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摘要：水喷雾灭火系统是利用水雾喷头在一定水压下将水流分解成细小水雾滴进行灭火或防护冷却的一种固定式灭火系统。它对于那些火灾危险性大、蔓延速度快、火灾损失严重、扑救困难，或需要全方位立体喷水和为消除火灾威胁所必需的防护冷却的对象，具有效果好， 用水量低的优点，近些年来已在化工装置中得到了广泛应用。本文首先对水喷雾灭火系统的灭火机理和系统组成做了概述，然后从四大方面详细探讨了石化装置中水喷雾灭火系统的设计要点
关键词：水喷雾灭火系统；喷头；化工装置；水压；自动控制
Abstract: the water spray fire extinguishing system is the use of water mist nozzle under certain water pressure to flow into the small water droplets to fire or cooling a fixed fire extinguishing system. It for those who fire risk is big, fast spread, fire loss serious, save trouble, or need to all-round three-dimensional spray and necessary protection to eliminate fire threat to the cooling of the object, has the good effect, the advantages of low water consumption, in recent years has been widely used in chemical plant. In this paper, first the extinguishing mechanism of water spray fire extinguishing system and system composition of overview, and then discussed in detail from four aspects of water spray fire extinguishing system in petrochemical plant design points
Key words: water spray fire extinguishing system; Nozzle; Chemical plant; The water pressure; The automatic control
中圖分类号：TJ53+3文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
水喷雾灭火系统概述
水喷雾灭火系统是利用水雾喷头在一定水压下将水流分解成细小水雾滴进行灭火或防护冷却的一种固定式灭火系统，是在自动喷水灭火系统的基础上发展起来的，具有投资小、操作方便、灭火效率高的特点。
（一）水喷雾灭火系统的灭火机理
水喷雾灭火系统的灭火机理主要为表面冷却，室息，冲击乳化和稀释。从水雾喷头喷出的雾状水滴，粒径细小，表面积很大，遇火后迅速汽化，带走大量的热量，使燃烧表面温度迅速降到燃点以下，使燃烧体达到冷却目的；当雾状水喷射到燃烧区遇热汽化后，形成比原体积大1700倍的水蒸汽，包围和覆盖在火焰周围，因燃烧体周围的氧浓度降低，使燃烧因缺氧而熄灭；对于不溶于水的可燃液体，雾状水冲击到液体表面并与其混合，形成不燃性的乳状液体层，从而使燃烧中断；对于水溶性液体火灾，由于雾状水能与水溶性液体很好溶合，使可燃烧性浓度降低，降低燃烧速度而熄灭。
（二）系统组成
水喷雾灭火系统的组成与雨淋自动灭火系统相似，主要由水源、供水设备、供水管道、雨淋阀组、过滤器和水喷雾喷头组成。水喷雾喷头一般可分为中速水喷雾喷头和高速水喷雾喷头。雨淋阀的控制可为湿式控制、干式控制和电气控制三种。水喷雾灭火系统则应具有自动控制、手动控制和应急控制三种启动方式。
图1水喷雾灭火系统装置组成示意图
石化装置中水喷雾灭火系统的设计要点
（一）重要组件的设计要点
1、消防用供水系统
石油化工装置的水喷雾灭火消防供水系统是依托于化工企业的总消防供水系统的，依据有关规定，水喷雾灭火消防供水系统通常应该采取高压供水系统或者带压力监测及稳压控制器的临时高压供水系统或者屋顶水箱提供的临时高压供水系统。近几年，在一般的化工消防项目中稳高压消防供水系统逐渐得到了消防部门以及各级企业的认可，其应用也日趋广泛。该消防供水系统一般需要配各1套100％ 的电动消防水泵，l套备用柴油机消防水泵，2套稳压泵(1各l用)以及1套稳压罐。日常稳压泵的运行时，一旦发生火灾，则消防管网中水压下降，导致联动性消防主泵开启。另外，消防用主水泵也可以由消防总控制中心手动直接开启。
2、雨淋阀
雨淋阀的核心元件是雨淋报警阀，除此还包括设置配套用试验阀、压力表、供水控制阀以及压力开关等，用以检测水喷雾灭火系统中雨淋阀启闭状态、日常维护检查及供水压力显示等。为了保障的正常工作，雨淋阀组常常设置于温度高于5℃室内，同时为了保障工作人员的安全，使工作人员能够迅速准确及时地启动系统以及采取应急性操作，一般要将雨淋阀设置于既靠近常见灭火对象又方便操作的地方。同时，对于石油化工装置的水喷雾灭火系统来说，雨淋阀组必须设置于主厂房和储油罐区，对于是否设置水力铃可以依据实际需要进行确定。
3、配水管网
通常对化工企业消防供水管网大都采用非防腐性钢管，所以在管道网连接雨淋阀之前就应该设置配水管网过滤器。配水管网过滤器随后连接的管道可采用管道内外壁镀锌防腐钢管，连接处可采用丝扣或者卡箍进行连接。对于管道的直径需要经过水力计算之后才能确定，目的是要确保管网假设既经济又合理。为了尽量平衡各个喷头的水压，在配水管和油罐外设置多层环状管道，一般分四层更有利于消防。
4、专用水雾喷头
一般水雾喷头可分为撞击水雾化型和离心水雾化型两种。对于离心水雾化型喷头来说，其输出水的喷射速度高，致使水雾滴形成细而不连续的水网，可以用来扑灭大多数可燃性液体产生的火灾而撞击型雾化喷头的水雾喷射流速较慢，所以只能用来保护燃烧点在5O～70摄氏度之问的可燃性气体、固体和液体。所以对于储罐区火灾水雾喷头则应该选用离心型雾化喷头。
5、火灾预警探测器
对于火灾的信号探测来讲一般包括闭式缆式线型感温探测器以及喷头探测等探测方式。闭式喷头探测器一般用于利用传动管才能启动的消防水喷雾系统。这种方法在早期应用的比较多，但是其不足之处是，一般国内外对传动管的长度都是有规定限制的，而且这种闭式的喷头会造成不正常的连续性洒水，有时甚至严重危害周围的电气设备，另外，对于寒冷地区的消防来讲还存在寒冬设备的防冻问题。而线型缆式感温探测装置对于气候环境较为恶劣的场所却有很强的适应性，尤其对于热气流产生迅速膨胀气体反应灵敏，并且其信号传输距离远、可靠性高、安装方便。所以，在石油化工装置储罐区的火灾探测时，应该选用较为可靠的线型缆式感温探测装置。
（二）水雾喷头的计算及布置
1、水雾喷头出水量及保护半径
水雾喷头出水量计算公式如下：
式中:Q—水雾喷头出水量，L/min；
K—特性系数；
一- 工作压力，kg/cm2。
若选用 ZSTWA-120-50型中速水雾喷头，其工作压力0.35MPa，特性系数27.3，喷头射角1200，单个喷头出水量50L/min。
水雾喷头至罐壁距离，应根据喷头的技术参数，考虑风速的影响，以及配管系统的状况，通常不宜大于1m。
水雾喷头的布置
通常，储存液化烃的球罐不会出现完全充满的状况。发生火灾受热后，积存于罐内顶端的混合气体若不能及时将热量传出，将导致罐顶温升过高，降低了钢板强度而使储罐遭到破坏。因而，罐顶的水雾喷头布置应考虑此情况，灵活处理，确保罐顶的冷却用水量。
图2 罐顶喷头布置平面
（三）水喷雾灭火系统的供水设计
1、设置方式
石化装置水喷雾灭火系统的供水，采用环形管布水，水雾喷头均匀分布安装在各圈环形管上，各圈环形管上的喷头数量因环形半径的不同而不同。喷头的安装角度均为指向球罐球心。
为平衡各喷头的工作压力，均衡球罐表面的冷却水量，采用2根供水干管對称布置。每根干管设独立控制的切断阀门，阀后设过滤器以过滤水中的杂质。
2、管道材料及安装形式
水喷雾灭火系统只有在发生火灾事故时，才启动运行，因而，系统的管道通常处于空管状态。管道若采用普通钢管，管道内壁将因锈蚀而成片脱落，从而堵塞管道，采用镀锌焊接钢管，由于此类型钢管内壁和外壁均镀锌，一则避免管道内壁锈蚀，二来避免管道外壁腐蚀。
考虑水喷雾灭火系统的管道的检修和液化烃储罐的检测，管道接口型式为螺纹接口，便于拆卸和更换。
环形供水管水力计算
假设水喷雾灭火系统的供水压力不得小于0.54MPa，某消防站共有3台高压消防水泵，2台并联工作、1台备用。水泵型号均为14sh-6，单台流量1250m3/h(347L/s)、扬程125m，配套电机功率680kW、电压6kV。高压消防给水在消防站内的压力损失0.1MPa，由消防站至石化装置区的压力损失0.05MPa(计算过程略)。因此，高压消防给水到达石化装置区时，尚有压力1.1MPa，完全满足水喷雾灭火系统的供水压力的要求。
（四）系统控制方式
水喷雾性灭火系统其实就是一种雨淋灭火系统，只是由于开放式的喷头换成了较为良好的水雾喷头而已，其控制方式是基本相同的。但是对于水喷雾灭火系统则可以设置为应急操作、手动控制以及自动控制三种控制方式，而且要求系统总响应时间不应大于一分钟的应采用自动的控制方案，对于系统总响应时间大子一分钟的则可采用应急操作和手动控制这两种控制方案。
自动控制具体指的是水喷雾灭火系统中的报警部分、雨淋阀组、供水设备、火灾探测等 件的自行联动操作；手动控制具体指的是人为的远距离操纵控制雨淋阀组、供水设备等设备；应急操作指的是人为在现场操纵雨淋阀组、供水设各等组件。
依据灭火系统应该有上述三种控制方式的具体规定，要求人为控制设备应该具有控制方式的选择。灭火系统设备在接收到火灾报警器的报警信号后迅速动作，并重复性显示对象状态。以有利于工作人员判断灭火系统的工作状态、系统的备用可靠性等。同时，多种控制方式并用可以在不同情况下应对不同的灾情，灵活掌控实际情况。
结语
综上，水喷雾灭火系统投资小、操作方便、灭火效率高，因此该系统在用于石油化工装置的消防时，其比自动性喷水灭火系统以及其他水喷雾灭火系统更具优势，是一种有效、经济、环保的灭火新方案。
参考文献
[1]王景龙，肖雪，周义坪.水喷雾灭火系统设计及安装应注意的几个问题[J].消防技术与产品信息，2006.10.
[2]李金林，齐建华.国际油气田工程常用消防设计规范简明应用[J].中国给水排水，2010.2O.
[3]GB50219-95 水喷雾灭火系统设计规范[S].中国计划出版社，2007.
关键词：水喷雾灭火系统；喷头；化工装置；水压；自动控制
Abstract: the water spray fire extinguishing system is the use of water mist nozzle under certain water pressure to flow into the small water droplets to fire or cooling a fixed fire extinguishing system. It for those who fire risk is big, fast spread, fire loss serious, save trouble, or need to all-round three-dimensional spray and necessary protection to eliminate fire threat to the cooling of the object, has the good effect, the advantages of low water consumption, in recent years has been widely used in chemical plant. In this paper, first the extinguishing mechanism of water spray fire extinguishing system and system composition of overview, and then discussed in detail from four aspects of water spray fire extinguishing system in petrochemical plant design points
Key words: water spray fire extinguishing system; Nozzle; Chemical plant; The water pressure; The automatic control
中圖分类号：TJ53+3文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
水喷雾灭火系统概述
水喷雾灭火系统是利用水雾喷头在一定水压下将水流分解成细小水雾滴进行灭火或防护冷却的一种固定式灭火系统，是在自动喷水灭火系统的基础上发展起来的，具有投资小、操作方便、灭火效率高的特点。
（一）水喷雾灭火系统的灭火机理
水喷雾灭火系统的灭火机理主要为表面冷却，室息，冲击乳化和稀释。从水雾喷头喷出的雾状水滴，粒径细小，表面积很大，遇火后迅速汽化，带走大量的热量，使燃烧表面温度迅速降到燃点以下，使燃烧体达到冷却目的；当雾状水喷射到燃烧区遇热汽化后，形成比原体积大1700倍的水蒸汽，包围和覆盖在火焰周围，因燃烧体周围的氧浓度降低，使燃烧因缺氧而熄灭；对于不溶于水的可燃液体，雾状水冲击到液体表面并与其混合，形成不燃性的乳状液体层，从而使燃烧中断；对于水溶性液体火灾，由于雾状水能与水溶性液体很好溶合，使可燃烧性浓度降低，降低燃烧速度而熄灭。
（二）系统组成
水喷雾灭火系统的组成与雨淋自动灭火系统相似，主要由水源、供水设备、供水管道、雨淋阀组、过滤器和水喷雾喷头组成。水喷雾喷头一般可分为中速水喷雾喷头和高速水喷雾喷头。雨淋阀的控制可为湿式控制、干式控制和电气控制三种。水喷雾灭火系统则应具有自动控制、手动控制和应急控制三种启动方式。
图1水喷雾灭火系统装置组成示意图
石化装置中水喷雾灭火系统的设计要点
（一）重要组件的设计要点
1、消防用供水系统
石油化工装置的水喷雾灭火消防供水系统是依托于化工企业的总消防供水系统的，依据有关规定，水喷雾灭火消防供水系统通常应该采取高压供水系统或者带压力监测及稳压控制器的临时高压供水系统或者屋顶水箱提供的临时高压供水系统。近几年，在一般的化工消防项目中稳高压消防供水系统逐渐得到了消防部门以及各级企业的认可，其应用也日趋广泛。该消防供水系统一般需要配各1套100％ 的电动消防水泵，l套备用柴油机消防水泵，2套稳压泵(1各l用)以及1套稳压罐。日常稳压泵的运行时，一旦发生火灾，则消防管网中水压下降，导致联动性消防主泵开启。另外，消防用主水泵也可以由消防总控制中心手动直接开启。
2、雨淋阀
雨淋阀的核心元件是雨淋报警阀，除此还包括设置配套用试验阀、压力表、供水控制阀以及压力开关等，用以检测水喷雾灭火系统中雨淋阀启闭状态、日常维护检查及供水压力显示等。为了保障的正常工作，雨淋阀组常常设置于温度高于5℃室内，同时为了保障工作人员的安全，使工作人员能够迅速准确及时地启动系统以及采取应急性操作，一般要将雨淋阀设置于既靠近常见灭火对象又方便操作的地方。同时，对于石油化工装置的水喷雾灭火系统来说，雨淋阀组必须设置于主厂房和储油罐区，对于是否设置水力铃可以依据实际需要进行确定。
3、配水管网
通常对化工企业消防供水管网大都采用非防腐性钢管，所以在管道网连接雨淋阀之前就应该设置配水管网过滤器。配水管网过滤器随后连接的管道可采用管道内外壁镀锌防腐钢管，连接处可采用丝扣或者卡箍进行连接。对于管道的直径需要经过水力计算之后才能确定，目的是要确保管网假设既经济又合理。为了尽量平衡各个喷头的水压，在配水管和油罐外设置多层环状管道，一般分四层更有利于消防。
4、专用水雾喷头
一般水雾喷头可分为撞击水雾化型和离心水雾化型两种。对于离心水雾化型喷头来说，其输出水的喷射速度高，致使水雾滴形成细而不连续的水网，可以用来扑灭大多数可燃性液体产生的火灾而撞击型雾化喷头的水雾喷射流速较慢，所以只能用来保护燃烧点在5O～70摄氏度之问的可燃性气体、固体和液体。所以对于储罐区火灾水雾喷头则应该选用离心型雾化喷头。
5、火灾预警探测器
对于火灾的信号探测来讲一般包括闭式缆式线型感温探测器以及喷头探测等探测方式。闭式喷头探测器一般用于利用传动管才能启动的消防水喷雾系统。这种方法在早期应用的比较多，但是其不足之处是，一般国内外对传动管的长度都是有规定限制的，而且这种闭式的喷头会造成不正常的连续性洒水，有时甚至严重危害周围的电气设备，另外，对于寒冷地区的消防来讲还存在寒冬设备的防冻问题。而线型缆式感温探测装置对于气候环境较为恶劣的场所却有很强的适应性，尤其对于热气流产生迅速膨胀气体反应灵敏，并且其信号传输距离远、可靠性高、安装方便。所以，在石油化工装置储罐区的火灾探测时，应该选用较为可靠的线型缆式感温探测装置。
（二）水雾喷头的计算及布置
1、水雾喷头出水量及保护半径
水雾喷头出水量计算公式如下：
式中:Q—水雾喷头出水量，L/min；
K—特性系数；
一- 工作压力，kg/cm2。
若选用 ZSTWA-120-50型中速水雾喷头，其工作压力0.35MPa，特性系数27.3，喷头射角1200，单个喷头出水量50L/min。
水雾喷头至罐壁距离，应根据喷头的技术参数，考虑风速的影响，以及配管系统的状况，通常不宜大于1m。
水雾喷头的布置
通常，储存液化烃的球罐不会出现完全充满的状况。发生火灾受热后，积存于罐内顶端的混合气体若不能及时将热量传出，将导致罐顶温升过高，降低了钢板强度而使储罐遭到破坏。因而，罐顶的水雾喷头布置应考虑此情况，灵活处理，确保罐顶的冷却用水量。
图2 罐顶喷头布置平面
（三）水喷雾灭火系统的供水设计
1、设置方式
石化装置水喷雾灭火系统的供水，采用环形管布水，水雾喷头均匀分布安装在各圈环形管上，各圈环形管上的喷头数量因环形半径的不同而不同。喷头的安装角度均为指向球罐球心。
为平衡各喷头的工作压力，均衡球罐表面的冷却水量，采用2根供水干管對称布置。每根干管设独立控制的切断阀门，阀后设过滤器以过滤水中的杂质。
2、管道材料及安装形式
水喷雾灭火系统只有在发生火灾事故时，才启动运行，因而，系统的管道通常处于空管状态。管道若采用普通钢管，管道内壁将因锈蚀而成片脱落，从而堵塞管道，采用镀锌焊接钢管，由于此类型钢管内壁和外壁均镀锌，一则避免管道内壁锈蚀，二来避免管道外壁腐蚀。
考虑水喷雾灭火系统的管道的检修和液化烃储罐的检测，管道接口型式为螺纹接口，便于拆卸和更换。
环形供水管水力计算
假设水喷雾灭火系统的供水压力不得小于0.54MPa，某消防站共有3台高压消防水泵，2台并联工作、1台备用。水泵型号均为14sh-6，单台流量1250m3/h(347L/s)、扬程125m，配套电机功率680kW、电压6kV。高压消防给水在消防站内的压力损失0.1MPa，由消防站至石化装置区的压力损失0.05MPa(计算过程略)。因此，高压消防给水到达石化装置区时，尚有压力1.1MPa，完全满足水喷雾灭火系统的供水压力的要求。
（四）系统控制方式
水喷雾性灭火系统其实就是一种雨淋灭火系统，只是由于开放式的喷头换成了较为良好的水雾喷头而已，其控制方式是基本相同的。但是对于水喷雾灭火系统则可以设置为应急操作、手动控制以及自动控制三种控制方式，而且要求系统总响应时间不应大于一分钟的应采用自动的控制方案，对于系统总响应时间大子一分钟的则可采用应急操作和手动控制这两种控制方案。
自动控制具体指的是水喷雾灭火系统中的报警部分、雨淋阀组、供水设备、火灾探测等 件的自行联动操作；手动控制具体指的是人为的远距离操纵控制雨淋阀组、供水设备等设备；应急操作指的是人为在现场操纵雨淋阀组、供水设各等组件。
依据灭火系统应该有上述三种控制方式的具体规定，要求人为控制设备应该具有控制方式的选择。灭火系统设备在接收到火灾报警器的报警信号后迅速动作，并重复性显示对象状态。以有利于工作人员判断灭火系统的工作状态、系统的备用可靠性等。同时，多种控制方式并用可以在不同情况下应对不同的灾情，灵活掌控实际情况。
结语
综上，水喷雾灭火系统投资小、操作方便、灭火效率高，因此该系统在用于石油化工装置的消防时，其比自动性喷水灭火系统以及其他水喷雾灭火系统更具优势，是一种有效、经济、环保的灭火新方案。
参考文献
[1]王景龙，肖雪，周义坪.水喷雾灭火系统设计及安装应注意的几个问题[J].消防技术与产品信息，2006.10.
[2]李金林，齐建华.国际油气田工程常用消防设计规范简明应用[J].中国给水排水，2010.2O.
[3]GB50219-95 水喷雾灭火系统设计规范[S].中国计划出版社，2007.