細(xì)水霧滅火技術(shù)撲滅食用油火災(zāi)的研究論文發(fā)表

　　摘要：近幾年，各種餐館酒店火災(zāi)頻發(fā)，其中食用油著火是引發(fā)火災(zāi)的主要原因之一。傳統(tǒng)的滅火劑撲滅食用油火災(zāi)后，食用油會(huì)多次復(fù)燃。細(xì)水霧作為一種新型的滅火技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用，但是在國(guó)內(nèi)的研究才剛剛起步。本文探討了細(xì)水霧在撲滅廚房食用油火災(zāi)方面的研究。

　　關(guān)鍵詞：細(xì)水霧,食用油火災(zāi), FDS

　　1. 引言

　　食用油火災(zāi)多發(fā)生于酒店餐館的廚房，發(fā)生火災(zāi)后，火勢(shì)蔓延速度快，火焰溫度高，單位面積熱輻射強(qiáng)度大，過(guò)火面積廣;同時(shí)火災(zāi)中產(chǎn)生的煙氣多、濃度高，建筑屋內(nèi)可見(jiàn)度低，人員疏散困難。食用油火災(zāi)滅火后容易復(fù)燃，撲救難度大，常用滅火設(shè)備滅火效果不夠理想，甚至無(wú)法徹底滅火。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有眾多專(zhuān)家研究細(xì)水霧滅火技術(shù)在廚房食用油火災(zāi)中的應(yīng)用。

　　2. 細(xì)水霧的特點(diǎn)

　　細(xì)水霧是直徑在幾十微米到1000微米的小液滴。產(chǎn)生細(xì)水霧的方式有很多種，不同霧化噴嘴產(chǎn)生的細(xì)水霧滅火性能有很大差別。目前在生活和生產(chǎn)中，使用的比較多的幾種霧化方式有直接壓力噴霧式、氣動(dòng)式、旋轉(zhuǎn)式、對(duì)沖式、振動(dòng)型和靜電霧化型等[1]。

　　細(xì)水霧有超強(qiáng)的冷卻和隔熱能力，細(xì)水霧微小的液滴與火接觸后，受熱變成水蒸氣，相變吸收了大量的熱量，降低了火場(chǎng)溫度，同時(shí)生成的水蒸氣又能夠隔絕火源附近的氧氣，實(shí)現(xiàn)快速有效的滅火。細(xì)水霧滅火耗水量少，對(duì)水的利用效率高，不需要大量的儲(chǔ)水車(chē)和儲(chǔ)水容器，滅火后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的損害度小，而且作為純天然的滅火劑，不會(huì)對(duì)環(huán)境和人員造成傷害[2]。

　　3. 食用油火災(zāi)

　　食用油火災(zāi)是油鍋炸制食品、或者煉制油脂的時(shí)候，食用油在高溫下自燃著火，引燃廚房?jī)?nèi)的其他可燃物;還有一種食用油火災(zāi)發(fā)生在廚房?jī)?nèi)的排煙罩或者排煙管道內(nèi)，由于這些地方不容易清洗，烹調(diào)產(chǎn)生的高溫油氣會(huì)在這些地方冷凝，再黏附一些灰塵后塵后成為油垢。油垢遇到明火后，會(huì)被點(diǎn)燃，火焰會(huì)沿著排煙管道蔓延到別處。

　　食用油燃點(diǎn)高，只有被加熱到310℃以上，食用油蒸發(fā)速度加快，油面上方的食用油蒸汽體積含量達(dá)到可燃界限之內(nèi)，如果這時(shí)候出現(xiàn)明火，食用油才會(huì)被點(diǎn)燃;如果沒(méi)有明火，油鍋繼續(xù)加熱，當(dāng)溫度達(dá)到350℃以上，食用油達(dá)到燃點(diǎn)也會(huì)著火。著火以后，十秒內(nèi)整個(gè)油鍋就會(huì)全部燃燒起來(lái)。

　　食用油火災(zāi)中油是被加熱到自燃溫度的，本省就有很高的溫度，燃燒劇烈，具有很強(qiáng)的熱輻射能力，可以為表層食用油的燃燒提供熱量，即使表面的火焰被撲滅了，油火還會(huì)再次燃燒起來(lái)，只有當(dāng)油鍋內(nèi)的食用油溫度被降低到低于燃點(diǎn)30度以上，才不會(huì)復(fù)燃。

　　4. 國(guó)內(nèi)外研究情況

　　加拿大學(xué)者Zhigang Liu和他的研究小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了細(xì)水霧撲滅食用油和其他類(lèi)型火災(zāi)的滅火效果，證實(shí)了細(xì)水霧能夠撲滅食用油火災(zāi)，有效的阻隔火焰熱輻射。

　　加拿大國(guó)家研究委員會(huì)活在研究組的Don Carpenter和J. M. Kanabus-Kaminska，就細(xì)水霧滅火技術(shù)在商業(yè)廚房的應(yīng)用做了一系列的全尺寸模擬研究，分析了細(xì)水霧的各種參數(shù)對(duì)撲滅食用油火的影響，并使用傅里葉紅外分析儀分析研究了細(xì)水霧作用下食用油成分的變化，還做了食用油飛濺性的研究。研究表明撲救食用油火需要熄滅整個(gè)表面上的所有火焰，同時(shí)迅速把油冷卻到其自燃溫度以下，以防復(fù)燃。

　　芬蘭學(xué)者Jukka Vaari做了通風(fēng)情況下，細(xì)水霧單個(gè)區(qū)域全淹沒(méi)滅火的計(jì)算機(jī)仿真模擬。模擬以細(xì)水霧對(duì)保護(hù)區(qū)域空氣的擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)。研究了保護(hù)區(qū)內(nèi)溫度、氣體密度、氣體組成、細(xì)水霧密集度隨時(shí)間的變化情況。

　　中國(guó)科技大學(xué)博士房玉東等人采用實(shí)驗(yàn)的方法，證實(shí)了細(xì)水霧能夠有效的使火焰溫度和火災(zāi)熱釋放速率降低;同時(shí)沖刷煙氣，有效的降低一氧化碳和二氧化碳濃度，提高氧氣的濃度和火場(chǎng)的能見(jiàn)度。

　　廣州市消防支隊(duì)的王立、常磊和陳億雄對(duì)細(xì)水霧、CO2和ABC干粉滅火劑滅K類(lèi)火進(jìn)行了試驗(yàn)研究和比較分析。結(jié)果表明采用細(xì)水霧和ABC干粉滅火劑滅K類(lèi)火比CO2滅火劑更加經(jīng)濟(jì)、高效。

　　5. FDS研究結(jié)果

　　5.1 簡(jiǎn)歷模型

　　以一個(gè)酒店的中餐烹飪間為原型，建立火災(zāi)動(dòng)力學(xué)軟件(FDS)模型(見(jiàn)圖-1)。廚房長(zhǎng)寬高為10mX4mX4.5m，左右兩側(cè)有聯(lián)通走廊的門(mén)，大門(mén)處于開(kāi)敞狀態(tài)。廚房?jī)?nèi)靠墻一側(cè)有三個(gè)灶臺(tái)，灶臺(tái)上方設(shè)置排煙罩,并在排煙罩內(nèi)側(cè)設(shè)定1.6mm厚度的食用油。中間灶臺(tái)放一個(gè)油盤(pán)，尺寸為0.5mX0.3m，油盤(pán)中食用油高度為0.1m。房間右側(cè)頂部設(shè)定一個(gè)機(jī)械排煙口，距屋頂0.1m，距離廚房后側(cè)墻壁0.5m，排煙口大小為0.4m×0.4m。

　　5.2 研究結(jié)果

　　針對(duì)廚房食用油火災(zāi)，筆者使用FDS模擬軟件研究了不同的細(xì)水霧出流參數(shù)對(duì)廚房深炸油鍋火災(zāi)和排煙罩油垢火災(zāi)的滅火情況，得出了最適宜廚房類(lèi)食用油火災(zāi)的滅火參數(shù)。

　　(1)對(duì)于深炸油鍋火災(zāi)，研究了在單獨(dú)改變細(xì)水霧流速與流量的情況下，對(duì)油鍋火災(zāi)熱釋放速率、火焰溫度、煙氣中CO、CO2、O2等成分的影響。研究發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，增大細(xì)水霧的流速與流量都有利于滅火和降溫，但是超過(guò)一定范圍，就不會(huì)有明顯的效果，細(xì)水霧對(duì)火焰的降溫效果與流量變化成線(xiàn)性關(guān)系。流量增大時(shí)，火災(zāi)中CO的產(chǎn)生速率和總量都會(huì)降低。細(xì)水霧流速降低時(shí)，CO的產(chǎn)生量也會(huì)降低，但是細(xì)水霧流速小于5m/s時(shí)，CO的產(chǎn)生量反而會(huì)增大。通常油煙罩安裝高度距油鍋只有1m，細(xì)水霧噴頭采用3L/min流量和5m/s流速的出流參數(shù)比較合適。

　　(2)對(duì)于比較難撲滅的排煙罩油垢火災(zāi)，筆者研究了采用單個(gè)細(xì)水霧噴頭豎直向上噴射滅火與采用兩個(gè)噴頭在排煙罩兩側(cè)橫向噴射滅火。如果采用豎向噴射滅火，臨界的細(xì)水霧出流參數(shù)為20L/min和10m/s，繼續(xù)增大細(xì)水霧的流速和流量對(duì)于滅火都不再有滅有促進(jìn)作用。采用橫向噴射滅火時(shí)，筆者研究了5m/s、10m/s、15m/s三種不同流速條件下，相應(yīng)的改變細(xì)水霧流量對(duì)滅火的影響，發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)流速達(dá)到15m/s時(shí)，才能完全撲滅油垢火災(zāi)。對(duì)于細(xì)水霧橫向噴射撲滅排煙罩油垢火災(zāi)時(shí)，采用20L/min和15m/s的細(xì)水霧出流參數(shù)比較合適。

　　(3)對(duì)于廚房食用油火災(zāi)產(chǎn)生的濃煙，筆者研究了采用排煙罩風(fēng)機(jī)和屋頂排煙風(fēng)機(jī)兩種方式來(lái)排煙。考慮到在不影響細(xì)水霧滅火的前提下，如果使用排煙罩風(fēng)機(jī)來(lái)排煙，采用5m/s的罩口風(fēng)速，對(duì)細(xì)水霧滅火影響不大，滅火時(shí)間會(huì)比不加排煙的工況延遲約5s;細(xì)水霧噴射前開(kāi)啟排煙罩風(fēng)機(jī)，會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)通過(guò)煙道蔓延;130s開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，即在細(xì)水霧噴射30s后，再開(kāi)啟排煙風(fēng)機(jī)，滅火和降溫的效果最好。如果選用屋頂排煙風(fēng)機(jī)排煙，同樣采用5m/s的風(fēng)速，排煙效果比使用排煙罩風(fēng)機(jī)要好，能夠徹底的排除室內(nèi)煙氣;在細(xì)水霧噴射前后啟風(fēng)機(jī)，對(duì)火災(zāi)熱釋放速率和火焰溫度都沒(méi)有影響;70s開(kāi)啟排煙風(fēng)機(jī)，產(chǎn)生的氣流不會(huì)影響細(xì)水霧滅火，同時(shí)能夠更好的降低室內(nèi)1.5m高度處的一氧化碳和二氧化碳含量，保證人員活動(dòng)區(qū)域的氧氣濃度始終處于較高的水平。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1. 陳晶田，朱玉泉，李壯云.單相高壓細(xì)水霧噴嘴霧化特性的試驗(yàn)研究，液壓與氣動(dòng)，2006，8：32～34

　　2. 楊立軍，王維，胡澤保.兩相流乳化型細(xì)水霧噴嘴的霧化特性研究，北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，28(4)：413～416