开关量联网温感报警器 感温火灾探测器 温感探测器
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开关量联网温感报警器 感温火灾探测器 温感探测器
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名称： 联网型感温探测器
品牌： 铠湾
货号： KW-805
颜色： 象牙白
产品概述：
联网型火灾探测器包括有感烟探测器、感温探测器和烟温复合探测器(以下简称探测器)适用于商场、宾馆、商店 、仓库、电机房等民用及工业场所的火灾预报警。探测器具有灵敏度高、稳定可靠、耗电小、美观耐用、使用方便等特点，可与安防系统配套使用。
一. 技术指标：
供电电源：
DC9V～DC28V
静态电流 &200uA
报警电流 &45mA
工作温度： -10℃～+50℃
相对湿度： &95%RH(40℃&2℃)
输出形式： 继电器无源触点（NO/NC可设置）输出，触点容量1A/24VDC,
出厂默认输出为常闭方式.
烟雾灵敏度：0.15～0.3dB/m
温度报警设定值：57～62℃
产品实拍图
工作：正常情况下,探测器大约每隔5-6秒指示灯会闪亮一下。探测器自动检测周围环境中的烟雾浓度和温度变化,并根据使用环境状况进行灵敏度自动补偿。当烟雾浓度或温度接近报警值，探测器加快对烟雾浓度或温度趋势进行智能运算,同时报警指示灯开始闪亮。若运算结果达到或超过报警值,探测器红色LED灯保持常亮,发出声响,并启动继电器输出。
当环境中的烟雾或温度恢复到正常状态时,探测器自动恢复到正常工作状态。
自检：正常情况下，按自检测试按键，探测器进行本身内部功能测试，点亮LED并发出报警声响，同时继电器输出。
注意：探测器报警时，输出继电器无源触点，触点容量1A/24VDC，可通过探测器PCB板上的跳线，设置为常开或常闭触点输出。出厂时跳线默认设置触点为常开。
产品特写图
探测器的底座的安装尺寸为42cm-75cm。安装时，在天花板上相距60mm的位置上打两个直径5mm的安装孔, 如图3用涨塞和螺钉固定探测器底座在天花板上。
1.感烟探测器和烟温复合探测器不适宜在以下场所使用：
正常情况下有烟滞留的场所
有较大粉尘、水雾、蒸汽、油雾污染、
腐蚀气体的场所
通风速度大于5m/秒的场所
相对湿度大于95%的场所
2.感温探测器和烟温复合探测器不适宜在以下场所使用：
正常情况下长期高温的场所
点击输入文字描
产品细节图
产品包装图
连接电源线在底座端子3、端子4上（无极性）,继电器无源触点输出线连接在底座端子1、端子2上。将探测器按正确方向扣在底座上，压下后顺时针方向旋紧。接通电源即可工作。企业介绍
深圳市铠湾安全技术有限公司是一家专业从事家庭安全、消防报警电子产品的研发、生产、销售为一体的高科技民营企业。公司拥有精良的生产检测设备，专业的技术研发团队和高素质的管理团队；拥有着国内好的安防产品和消防产品的技术和研发团队；同时拥有完整、科学的质量管理体系。
目前的主要产品有：家用独立烟雾探测器、独立燃气报警器、独立一氧化碳报警器、无线联网烟雾探测器、继电器输出联网烟感/温感报警器、传统非编码烟雾探测器等产品。
公司已经通过ISO国际质量管理体系认证、CCC、CE等认证，拥有多项自主研发专利。主要零部件均采用国外著名品牌的产品，确保优良的产品品质。铠湾产品研发速度快、生产周期短、性价比高，交货及时。
我们一直坚持以顾客为中心，以满足客户需求为方向，以向客户提供满意的产品和服务为目标，在互信双赢的基础上与客户建立长期积极稳定的合作关系。为了不断满足客户需求，我们除了不断努力提高产品质量，确保质优价廉，更重视售前售后服务，时刻倾听客户的声音，及时妥善解决客户反映的问题。并通过客户反馈的实际问题，不断提高自己。
&以品质求生存，以管理求效益，以创新求进步，以诚信求发展&是我们的经营理念；注重企业文化和企业形象,坚持&品质为上&的经营原则,严格控制产品质量，争创行业优秀品牌。
产品通过消防安全电子产品质量中心检测并获得欧盟的CE认证，远销欧洲、美洲、非洲、澳洲及中东地区。深圳市铠湾安全技术有限公司的诚信、实力和产品质量获得业界的认可。欢迎各界朋友莅临参观、指导和业务洽谈。
购买须知1、厂家货源正品
厂家一手货源，公司生产周期短，货品品质有保证等。
2、关于颜色
本店商品均为实物拍摄，颜色经专业校对，与实物平铺图为接近，因电脑显示器的色彩对比度和色温等都有差异等等。
3、关于客服
如您的咨询没能及时回复，可能是当时咨询量过大或是系统故障，请您及时跟换客服联系方式，联系方式有阿里旺旺、QQ、手机、电话。
4、关于售后
我们将提供完整的售后服务，包含15天退货，正品保证，2年保修。
5、关于发货
我们的合作快递公司是顺丰、龙邦、韵达；物流公司是德邦、龙邦
使用范围 : 小于60平米 ;
尺寸 : 103*55MM ;
环境湿度 : 小于95（%） ;
环境温度 : -10~50（℃） ;
探测方式 : 温度探测 ;
工作电源 : DC9V～DC28V ;
类型 : 联网型 ;
型号 : KW805 ;
品牌 : 铠湾 ;
欢迎来到深圳市铠湾安全技术有限公司网站，我公司位于经济发达，交通发达，人口密集的中国经济中心城市—深圳。 具体地址是广东深圳市宝安区西乡流塘前进二路北区3号5楼，负责人是燕娟。
主要经营烟雾探测器,燃气报警器,一氧化碳报警器,消防报警控制器,非编码消防主机。
单位注册资金未知。
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燕娟（总经理）
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B2b168.com All Rights Reserved天津理工大学 硕士学位论文 易燃液体火灾成灾机制及危险性控制技术研究 姓名：杨志舟 申请学位级别：硕士 专业：安全技术及工程 指导教师：宋文华
摘要摘要随着科学技术及国民经济的迅速发展，易燃液体在人们的日常生活及工业生产中被 大量使用。但是由于易燃液体高度易燃，且其挥发出的蒸气在空气中的爆炸下限通常较 低，因此其在使用的过程中具有极大的火灾爆炸危险性。 涂装作业是一种典型的使用易燃液体的工业场所，其作业过程中使用的溶剂闪点很 低，且极易挥发，因而涂装作业场所的火灾爆炸危险性很高。本文分析了此类场所的火 灾爆炸事故机理，并据此对适用的防爆抑爆消防措施进行了分析，并构建了基于模糊层 次综合法的涂装作业场所消防安全评价模型。主要得出以下结论： １．本文对静电喷涂的原理及其涂装过程中使用的漆料的火灾危险性进行了分析，详 细分析了溶剂在涂装作业过程中的雾化和挥发情况，得出了溶剂颗粒的蒸发速率的表达 式，使用该公式计算了在无通风条件下典型喷漆室内溶剂的挥发情况。同时对涂装作业 场所的火灾爆炸过程进行了分析； ２．对几种常用的消防系统从系统组成、工作原理和灭火原理的角度进行了分析，并 针对涂装作业场所火灾爆炸事故的特点，对各个系统在涂装作业场所的适用性进行了对 比，选出了几种较适用于涂装场所的防爆抑爆消防系统； ３．分析对比了几种常用的安全评价方法的特点和优缺点，并分析了这些评价方法对 涂装作业场所消防安全评价的适用性。构建了涂装作业场所消防安全评价指标体系，详 细阐述了利用该方法确定评价对象最终消防安全评价得分和等级的过程； ４．结合天津市某自行车厂喷漆车间的实际情况，提出了合适的防爆抑爆消防措施选 型建议，并依据相关的规范对其进行了设计计算，并提出了火灾探测器的选型和安装建 议。按照建立的涂装作业场所消防安全评价指标体系，采用专家评判的方式确定单因素 隶属度，使用模糊层次综合法得出了该企业涂装车间的消防安全分值和等级。 关键词：易燃液体；涂装作业场所；火灾爆炸；事故机理；消防系统；模糊层次综合法ＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＡｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｎａｔｉｏｎａｌ ｅｃｏｎｏｍｙ，ｆｌａｍｍａｂｌｅ ｌｉｑｕｉｄｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｌａｒｇｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｂｏｔｈ ｐｅｏｐｌｅ’Ｓ ｄａｉｌｙ ｌｉｆｏ ａｎｄ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓ．Ｂｕｔ ａｓ ｔｈｅｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙ ｏｆａｌｌ 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ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆｃｏａｔｉｎｇ ｗｏｒｋｐｌａｃｅ ｈａｓ ａｌｓｏ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ； ２．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｆｎ＇ｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｆｉｒｅｐｒｏｏｆｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａｎｄ０１１ｃｈｏｓｅｎ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒｃｏａｔｉｎｇ ｗｏｒｋｐｌａｃｅ ｂａｓｅｄｉｔｓ ｆｉｒｅ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ； ａｎｄ３．Ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｏｔｈ ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆｓｅｖｅｒａｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｃｏａｔｉｎｇ ｗｏｒｋｐｌａｃｅ．Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｆｎ＇ｅ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｃｏａｔｉｎｇ ｗｏｒｋｐｌａｃｅ ｂａｓｅｄ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｅｘｐｌａｉｎ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ； ４．Ｂａｓｅｄ ｃｈｏｓｅｎａｎｏｎ ｏｎＦｕｚｚｙ－ＨＰｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｃｏａｔｉｎｇ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｗｉｔｈｉｎａｂｉｃｙｃｌｅ ｆａｃｔｏｒｙ ｉｎＴｉａｎｊｉｎ，ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｆｉｒｅ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，ｍａｄｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｎｏｆ ｉｔ ｂａｓｅｄｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｖｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎ，ａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｄａｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｆｏｒ ｔｈｅ ｆｎ，ｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒＳｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｐｐｌｉｅｄ ｔｈｅ ｆｉｒｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｗｏｒｋｐｌａｃｅ ｂａｓｅｄＯｉｌａｎｄｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒＦｕｚｚｙ－ＡＨＰ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｆａｃｔｏｒｙ，ｅｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｆｉｒｅｓａｆｅｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｇｒａｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｆ ｔｈｉｓ ｆａｃｔｏｒｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｌａｍｍａｂｌｅ ｌｉｑｕｉｄ，ｃｏａｔｉｎｇ ｗｏｒｋｐｌａｃｅ，ｆｎ＇ｅ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ，ａｃｃｉｄｅｎｔ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｆｉｒｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ，Ｆｕｚｚｙ?ＡＨＰ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄｎ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取 得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天盗理工大望或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名物至厕签字日期：夕加彦年／月占’日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解．墨盗墨墨太堂有关保留、使用学位论文可以将学位论文的全部或部分内容编入的规定。特授权墨盗堡墨太堂有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编， 以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子 文件。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明）签字日期２矽ｏ∥年套篡慧警／ｊ姆怂缸｛：淼月９日。签字日期≯口护７日第一章绪论第一章绪论１－１引言．火的使用是人类的伟大创举之一，它在人类文明的发展和社会的进步中起着无法估量的重要作用。然而，火若失去控制，便会危及生命财产和自然资源，酿成灾害。火灾是各类灾害中发生最频繁且极具毁灭性的一种灾害。其直接损失约为地震的五 倍，仅次于干旱和洪涝，而其发生的频度则居各类灾害之首。近十年来，我国在保持经 济高速增长的同时，火灾形势也持续严峻，２００４年共发生火灾２５．３万起（未包括港、澳、 台地区火灾，以及森林、草原、军事和地下煤矿火灾），比２０００年增加近３４％，死亡２５５８ 人，受伤２９６９人。火灾不仅吞噬生命财产，而且破坏人类赖以生存的、宝贵且有限的 自然资源，造成环境污染，引发生态失衡。因而基于对火灾机理与规律的科学认识，发 展先进的火灾防治技术和火灾安全设计与管理方法，实现火灾防治有效性和经济性的科 学统一，已成为社会安伞保障的重要目标ＩｌＪ。 石化产品一类的易燃液体的火灾，是各类火灾中危害较严重的一种，同时也是消防 领域的世界性的难题之一，这类火灾经常造成重大的人员和财产损失，如１９９８年西安 市某煤气公司液化石油气管理所球罐液化气泄露，而引起的恶性火灾爆炸事故，造成１２ 人死亡，３３人受伤（烧伤者多数己终身残废）。炸毁４００ｍ３球罐２个，１００ｍ３卧罐４个， 烧毁气罐车十余辆，直接经济损失超过４００万元［２１。因而针对石化产品一类的易燃液体的火灾、爆炸事故发生机理进行研究，对发展灾害预防控制的关键技术系统，预防和控 制此类火灾、爆炸事故的发生，减少伤亡事故，具有重大意义。对于易燃液体，不同组织有不同的定义。美国消防协会（ＮＦＰＡ）根据液体的闪点制定 了一个范围广泛的分类系统，ＮＦＰＡ规定，闪点低于３８℃的液体就认定为易燃液体。另 一方面，美国运输部（ＤＯＤ）规定，闪点低于６１℃的液体就是易燃液体。在我国的《建筑 设计防火规范》中规定闪点小于２８。Ｃ的液体为易燃液体。通常所说的易燃液体是指闭杯 闪点实验测得的闪点小于６１℃的液体、液体混合物或含有固体混合物的液体。 易燃液体的危险性主要体现在以下几点： （１）高度易燃性。由于液体的燃烧是通过其挥发出的蒸气与空气形成可燃性混合物， 在一定比例范围内遇火源点燃而实现的，因而液体的燃烧是液体蒸气与空气中的氧进行的剧烈反应。所谓易燃液体实质上就是指其蒸气极易被引燃，从表１－ｌ可以看出，一般易燃液体被引燃只需要０．５ｍＪ左右的能量。由于易燃液体的沸点都很低，故十分易于挥 发出易燃蒸气，且液体表面的蒸气压较大，加之着火所需的能量极小，故易燃液体都具 有高度的易燃性；第一章绪论（２）蒸气的爆炸性。由于液体在任何温度下都能蒸发，所以存放易燃液体的场所也 都蒸发有大量的易燃蒸气，并且常在作业场所或储存场所弥散，如储运石油产品的场所， 都能嗅到各种油品的气味就是这个缘故。由于易燃液体具有的这种蒸发性，所以当挥发 出的易燃蒸气与空气混合，达到爆炸浓度上下极限范围以内时，遇火源就会发生爆炸； （３）受热膨胀性。易燃液体也和其他物体一样，有受热膨胀的性质。储存于密闭容 器的易燃液体受热后，在本身体积膨胀的同时会使蒸气压力增加，如若超过了容器所能 承受的压力极限，就会造成容器膨胀，以致爆裂，造成财产和人员损失； （４）流动性。流动性是任何液体的通性，由于易燃液体易于着火，故其流动性的存 在就更增加了火灾的危险性。易燃液体渗漏后会很快向四周扩散，并由于毛细管和浸润 作用，能扩大其表面积，加快挥发速度，增大空气中可燃蒸气的浓度。如在火场中的易 燃液体储罐一旦爆裂，液体会四处流散，造成火势蔓延，扩大着火面积，给施救带来很 大困难； （５）带电性。多数易燃液体都是电介质，在灌注、输送和喷流过程中都能够产生静 电，当静电荷积累到一定程度则会放电发火，十分易于引起火灾爆炸事故； （６）毒害性。易燃液体本身或其蒸气大都具有毒害性，有的还有刺激性和腐蚀性。 其毒性的大小与其化学结构、蒸发速度有关。易燃液体对人体的毒害主要是通过其蒸发 出的蒸气实现的，它能通过人的呼吸道、消化道和皮肤三个途径进入人体，造成人身中 毒。因而在发生易燃液体火灾时，大量散发的易燃液体蒸气会对没有呼吸保护的现场人 员造成严重的伤害。 在现代社会的工业生产和日常生活当中，易燃液体被大量的作为工业原料和燃料使用，使用储存场所众多，且分布广泛，数以万计的储罐分布在城区、港口码头、石化企业等区域，而且罐区的规模也不断增大。但是由于易燃液体的以上几点危险特性，在其 生产和储存过程中，稍有不慎，就会发生火灾爆炸事故，造成重大的人员和财产损失。 因而石化产品储罐和储罐区的火灾爆炸事故在其事故机理和事故危害预防控制方面，国 内外的学者进行了大量深入细致的研究，研究内容主要集中在液化石油气储罐和储油罐 区两方面。２第一章绪论１．２国内外研究进展１．２．１液化石油气储罐火灾爆炸机理研究进展 液化石油气主要成分是丙烷、丁烷，还有少量的丙烯、丁烯、甲烷、乙烷、正戊烷等组成，液化石油气在空气总爆炸浓度极限为２．２５％９．６５％，丙烷在空气中爆炸浓度极限为２．１％毋．５％，丁烷在空气中爆炸浓度极限为１．９０／ｗ－８．５％吲，其爆炸速度可达 ２０００～３０００ｍ／ｓ，火焰温度可达２１２０。ＣＨＩ。其主要危险性在于其具有易燃易爆的特性，是 十大危险化学品之一，在储存和运输的过程有很大的事故潜在危险性。由于液化石油气 在很小的体积内聚集了大量的能量，如果在储存和运输的过程中不采取有效的措施，一 旦发生事故，必然导致惨重的财产损失和人员伤亡。统计分析表明，在化工过程发生的 事故中，有关液化气体（ＬＰＧ）的约占１５％，有关爆炸的约占３５％，而在储存和运输中发生 的几乎占一半。另据统计，由于生产和使用的量大，ＬＰＧ是所有化学品中发生事故最多 的，且因其易燃易爆的特性，造成的损害也是最大的【＂。 在所有的液化石油气事故中，每４５起就有１０起事故与蒸气爆炸有关【５１。从事故发生 的原冈分析，液化石油气储罐的蒸气爆炸可分为热爆炸和冷爆炸两种。当储罐被火焰包 围或受热辐射时，罐内的液体受热气化，导致蒸气压力升高，此时相对于储罐内的液体， 液面以上的气相温度升高很快，从而会导致罐壁的强度降低，发生延伸性变形而减薄， 乃至产生裂缝和小孔。高压气体从裂缝喷出，储罐内的压力急剧下降，罐内液体会达到 过热极限而剧烈沸腾，大量气化，体积急剧膨胀，冲击罐壁，致使裂缝扩张，最终导致 爆炸。爆炸后液体发生泄漏，在受热辐射的情况下很快达到着火点发生燃烧而引起二次 爆炸。第一次爆炸实际上是由于物理变化引起的，二次爆炸才是由于燃烧等化学变化引 起的，这种因为化学反应引起的爆炸就是典型的热爆炸。冷爆炸是不需要着火的，是属于纯粹的物理变化，其主要由储罐的强度不够、板材本身有缺陷，运输时过量充装液体，罐体受到剧烈冲击振动等原因造成的。但是其都可能导致液化石油气储罐的沸腾液体膨 胀蒸气爆炸（ＢｏｉｌｉｎｇＬｉｑｕｉｄ Ｅｘｐａｎｄｉｎｇ ＶａｐｏｒＥｘｐｌｏｓｉｏｎ，ＢＬＥＶＥ）事故的发生【６Ｊ。ＢＬＥＶＥ是一种因液化气充装物（如液化石油气、氮气等）泄放而形成的物理爆炸。当 液化气突然降压时，储罐中的液体处于过热状态，如果热度比较大，会造成过热液体的 猛烈蒸发，引起蒸气爆炸１７１。若液化气是易燃易爆的，通常会有巨大的火球产生。爆炸引起的冲击波、抛出的容器碎片及巨大的火球热辐射可对周围的人员、建筑和设备造成更大的破坏【８】。因而国内外对液化石油气火灾爆炸机理的研究主要集中在储罐的ＢＬＥＶＥ 事故领域。 从２０世纪７０年代开始，美国、英国、德国和加拿大等一些工业发达国家就对液化气的安全储运问题进行研究，到８０年代后期其研究更加广泛和深入，并分别于１９８４， １９８６，１９９０年先后召开了３次以液化气的安全储运技术为专题的国际学术会议（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＣｏｎｆｅｒｅｎｏｅｏｎＭａｊｏｒ Ｈａｚａｒｄｏｕｓｉｎ ｔｈｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆ ＬＰＧＳ），专门讨论了其安全技术方面的研究情况。１９９０年５月比利时召开的“传热与主要技术危 害”（Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ａｎｄ Ｍａｊｏｒ Ｔｅｅｌｍｏｌｏｇｉｅａｌ Ｈａｚａｒｄｏｕｓ）欧洲学术会议上，把处于火焰包围 和火焰喷射环境下的液化气储存容器的火灾爆炸事故研究作为当今世界技术危害的重第一章绪论大课题之＿＿１９１。 早在１９７２年ＣＯｇｉｓｏ，ＮＴａｋａｇｉ和Ｔ Ｋ蛔ｇａ、硼就运用水蒸汽对蒸气爆炸的机理进行了研究。２０世纪７０年代末，麻省理工学院的Ｒｅｉｄ提出了著名的过热极限理论【ｌ０１，指出液体 的过热存在一个极限，超出这个极限时液体就不能存在。若液化气体的压力陡降，则可 能达到其过热极限，发生均匀核化沸腾，即ＢＬＥＶＥ。１９８４年，英国石油公司的Ｊｏｎｅｓ首次明确指出了过热极限理论的缺附１１１，提出非均匀核化也会导致蒸气爆炸，但在以后很长的时间里，他提出的这一观点并没有得到进一步的发展。后来也有一些学者提出了一 些有价值的观点，但是基本上都是停留在过热极限理论阶段。 到了２０世纪８０年代后期，加拿大Ｎｅｗ Ｂｒｕｎｓｗｉｏｋ大学的ＭｏＤｅｖｉｔｔ等人提出了区分均 匀核化和非均匀核化的概念【１２１，并提出了另一种解释，认为均匀核化沸腾只发生在裂１２１ 附近，这一观点得到了实验的证实【１３１。其还进行了两组有关ＢＬＥＶＥ的实验，以研究 ＢＬＥＶＥ是如何产生的。其中一组实验使用１升的罐装液化气体，对其喷火使其破损以形 成ＢＬＥＶＥ，另一组实验采用带观察窗的冲击管，初始条件与第一组完全相同。液体突然 暴露在大气压下，采用高速摄像和压力传感器观察发生的情况。结果显示在两组实验中 储罐的压力均是在下降后又因液体沸腾而迅速上升。最初的压力下降导致破口附近的液 体过热。这部分液体的同时核化导致局部爆炸，产生的压力波可能是容器灾难性失效的 原因‘１４１。 １９９３年，Ｎｅｗ ＢｒｕｎｓｗｉＱｋ大学的Ｖｅｎａｒｔ等人正式提出了区分ＢＬＥＶＥ和ＢＬＣＢＥ（沸腾液 体压缩气泡爆炸）这两个概念【１５１，并对各自的机理进行了较为清晰的说明，尤其对ＢＬＣＢＥ 现象进行了分析，指出了发生ＢＬＣＢＥ现象的过程，并且还总结了ＢＬＣＢＥ现象发生的主 要原因是气泡的长大和崩塌现象使气泡能量放大，产生了巨大的压力而超过了容器所能 承受的压力，随后他进行了实验并尝试建立了模型。但是需要指出的是，ＢＬＣＢＥ这个概 念似乎至今尚未得到广泛的认同，许多人仍习惯用ＢＬＥＶＥ这一长期使用并为人们所熟知 的名词来表示均匀核化和非均匀核化这两种类型的蒸气爆炸【１６１。 由于ＢＬＥＶＥ过程表现出强烈的非平衡性，也由于ＢＬＥＶＥ的升压可能在毫秒数量级的时间发生，所以对于这一现象的研究无论是在理论还是在实验上都还远未完成，还有大量的工作要做。 德国联邦材料实验研究院对３个装有５０％丙烷，且没有绝缘装置的液化气储罐进行 了燃烧实验【ｌ ７１，研究了储罐在火焰下的热应力断裂机理。在较低的充装高度对应较小的 断裂时间的前提下，实验数据表明初始温度和压力越高，发生断裂的时间就越短。 １９８６年英国能源部和交通部联合进行了大型列车高压罐在火焰包围下的爆炸实验， １９８５年英国健康与安全行政署对２个０．２５吨和３个１吨的液化气罐在火焰包围下进行实验 测试，并于１９８８年和壳体研究所合作进行了一个５吨液化气罐在火焰包围下的实验研究， 通过一系列实验得到了大量的实验数据，了解到了液化气罐内蒸气区和液体区的温度、 压力和罐壁温度等参数的变化情况１１８－２２１。 美国国家消防协会组织并资助了一系列用１．８９３ｍ３丙烷储罐进行的ＢＬＥＶＥ实验［２３１， 火焰采用模拟池火焰和液体、气体喷射火焰两种形式，每次实验的充装程度均不相同， 在液相和气相区均布置有热电偶和压力传感器。实验表明，储罐的破坏形成了强大的冲４第一章绪论击波，在其中的实验中，有明显的迹象表明发生了均匀核化。同时他们还提出了一些预 防ＢＬＥＶＥ的措施，如人工喷水、水喷淋灭火系统、阻火层、蒸气泄压、防止储罐机械破裂等㈣。加拿大Ｑｕｅｅｎ’ｓ大学的Ｂｍ对液化石油气的蒸气爆炸也进行了一些很有价值的研究工作［２５－２８】。他通过大量的实验研究了ＢＬＥＶＥ的基本特性及其危险性，收集了大量不同尺 寸的液化石油气储罐火焰测试结果，并对储罐尺寸与热响应过程和蒸气爆炸热力过程的 关系进行了分析。同时Ｂｒｉｋ根据丙烷储罐的ＢＬＥＶＥ现象的特性，提出了一些在可能发生 ＢＬＥＶＥ时可以采取的措施的建议。首次分析了液体热分层现象对ＢＬＥＶＥ现象发生的可 能性的影响。在对实验结果进行分析的基础上，他们发现，由于罐内压力取决于气液界 面处的液体温度，因此发生了热分层现象的液化系统的总能量小于同样压力下未发生热 分层现象的系统的总能量。这样就导致一旦发生压力陡降，有热分层的系统中出现的过 热度将更小，从而发生蒸气爆炸的可能性也降低，即使发生，其爆炸能量也更小。 国内对于该领域的研究始于２０世纪９０年代，起步较晚，而且其投入的力量尚不多。 随着计算机技术的发展，其研究大多依靠计算机模拟技术来实现。 北京科技大学自１９９２年开始对火焰包围环境下水平圆柱容器内液化气介质的传热 传质机理进行分析研究，建立了相应的数值模拟模型【２９Ｊ。该校还和加拿大ＮｅｗＢｒｕｎｓｗｉｃｋ大学火焰科学中心合作，相继对容器壁裂缝以及机械振动冲击等引起的液化气容器爆炸 机理进行了研究，开发了相应的数值模拟模型［３０，３１１，同时还提出了“冷爆炸＂的概念【３２１。 武汉交通科技大学李格升，郭蕴华等人在交通部资助下，对液化石油气储运过程中 突发事故的机理进行研究与仿真，对其典型结构建立了相应的数值模型，开发了仿真软 件【９】。对于液化气压力容器，设计开发了在非正常热环境下的热响应的仿真系统，该系 统以参数曲线的形式较好地模拟了液化气容器的热响应过程。 中国人民武装警察部队学院的邢志祥等对ＬＰＧ储罐在池火焰和喷射火焰两种火灾 环境中的热响应进行了实验研究，建立了数值模型［３３，３４１，并利用数值模拟程序ＬＰＧＴＲＳ 和流体力学软件Ｆｌｕｅｎｔ对热响应过程进行了定量模拟分析１３５１。１．２．２储油罐区火灾爆炸机理研究进展油罐火灾事故损失大，而且是目前难以扑救的火灾之一。油罐内储存的各种油品一 般都具有易挥发、易流失、易燃烧、易爆炸的性质。一旦发生火灾，通常是火势猛，火 焰高，对周围的热辐射强度非常大，直接威胁周围的物体和邻近的储罐。如果扑救不及 时，很容易引起相邻油罐着火，使火势扩大。由于油料是易流动的液体，在火灾导致设 备破坏的情况下，也很容易造成火势的扩大。同时，由于油品中水的存在，在重质油料 储罐火灾过程中还有可能出现沸溢或喷溅现象，此时不仅火情猛烈发展，而且还严重危 及现场扑救人员的生命安全。油品在一定的温度下能蒸发出大量的可燃蒸气，当这些蒸 气与空气混合达到一定浓度时，遇到明火就会发生化学性爆炸，油罐在火焰和高温的作 用下，罐内的蒸气压力会急剧增加，当其超过容器所能承受的极限压力时，也会发生物 理性爆炸。 油罐火灾的实验研究国内外都已经开展了几十年，从Ｂｌｉｎｏｖ和Ｋｈｕｄｉａｋｏｖ［３６１１９５７年首第一章绪论次开展实验研究以来，英国、日本、西班牙等发达国家都进行了油罐石油产品火灾爆炸 的实验研究，并取得了一些具有应用价值的成果。 Ｂｌｉｎｏｖ和Ｋｈｕｄｉａｋｏｖ在１９５７年用４种不同的燃料进行了池火实验，实验的直径范围从 小于ｌｏｍ直至Ｕ２２ｍ。通过实验他们发现燃料的燃烧速度并不依赖于油池的大小。１９５９年， Ｈｏｔｔｅｌ在研究了他们的实验数据后，提出了在紊流池火灾中，火灾主要是通过辐射的形式向燃料表面传递热量的【硼。日本学者在１９７９年和１９８１年进行了６次大尺度池火灾实验，在实验中测量了火焰的 可见高度、燃烧速率、火焰对环境的辐射强度以及火焰对燃料液面的热反馈等参数。Ａｋｉｔａ 和Ｋａｓｈｉｏ［３８】研究了这些数据后发现燃料的燃烧速率近似为常量，与油池直径无关。而且 在油池外几何条件相似位置处，辐射强度随着油池直径的增加而减少。此外他们还发现 当油池规模增大时，烟粒子的产生率增加，并在火焰外面形成了一个厚的烟灰层，烟灰 层吸收了一部分火焰的热辐射，使火焰对环境的热辐射减少，这种现象称为“烟阻效应＂。 Ｔａｋａａｋｉ［３９】等人在大型油罐火灾实验数据的基础上，研究了火焰温度、辐射热、燃烧速度以及燃烧产物和火焰形状等参数，并发现小于１０ｍ的油罐燃烧实验的研究结果不可以被外推到大直径的油罐火灾上。ＨｉｒｏｓｈｉＫｏｓｅｌ（ｉ【４０ｌ对不同燃料的辐射热流进行了研究，总结出辐射热随着油罐直径的变化规律。他认为当油罐的直径小于３ｍ时，平均辐射强度随着油罐直径的增加而增加；当油罐直径在３ｍ左右时，辐射强度达到最大值；当油罐直径大于３ｍ，由于烟阻效应的 影响，随着直径的增加其辐射强度逐渐减小。另外，Ｈｉｒｏｓｈｉ Ｋｏｓｅｋｉ在直径为６ｍ的庚烷 油池燃烧实验中采用６０只热电偶对火焰温度场进行了测量，得到了火焰的等温线图，然 后研究了不同规模火灾的温度分布规律，发现火焰温度随着油罐直径的增加而增加【４¨。 西班牙的Ｅｕｌａｌｉａ Ｐｌａｎａｓ．Ｃｕｅｈｉ［４２１１９８９年通过对４ｍ２的乙烷油池和１２ｍ２煤油油池燃烧实验 的研究，给出了一个火焰温度随时间和轴向高度变化的关系式。ＨａｍｉｎｓＡ．￥口Ｆｉｓｈｅｒｔ４３ｌ在直径０．３ｍ的油盘上对甲苯、庚烷和甲醇分别进行了实验。实验结果表明，小面积池火向燃料表面辐射的热流沿油罐半径方向是均匀的，大约在 ３０ｋＷ／ｍ２左右，根据油品种类不同有所差异。而Ｇｒｉｔｚｏ和Ｎｉｏｏｌｅｔｔｅｒｔ４４ｌ等人通过对大直径 的油罐实验得出池火向燃料表面辐射的热流不是均匀的，差别很明显。Ａｌｇｅｒ［４５１等人测 量了３ｍ直径的甲醇罐火灾实验，发现辐射热从罐中心到罐边缘的数值逐渐减小，推断可 能是由于火焰的不同部位的传热方式不同而造成的，罐中心的热量以辐射为主，而周围 的热量以对流为主。国内的一些研究机构也进行了相关的研究，如天津消防研究所、火灾科学国家重点 实验室等，在“九五＂科技攻关项目中对油罐扬沸火灾机理及预测、管道泄漏火灾进行了实验研究。其中天津消防科学研究所在１９８７年对１００ｍ３和５０００ｍ３的油罐开展过原油的 燃烧及灭火实验，取得了一些有价值的实验数据和研究成果，但是其主要目的还是验证 氟蛋白灭火剂的效果。 南京工业大学的蔡丽辉、蒋军成通过宽沸程油品的油罐火灾沸溢实验，对油层内部传热过程进行了详细的分析，认为油罐火灾沸溢事故可以近似的看作一个无内热源、常物性的非稳态传热问题，其过程分为油水界面不参与换热和参与换热两个阶段。同时还６第一章绪论建立了油罐火灾沸溢发生时间预测模型，对两个不同的阶段，分别进行了理论分析和数 值方法进行求解，并同实验数据对比。计算表明，燃烧速度和油罐底部水层厚度对沸溢 时间的影响很大，而降低罐壁温度并不能有效的延迟沸溢的发生［４６】。 中国人民武装警察部队学院的魏东通过对直径分别为ｌｍ、１．５ｍ和２．７ｍ的油罐火灾 实体实验，获得了油品的瞬时燃烧速度的变化规律，并拟合了相应条件下的实验关联式。 并利用相似原理将实验结果推广到大直径油罐的火灾过程中，提出了预测燃烧速度动态 变化的规律及其求解方法［４７，４８］。 石油大学的李自立对国内外油田原油沸溢特性实验研究的方法和实验结果进行了分析， 指出在原油罐火灾中，当乳化原油含水率大于１％、乳化水水滴直径在１１０ｐｍ以上时， 沸溢在热波到达罐底后才会发生。并且还提出当原油储罐发生火灾后，可采用ｌｍ／ｈ的 热波速度来判断热波在油罐中所处的位置１４纠。１．３目前国内外研究存在的问题由于石化产品储罐及储罐区的火灾爆炸事故具有财产损失大、人员伤亡多、社会影响大等特点，因而其事故机理及预防控制技术一直是国内外研究人员在易燃液体火灾和消防领域中的研究热点，对此进行了大量的实验研究，建立了相关的模型，取得了一系 列进展。其研究主要集中于液化石油气储罐及石油储罐在各种类型火灾中的失效过程、 液化石油气储罐的ＢＬＥＶＥ事故机理和过程、储罐在运输过程中火灾爆炸事故机理、石油储罐池火灾周围的温度分布等。目前国内外对易燃液体火灾爆炸机理研究基本上都集中在石化产品储罐和储罐区 上，对其他使用易燃液体的工业生产过程（如涂装作业、制药车间等）的火灾爆炸事故机 理研究较少。实际上这些使用易燃液体的工业生产过程的火灾事故一旦发生，后果也是 很严重的，例如２００６年２月，天津科力汇力自行车（电动车）公司的喷涂车间发生火灾爆 炸事故，烧毁厂房面积１万多平方米，１万多辆成品自行车、约３万辆半成品自行车被 烧毁，经济损失惨重。因而十分有必要对这些场所的火灾爆炸事故机理及其控制预防技 术进行研究，以避免造成重大人员伤亡和财产损失。据此本文选择针对典型的使用易燃 液体的工业作业场所（涂装车间）的火灾爆炸事故机理及其控制预防技术进行研究。１．４本文研究的目的和意义涂装作业遍及国民经济的各个部门，尤其在机械、轻工、交通运输和化学工业中的 应用更是举足轻重。涂装既有保护金属不被腐蚀或减缓其腐蚀的功能，同时也赋予产品 优美的装饰性，已经成为产品特别是机电、轻工产品表面保护所采用的最基本、最广泛 和最有效的手段。 但是在涂装作业过程中，由于大量使用的挥发性溶剂、助剂和漆料都极易燃烧，且闪点很低，在涂装作业过程中这些溶剂会有相当大的部分以蒸气和漆雾的形式散发在喷漆车间内。由于涂装生产线上的喷漆室大都为密闭型，所以这些溶剂蒸气和漆雾很容易７第一章绪论在喷漆室内与空气混合达到爆炸极限，一旦遇到明火或火花就将发生火灾爆炸事故，且 火灾爆炸事故后果非常严重，极易造成重大的人员和经济损失。１９９３年至１９９６年４年 间，我国共发生涂装作业场所火灾２２００起，其中特大火灾２７起，重大火灾事故２５２起，烧毁厂房等建筑物ｌＯ万ｍ２，设备７００套（台）以上，伤亡７０余人（其中死亡５０人以上），直接经济损失１．１３亿元【５们。因而对此类使用易燃液体，具有发生火灾爆炸事故危险的 事故机理进行分析研究，进而依据分析结果选择合适的控制预防措施，对于预防和控制 此类场所的火灾爆炸事故危险性，减轻事故危害，都十分具有意义。１．５本文的研究内容从以上对国内外在易燃液体火灾事故机理和预防控制技术的综述来看，目前国内外 在该领域的研究范围主要集中于石化产品储罐及其储罐区的火灾爆炸事故上，对其他使 用易燃液体的工业作业场所的火灾爆炸事故机理研究较少，而涂装作业就是比较典型的 一类使用易燃液体具有很高火灾爆炸危险性的作业场所。因此本文选取涂装作业场所进 行火灾爆炸事故机理及其控制预防技术的研究，主要包括以下几部分内容： （１）分析当前涂装行业广泛使用的静电喷涂设备的工作原理和所使用的原料的火灾 爆炸危险性，并结合作业现场情况分析此类场所的火灾爆炸事故的过程，找出事故发生 的机理； （２）分析几种常用的消防系统的灭火原理，并结合涂装作业场所的火灾爆炸事故机 理比较这几种消防系统对此类场所的消防事故的控制能力和适用性，最后选择合适的消 防系统； （３）将层次分析法和模糊数学相结合，找出一种对涂装作业场所的消防安全水平评 价的新方法。该方法使用层次分析法构建涂装作业场所的消防安全评价指标体系，并得 出各个指标的权重，而后利用模糊数学的方法计算出涂装作业场所的消防安全评价得 分，并据此对其消防安全水平评级； （４）将讨论后认为适用于涂装作业场所的消防系统具体应用到某自行车厂涂装车 间，并采用层次模糊综合评价法对其消防安全水平进行评价。１．６本文拟解决的关键问题（１）研究涂装作业过程中漆雾的蒸发过程，找出在给定条件下可燃蒸气浓度随时间 变化的规律； （２）在分析涂装场所火灾爆炸事故过程的基础上，结合各种消防系统的灭火机理， 找到能够有效抑制涂装作业场所火灾爆炸事故的消防系统； （３）研究层次分析法和模糊数学，构建一种基于这两种方法的适用于涂装作业场所 的消防安全评价方法。第二章涂装作业场所火灾爆炸事故机理第二章涂装作业场所火灾爆炸事故机理２．１涂装作业工艺２．１．１静电喷涂的原理 静电喷涂技术是二十世纪六十年代兴起并被大力推广的技术。静电喷涂比一般喷涂 更先进，即效率高、涂装效果好、对环境影响更低且自动化程度更高，大大改善了涂装 作业场所的作业条件，因而被广泛采用。 静电喷涂是基于涂料雾化粒子和被涂工件之间产生不同的电荷而实现喷涂的方法。 要产生不同的电荷，多采用以接地的被涂工件为阳极，以喷枪为阴极，在高电压下两极 之间产生高压静电场，阴极产生电晕放电，使喷出的涂料雾化并带电，带电的雾化涂料在电场力作用下，高速、高效地飞向阳极并吸附在被涂工件的表面。在高压静电场的作用下，涂料雾化程度高，喷涂速度快，带电涂料不会任意分散，因而涂料的利用率高， 对环境的污染也更小［５１１。 所谓电晕放电是自激放电过程中的一种现象。随着加在负电极上的电压增大，负电 极上逸出的电子在强电场下动能增大，高速撞击空气分子后使空气分子电离，同时也放 出电子，这些电子再经电场加速去撞击另一些空气分子，从而产生链锁电离反应，使负电极附近的空气形成电离区，涂料微粒就在这个区域内带上电荷，这是静电喷涂得以实现的一个必要条件。如果加在负电极上的静电压过低，在负电极与工件之间不能产生电 离区，涂料微粒不能带电，涂装的效果就达不到要求；而若静电压过高，或负电极与工 件间距过小，就容易产生火花放电现象，有引起燃烧甚至爆炸事故的危险。在静电喷涂 作业中，几乎都是将喷枪作为阴极，被涂工件作为阳极，这是凶为阴极放电的临界电压 低，且不易产生火花，生产较安全。 以旋杯式静电喷涂设备为例，其工作原理如图２－１所示。ｌ一商压静电发舷器２一供漆系统３一供气系统 ４一旋梯５一接鼹６一：：￡件图２．１旋杯式高速静电喷涂设备工作示意图９第二章涂装作业场所火灾爆炸事故机理２．１．２静电喷涂设备 静电喷涂设备一般包括高频高压发生器、静电喷枪、挂具、传动装置以及供漆装置 等，在此主要介绍关键设备高频高压静电发生器和静电喷枪。（１）高频高压静电发生器。该设备一般由升压变压器、整流回路、安全回路等组成， 输出直流电压为４～１２０ｋＶ，电流约３００ｐＡ，消耗功率约２００Ｗ。随着半导体技术的发展， 高频高压静电发生器正向微型化发展，美国ＧＲＡＣＯ公司推出的静电发生器可装载手提 式喷枪内，外接１２～２０Ｖ的电源即可。它采用微型气轮机带动摩擦轮发电，安全可靠， 性能优越。 （２）静电喷枪。在静电涂装中，静电喷枪既是涂料雾化器又是放电极。它的功能不 仅使涂料分散和充分雾化，而且还要使油漆液滴充分带电。静电喷枪的种类很多，但是 原理基本相同。 静电喷枪的工作原理是靠静电斥力、离心力、压缩空气或液压等作用力将输送到喷 枪前端的涂料予以分散和雾化，飞离喷头，喷头前端配置有很尖锐的针状或锐边状的放电极。当接上负高压电后构成不均匀电场，即产生电晕放电。涂料液滴飞离喷头，途经喷头前端电极周围的电晕套而获得电荷，带电的涂料液滴靠静电斥力在飞行过程中进一 步雾化，并靠静电引力吸附于被涂工件。雾化涂料的方式一般是合用几种作用力，但静 电斥力始终是因素之一。按雾化涂料的方式，工业中常用的喷枪可以分为离心静电雾化 式、空气雾化式和液压雾化式三种，如表２－１所示ｐ列。表２．１喷枪的分类在当今的涂装生产广泛使用的喷枪是旋杯式高速静电喷枪，其结构如图２－２所示。在喷枪枪头部位装有一个能高速旋转的旋杯，它利用旋杯旋转所产生的离心力将涂料雾化，旋杯的转速从每分钟几千转到几万转不等，其边缘的线速度可高达３０ｍ／ｓ以上。其 离心力方向与静电引力不同，带电漆雾就沿两者合力的方向移动而吸附在工件上。１。旋杯２．涂料入订飘空气马达４．黼压电缆 再．绝甓挚翠谨ｓ．绝缘－叟嬲７．憨髓８．踅鹰图２．２旋杯式静电喷枪结构图１０第■章涂装作业场所火灾爆炸事故机理２．２涂料组成及其火灾危险性２．２．１涂料的组成 在涂装工作中广泛使用的溶剂型涂料一般由挥发部分和不挥发部分组成。其具体构 成如下：Ｉ ＩＩＩ主要成膜物质一合成树脂、天然树脂、植物油等次要成膜物质一颜料、体质颜料等 挥发部分一溶剂、助溶剂、稀释剂涂料｛不挥发部分｛ｌ辅助成膜物质一增韧剂、催干剂、固化剂等一般涂料中的挥发部分一溶剂、助溶剂和稀释剂都属于有机溶剂，几类常用的溶剂如表２．２所示。表２－２几种常用的有机溶剂２．２．２溶剂的火灾爆炸危险性 表２－２所列出的各类有机溶剂，绝大部分都是易燃液体，具有很高的火灾爆炸危险性，其特性主要有： （１）大部分溶剂的闪点在常温（２８℃）以下，有的还在Ｏ＇Ｃ以下（例如常用的丙酮的闪 点是．１９＂Ｃ），易燃性很强；（２）爆炸下限一般在１％书％之间，爆炸所需可燃蒸气浓度低，爆炸危险性高；（３）极易挥发，当其挥发出的蒸气与空气混合形成可燃混气后，遇火源或高温物体 时，会引起火焰的扩散式燃烧；（４）所需点燃能量微小，遇到机械火花、静电电火花等微小能量均可能点燃，具有较大的火灾爆炸危险性； 故的危险； （６）随温度升高，具有点燃危险的递增性； （７）有机溶剂气体的密度大于空气的密度，因此其易积聚在不易通风的低洼区域，．（５）在喷溅、雾化和在管道流动时可能出现带电过程，有静电放电导致火灾爆炸事增加了发生火灾的可能性以及发生火灾时灾情扩大的可能性。第二章涂装作业场所火灾爆炸事故机理２。３涂装场所火灾爆炸事故机理２．３．１可燃液体的着火过程液体可燃物燃烧时，火焰并不紧贴在液面上，而是在空间的某个位置。液体可燃物的着火过程常用图２．３表示，这表明在燃烧之前，液体可燃物先蒸发，其后是可燃物蒸气的扩散，并与空气掺混形成可燃混合气，着火燃烧或爆炸后在空间某处形成预混火焰 或扩散火焰ｆ５２１。 从以上的分析可知，绝大部分溶剂闪点低、爆炸下限小、所需点火能小，因而对于涂装作业场所来说，其火灾爆炸危险主要来自于作业所使用的漆料中的溶剂。任何燃烧现象都需要至少具备可燃物（还原剂）、助燃物（氧化剂）和点火源这三个要素，在涂装作 业场所中，在这三个要素中能够实现控制的只有可燃物和点火源两项，溶剂等易燃液体 的着火需要先蒸发为可燃蒸气，且与空气在一定浓度范围内混合，然后遇火源或高温物体才会发生火灾爆炸现象。因此本文从涂装场所的溶剂蒸气浓度的角度，以使用旋杯式 静电喷涂设备的涂装场所为例对此类场所的火灾爆炸事故机理进行分析。图２．３可燃液体着火过程示意图２．３．２静电喷涂中漆雾粒径计算在旋杯式静电喷涂设备喷出的漆雾中包含成千上万大小不等的油漆颗粒，因而衡量 漆雾粒径的大小，通常采片ｊ“平均直径＂的概念。根据尺寸平均的方法，有下列几种平 均直径计算方法‘５３１。 （１）算术平均直径，其定义为：ｄ一哿式中西和”，分别表示第ｉ组漆雾的直径和数目。（２－１）（２）表面积平均直径，其定义为：ｄ＝（刳互１２（２－２）第二章涂装作业场所火灾爆炸事故机理（３）体积平均直径，其定义为：ｄ＝醐ｊ面积，于是得：（２－３）（４）所特尔平均直径（Ｓａｕｔｅｒ Ｍｅａｎ Ｄｉａｍｅｔｅｒ），习惯上用符号ＳＡＩＤ表示。设想某假想液雾 群中各个液滴的尺寸均相同，并与实际液雾（各液滴直径不等）具有相等的总体积与总表蚴＝器合适。（２－４）在研究液雾的蒸发过程时，以上四种平均直径定义中，以ＳＡＩＤ描述液滴群的大小最为 对于类似旋杯式高速静电喷枪的离心式喷嘴在空气中雾化液体，可以采用Ｎｅｅｄｈａｒｍ归纳的经验公式计算液雾的所特尔平均直径‘５３１，即：ＤＩＡＳ５２?ｏ，ｍ６．０１＂０一ｏｔ０５ ．０＝――面｝（２?５）式中，Ｄ厂‘液体的运动粘性系数（１０巧ｍ２／ｓ）；仍一液体的表面张力系数（１０。３Ｎ／ｍ）；聊一液体流ｍ＿（ｋｇ／ｈ）；４广喷嘴进出１２１压力差ｉｆ＇ａ）。２．３．３涂料在旋杯内运动的流体力学分析设涂料为不可压缩黏性流体，密度枷，动力粘性系数Ｙｇｔ，ｌ，在黏性流体运动中，根据那斯一斯托克斯（Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ）方程，有：ｘ一净氖等＋等＋割＝警】，一三ｐ丝Ｏｙ＋；∥Ｌ（Ｏ苏Ｚｕ：ｙ一＋矿０２Ｕｙ＋生Ｏｚ２）、１＝ｉａｎｙ（２―６）ｚ一寺警＋氖≥＋等＋刳＝等第二章涂装作业场所火灾爆炸事故机理式中，瓜Ｙ、Ｚ分别为单位质量力在Ｘ、Ｙ、ｚ轴上的投影，“为涂料的运动速度。２．３．４旋杯内涂料运动的力学分析设旋杯角速度为∞，旋杯锥角为０，如图２．４所示，ＯＭ为ｘ轴。ｏ图２－４旋杯内流体运动分析（１）涂料在旋杯内为定常流动，因而塑：０。衍（２）涂料液体在Ｙ轴和ｚ轴上的运动相对于ｘ轴上的运动来说，可以忽略不计，且此模 型的不可压缩流体连续性方程为：誓＋篓＋娑：ｏ 卸’ａｘａｚ（２－７）故而可得知警＝ｏ。０Ｗ（３）在旋杯内的涂料液膜所受的重力远远小于惯性离心力，ＮＮＮ ＮＲ考Ｎ惯性离心力 的作用，由方程（２．６）口－１得：鬃＋１０（０２．１：ｓｉＩｌ２口：ｏ ｘ２ａ≯２。∥一～”ｉｉＸｌＹＯ自由表面上的ｘ值，并蝻』时，矽＝旃，则液膜的边界条件为：当矽；０时（旋杯壁面），ｕｘ＝Ｏ；当矽＝么时（液膜的自ｇｓｇ缅），冬；ｏ。ｘ∥Ｏ（２－８）根据上述的边界条件，解方程（２．８），则有：１４第二章涂装作业场所火灾爆炸事故机理、１… ‰＝譬ｓｉＩＩｚ秒（２ｘ．２触一ｘ，≯ｚ）５２“’７（２－９）２．３．５涂料的释出速度涂料通过管道被输送到旋杯中，并在其中受到巨大的离心力的作用，因而迅速在旋 杯内表面扩展成薄膜，并迅速向旋杯的边缘延伸，当其离开旋杯时雾化为液滴，其雾化 程度主要取决于涂料的释出合速度Ｕ，如图２．５所示。图２－５涂料释出速度（１）沿母线方向的速度蜥根据方程（２?９）可得：圹（宅爿ｊ＝（镰爿ｉ（ｒ／ｒａｉｎ）；聊一涂料ａ。，。一．ｍ一（ｍＬ／ｍｍ）。 （２）沿切线方向的速度ｚ“ｐ呐式中，户一涂料的密度（ｋｇ／ｍ３）；∥一涂料的粘度（Ｐａ。ｓ）；ｄＬ旋杯直径（ｍｍ）；”一旋杯转速涂料的切向速度和涂料与旋杯内表面之间的摩擦有关，如果涂料与旋杯内表面之间 产生严重滑动，则涂料离开旋杯边缘时的切向速度要比旋杯的圆周速度小得多，从而降低涂料的释出速度，导致雾化不均匀。Ｆｒａｚｅｒ提出了判断滑动程度的数群：兰。式中， ，删Ｍ表示涂料的流量（ｋｇ／ｈ）。此数群值越大，表明滑动越严重。其取值如下【＿７６】：兰一＞２１４０时，蜥９．５（ｚｒｄｎ）；兰：１４９０时，蜥＜ｏ．６（７砌）；兰：７４５，嘶：ｏ．８（砌）。第二章涂装作业场所火灾爆炸事故机理在旋杯式静电喷涂设备中，一般兰＜７４５，所以一般取嘶＝ｏ．８（ｚｒｄｎ）。冗“仅涂料的释出速度为涂料沿母线方向速度和切线方向速度的合速度，即：（２－１１）２．３．６涂料液滴的蒸发混合物，其浓度分布是球对称的。图２－６表示浓度的变化趋势，其中Ｌ和玢别表示空气和可燃蒸气的质量百分数，注脚ｓ表示在液滴内部。可见，可燃蒸气浓度在液滴表面 最高，随着半径增大，浓度逐渐减小，直至无穷远处，巧乒０。对于空气，浓度变化则假定单滴漆雾在静止的空气中蒸发，则液滴周围的气体是由空气和溶剂蒸气组成的相反。显然，在任意半径处，有耻毕ｌ。图２－６液滴周围成分分布单位时间内从液滴表面蒸发的液体质量，通过Ｓｔｃｆａｎ流动和分子扩散两种方式将可 燃蒸气迁移到周围环境，假设浓度分布为球对称，则有蒸发速度为‘”】：鲁＝一肪２矽等＋材２ｐ哆蒸气的质量分数；１产一液滴表面空气的扩散速度（ｍ／８）。（２?１２）式中，ｍ一液滴质量（ｋｇ）；ｒ液滴直径（ｍ）；Ｄ一液滴与空气之间的扩散系数；】广溶剂第二章涂装作业场所火灾爆炸事故机理考虑剑睾：一孚，根据式（２．１２）可得：ａｒ ６ｌｒ警＝一万２矽譬竹。甜 甜‘‘（２－１３）积分上式，取边界条件为：ｒ＝≥‘∞＝ ＝ｒ＝≥ ■０％％ 、● ＼ｒ●Ｊ可得蒸发条件下液滴的质量蒸发速率：等＝４ｒｔｒ。ｐＤｌｎ（１ｔＢ）发体积速率为：（２－１４）式中，Ｂ为物质交换系数。根据此式可得涂料离开旋杯后在离心力作用下产生的漆雾蒸一ｄＶ。旦―２２．４―ｍ１一ｄｍａｒｔ ４ｚｃｒ３ｕＭｄｆ（２－１５）式中，卜涂料蒸发体积（ｍ３）；卜旋杯与被喷涂工件的间距（ｍ）；Ｍ一涂料的摩尔质量（ｇ／ｔ００１）。２．３．７计算结果及分析 由于涂装作业场所的火灾爆炸危险主要来自于溶剂蒸发后与空气混合形成的可燃 混气，因而选取工业涂装中较常用的二甲苯溶剂进行计算，并做出如下假设：（１）经过喷漆设备雾化后的漆雾中的各个小液滴的尺寸和蒸发条件都相同，液滴形成后不再进一步分裂，且溶剂与涂料中的其他组分均匀混合； （２）液滴的成分为纯二甲苯，漆雾中的液滴蒸发出的溶剂均是纯二甲苯蒸气，蒸发 出的二甲苯蒸气在整个空间均匀扩散； （３）喷漆作业在一个封闭且没有通风的空间内进行，蒸发出的蒸气在这个空间内均 匀分布，空间内各个点浓度相同，不存在浓度梯度。 选取涂料溶剂及喷涂设备的各个性能参数如表２．３所示，利用公式（２．１５）计算漆雾 中单个液滴的蒸发体积与时间的关系。结果表明，漆雾中的单个液滴从离开旋杯边缘后， 到附着在工件表面上这段过程内的蒸发体积百分数为４６．４％，从而可以近似的认为整个 漆雾在喷涂作业的过程中的蒸发体积百分数也为４６．４％。１７第二章涂装作业场所火灾爆炸事故机理根据涂装车间喷漆室的一般情况，取喷漆密闭车间的体积为４０ｍ３，可得二甲苯蒸 气在整个空间内的体积百分数随时间变化的曲线，如图２．７所示。二甲苯蒸气在空气中 的爆炸极限约为１０／ｏ．－，７０／ｏ（体积百分数），由图２．７可看出，喷涂开始ｌＯｍｉｎ后整个空间内 的二甲苯蒸气体积百分数将达到其爆炸下限，７４ｍｉｎ后将到达爆炸上限。 上述计算结果是基于在喷涂过程中蒸发的溶剂蒸气均匀的扩散到整个作业空间内 的假设得到的，然而实际上由于在室温下二甲苯蒸气的密度大约是空气密度的４倍，所 以在整个空间内二甲苯的蒸气浓度并不是相同，应是呈现一种随高度降低而增大的浓度 梯度，因而喷涂过程中蒸发出可燃蒸气与空气的混合气体在该空间内靠近地面的部位达 到爆炸极限的时间会更短。 在工业涂装场所，喷涂作业一般都是在通风良好的环境下进行的，因而溶剂蒸发出 的可燃蒸气基本上不会与空气混合达到爆炸极限，但是上述计算分析结果表明，若作业 场所的通风条件不佳，或由于某种原因，涂装作业场所的通风停止而喷涂作业仍然继续，则该作业场所局部的溶剂蒸气浓度还是可以在一定时间内达到爆炸下限，此时若混合气体遇火源或高温物体，将会发生火灾爆炸或爆燃事故。８ ７ ６ ５ ４／／＾零≮心瑶３ ２ ｌ／／，５ ｌＯ １５／．／／／／／／。／ ／／一一，Ｏ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ４５５０”６０舒７０７５∞时ｔ司ｔ（ｍｉｎ）图２．７二甲苯蒸气浓度．时间图２．３．８火灾爆炸事故过程静电喷涂场所内聚集的溶剂蒸气与空气的混合气体是此类场所火灾爆炸事故的主要原因，对于可燃混合气的爆炸过程一般有两种理论解释，分别是着火的热理论和链锁反应理论。热理论认为外加能量的存在使靠近它的局部混合气体温度升高（由于导热和 对流作用），使反应速度按指数函数迅速增大，以致达到着火临界工况而被点燃，然后第二章涂装作业场所火灾爆炸事故机理靠火焰传播使整个混合气着火爆炸；链锁理论认为混合气的着火是由于靠近外加能量部 分的混合气被加热而形成活性中心，提供了进行链锁反应的条件，导致体系内自由基的 数目因分支反应不断增加，使反应自动加速，最终使混合气体着火爆炸ｐ引。 在可燃混合气的爆炸反应中不存在纯粹的链锁爆炸或纯粹的热爆炸，二者是同时存 在且相互促进的。这是因为在低温下进行的链锁反应可使系统逐渐加热，从而强化了热 活化（提高了每个分子的运动速度和能量，也增加了分子碰撞的机会），同时在混合气加 温的过程中，不仅加强了热活化，而且也加强了链锁反应的基元反应。一般来说，在较高环境温度下，热的作用是产生爆炸的主要原因；在较低环境温度下，链锁反应是产生爆炸的主要因素【５４１。由于静电喷涂作业场所的环境温度一般为室温，因而其可燃蒸气火 灾爆炸事故主要是一种链锁反应过程。 这里所说的链锁反应是指化学反应体系在某种能量作用下发生反应，反应中不断地 有自由原子或自由基交替地生成和消失，从而使反应持续进行，直至自由基或自由原子 失去能量生成稳定产物。自由原子一般也统称为自由基，自由基也可称为游离基。在反 应过程中，自由基的生成和消失是瞬间完成的，每一个基元反应可形象化的比喻为链锁 一样一环扣一环。链锁反应一般由三个步骤组成：链引发、链传递和链终止。链引发是 指借助于光照、加热等方法使反应物分子断裂产生自由基的过程。链传递是指自由基与 反应物分子发生反应的步骤，在链传递的过程中，旧的自由基消失的同时产生新的自由 基，从而使化学反应能继续下去。链终止是指自由基由于和器壁碰撞，或者两个自由基 复合，或者与第三个惰性分子相撞后失去能量而成为稳定分子【５５１。以Ｈ２和Ｂｒ２的反应为例，其反应过程由以下基元反应构成：（链引发）ＢＨ豪Ｂｒ２ Ｈ矧Ｂｒ‘ｌ。＋专＋’｝（链传递）ＨＨ 。Ｉ 。＋ ２Ｂｒ 哼，＋ Ｂｒ Ｈ （链终止）链锁反应可以分为直链反应和支链反应。直链反应是指在链传递的过程中每消耗一 个自由基的同时又生成一个自由基，直至链终止，因而在链传递的过程中，其自由基数 目保持不变。支链反应是指一个自由基在链传递的过程中，在生成的最终产物的同时产 生两个或两个以上的自由基，自由基的数目在反应过程中是随时间增加的，因此支链反 应的反应速率是加速的。可燃混合气的燃烧爆炸通常属于支链反应。 在支链反应中，当某种外加能量使体系产生活化中心以后，链的传播就不断地进行 下去，自由基的数目因分支反应而不断增多，导致反应速度急剧加快，直到最后形成爆 炸。但是，在链锁反应过程中，不但有导致活化中心形成的反应，也有使活化中心消失 和链锁中断的反应，所以链锁反应的速度是否能得以增长以致爆炸，还得取决自由基浓 度增大的速度与自由基销毁速度之间的关系。支链反应可写成如下通式：１９第二章涂装作业场所火灾爆炸事故机理尺＋４―ｂ伍Ｒ＋尸么―ｂＲ（链引发） （链传递） （链终止）尺山销毁式中，么为反应物；尺为自由基；６【为增倍因子；尸为产物；ｋ为反应速率。对于任意支链反应体系来说，增倍因子涛在一个极限％，只要其增倍ａ因子大于％，则该反应体系就是爆炸性的；当仅小于时嘞，则反应是缓慢进行的，可以认为不会发生 爆炸式链锁反应【５６１。增倍因子的界限值％可表示为：妒“去式中，已为反应批的浓度，其大小与气体的总压强成正比。正是因为链锁反应的最后结果取决于自由基增长速度和销毁速度之间的关系，所以 可以通过增大自由基销毁速度的方式有效的抑制可燃混气的燃烧爆炸。２．４小结本章对目前涂装行业广泛采用的静电喷涂原理和涂装作业中使用的涂料的火灾爆 炸危险性进行了分析，认为此类场所的火灾爆炸危险主要来自于挥发的溶剂蒸气与空气 的混合气体。对使用旋杯式静电喷涂的喷漆场所的溶剂蒸发情况进行了分析，得到了蒸 气浓度与时间的关系式，并以典型喷漆室为例进行了计算，结果表明在没有通风的条件 下喷涂作业开始后很短的时间内喷漆室内的可燃混气浓度就可以达到爆炸下限。 对涂装作业场所的火灾爆炸事故过程进行了分析，认为该过程主要属于链锁反应， 同时根据链锁反应的机理，提出了防爆抑爆的措施。第三章消防系统的比较与选择第三章消防系统的比较与选择３．１常用消防系统使用易燃液体的工业场所是典型的易燃易爆危险场所，因而在这些场所设置合适的消防系统，对预防和控制火灾爆炸事故，减少事故造成的人员和财产损失都有巨大的意 义。常用的消防系统有消火栓灭火系统、自动喷水灭火系统、气体灭火系统、细水雾灭 火系统及超细干粉灭火系统。３．１．１消火栓灭火系统建筑消火栓灭火系统是把室外给水系统提供的水量，经过加压（外部管网压力不满足需要时）输送到用于扑灭建筑内的火灾而设置的固定灭火设备，其是建筑物中最基本的灭火设施。对于一般工业建筑，我国《建筑设计防火规范》【５７】规定厂房、库房应设置 消火栓系统（但耐火等级为１、２级且可燃物较少的丁、戊类厂房、库房，耐火等级为３、 ４级且建筑体积不超过３０００ｍ３的丁类厂房和建筑体积不超过５０００ｍ３戊类厂房除外）。 建筑室内消火栓系统由水枪、水带、消火栓、消防水喉、消防管道、消防水池和增 压水泵等组成。对于单层工业厂房，由于市政管网的给水压力能够满足规范要求，因而 增压水泵一般不需设置。消火栓灭火系统使用水作为灭火剂。水是不燃液体，在与燃烧物接触后会通过物理、化学反应从燃烧物中摄取热量，对燃烧物起到冷却作用，同时水在被加热的汽化的过程 中所产生的大量水蒸气能够阻止空气进入燃烧区，并能稀释燃烧区内氧气的含量从而减 弱燃烧强度，另外经由水枪喷射出来的压力水流具有很大的动能和冲击力，可以冲散燃 烧物使燃烧强度显著减弱。该系统使用水作为灭火剂，具有使用方便、来源广泛、价格 便宜和器材简单的优点【５引。３．１．２自动喷水灭火系统 自动喷水灭火系统是一种在发生火灾时，能自动打开喷头喷水灭火并同时发出火警信号的消防灭火设施。其具有工作性能稳定、适应范围广、安全可靠、控火灭火成功率高和维护简便等特点，可用于各种建筑物中允许用水灭火的保护对象和场所。因此国外一些国家的公共建筑都要求设置自动喷水灭火系统。 自动喷水灭火系统根据系统中所使用的喷头形式不同可分为闭式系统和开式系统 两大类。闭式系统包括湿式系统、干式系统、预作用系统等；开式系统包括雨淋系统、 水幕系统。自动喷水灭火系统分类及不同系统的使用场所及特殊技术要求详见表３－ｌ。１）湿式系统（ＷｅｔＰｉｐｅＳｙｓｔｅｍ）湿式系统是指在准工作状态时管道内充满用于启动系统的有压水的闭式系统。该系 统由闭式喷头、水流指示器、湿式报警阀组、控制阀和至少一套自动供水系统以及消防 水泵接合器等组成。系统采用湿式报警阀，报警阀的前后管道内均充满压力水。２１第三章消防系统的比较与选择当火灾发生时，火源周围环境温度上升，当火源附近的闭式喷头内的感温元件的温度达到预定的动作温度范围时，喷头开启、出水，管网压力下降，报警阀后的管道内压 力下降致使阀门开启，接通管网水源，向系统供水灭火。同时，水力警铃发出报警信号。 如果管网中设有水流指示器，则当有水流经过时，其能够发出电信号，并可直接启动消 防水泵供水。其灭火过程如图３．１所示。图３－ｌ湿式喷水灭火系统工作原理图湿式喷水灭火系统具有结构简单、施工和管理维护方便、使用可靠、灭火速度快、 控火效率高等优点。但由于其管路和喷头中始终充满水，所以其应用受到使用场所环境 温度的限制。表３－１自动喷水灭火系统适用场所及特殊技术要求开式系婷茎霎舞罴鬻燃燃薰 霎》麟的篡淼黯黼架麓辫掣．一统作为防火分隔措施，如建筑中开口尺寸等于或小于应设置独立的阿淋阀组和妻萎１５嘶８蝙螂惭徽舭水幕用于防火卷帘嚣荔裟髫第三章消防系统的比较与选择２）干式系统（Ｄｒｙ ｖｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍ） 干式系统是指在准工作状态时配水管内充满用于启动系统的有压气体的闭式系统。 干式喷水系统一般是由闭式喷头、管道系统、干式报警阀组、报警装置、充气设备、排 气设备和供水设备等组成。该系统是为了满足寒冷和高温场所设置自动灭火系统的要 求，在湿式系统的基础上发展起来的，与湿式系统不同的是，该系统采用干式报警阀组 和能够保持管道内气压的补气装置。 干式自动喷水灭火系统在干式报警阀后的管道充满有压空气或氮气，该系统使用闭 式喷头，当喷头的温度达到预定的动作温度范围而动作后，喷头首先释放出管道内的气 体，气体排尽后，有压水通过管道到达喷头出水并灭火。干式系统的启动原理和湿式系 统相似，只是将传输喷头动作信号的介质由有压水改为有压气体。干式自动喷水灭火装 置的灭火流程图如图３．２所示。图３－２干式自动喷水灭火系统工作原理图干式系统报警阀后的管道内平时不存水，因而对于低温和高温环境均适用。但是该 系统从喷头动作到开始喷水延迟时间较长，灭火效率低，且系统的管道及喷头安装要求 严格，投资较大，维护管理困难。３）预作用系统（Ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ） 预作用系统是指在准工作状态时配水管道内不充水，而是在由火灾自动报警系统自 动开启雨淋报警阀后，管道开始充水转换为湿式系统的闭式系统。该系统将火灾自动探 测报警技术和自动喷水灭火系统有机的结合起来，对保护对象起了双重保护作用。系统 由闭式喷头、管道系统、雨淋阀、火灾探测器、报警控制装置、充气设备和供水设施等 组成。预作用系统与湿式和干式系统的不同之处在于该系统采用配置了雨淋阀的预作用 报警阀组，并配套设置了火灾自动报警系统。 预作用系统的雨淋阀之后的管道在平时充满低压气体，火灾发生时，安装在保护区 的感温、感烟火灾探测器首先发出火警信号，控制器在将报警信号转变为声光信号的同 时开启雨淋阀，使系统的管道在很短时间内完成充水过程，将系统转变成湿式系统，以 后的动作与湿式系统相同。其工作原理如图３．３所示。第三章消防系统的比较与选择图３．３预作用自动喷水灭火系统工作原理图与湿式系统比较，该系统预作用阀后的管道平时不充水，只有在火灾探测系统自动 打开预作用阀后，此段管道才会充水，避免了系统在日常的准工作状态中可能会出现的 水渍现象，同时由于该系统和火灾探测系统联动，因而也避免了干式系统火灾时喷水时 间延迟的缺点。４）雨淋系统（Ｄｅｌｕｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ） 该系统是指由火灾自动报警系统或传动管控制，自动开启雨淋报警阀和启动水泵 后，向开式洒水喷头供水的自动喷水灭火系统，也称开式自动喷水灭火系统。 雨淋喷水灭火系统由开式喷头、管道系统、雨淋阀、火灾探测器、报警控制组件和 供水设施组成。系统动作时所有的开式喷头同时喷水，水量极大。 发生火灾时，火灾探测器将信号传至火灾报警控制器，控制器输出信号打开雨淋阀， 使整个保护区内的开式喷头喷水灭火，同时启动水泵保证供水，压力开关和水力警铃一 起报警。雨淋阀的自动控制常有以下三种方式： （１）湿式控制法。通过湿式导管的自动喷水喷头受热爆破，喷头出水，雨淋阀控制 膜室压力下降，雨淋阀打开，压力开关动作自动启动水泵系统供水； （２）干式控制法。通过干式先导管的自动喷水喷头受热爆破，喷头排气系统泄压， 气动驱动器打开并排水，导致雨淋阀控制膜室的水被排走，雨淋阀控制膜压力下降，雨 淋阀打开，压力开关动作自动启动水泵向系统供水； （３）电气控制法。通过保护区内的火灾自动报警系统探测到火灾后发出的信号，打 开雨淋阀的电磁阀，雨淋阀控制膜室压力下降，雨淋阀开启，压力开关自动启动水泵向 系统供水。 雨淋自动喷水灭火系统的工作原理如图３－４所示。第三章消防系统的比较与选择图３．４雨淋自动喷水灭火系统工作原理图雨淋系统与湿式、干式和预作用等闭式自动喷水灭火系统的最大区别就是采用了开 式喷头，因而系统一旦动作，系统保护区域内将全面喷水。该系统可以有效控制火势发 展迅猛、蔓延迅速的火灾。５）水幕系统（Ｄｒｅｎｏｈｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ） 该系统是指南开式喷头或水幕喷头、雨淋报警阀组或感温雨淋阀，以及水流报警装 置（水流指示器或压力开关）等组成，用于挡烟、阻火和冷却分割的喷水系统。其分为两 种类型：防火分隔水幕和防护冷却水幕。防火分隔水幕是指密集喷洒形成水墙或水帘的 水幕系统；防护冷却水幕是指冷却防火卷帘等防火分隔物的水幕。 水幕系统的工作原理与雨淋系统基本相同，所不同的是水幕系统喷出的水为水幕 状，而雨淋系统喷出的水为开花射流。该系统中的报警阀，可以采用雨淋报警阀，也可以采用通过常规手段操作启闭的阀门。采用雨淋报警阀组的水幕系统，需设置配套的火灾自动报警系统或传动管系统联动，由报警系统或传动管系统监测火灾和启动雨淋阀。 水幕系统的特点是防止火灾蔓延到另一个防火分区，无论是防护冷却水幕还是防火 分隔水幕，都是起到防止火灾蔓延的作用。水幕系统不具备直接灭火的能力，而是利用 密集喷洒所形成的水墙或水帘，或配合防火卷帘等分隔物，阻断烟气和火势蔓延。３．１．３气体灭火系统 气体灭火系统以卤代烷和二氧化碳灭火系统为主，还有卤代烷的替代物与混合气 体、七氟丙烷等灭火系统。气体灭火系统具有基本相同的适用范围和应用限制。 近年来面对世界各国普遍关注的关于保护大气臭氧层的《维也纳公约》和《蒙特利尔议定书》等国际公约，决定逐步停止使用哈龙灭火剂，卤代烷灭火系统也逐步推出了 市场。目前常有的气体灭火系统主要有二氧化碳灭火系统、三氟甲烷（ＨＦＣ－２３）气体灭火系统、七氟丙烷（Ｉ－ＩＦＣ．２２７ｃａ）气体灭火系统等。 气体灭火系统由灭火剂储存装置、启动分配装置、输送释放装置和监控装置等组成。第三章消防系统的比较与选择气体灭火系统的工作原理是：防护区一旦发生火灾，首先火灾探测器报警，消防控制中 心接到火灾信号后，打开联动装置（关闭开口、停止空调等），延时约３０秒后，打开启动 气瓶的瓶头阀，利用气瓶中的高压氮气将灭火剂储存容器上的阀门打开，灭火剂经管道 输送到喷头喷出实施灭火。延时３０秒主要是考虑防护区内人员的疏散。系统灭火过程 如图３－５所示。图３．５气体灭火系统工作原理图气体灭火系统按其对防护对象的保护形式可以分为全淹没系统和局部应用系统两种；按其装配方式可以分为管网灭火系统和无管网灭火装置两类，在管网灭火系统中按 其使用方法不同又可以分为组合分配灭火系统和单元独立灭火系统。 全淹没系统是指在规定时间内向防护区喷射一定浓度的灭火剂，并使其均匀地充满整个防护区的气体灭火系统。该系统适用于扑救封闭空问的火灾。全淹没系统的灭火作用是基于在很短时间内使防护区充满规定浓度的气体灭火剂并通过一定时间的浸渍而 实现的，因而要求防护区要有必要的封闭性、耐火性和耐压性。局部应用系统是指向保 护对象以设计喷射强度直接喷射灭火剂，并持续一定时间的气体灭火系统。 通过管网向保护区喷射灭火剂的气体灭火系统称为有管网灭火系统；按一定的应用 条件，将灭火剂储存装置和喷嘴等部件预先组装起来的成套气体灭火装置称为无管网灭 火装置，又称预制灭火装置。（１）二氧化碳灭火灭火剂 二氧化碳在常温常压条件下以无色无嗅的气体存在，单位体积重量约为空气的１．５倍。二氧化碳不能燃烧或者助燃，达到一定浓度时可令人窒息。其临界温度为３１．４℃，临界压力为２．４ｍＰａ，固、液、气三相共存点温度为．５６．６＂Ｃ，该点压力为Ｏ．５２ｍＰａ。在该 压力下，液相不存在，在这个温度以上固态不存在。因而在三相点与临界点之间，储存 于密封容器内的二氧化碳是以气、液两相共存的，其压力随着温度的升高而增加。二氧 化碳灭火系统基本上就是选择气、液两相储存，并根据经验选择了两种储存状态，一种 是常温储存，环境温度允许在Ｏ℃￣６０℃之间变化，称为高压储存；另一种是在－２０＂Ｃ～１８℃ 的温度条件下储存，称为低压储存。我国目前大多数二氧化碳灭火系统采用高压储存。第三章消防系统的比较与选择二氧化碳释放到防护区后，由于压力骤然下降，使得二氧化碳迅速由液态变为气态， 这个过程会从周围的环境吸收大量热量（每千克液态二氧化碳气化时大约需要吸收１３８ 千卡热量），使保护区的温度急剧下降，通过冷却燃烧物和火场的目的，但是这种冷却 作用还不足以扑灭火焰。它的灭火作用主要是依靠通过增加二氧化碳的浓度以降低空气 中氧气浓度。在灭火中二氧化碳被释放出来，它会分布于燃烧物的周围，稀释周围空气 中的氧气浓度。氧气浓度的降低，能使燃烧物燃烧时的热释放速率减小。当热释放速率 减４，Ｎ低于热散失速率时，燃烧就会停止下来，这是二氧化碳灭火的窒息作用。（２）三氟甲烷饵叮Ｃ．２３）灭火剂 三氟甲烷是一种卤代烷改良产品，既具有卤代烷灭火剂灭火速度快、效率高的优点， 又克服了卤代烷灭火剂在环保方面的缺陷，对臭氧层的耗损潜能值（ＯＤｅ）为零，环保性 能好，是国际环保组织和我国正式公布允许使用的几种洁净气体灭火系统之一，性能稳定，可以长期储存而不变质，可用于扑救Ａ、Ｂ、Ｃ类火灾和电气火灾。三氟甲烷是一种无色、无味、不导电的气体，其密度大约是空气的２．４倍，临界温度为２５。９。Ｃ，临界 压力为４．８４ｍＰａ。 三氟甲烷主要以物理窒息和化学抑制作用灭火，其灭火速度和灭火效率高于二氧化 碳灭火剂。其主要通过降低空气中的氧气含量，使空气不能支持燃烧，从而达到灭火目 的。但是在灭火实践中，灭火所需的三氟甲烷药剂量并未使空气中氧气浓度达到助燃点 以下，因而可以认为，在其灭火过程中可能吸收或破坏了燃烧链式反应的自由基，降低 了自由基的生成速度，减弱了燃烧强度［５９１。 （３）七氟丙烷（ＨＦＣ．２２７ｅａ）灭火剂 七氟丙烷是一种无色无味的气体，不含溴和氯元素，其化学分子式为ＣＦ３ＣＨＦＣＦ３， 采用高压液化储存，其灭火效能与卤代烷１３０１相类似，对Ａ类和Ｂ类火灾均能起到良好 的灭火作用。七氟丙烷气体灭火剂中不含溴、氯元素，灭火后不破坏臭氧层，ＯＤＰ值 为零，因此是一种清洁灭火剂。七氟丙烷气体灭火剂灭火后具有一定的温室效应作用， ＧＷＰ值为０．６，但是与交通工具和热电厂等产生的二氧化碳相比，环保专家认为该灭火 剂在灭火过程中所产生的温室效应作用很小，可以忽略不计。 七氟丙烷的灭火机理以化学作用为主，物理作用为辅。七氟丙烷灭火的物理作用主 要体现在冷却方面。一般而言，分子量大的卤代烷，汽化潜热就大，故七氟丙烷冷却效 果好；同时，七氟丙烷中氟原子数为７，在卤系元素中氟的稳定性最高，七氟丙烷蒸汽 受热进行分解要吸收热能，且分解发生在碳氟键上，消耗的能量大，冷却效果好。其灭 火的化学作用主要是通过灭火剂的热分解产生含氟的自由基，通过气相反应消耗燃烧链式反应中产生的甜、ＯＨ＂和０５－等活性自由基，从而抑制燃烧过程的链式反应来实施灭火。但卤素原子活性基中以氟的自由基半径最小，捕捉燃烧中活性基盯、ＯＨ＂的能力最低；此外，产生的ＨＦ性质稳定（这正是Ｉ－ＩＦ生成量大的原因之一），不像ＨＢｒ和ｍ有再次捕捉ＯＨ＂活性基的作用。因此七氟丙烷的化学灭火效能不如哈龙１３０１１６０】。第三章消防系统的比较与选择３．１．４细水雾灭火系统 细水雾系统是近年来世界各国发展较快的一种崭新的水雾灭火系统，细水雾在２０ 世纪４０年代开始应用到消防领域，９０年代初，芬兰、美国、加拿大和德国等少数发达 国家开发了细水雾灭火系统，１９９３年美国组成了细水雾灭火系统ＮＦＰＡ技术委员会，并 于１９９６年正式发布了ＮＦＰＡ７５０《细水雾灭火系统标准》，从而使细水雾灭火系统在消防 工程上得到了广泛的应用。 该系统将压力水从喷射孔中高速喷出，与周围的空气产生强烈的摩擦，水流被撕裂， 从而形成直径非常小的雾滴，通常在几十微米到几百微米之间。美国消防协会（ＮＦＰＡ） 将细水雾系统的粒径定义为细水雾在最小设计工作压力下，在喷头分水盘下ｌｍ处平面 上，测量得到的雾滴尺寸，雾滴粒径的分级标准如表３．２ｔ６ｌ】所示。表３－２雾滴的粒径分级标准 Ｉ级水雾 Ｄｖｏ．ｊ＝ｌＯＯｐ．ｍ（水雾累积容积１０％时，最大雾滴尺寸＜１００ｐ．ｍ） Ｄｖｏ．９＝２００Ｉ＿ｔｍ（水雾累积容积９０％时，最大雾滴尺寸＿＜２００１ｔｔｍ） Ⅱ级水雾 Ｄｒｏａ＝２００１．ｔｍ（水雾累积容积１０％时，最人雾滴尺寸＿＜２００ｐｒｏ） Ｄｒｏ．９＝４００Ｉ．ｔｍ（水雾累积容积９０％时，最大雾滴尺寸＿＜４００ｐｒｏ） Ⅲ级水雾 Ｄｖｏ．ｔ＞４００Ｉ＿ｔｍ（水雾累积容积１０％时，最大雾滴尺寸＞４００ｐｍ） Ｄｖｏ．９＿＜１０００ｐｍ（水雾累积容积９９％时，最大雾滴尺寸＿＜１０００ｐ．ｍ）细水雾系统按压力可分为高压系统（＞３．４５ｍＰａ），中压系统（１．２１ｍＰａ－３．４５ｍＰａ）和低压 系统（＜１．２１ｍＰａ）；按系统应用可分为开式系统和闭式系统（湿式、干式和预作用系统）； 按系统形式可分为全淹没系统、局部应用系统和分区保护系统；按动力驱动方式分为泵 组式（由水泵、水箱、管道和喷头等组成）和瓶组式（由气瓶、储水瓶及相应的附件如瓶头 阀、高压软管、喷头等组成）。 以湿式细水雾灭火系统为例，介绍细水雾灭火系统工作原理。湿式细水雾灭火系统 的工作原理和湿式自动喷水灭火系统基本相似，湿式细水雾灭火系统的管网平时处于满 水状态，并由稳压泵将官网内压力维持在１．６～１．８ｍＰａ的范围内，管网中微小的压力波动 则由泵组中的稳压罐消除，当管网中有微小的压力波动，压力下降到１．６ｍＰａ时，稳压泵 启动对系统补压，当压力达到１．８ｍＰａ时稳压泵停止。 当有一个或几个喷头的玻璃泡因起火而破裂时，水会从喷头喷出，管网中的控制压 力随之下降。稳压泵收到压力传感器传来的压降信号后马上启动，以便维持原有的压力 水平，此时压力传感器的压降信号就会传输到系统的控制箱。如果管网的控制压力下降 到１．３ｍＰａ以下，则高压泵就会启动（同时关闭稳压泵）以提供３．５ｍＰａ的工作压力，同时水 流指示器发出起火区域的信号。如果高压泵的流量高于已打开喷头所需的流量，则超出 部分将通过溢流阀流回储水箱。系统的泵组一旦启动，将持续运行，直到被管理人员或 消防人员关闭。 其系统工作流程为：当保护区发生火灾时，闭式喷头动作喷水，压力开关动作，并将压降信号传输给控制箱，同时水流指示器动作，将起火区域的信号送往消防值班室，然后第三章消防系统的比较与选择控制箱发出声光报警信号，并启动高压泵，实施灭火。如图３．６所示：图３－６湿式细水雾灭火系统工作原理图细水雾灭火系统的灭火主要是通过水雾的冷却作用、窒息作用、乳化作用和阻隔热 辐射四种机理实现的［６２１。 （１）冷却作用。由于雾滴直径很小，相同体积的水以细水雾形态喷出时比普通直射 流形态喷出时的表面积要大几百倍，从而加强了热交换的效能，当水雾喷射到燃烧物质表面时，因热交换面积大而会吸收大量的热并迅速汽化，使燃烧物质表面温度迅速降到物质热分解所需要的温度以下，使热分解链中断，燃烧终止。表面冷却的效果不仅取决 于细水雾滴的表面积，同时还取决于灭火用水的温度与可燃物闪点的温度差，闪点愈高， 与细水雾用水两者之间温差愈大，冷却效果亦愈好。 （２）窒息作用。细水雾的窒息作用主要是将空气中的氧气浓度稀释。水雾在火场受热后体积迅速膨胀，汽化形成是原体积约１７００倍的水蒸汽，膨胀的水蒸汽迅速地排挤空气，可使燃烧物质周围空气中的氧气浓度迅速降低，低于燃烧物燃烧所必需的浓度（一 般为１４％），从而达到氧气稀释的目的，因而燃烧将会因缺氧而受抑或中断。实现窒息灭火的效果取决于能否在很短的时间内生成足够的水蒸汽并完全覆盖整个着火面。（３）乳化作用。乳化只适用于不溶于水的可燃液体。当细水雾喷射到正在燃烧的液 体表面时，由于细水雾滴的冲击，在液体表层造成搅拌作用，从而造成表层液体的乳化， 由于乳化层的不燃性使燃烧链中断。同时，乳化层在喷射停止后仍能保持相当长的时间， 这一点对防止复燃是十分有利的。（４）阻隔热辐射。细水雾进入火场后，迅速汽化，蒸汽将燃烧物、火焰及烟羽迅速笼罩，可以很好地阻隔火场的热辐射，减少了火焰到达邻近物体的热传输，防止热辐射 引燃其它物质，达到灭火和阻止火灾蔓延的目的。水雾的喷射动量、流动密度决定了辐射热降低的程度，由于细的雾滴更容易转变为水蒸汽，因而细水雾比其他粗的雾滴有更好的吸热效果。 同时水雾释放后在火场产生的大量水蒸汽还可以消耗燃烧链式反应中所必须的自第三章消防系统的比较与选择由基，增大了自由基的销毁速率，因而可以通过抑制或中断燃烧的链式反应达到控制火 势的目的。３．１．５超细干粉灭火系统超细干粉是指９０％的颗粒的粒径小于或等于２０肛ｌ的固体干粉【６３Ｊ。同一有效成分的 干粉灭火剂，灭火效能与其颗粒大小成反比，超细干粉灭火剂颗粒是普通干粉灭火剂颗 粒直径的几十分之一，其单位质量灭火效能是普通干粉灭火剂的６￣１０倍【６４１。 单位灭火剂的灭火效能与灭火剂颗粒的粒径密切相关，灭火组分Ｉ临界粒径越大，小 于临界粒径的颗粒百分数越大，则灭火效果越好。国内有学者将改性超细化碳酸氢钠粉 体（平均粒径为５ｐｍ）与普通ＡＢＣ类磷酸铵盐灭火干粉和普通ＢＣ类碳酸氢钠干粉在不 同的喷射压力进行了灭火对比实验【６５１，其实验结果如表３－３：表３－３不同压力下的粉体灭火时间其结果表明，相比较于普通干粉，经过超细化改性的干粉灭火时间更短，并且在适当提 高喷射压力后其灭火时间也会缩短。 现在常用的超细干粉灭火系统是脉冲超细干粉自动灭火装置。该装置是一种无管网 的自动灭火系统，其将灭火剂的储存、释放和自动感温启动等功能集于一体。当其自带 的热启动传感器感应到外界温度达到预设值或接到控制系统输出的启动信号时，会在很 短的时间内，利用储存的压缩气体将超细干粉灭火剂向防护区高速喷洒，扑灭火灾。该 装置由壳体、灭火剂、探测器和启动器构成，火灾发生时可以自动或人工启动。 超细干粉灭火剂的灭火机理主要是在密闭空间内靠单位质量中８０％的灭火组分微 粒的化学抑制作用来达到灭火目的，其中较小的微粒保证空间的停留时间，有效的与火 焰中活性物质作用，抑制燃烧；较大的微粒保证灭火剂组分穿过火焰的动量和密度，快 速灭火【５６１。其对火焰的抑制作用可分为物理作用和化学作用。超细干粉进入火焰区后从 火焰中吸收热量而温度上升，达到一定温度后固体微粒发生熔化、气化直至分解而吸收 大量热量，熔化产生的液体微粒也同时吸热升温或汽化。如Ｋ２Ｃ０３在超过８９１℃将发生 以下反应：２ＫＨＣ０３－－４．Ｋ２Ｃ０３＋Ｈ２０＋Ｃ０２ ２Ｋ２Ｃ０３－－＋４Ｋ＋０２＋Ｃ０２ｌ Ｊ第三章消防系统的比较与选择在这些反应的作用下火焰区温度下降，使可燃物的气化蒸发减少，辐射至燃烧表面的热量和用于将已气化的可燃烧分子裂解成游离基的热量被减少，同时使火焰区的氧气浓度 有所降低，惰性气体含量增加，产生了隔离、}