水喷雾灭火系统

一、系统灭火机理

水喷雾灭火系统通过改变水的物理状态,利用水喷雾头使水从连续的洒水状态转变为不连续的细小水雾滴喷射出来,具有较高的电绝缘性能和良好的灭火性能。

1.表面冷却。

2.窒息。

3.乳化。

4.稀释。

二、系统分类

水喷雾灭火系统由水源、供水设备、过滤器、雨淋阀组、管道及水喷雾头组成,并配套设置火灾探测报警及联动控制系统或传动管系统。

(一)按启动方式分类

1.电启动水喷雾灭火系统。

2.传动管启动水喷雾灭火系统。

(二)按应用方式分类

1.固定式水喷雾灭火系统。

2.自动喷水-水喷雾混合配置系统。

3.泡沫-水喷雾联用系统。

三、系统工作原理与适用范围

(一)系统工作原理

当系统的火灾探测器发现火灾后,自动或手动打开雨淋报警阀组,同时发出火灾报警信号给报警控制器,并启动消防水泵,通过供水管网到达水喷雾头,水喷雾头喷水灭火。

(二)系统适用范围

水喷雾灭火系统的防护目的主要由灭火和防护冷却两大类。

1.灭火的适用范围

1)固体火灾。

2)可燃液体火灾。(丙类液体和饮料酒火灾)

3)电气火灾。

2.防护冷却的适用范围

1)可燃气体和甲乙丙类液体的生产、储存、装卸、适用设施和装置的防护冷却。

2)火灾危险性大的化工装置及管道。

(三)设置场所

1.固定式水喷雾灭火系统

1)建筑内的燃油、燃气锅炉房,可燃油油浸电力变压器室,充可燃油的高压电容器和多油开关室,自备发电机房。

2)单台容量在40MW及以上的厂矿企业可燃油油浸电力变压器、单台容量90MW及以上的可燃油油浸电厂电力变压器、单台容量在125MW及以上的独立变电所可燃油油浸电力变压器。

2.自动喷水-水喷雾混合配置系统

1)自动喷水-水喷雾混合配置系统适用于水量比较少、保护对象比较单一的室内场所,如建筑室内燃油、燃气锅炉房等。

2)对于设置油自动喷水灭火系统的建筑,可将自动喷水灭火系统的配水干管或配水管作为建筑内局部场所应用的自动喷水-水喷雾混合配置系统的供水管。

3.泡沫-水喷雾联用系统

1)泡沫-水喷雾联用系统适用于采用泡沫灭火比采用水灭火效果更好的某些对象,或者灭火后需要进行冷却,防止火灾复燃的场所。目前,泡沫-水喷雾联用系统主要用于公路交通隧道。

(四)不适用范围

1.不适宜用水扑救的物质

1)过氧化物:是指过氧化钾、过氧化钠、过氧化钡、过氧化镁等。

2)遇水燃烧物质:包括金属钾、金属钠、碳化钙(电石)、碳化铝、碳化钠、碳化钾等。

2.使用水喷雾会造成爆炸或破坏的场所

1)高温密闭的容器内或空间内:当水喷雾喷入时,由于水雾的急剧气化使容器或空间内的压力急剧升高,造成破坏或爆炸的危险。

2)表面温度经常处于高温状态的可燃液体:当水喷雾喷射至其表面时会造成可燃液体的飞溅,致使火灾蔓延。

四、系统设计参数

(一)水喷雾头的工作压力

1.用于灭火目的时,工作压力不应小于0.35MPa。

2.用于防护冷却目的时,工作压力不应小于0.2MPa。

3.对于甲b、乙、丙类液体储罐不应小于0.15MPa。

(二)水喷雾灭火系统的响应时间

响应时间是指火灾报警设备发出信号至系统最不利点水雾喷头喷出水雾的时间。

1.用于灭火目的时,响应时间不应大于45s。

2.用于液化气生产、储存装置或装卸设施的防护冷却目的时,不应大于60s。

3.用于其他设施的防护冷却时,响应时间不应大于300s。

(三)水喷雾灭火系统的保护面积

1.按保护对象的规则外表面面积确定。

2.当保护对象的外表面面积不规则时,应按包容保护对象的最小规则形体的外表面面积确定。

3.变压器的保护面积除应按扣除底面面积以外的变压器油箱外表面面积确定外,还应包括散热器的外表面面积和储油柜(油枕)及集油坑的投影面积。

4.分层敷设电缆的保护面积应按整体包容电缆的最小规则形体的外表面面积确定。

5.输送机皮带的保护面积应按上行皮带的上表面面积确定。

6.开口可燃液体容器的保护面积应按液面面积确定。

7.当水喷雾系统用于室内保护对象时,保护面积可按室内建筑面积或保护对象的外表面面积确定。

(四)喷雾强度和持续喷雾时间

1.灭火

1)固体物质火灾(强度15L/min·㎡、持续时间1h、响应时间60s)。

2)输送机皮带(强度10L/min·㎡、持续时间1h、响应时间60s)。

3)闪点60~120°C的液体(强度20L/min·㎡、持续时间0.5h、响应时间60s)。

4)闪点高于120°C的液体(强度13L/min·㎡、持续时间0.5h、响应时间60s)。

5)饮料酒(强度20L/min·㎡、持续时间0.5h、响应时间60s)。

6)油浸式电力变压器、油断路器(强度20L/min·㎡、持续时间0.4h、响应时间60s)。

7)油浸式电力变压器的集油坑(强度6L/min·㎡、持续时间0.4h、响应时间60s)。

8)电缆(强度13L/min·㎡、持续时间0.4h、响应时间60s)。

2.防护冷却

1)甲b、乙、丙类液体储罐

持续时间:直径大于20m的固定顶罐为6h,其他的为4h。响应时间300s。

①固定顶罐(强度2.5L/min·㎡)。

②浮顶罐(强度2L/min·㎡)。

③相邻罐(强度2L/min·㎡)。

2)液化烃或类似液体储罐(持续时间:6h。响应时间120s。)

3)甲乙类液体及可燃气体生产、输送、装卸设施(强度9L/min·㎡、持续时间6h、响应时间120s)。

4)液化石油气灌瓶间、瓶库(强度9L/min·㎡、持续时间6h、响应时间60s)。

(五)自动喷水-水喷雾混合配置系统设计

1.高层建筑内用水量较小的水喷雾系统的供水管道可以由自动喷水灭火系统的配水干管或配水管直接引出。

2.由自动喷水系统的配水干管或配水管供水的水喷雾系统,供水管提供的水压和流量应满足水喷雾系统的要求。

(六)泡沫-水喷雾联用系统设计

1.泡沫供给时间不应小于10min。

五、系统组件及设置要求

水喷雾灭火系统由水雾喷头、雨淋阀、过滤器、供水管道等主要部件组成。

(一)水雾喷头

水雾喷头是在一定压力作用下,利用离心或撞击原理将水流分解成细小水雾滴的喷头。

1.水雾喷头的分类

1)离心雾化型水雾喷头

①由喷头体、涡流器组成,在较高的水压下通过喷头内部的离心旋转形成水雾喷射出来,具有良好的电绝缘性,适合扑救电气火灾。

②离心雾化型水雾喷头由A型和B型两种。A型的进水口与出水口成90°角,安装后可在一定范围内调节;B型的出水口和进水口在一条直线上,安装后时完全固定不可调节的。

2)撞击型水雾喷头

①压力水流通过撞击外置的溅水盘,在设定区域分散为均匀的锥形水雾。

②喷头由溅水盘、分流锥、框架本体和滤网组成。

③可以水平、下垂、斜向安装。

2.水雾喷头的主要性能和参数

1)工作压力

①用于灭火的水雾喷头,工作压力应为0.35~0.8MPa。

②用于防护冷却的水雾喷头,工作压力应为0.2~0.6MPa。

2)雾化角有45°、60°、90°、120°和150°五种规格。

3)流量系数K为16~102。

4)有效射程是指喷头水平喷射时,水雾达到的最高点与喷口之间的距离。与雾化角有直接关系,同一喷头,雾化角小,则射程远,反之则近。

5)水雾滴的平均直径应在0.3~1mm的范围内。

3.水雾喷头的布置要求

1)基本原则

①水雾喷头的布置应使水雾直接喷射完全覆盖保护对象。

②水雾喷头与保护对象之间的距离不得大于水雾喷头的有效射程。

2)布置方式

①水雾喷头按矩形布置时,水雾喷头之间的距离不应大于水雾喷头水雾锥底圆半径的1.4倍。

②水雾喷头按菱形布置时,水雾喷头之间的距离不应大于水雾喷头水雾锥底圆半径的1.7倍。

3)保护变压器的水雾喷头的布置要求

①保护油浸变压器时,水雾喷头应布置在变压器周围,不宜布置在变压器顶部。

②保护变压器顶部的水雾不应直接喷向高压套管。

③变压器的储油柜、冷却器、集油坑均应设水雾喷头进行保护。

④水雾喷头之间的水平距离与垂直距离应满足水雾锥相交的要求。

4)保护储罐、球罐的水雾喷头布置要求

①当保护对象为可燃气体和甲乙丙类液体储罐时,水雾喷头宜布置在保护对象周围,其与保护储罐外壁之间的距离不应大于0.7m。

②当保护对象为球罐时,水雾喷头的喷口应面向球心。水雾锥沿球罐纬线方向应相交,沿经线方向应相接。当球罐容积等于或大于1000m³时,沿纬线方向应相交,沿经线方向宜相接,但赤道以上环管之间的距离不应大于3.6m。无防护层德球罐钢支柱和罐体液位计、阀门等处应设水雾喷头进行保护。

5)保护电缆线的水喷雾头的布置要求

①水雾喷头喷射的水雾应完全包围电缆,水平或垂直敷设都应按平面保护对象考虑。

②水平敷设时,喷头宜布置在其上方。

③垂直敷设时,喷头可沿其侧面布置。

④电缆层间没有装设耐火隔板时,设置的喷头要采用包围式。

⑤电缆支架阻挡水雾时,应在该部位增设喷头。

6)保护输送机传动带的水雾喷头的布置要求

①水雾应完全包围输送机的机头、机尾和上、下行皮带。

②喷头的布置应采用包围式,使水雾覆盖上行皮带、输送物、下行返回传动带以及支架构件等全部表面。

7)保护其他对象的水雾喷头布置要求

①当保护对象为室内燃油、燃气锅炉、电液装置、氢密封油装置、发电机、充油开关时,水雾喷头宜在保护对象的顶部周围平面布置,使水雾直接喷向并完全覆盖保护对象。

②当保护对象为汽轮机油箱、磨煤机润滑油箱时,水雾喷头宜沿油箱顶部周围平面布置,使水雾直接喷向并完全覆盖油箱液面。

(二)雨淋阀

1.角式雨淋阀

1)角式雨淋阀的组成:由角式雨淋阀、供水蝶阀、单向阀、电磁阀、手动快开阀、过滤器、压力开关、水力警铃等主要部件组成。

2)角式雨淋阀组部件名称及用途

①供水管:通水。

②放余水阀(常闭):调试、试验雨淋阀时打开,也可以排放管网余水;手动打开,排放报警管内的余水。

③供水蝶阀(常开):系统检修时关闭。

④主阀(常闭):灭火时打开,向管网供水。

⑤压力表:显示供水压力与压力腔压力。

⑥水力警铃:产生声音报警。

⑦压力开关:产生报警电信号或启动消防水泵。

⑧电磁阀(常闭):电动打开,使压力腔泄压而启动主阀。

⑨单向阀:防止因压力腔水压波动而产生误动作。

⑩控制管球阀(常开):关闭后可使供水腔与压力腔不连通。

⑪过滤器:对报警水流进行过滤,防止杂物堵塞警铃喷口。

⑫试警铃球阀(常闭):手动打开后,可在雨淋阀关闭状态下试警铃。

⑬报警管球阀(常开):手动关闭后,可消除报警。

⑭压力表密封垫:压力表密封用。

⑮压力表接头:安装压力表。

⑯警铃接管组件:连接。

3)角式雨淋阀的工作原理

角式雨淋阀利用隔膜的上下运动来实现阀瓣的启闭。隔膜将阀分为压力腔(即控制腔)、工作腔和供水腔,来自供水管的压力水流(0.14~1.2MPa)作用于隔膜下部阀瓣,也从控制管路经单向阀进入压力腔而作用于隔膜的上部,由于隔膜上、下受水作用面积的差异(即压强相同),保证了隔膜雨淋阀具有良好的密封性。

当保护区发生火警时,通过火灾报警灭火控制器直接打开隔膜雨淋阀的电磁阀,使压力腔的水快速排出,由于压力腔泄压,使作用于阀瓣下部的水迅速推起阀瓣,水流即进入工作腔,流向整个管网喷水灭火。同时,部分压力水流向报警管网,使水里警铃发出铃声报警,压力开关动作,给值班室发出信号指示或直接启动消防水泵供水。此时,由于隔膜雨淋阀控制管路上的电磁阀具有自锁功能,雨淋阀被锁定为开启状态,灭火后,手动将电磁阀复位,稍后雨淋阀将自行复位。

2.直通雨淋阀

1)直通雨淋阀的组成:由直通雨淋阀、信号蝶阀、单向阀、电磁阀、手动球阀、压力开关、水力警铃等主要部件组成。相对其他形式的雨淋阀,具有水力性能好、水力摩阻损失小的优点。

2)直通雨淋阀组部件名称及用途

①进水管:通水。

②信号蝶阀(常开):系统检修时关闭。

③排水阀(常闭):调试,也可排放管网余水。

④试水阀(常闭):手动打开后,可在雨淋阀关闭状态下试警铃。

⑤报警管阀(常开):手动关闭后,可消除报警。

⑥过滤器:过滤水流,防止压力开关和水力警铃受堵。

⑦压力开关:产生报警电信号或启动消防水泵。

⑧水力警铃:产生声音警报。

⑨电磁阀(常闭):电动打开,使控制腔泄压而启动主阀。

⑩压力表:显示控制腔压力和供水压力。

⑪堵头:其他应用方式(如传动管启动应用)的预留口。

⑫控制阀(常闭):手动打开,使控制腔泄压而紧急启动主阀。

⑬复位杆:动作后手动复位。

⑭雨淋阀(常闭):灭火时打开,向管网供水。

⑮单向阀:防止因控制腔水压波动而产生误动作。

⑯控制管阀(常开):关闭后可使进水管与控制腔不连通。

3)直通雨淋阀的工作原理

直通雨淋阀利用隔膜的左右运动实现阀瓣的启闭。由隔膜将阀分为控制腔和工作腔。来自供水管的压力水流(0.14~1.6MPa)作用于阀瓣,同时压力水还从控制管路经单向阀进入控制腔而作用于隔膜的左部,由隔膜通过推杆将力传递到压臂上,由压臂压紧阀瓣,保证隔膜雨淋阀具有良好的密封性。

阀门具有三种控制方式:电动、手动和传动控制。

电动控制是当保护区发生火灾时,通过火灾报警控制器直接打开直通雨淋阀的电磁阀,使控制腔的水快速排出。

手动控制是人员手动打开控制管路上的手动球阀排水泄压,启动阀门。

传动控制是依靠安装在保护区内与系统相连的闭式喷头在火灾时玻璃球破裂,进而排水或排气泄压。由于控制腔的泄压,通过推杆作用在压臂上的力消除,作用于阀瓣下部的水迅速推起阀瓣,水流即进入工作腔,流向整个管网喷水灭火。同时一部分压力水流向报警管网,使水力警铃发出铃声报警、压力开关动作,发出信号指示或直接启动消防水泵供水,灭火后,需手动复位雨淋阀。

3.雨淋阀组的功能及设置要求

1)雨淋阀组应具备的功能

①有自动控制和手动控制两种操作方式。

②能监测供水、出水压力。

③能接通或关闭水喷雾灭火系统的供水。

④能接受电信号电动开启雨淋阀,或能接受传动管信号液动或气动开启雨淋阀。

⑤能驱动水力警铃报警。

⑥能显示雨淋阀启、闭状态。

2)雨淋阀设置要求

①宜设在环境温度不低于4°C并有排水设施的室内,位置宜靠近被保护对象且便于操作。

②设在室外时,雨淋阀组配件应具有防腐功能。设在防爆区应符合防爆要求。

③寒冷地区的雨淋阀组应用电伴热或蒸汽伴热进行保温。

④并联设置的雨淋阀组,入口处应设止回阀。

⑤过滤器应可冲洗。当水雾喷头无过滤网时,雨淋阀后的管道上也应设置过滤器。滤网的孔径应为4~4.7目/c㎡(即0.6~0.71mm)。

⑥雨淋阀的试水口应接入可靠的排水设施。

(三)管道

1.水喷雾系统的管道分为雨淋阀前和阀后管道两部分。

2.阀后管道应采用内外热镀锌钢管,且管道上不应设置其他用水设施。

3.管道工作压力不应大于1.6MPa,应采用沟槽式连接件(卡箍)连接或螺纹、法兰连接。

4.镀锌管道不得采用电焊、气焊挖孔、热煨弯或其他破坏镀锌层的操作。

5.系统管道采用镀锌钢管时,管径不应小于25mm;采用不锈钢管或铜管时,管径不应小于20mm。

6.管道的最低处或水容易聚集的地方应设置放水阀或排污口。

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