机械排烟条件下细水雾抑制扑灭油池火的实验研究

由于传统的卤代烷灭火剂对大气臭氧层存在着严重的破坏作用，在蒙特利尔公约签订后，细水雾灭火技术以其清洁、高效、对人员和设备安全、用水量少等诸多优点，被看作卤代烷系列灭火剂的主要替代技术之一。在细水雾灭火技术的实际应用中，环境因素对其灭火效果存在一定的影响，特别是对于地下空间、地上不满足自然排烟条件的场所等一些需要设置机械排烟的场所。在通风场所内细水雾灭火系统具有气体灭火系统无可比拟的优越性，可以承受一定程度的通风，但机械排烟系统对其灭火仍产生一定影响，而有关这方面的相关研究仍较缺乏。同时，在20世纪90年代提出的“仓室火灾安全设计概念”中将大空间中火灾载荷较高的区域设计为仓室，对其采取排烟等一系列有效的消防保护措施，以控制火灾和烟气，防止其向外部大空间蔓延，但是小室内的消防保护措施之间的相互作用及其影响机制，仍然是一个值得研究的问题。细水雾灭火系统可以抑制熄灭火灾，控制火灾发展，并可能对机械排烟效率等造成一定影响；机械排烟系统可以及时抽走可燃物燃烧产生的大量烟气，尽量使得烟气不溢出到外界空间中去，并可能对细水雾的主要灭火机理及其效率产生影响。因此，细水雾灭火系统和机械排烟系统在小室内的共同作用便是本文研究的重点内容。
　　 本文通过调整变频器频率来改变排烟风机的排烟速率，通过封堵来改变排烟口的位置，从而为实验提供不同的排烟条件。在不同的排烟条件下进行了细水雾抑制、扑灭汽油火、柴油火和酒精火的实验，利用K型铠装热电偶、辐射热流计与总热流计、烟气分析仪等分别测量了火场内的烟气温度、辐射热流通量与总热流通量与以及CO、O2的体积分数，研究了细水雾和机械排烟系统共同作用下的灭火时间、烟气温度、辐射热流通量、总热流通量和烟气组分浓度的变化规律。实验发现随着排烟速率的增大，一方面细水雾灭火时间变长，细水雾降温速率降低，但在特定的排烟速率下细水雾灭火效率有所提高；另一方面，烟气温度明显降低，烟气溢出小室的时间变长，烟气层高度上升，一氧化碳浓度增加量随着排烟量的增加显著降低，有利于烟气的控制。细水雾施加之后抑制了燃烧反应，有效地阻隔了热辐射，总热流通量随时间推移也明显下降。在排烟速率较小时，细水雾施加时总热流通量下降不明显，甚至出现骤升现象；随着排烟速率的增加，对流换热强度显著降低，说明排烟量增加促进了细水雾抑制火场向室外对流传热的作用。对于不同的排烟口位置，在本文工况中，总排烟量相同时，小室内排烟开口数目过少（此时排烟口处风速较大）、或者排烟开口过多均不利于快速灭火。
　　 针对机械排烟条件下细水雾灭火时间会增长的情况，本文继续开展了机械排烟条件下脉冲式细水雾的灭火实验。实验结果表明对于连续喷雾情况下较易扑灭的工况，脉冲喷雾的灭火效果并未有明显改善，但是可以降低灭火用水量。对于连续喷雾难以扑灭的汽油火，脉冲喷雾可以实现较快灭火，显著提高了灭火效率；但是对于酒精火，在测试工况中连续喷雾和脉冲喷雾均不能灭火。在进行脉冲式细水雾灭火实验中同样发现，不论是开门还是关门，在不同的机械排烟条件下，灭火时间存在一个最小值，也就是说存在最佳排烟速率，此时机械排烟系统和细水雾灭火系统共同作用效果更好。