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摘要 开展落叶松原木楞堆的细水雾灭火试验，对施加细水雾前后的雾罩内、外典型位置的烟气变化规律进行相关性分析及回归分析。研究结果表明：施加细水雾前，原木楞堆产生的CO、CO2与空间残留的O2之间的体积变化在雾罩内外典型位置存在显著相关性；施加细水雾以后，雾罩内O2和CO2体积变化具有高度负相关性、CO和CO2之间具有高度正相关性、雾罩外O2和CO体积变化也具有显著的负相关性。
关键词 原木楞堆；细水雾；烟气；相关性
中图分类号 S762.3 文献标识码 A 文章编号 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
细水雾技术是利用直径小于200 μm的细小水滴来灭火，具有无污染、耗水少、对保护对象破坏小等优点，已被广泛应用于档案馆、图书馆等供水量有限的场所[1]，目前也已经投入到森林消防的灭火特性实验研究阶段。张伟[2]利用FDS软件模拟细水雾喷雾速度、雾滴大小等对室内火灾的烟气浓度影响，发现O2、CO等浓度下降最快对应的条件差异很大；王储等[3]研究细水雾作用于燃烧楞堆产生的CO和CO2与残留的O2在施加细水雾前后具有明显的下降，证实了细水雾具有良好的抑制楞堆火的作用；薛伟等[4-5]研究表明细水雾作用于原木楞堆时增加细水雾雾通量可以快速降低温度场和热释放速率，以及原木楞堆燃烧过程中CO、CO2与温度场三者极易受外界环境影响；唐智[6]研究了水喷雾条件下烟气沉降的问题，实验和数值模拟的结果拟合性较好；辛颖等[7]研究了在不同细水雾颗粒大小、喷头距离设置下原木楞堆温度场的变化规律，选定了贮木场细水雾灭火系统的合理参数。
该文以贮木场原木楞堆为分析对象，结合细水雾灭火特点分析燃烧的原木楞堆在施加细水雾前后2个阶段内，细水雾雾罩内外典型位置的烟气浓度变化，研究楞堆燃烧过程中空间CO、CO2、O2之间的相关性变化并求得回归方程，为今后细水雾在贮木场预消防的实际应用中预测烟气相关变化提供一定的理论指导及试验依据。
1 试验条件及装置
为了研究细水雾作用下雾罩内外的原木楞堆烟气相关性，研究选取的位置分别位于细水雾雾罩内、雾罩外。试验装置由燃烧室、细水雾喷淋系统、烟气取样系统、数据处理系统组成。原木楞堆在封闭条件下燃烧，燃烧室为32 m×2.8 m×2.6 m的小尺寸封闭空间，用来放置原木楞堆；细水雾喷淋系统主要由两相流细水雾喷头灭火系统组成，取细水雾喷头工作压力Pg=3.0 MPa、Pl=1.5 MPa，喷头流量系数为35，雾通量为50 L/min，雾化锥角为120°，喷头和过滤网采用不锈钢材料，采用的是多喷嘴型喷头。烟气取样系统主要由 PTPIIIA烟尘烟气测试仪组成，负责采集O2、CO、CO2数据；数据处理系统负责将所有的数据汇总分析，最终得出结论。试验对象为东北地区常见的落叶松。原木直径0.2～0.3 m，原木长度0.5 m，原木根数12根，原木排列为品字形，平均含水率10%～15%，环境温度12.5 ℃。
4 结论
（1）雾罩范围内施加细水雾前，原木楞堆燃烧产生的CO、CO2与残留的O2之间变化呈现相关性，其中O2和CO2相关系数为-0.025；施加细水雾后O2和CO2之间变化出现显著负相关，相关系数为-0.092，CO和CO2之间变化出现显著正相关性，相关系数为0.096。
（2）雾罩范围外施加细水雾前，原木楞堆燃烧产生的CO2与空间残留的O2之间变化呈现显著负相关，相关系数为-0.039；施加细水雾后雾罩范围外O2、CO、CO2之间变化呈现高度相关性，其中O2和CO2之间变化出现显著负相关，相关系数为-0.568。
参考文献
[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] 张伟.细水雾作用下室内火灾烟气特性参数变化数值模拟[D].青岛：青岛科技大学，2010.
[3] 王储，薛伟，耿志伟.细水雾作用下原木楞堆烟气状况研究[J].消防科学与技术，2013，32（9）：945-948.
[4] 薛伟，王储.细水雾作用下原木楞堆燃烧特性的实验研究[J].热科学与技术，2012，11（4）：331-335.
[5] 薛伟，辛颖，张彩红.原木楞堆燃烧过程及释放气体的实验研究[J].消防科学与技术，2011，30（9）：763-766.
[6] 唐智.喷头水颗粒作用下火灾烟气层沉降研究[D].武汉：武汉大学，2013.
[7] 辛颖，薛伟，李双玉.原木楞堆细水雾灭火过程数值模拟[J].消防科学与技术，2012，31（1）：43-45.
关键词 原木楞堆；细水雾；烟气；相关性
中图分类号 S762.3 文献标识码 A 文章编号 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
细水雾技术是利用直径小于200 μm的细小水滴来灭火，具有无污染、耗水少、对保护对象破坏小等优点，已被广泛应用于档案馆、图书馆等供水量有限的场所[1]，目前也已经投入到森林消防的灭火特性实验研究阶段。张伟[2]利用FDS软件模拟细水雾喷雾速度、雾滴大小等对室内火灾的烟气浓度影响，发现O2、CO等浓度下降最快对应的条件差异很大；王储等[3]研究细水雾作用于燃烧楞堆产生的CO和CO2与残留的O2在施加细水雾前后具有明显的下降，证实了细水雾具有良好的抑制楞堆火的作用；薛伟等[4-5]研究表明细水雾作用于原木楞堆时增加细水雾雾通量可以快速降低温度场和热释放速率，以及原木楞堆燃烧过程中CO、CO2与温度场三者极易受外界环境影响；唐智[6]研究了水喷雾条件下烟气沉降的问题，实验和数值模拟的结果拟合性较好；辛颖等[7]研究了在不同细水雾颗粒大小、喷头距离设置下原木楞堆温度场的变化规律，选定了贮木场细水雾灭火系统的合理参数。
该文以贮木场原木楞堆为分析对象，结合细水雾灭火特点分析燃烧的原木楞堆在施加细水雾前后2个阶段内，细水雾雾罩内外典型位置的烟气浓度变化，研究楞堆燃烧过程中空间CO、CO2、O2之间的相关性变化并求得回归方程，为今后细水雾在贮木场预消防的实际应用中预测烟气相关变化提供一定的理论指导及试验依据。
1 试验条件及装置
为了研究细水雾作用下雾罩内外的原木楞堆烟气相关性，研究选取的位置分别位于细水雾雾罩内、雾罩外。试验装置由燃烧室、细水雾喷淋系统、烟气取样系统、数据处理系统组成。原木楞堆在封闭条件下燃烧，燃烧室为32 m×2.8 m×2.6 m的小尺寸封闭空间，用来放置原木楞堆；细水雾喷淋系统主要由两相流细水雾喷头灭火系统组成，取细水雾喷头工作压力Pg=3.0 MPa、Pl=1.5 MPa，喷头流量系数为35，雾通量为50 L/min，雾化锥角为120°，喷头和过滤网采用不锈钢材料，采用的是多喷嘴型喷头。烟气取样系统主要由 PTPIIIA烟尘烟气测试仪组成，负责采集O2、CO、CO2数据；数据处理系统负责将所有的数据汇总分析，最终得出结论。试验对象为东北地区常见的落叶松。原木直径0.2～0.3 m，原木长度0.5 m，原木根数12根，原木排列为品字形，平均含水率10%～15%，环境温度12.5 ℃。
4 结论
（1）雾罩范围内施加细水雾前，原木楞堆燃烧产生的CO、CO2与残留的O2之间变化呈现相关性，其中O2和CO2相关系数为-0.025；施加细水雾后O2和CO2之间变化出现显著负相关，相关系数为-0.092，CO和CO2之间变化出现显著正相关性，相关系数为0.096。
（2）雾罩范围外施加细水雾前，原木楞堆燃烧产生的CO2与空间残留的O2之间变化呈现显著负相关，相关系数为-0.039；施加细水雾后雾罩范围外O2、CO、CO2之间变化呈现高度相关性，其中O2和CO2之间变化出现显著负相关，相关系数为-0.568。
参考文献
[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] 张伟.细水雾作用下室内火灾烟气特性参数变化数值模拟[D].青岛：青岛科技大学，2010.
[3] 王储，薛伟，耿志伟.细水雾作用下原木楞堆烟气状况研究[J].消防科学与技术，2013，32（9）：945-948.
[4] 薛伟，王储.细水雾作用下原木楞堆燃烧特性的实验研究[J].热科学与技术，2012，11（4）：331-335.
[5] 薛伟，辛颖，张彩红.原木楞堆燃烧过程及释放气体的实验研究[J].消防科学与技术，2011，30（9）：763-766.
[6] 唐智.喷头水颗粒作用下火灾烟气层沉降研究[D].武汉：武汉大学，2013.
[7] 辛颖，薛伟，李双玉.原木楞堆细水雾灭火过程数值模拟[J].消防科学与技术，2012，31（1）：43-45.