[发明专利]预热水的细水雾灭火方法和装置

说明书

技术领域

本发明为一种预热水的细水雾灭火方法和装置，是卤代烷灭火系统的替代产品，主要应用在消防领域。

背景技术

水作为灭火剂自人类存在以来，就得到了广泛的应用，从原始的用容器盛水灭火，到现代的消火栓、自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统等产生了各种各样的利用水灭火的装置，在如何使用水灭火的问题上，人们的主要研究思路集中在利用水的装置和在水中掺入其他的物质(如发泡剂)两个方面。所使用的水均是常温状态下的水，而对于高温状态下(＜100℃)水的灭火效果还未有发现。下面阐述一下预热水灭火方法的产生背景和灭火机理。

水的灭火机理主要是窒息和冷却，降低空间氧浓度和火场温度。水的蒸发过程分为两个阶段：第一阶段是水从环境温度加热到100℃，第二阶段是100℃的水变成100℃水蒸气的过程。无论从吸热还是窒息角度看，水蒸发的第二阶段起着最关键的作用，因为这一阶段100℃的水迅速变成100℃水蒸气，体积增大1680倍，起到窒息作用。水的吸热能力也主要集中在第二阶段，第一阶段1kg水由0℃加热到100℃需要热量418kJ；而1kg 100℃的水变成100℃的水蒸气需要的热量为2259kJ(气化潜热)，第二阶段的吸热量是第一阶段的5.4倍。因此水的灭火效果和灭火时间取决于第二阶段，尽管在第一阶段吸收一小部分热量，但需要很长时间，因为热量传给水的过程需要很长时间，在这个时间内很多水没来得及蒸发吸热，都白白流掉了，使灭火效果大大减弱。而热水或开水已经被加热到接近100℃，出来后直接蒸发，使大部分水都能被全部利用来灭火，大大地提高了灭火效果。

水因为“绿色”的灭火性质，被认为是哈龙(HALON)灭火剂理想的替代物之一，采用的细水雾灭火系统也被认为最有希望替代哈龙的灭火系统。因此国内、外对细水雾灭火系统进行了大量的研究工作，出现了很多细水雾灭火系统的产品，但这些细水雾灭火系统主要存在以下几个方面不足：

1.扑灭小火困难。出现这种情况是由于细水雾灭火机理所造成的，细水雾灭火系统是全淹没灭火系统，其主要机理是窒息，小火的发热量很小，耗氧量也小，因此小火使细水雾蒸发量很小，大的空间靠少量的水蒸气是无法窒息的，因此造成细水雾灭小火困难。而火灾发生的初期主要是火势均较小，细水雾作为自动消防系统主要是针对初期火灾的，既然灭不掉小火，必须等火势变大才能灭掉，因此安装细水雾系统已失去了自动消防系统的意义，更谈不上替代哈龙。

2.灭B(液体)类火容易，灭A(固体)类火困难，特别是阴燃火。这主要是由于B类火燃烧速度很快，发热量较大，在封闭的空间里，细水雾的吸热和窒息效果非常明显，因此扑灭较易。而A类火灾在火灾发生初期，燃烧速度较慢，发热量较小，耗氧量也很小，不会使大量的细水雾蒸发，因此细水雾的窒息效果很差，造成灭A(固体)类火困难。对于阴燃火来说，这个情况就更加严重。

3.在冬天或较冷的保护空间内灭火困难。较冷的空间环境温度较低，水蒸汽的饱和蒸汽压低。环境温度与饱和蒸汽压关系曲线如图1所示。虽然细水雾喷射到火焰上方大部分蒸发，但是水蒸气由于火焰浮力运动到空间其他区域后由于温度较低，饱和蒸汽压低，水蒸气将再次凝结成水降落到地面，无法有效稀释氧浓度，窒息效果差。如图1所示，若环境温度为30℃时，饱和蒸汽压仅为0.042，氧浓度仅仅被稀释到20.15％，氧浓度依然维持在较高水平，火焰燃烧将依然剧烈难以被扑灭，此时无法体现细水雾的窒息作用。若将灭火区域(或着火源周围区域)温度提高到80℃，此时饱和蒸汽压可达到0.467，氧浓度可被稀释到14.3％，根据有关资料显示，若氧浓度低于14％，火焰将无法维持燃烧而熄灭。因此，环境温度为80℃时，火焰可在短时间内被熄灭，灭火效率高，灭火效果好。

为解决这些问题，美国发明专利号为5678637的发明专利，名称为：“灭火装置和方法”的专利中提出了一种在储水容器中利用P.T.C恒温器对水进行加热的预热水灭火方法和装置。此发明是将储水容器中的常温水加热变成热水，并利用水的蒸发在储水罐内和喷头处形成蒸汽，将预热水和蒸汽通过两套管路输送到喷头处，预热水从喷头喷出后由于气泡爆炸从而破裂成直径很小的雾滴，到达火焰区域进行灭火。