一级消防工程师：设施篇模块（四）水喷雾灭火系统

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消防设施篇模块（四） 水喷雾灭火系统

• 系统工作原理
  • 水喷雾系统是由水源、供水设备、管道、雨淋报警阀（或电动控制阀、气动控制阀）、过滤器和水雾喷头等组成，向保护对象喷射水雾进行灭火或防护冷却的系统。（开式系统）
• 系统分类
  • 按启动方式： ①电动启动水喷雾灭火系统 ②传动管启动水喷雾灭火系统（气动、液动）
    • （鼠标选中题目中的括号会显示答案） 2015年实务真题046： 某一类高层办公楼的自备柴油发电机房，设置电动启动雨淋阀组的水喷雾灭火系统，当该系统的火灾探测装置动作后，打开雨淋报警阀组，压力开关动作，连锁启动消防水泵，水雾喷头喷水灭火。该系统采用的火灾探测装置应是（C） A.气动传动管探测装置 B.液动传动管探测装置 C.感烟感温火灾探测装置 D.闭式喷头驱动传动管探测装置 解析：见导图；电动启动水喷雾灭火系统是以普通的火灾报警系统为火灾探测系统，通过传统的点式感温、感烟探测器或缆式火灾探测器探测火灾。 ———————————————————————————————————
  • ①为了尽量缩短管网充水的时间，雨淋阀前的管道上应是充满水的状态。 ②传动管启动水喷雾灭火系统一般比较适合于防爆场所，或者不适合安装普通火灾探测器的场所；
  • 湿式自动喷水灭火系统和水喷雾灭火系统对比
    • 水喷雾灭火系统灭火原理： ①表面冷却； ②窒息（体积变为1680倍水蒸气） ③乳化（针对不溶于水的可燃液体） ④稀释（针对水溶性液体）
      • （鼠标选中题目中的括号会显示答案） 2015年实务真题033： 水喷雾灭火系统的水雾喷头使水从连续的水流转态分解转变成不连续的细小水雾滴喷射出来，因此它具有较高的电绝缘性能和良好的灭火性能。下列不属于水喷雾灭火机理的是（B） A.冷却 B.隔离 C.窒息 D.乳化 解析：见导图； ——————————————————————————————————— 2017年实务真题023： 水喷雾的主要灭火机理不包括（D） A.窒息 B.乳化 C.稀释 D.阻断链式反应 解析：见导图；
    • 过滤器： 对于自动喷水灭火系统（湿式）： 当报警阀入口前管道采用不防腐的钢管时，应在报警阀前设置过滤器； 对于水喷雾灭火系统： ①雨淋阀前的管道应设置可冲洗的过滤器； ②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（撞击型水雾喷头可不设过滤网） ③离心雾化型水雾喷头应带柱状过滤网；
    • 小知识： ①水喷雾灭火系统和雨淋灭火系统工作原理相同。 ②用水量：水喷雾灭火系统是自动喷水灭火系统的70%-90%，细水雾灭火系统是水喷雾灭火系统的20%； ③体积：水雾滴汽化后形成体积为原体积1680倍的水蒸气；
  • 水雾喷头和洒水喷头对比
    • 水雾喷头概念： 在一定压力的作用下，在设定区域内利用离心或撞击原理将水流分解成直径1mm以下的水滴，并按设计的洒水形状喷出的喷头（一般在0.3-1mm范围内） 雾滴尺寸： 雾滴体积百分比特征值径DV0.9，应小于1mm（喷雾液体总体积中，在该直径以下雾滴所占体积的百分比不小于90%）
• 系统适用范围
  • 适应范围
    • 灭火
      • ①固体火灾； ②可燃液体火灾：丙类液体火灾，如燃油锅炉、发电机油箱、输油管道； ③电气火灾：电力变压器、电缆隧道、电缆沟等； 扑救电气火灾，应选用离心雾化型水雾喷头，因其有良好的电气绝缘性；
    • 冷却
      • ①可燃气体和甲乙丙类液体的生产、储存、装卸、使用设施和装置； ②火灾危险性大的化工装置及管道，如加热器、反应器、蒸馏塔；
  • 不适用范围
    • 不适宜用水扑救的物质： ①过氧化物（过氧化钾） ②遇水燃烧物质（金属钾、碳化钙）
    • 使用水雾会造成爆炸或破坏的场所： ①高温密闭容器内或空间内（汽化、压力升高） ②表面温度经常处于高温状态的可燃液体（可燃液体飞溅、蔓延）
  • ①水喷雾灭火系统在灭火中的作用，主要解决自动喷水灭火系统无法扑救的场所：可燃液体火灾和电气火灾。前者会行成流淌火，后者会有触电短路危险； ②水喷雾灭火系统的独特应用：①室外场所冷却；②室外场所扑救电气火灾；
  • 灭火时系统应用场所（宜采用水喷雾灭火系统）
    • ①单台容量在40MV·A及以上的厂矿企业油浸变压器，单台容量在90MV·A及以上电厂油浸变压器，单台容量在125MV·A及以上的独立变电站油浸变压器； ②飞机发动机试验台的试车部位（测试时供燃料油和润滑油） ③充可燃油并设置在高层民用建筑内的高压电容器和多油开关室（水喷雾灭火系统多用于室外冷却）
    • 注：设置在室内的油浸变压器、充可燃油的高压电容器和多油开关室，可采用细水雾灭火系统；
  • （鼠标选中题目中的括号会显示答案） 2016年实务真题035： 下列火灾中，不适合采用水喷雾进行灭火的是（A） A.樟脑油火灾 B.人造板火灾 C.电缆火灾 D.豆油火灾 解析：见导图；樟脑油属于乙类液体，故不可以。 ———————————————————————————————————
• 喷头验收检查（综合能力）
  • ①喷头安装间距，喷头与楼板、墙、梁等障碍物的距离： 采用卷尺测量，抽查设计喷头数量的5%，总数不少于20个，距离偏差（室外±20mm，室内±10mm） 内为合格，合格率不小于95%； ②喷头备用量： 现场分类点验，各规格备用量≥max（总数1%，5只） （对比自喷系统，max（总数1%，10只））
• 系统组件及设置要求
  • 水雾喷头
    • 水雾喷头分类和设置要求
      • 水喷雾喷头概念： 在一定压力的作用下，在设定区域内利用离心或撞击原理能将水流分解成为直径1mm以下的水滴，并按设计的洒水形状喷出的喷头（一般在0.3~1mm范围内）
      • 雾滴尺寸： 雾滴体积百分比特征值径DV0.90，应小于1mm（喷雾液体总体积中，在该直径以下雾滴所占体积的百分比不小于90%）
      • 分类
        • 离心雾化： 特点是粒径较小，压力高，高速喷头，电绝缘性好，既可以用于扑灭电气火灾，又可以用于冷却。 应用于电气火灾，闪电60℃以上可燃液体火灾，可燃液体储罐冷却保护。
        • 撞击： 特点是粒径较大，压力低，低速喷头，电绝缘性差，不能用于扑灭电气火灾，可用于冷却。 应用在设备整体冷却保护，建构筑物连续喷水进行冷却。
      • 设置要求： ①扑救电气火灾，应选用离心雾化型水雾喷头（使用撞击型反而会造成更严重的事故） ②室内粉尘场所设置的水雾喷头应带防尘帽，室外设置的水雾喷头宜带防尘帽； ③离心雾化型水雾喷头应带柱状过滤网；
    • 水雾喷头主要性能参数
      • 流量系数：水雾喷头的流量系数K为16-102，系数由水雾喷头生产厂家自己确定； 有效射程： ①有效射程是指喷头水平喷射时，水雾达到最高点与喷口之间的距离； ②水雾锥是指在水雾有效射程内水雾行成的圆锥体； ③同一水雾喷头，雾化角小，射程则远，反之则近。
      • 水雾滴平均直径： ①压力越大，雾滴平均直径越小。水雾滴大小直接影响灭火效果； ②不应太小，小于300μm时，打不到保护对象的表面（0.3mm）； ③不应太大，太大会影响水雾的气化效果，使水喷雾的冷却和窒息作用降低； ④粒径合理的范围：0.3~1mm（零散合一）
    • 水雾喷头布置方式
      • ①当按矩形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1.4倍的水雾锥底圆半径； ②当按菱形布置时，水雾喷头之间的距离不应大于1.7倍的水雾锥底圆半径；
      • 水雾锥底圆半径应按下式计算： R=水雾锥底圆半径 B=水雾喷头的喷口与保护对象之间的距离 θ=水雾喷头的雾化角
    • 水雾喷头布置原则（选择性掌握）
    • 水喷雾系统保护对象
      • 变压器
        • ①变压器和相关配件（升高座孔口、油枕、散热器）集油坑应设水雾喷头保护（全部保护） ②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（不留白）
      • 储罐球罐
        • 储罐
          • ①当保护对象为甲、乙、丙类液体和可燃气体储罐时，水雾喷头与保护储罐外壁之间的距离不应大于0.7m（再远就汽化，不能进行表面冷却） ②当保护对象为卧式储罐时，水雾喷头的布置应使水雾完全覆盖裸露表面，罐体液位计、阀门等处也应设水雾喷头保护；
        • 球罐
          • ①水雾喷头的喷口应朝球心； ②水雾锥沿纬线方向应相交，沿经线方向应相接（沿经线方向可流淌，放松要求） ③当球罐的容积不小于1000m³时，水雾锥沿纬线方向应相交，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 （记忆口诀：球体太大设置相接有困难，上面洒点流） ④无防护层的球罐钢支柱和罐体液位计、阀门等处应设水雾喷头保护；
      • 输送机传送带
        • ①当保护对象为输送机皮带时，水雾喷头的布置应使水雾完全包络着火输送机的机头、机尾和上行皮带上表面； ②输送机皮带的保护面积应按上行皮带的上表面面积确定；长距离的皮带宜实施分段保护，但每段长度不宜小于100m
      • 其他
        • 当保护对象为室内燃油锅炉、电液装置、氢密封油装置、发电机、油断路器、汽轮机油箱、磨煤机润滑油箱时，水雾喷头宜布置在保护对象的顶部周围，并应使水雾直接喷向并完全覆盖保护对象。
      • （鼠标选中题目中的括号会显示答案） 2016年实务真题030： 下列关于水喷雾灭火系统水雾喷头选型和设置要求的说法中，错误的是（D） A.扑救电气火灾应选用离心雾化型水雾喷头 B.室内散发粉尘的场所设置水雾喷头应带防尘帽 C.保护可燃气体储罐时，水雾喷头距离保护储罐外壁不应大于0.7 D.保护油浸式变压器时，水雾喷头之间的水平距离与垂直距离不应大于1.2m 解析：见导图；D选项，保护变压器时，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（不留白） ——————————————————————————————————— 2019年实务真题063： 某1200m³液化烃球罐采用水喷雾灭火系统进行防护冷却。关于水雾喷头说法，正确的是（B） A.水雾喷头的喷口应朝向该喷头所在环管的圆心 B.水雾锥沿纬线方向应相交 C.水雾锥沿经线方向应相交 D.赤道以上环管之间的距离不应大于4m 解析：见导图；
  • 报警阀组设置要求（雨淋阀组）
    • ①雨淋阀组宜设在环境温度不低于4℃，并有排水设施的室内，其位置宜靠近保护对象并便于操作。 ②雨淋阀组设在室外时，雨淋阀组配件应具有防腐功能，设在防爆区的雨淋阀组配件应符合防爆要求。 ③寒冷地区的雨淋阀组应采用电伴热或蒸汽伴热进行保温。 ④并联设在的雨淋阀组，雨淋阀入口处应设止回阀。 ⑤雨淋阀前的管道应设置可冲洗的过滤器；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。过滤器过滤网应采用耐腐蚀金属材料，过滤网的孔径应为0.600-0.710mm（4.0-4.7目/cm²）(水雾喷头不被堵塞，而且过滤网的局部水头损失较小） ⑥雨淋阀的试水口应接入可靠的排水设施。
  • 系统管道
    • 设置要求
      • ①系统管道的工作压力不应大于1.6MPa（对比：自动喷水灭火系统报警阀处的工作压力大于1.6MPa或喷头处的工作压力大于1.2MPa时应分区供水） ②系统管道的连接，应采用沟槽式连接件（卡箍），或螺纹、法兰连接。 ③阀后管道应采用内外热镀锌钢管、不锈钢管或铜管；需要进行弯管加工的管道应采用无缝钢管（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） ④系统管道采用钢管时，公称直径不应小于25mm；采用铜管时，公称直径不应小于20mm。（记忆：小刚爱我，同时爱你） ⑤系统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（室外易结冰，方便清除管道内的杂物）
    • 安装要求
      • ①管道支、吊架与水雾喷头之间的距离不应小于0.3m，与末端水雾喷头之间的距离不宜大于0.5m。 ②顶部设置的喷头应安装在被保护物的上部，室外安装坐标偏差不应大于20mm，室内安装坐标偏差不应大于10mm；喷头安装标高的允许偏差，室外安装为±20mm，室内安装为±10mm（记忆：室外20mm，室内10mm） ③侧向安装的喷头应安装在被保护物体的侧面并应对准被保护物体，其距离偏差不应大于20mm。（侧向20mm）
• 系统设计参数
  • 水雾喷头的工作压力
    • ①当用于灭火时不应小于0.35MPa（超过该压力雾化效果好） ②当用于防护冷却时不应小于0.2MPa（超过该压力分布形状和雾化效果满足冷却要求） ③但对于甲B、乙、丙类液体储罐不应小于0.15MPa（冷却最低0.15）
    • 记忆口诀：春（0.35）江水冷鸭（0.2）先知，天冷加衣物（0.15）。
    • （鼠标选中题目中的括号会显示答案） 2015年实务真题045： 某高层办公楼的柴油发电机房设置了水喷雾灭火系统，该系统水雾喷头的灭火工作压力不应小于（D）MPa A.0.05 B.0.1 C.0.2 D.0.35 解析：见导图； ——————————————————————————————————— 2018年实务真题022： 某大型商业建筑，油浸变压器室、消防水池和消防水泵房均位于建筑地下一层，油浸变压器采用水喷雾灭火系统进行保护。经计算得到水喷雾系统管网沿程和局部水头损失总计0.13MPa，最不利点处水雾喷头与消防水池最低水位之间的静压差为0.02MPa，则该系统消防水泵的扬程至少应为（B） A. 0.30MPa B. 0.50MPa C. 0.35MPa D. 0.65MPa 解析：见导图。0.35+0.13+0.02=0.5MPa
  • 水喷雾灭火系统响应时间 （指自启动系统供水设施起至系统中最不利点水雾喷头喷出水雾的时间）
    • 灭火：系统的响应时间不应大于60s；
    • 冷却： 甲B、乙、丙类液体储罐：300s； 液化烃或类似液体储罐，甲乙类液体及可燃气体生产、输送、装卸设施：120s； 液化石油气灌瓶间、瓶库：60s；
    • 常说我爱你（521），胖媳妇（储罐）也不易发火。
    • （鼠标选中题目中的括号会显示答案） 2015年实务真题073： 水喷雾灭火系统的基本设计参数根据其防护目的和保护对象确定。水喷雾灭火系统用于液化石油气罐瓶间防护冷却目的时，系统的响应时间不应大于（C）s A.45 B.120 C.60 D.300 解析：见导图；
  • 水喷雾灭火系统的保护面积
    • 指保护对象的全部暴露外表面面积。水喷雾灭火系统主要用于保护室外的大型专用设施或设备，同时也用于保护建筑物内的设施或设备。
    • ①保护对象的保护面积除《水喷雾灭火系统技术规范》另有规定外，应按其外表面面积确定，并应符合系列要求： 1.当保护对象外形不规则时，应按包容保护对象的最小规则形体的外表面面积确定； 2.变压器的保护面积除应按扣除底面面积以外的变压器邮箱外表面面积确定外，尚应包括散热器的外表面面积和油枕及集油坑的投影面积； 3.分层敷设的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； ②输送机皮带的保护面积应按上行皮带的上表面面积确定；长距离的皮带宜实施分段保护，且每段长度不宜小于100m； ③开口可燃液体容器的保护面积应按液面面积确定。
    • （鼠标选中题目中的括号会显示答案） 2016年实务真题019： 某火力发电厂输煤栈桥输送皮带总长405m，采用水喷雾灭火系统保护时，该输煤栈桥最多可划分为（B）段分段进行保护。 A.5 B.4 C.6 D.7 解析：见导图；由于每段长度不宜小于100m，则最多划分为4段。