又因为细水雾灭火讲的就是供水量，只有通过管网源源不断地供水，细水雾才能满足灭火要求，这也是细水雾造价高的原因之一。

由此看来，细水雾灭火系统的缺陷主要在于设备制造上的瓶颈，国内厂商在制造细水雾设备的关键部件上存在着不足。因此我国已将细水雾灭火系统的研究工作列为国家科技攻关项目，其研究前景十分看好，意义深远。

六、结论

细水雾灭火系统以其高效，无污染，附加危害小等优点成为哈龙灭火剂的替代物，在众多领域都得到广泛的应用。但其也有一些不足之处是我们所不能忽视的，毕竟细水雾灭火系统只是当今灭火剂发展的一个方向。更重要的是，每一种灭火剂都有其特点和不足，

在实际应用过程中针对不同的对象去选择使用不同的灭火剂才是正确的对策。

附录：

附图[1]

参考文献：

1 NFPA750. Standard on Water Mist Fire Protection Systems, 2006 Edition.

2 李亚峰. 几种新型灭火剂的性能及灭火原理[J]. 沈阳建筑工程学院学报， 2001，1: 47~49．

3 武铁木. 灭火系统的新成员—细水雾灭火系统[J]. 中国档案, 2003, 5: 10

4 刘江虹. 细水雾灭火技术研究与进展[J]. 科学通报, 2003, 8:761~767