高压细水雾技术在城市隧道火灾防治中的应用-高压细水雾灭火系统网

　　摘要在城市隧道消防设施的管理和维护过程中，受高压细水雾防火雾幕技术的启发，在北京、广州、北路隧道三条交通通道上方安装了高压细水雾防火雾幕。正常情况下，高压细水雾系统管网充满压水，终端喷嘴前的电磁阀关闭。在消防联动过程中，高压泵工作，电磁阀打开，高压细水雾喷嘴喷水形成雾幕，是原防火卷帘无机门的防火和烟雾分离能力。

　　细水雾灭火技术在消防中的应用始于20世纪40年代，主要用于特殊场所。由于当时水喷雾灭火技术作为主要的发展和研究方向，细水雾灭火技术没有得到深入的研究，因此发展相对缓慢。随着科学技术的进步，人们的防火概念发生了变化，特别是在发现卤代烷灭火剂破坏了大气臭氧层后，细水雾灭火技术作为主要的替代技术之一，在20世纪90年代发展迅速。20世纪90年代末，高压细水雾灭火系统细水雾灭火系统进行研究、开发和试验。

　　近年来，我国高压细水雾技术的科学研究发展迅速。该技术已成功应用于地铁消防等多个领域，有效解决了地下空间、交通等领域的全球火灾问题。该技术也启发了城市隧道管理者，并将其引入和应用于隧道火灾防治。

　　1高压细水雾灭火机理。

　　灭火机理：当水从特殊材料喷嘴喷出时，形成粒径10-100m的水雾，火灾后迅速蒸发，体积可膨胀1700-5800倍，吸收大量热量，迅速降低燃烧表面温度。同时，水蒸气形成的水蒸气包围和覆盖了燃烧区域，使燃烧因缺氧而窒息。

　　高压细水雾具有高效冷却、窒息等双重灭火机制，在液体和气体之间形成特殊状态。用水量是传统灭火方法的1%，效率是其200-300倍。

　　下面对高压细水雾灭火机理进行分析：

　　1.1 高效吸热作用

　　细水雾的雾滴直径仅为 10-100 ?m，比表面积比一般水滴大的多，遇火后迅速汽化，在汽化的过程中，从燃烧物表面或火灾区域吸收大量的热量，从而使燃烧物表面温度迅速降低，当温度降至燃烧临界值以下时，热分解中断，燃烧随即中止。

　　1.2 窒息作用

　　细水雾喷入火场后，遇热迅速汽化，体积急剧膨胀1700-5800倍，在燃烧物周围形成一道屏障阻挡新鲜空气的进入。当氧气周围的氧气浓度降低到一定水平时，燃烧因缺氧而中断，且对空间封闭性无要求。

　　1.3 阻隔辐射热作用

　　细水雾蒸发后形成的水蒸汽迅速将燃烧物、火焰和烟羽笼罩，对火焰的辐射热具有的阻隔能力，能够抑制辐射热引燃周围物品，防止火焰蔓延。

　　1.4 浸润作用

　　速度大的雾滴会冲击到燃烧物表面，从而使燃烧物得到浸湿，阻止固体挥发可燃气体的进一步产生，到达灭火和防止火灾蔓延的目的。

　　1.5 降烟除尘作用

　　在灭火时，高压细水雾还具有对烟雾、废气的洗涤作用。这是因为燃烧的灰烬、炭粒和有害气体与细水滴粘合而得到洗消。据统计在火灾事故中 70%死亡事故不是直接被火烧死的，而是被高温的烟气和毒气薰死的。

　　2 高压细水雾灭火特点

　　高压细水雾灭火系统可扑灭A类（固体）、B类（液体）、C 类（气体）及电气类火灾。高压细水雾灭火主要有以下特点：

　　（1）电绝缘性好：细水雾雾滴直径小，直径为 10-100 ?m，喷放后是不连续的，可长时间地悬浮在空中, 需要极大的数量和极长的时间才能完成水雾的汇聚、凝结, 因此很难在电极表面形成导电的连续水流或表面水域，具有优良的电绝缘性，可扑灭各种电气类火灾，电阻率比空气稍小。（2）快速降烟、降温：高压细水雾持续均匀，雾粒直径小，小可达亚微米和纳米级，可以很快吸热降温，并极大地增加与烟尘（燃烧后形成的微小颗粒等）的水膜表面积，在气态、液态和介于气液之间的汽化状态下使得燃烧形成的烟尘、有毒物质等经吸收、增湿、凝聚、增重，从而快速实现降烟、降温。

　　（3）灭火效率高：细水雾喷头喷出的水雾，雾化效果好，覆盖面积大，遇火后立刻汽化，吸收大量的热，具有高效降温与窒息双重机理。高压细水雾还具有穿透性，可以解决全空间和遮挡的问题，还可以防止火灾复燃。

　　（4）屏蔽热辐射：对热辐射有很好的屏蔽作用，达到防止火灾蔓延、迅速控制火势的效果。

　　（5）耗水量小：用水量仅为水喷淋系统的1%，水渍损失小，避免了大量的排水造成的次生灾害。

　　（6）可靠性高：高压细水雾灭火系统的阀门、管道等都采用不锈钢材质，具有强度高、耐腐蚀性强，寿命长，可靠性高等特点。

　　（7）安全环保：以水为灭火剂，对环境、保护对象、人员均无损害和污染。可扑灭油类、固体类、电气类等火灾，灭火的同时不影响人员疏散。

　　（8）占用空间小：管道管径小DN10-DN40,占用空间小，易安装。

　　（9）维护方便：以水为灭火剂，费用低，维护简便。

　　3 高压细水雾幕墙在城市隧道的应用

　　城市隧道由于结构设施复杂，空间相对封闭，出入口单一，通风条件差，疏散线路长，发生事故后持续时间长，影响范围大等特点。

　　一旦隧道内发生火灾，由于隧道的相对封闭性，大量的新鲜空气难以迅速补充，就会使气体交换不充分，空气中氧气含量急剧下降，产生不完全燃烧反应，导致一氧化碳（CO）等有毒有烟气体大量产生，不仅降低了隧道内的可见度，同时加大了疏散人群窒息的可能性。同时火灾可能将隧道照明系统破坏，能见度低，给扑救和疏散人员带来困难。所以隧道内发生的火灾将会在短时间内造成惨重的人员伤亡和重大的经济损失，甚至造成二次伤害。

　　根据隧道以上的特点，分别考虑选用局部保护系统、分区保护系统或者全淹没式保护系统。局部应用系统：系统直接对位于封闭空间、非封闭空间或室外的保护对象喷雾进行保护。将该系统安装于特定位置，对关键设备如控制室、电力设备间、自动升降扶梯等进行重点保护。分区应用系统：保护一个大空间进行分区保护，各分区共用一套泵组系统，灭火时可以是一个分区或多个分区同时喷雾保护。全淹没式应用系统：系统对封闭空间喷雾，保护封闭空间内所有危险对象。

　　京广北路隧道的车行横通道的主要作用是在应急事件下疏散车辆，防火卷帘无机布门的主要作用是在出现火灾的时候可以远程或者手动起降来隔离烟雾，避免烟雾串跑到另一洞，由于受到过往车辆形成气流风动的影响，卷帘门频繁的摆动，极易破损，可靠性比较低。鉴于隧道中心技术人员在和消防单位的交流中，从高压细水雾防火雾幕技术得到启发将其应用到局部系统。工作人员在京广北路隧道的 3 个车行横通道的防火卷帘无机布门的上方加装高压细水雾防火雾幕，是对原有防火卷帘无机布门防火隔烟能力的一个补充和加强。正常情况下，高压细水雾系统管网内充满有压水，终端喷头前的电磁阀处于关闭状态，在消防联动过程中，高压泵工作，电磁阀开启，高压细水雾喷头喷水形成雾幕。这样高压细水雾防火雾幕能有效地起到灭火、降温、降烟、洗消毒气、阻隔热辐射等功能。因为高压细水雾防火幕墙不是实体的墙，不影响机械装置的移动，所以它变有形为无形，可以作为逃生通道，不影响人员、车辆通过。

　　4 结语

　　如今，高压细水雾灭火技术的发展和应用正在全世界范围快速推进，它在伦敦、马德里、布达佩斯等地铁已获得广泛应用，国内不少省市的地铁，地下空间也越来越重视此项技术的应用。

　　从环保角度来看，传统的化学手段，如气体、气溶胶、干粉等化学灭火手段不但在生产过程中产生污染，而且在使用过程中同样产生污染和次生灾害，造成了巨大的资源浪费，在喷放过程中往往还会加重烟的浓度，起反作用。高压细水雾安全、环保，无污染、水渍损失极小、对保护对象和人员均无伤害，分区灵活，响应及时，使用寿命长，操作维护简便，性价比高。

　　消防技术的发展趋势已不仅仅是关注生命、财产，还包括火灾预防阶段和灭火阶段全方位的安全和环保。高压细水雾灭火技术体现了“灭火效果、人身安全和环境保护”三位一体的发展思路，它可取代传统的自动喷淋系统、消火栓系统、气体灭火系统、防排烟系统、防火卷帘系统等，是消防领域的一场革命，其发展将带来重大的社会效益和经济效益。