高压细水雾灭火技术在电力行业应用的优越性

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前言

高压细水雾灭火技术是目前国内外绿色消防技术发展的前沿，是运用多种学科的高效环保灭火技术，其先进的灭火机理突破了传统灭火理念，是消防技术发展史上的一次革命。

近年来，我国发生的电气火灾约占各类火灾事故总数的30%左右，高居首位。因此，分析电气火灾原因，研究电气火灾发生的特点和规律，从而找到一种灭火效率高、二次灾害小的新型灭火手段刻不容缓。

电力行业的电气设备、场所种类繁多，火灾原因也非常复杂。如配电室内的变压器、高压开关柜等相关电气设备都是长时间运转的设备，容易发生火灾事故；电缆隧道、电缆夹层也是长时间通过电流发热从而发生火灾；室外油浸变压器过热、负载短路、接触不良等都容易引发火灾，而且其集油、电、固与一体，一旦发生火灾很难控制。

一、电气类火灾特点

1、隐蔽性――电气设备本身就是一个电热源，在规定的条件下不会引发火灾。电气火灾从其隐患（热故障）的存在到火灾的发生是一个过程，具有一定时间的潜伏期。

2、突发性 ――所谓突发性是指电气火灾发生的条件，即电热源、可燃物、通风三个燃烧要素的组合足可以使燃烧发生了，这种组合具有一定的概率性；

3、易蔓延――着火后烟雾和火焰会沿着电线电缆绝缘线路的路径，导管、槽盒穿墙和楼板上洞口，电缆沟、竖井、桥架等处，向水平和垂直方向的其他防火分区蔓延开来；

4、带电的可能性 ――火灾后线路绝缘烧损、破坏，现场电线可能纵横交错，或由于水渍漏电和电源没有切断，人们带着救火心切的心情，误入火场遭到电击。

5、有毒性 ――主要毒性产物有CO、C02和HCl等气体。

二、电力行业消防系统现状

电力行业范围比较广，如变压器（油浸式）、配电室、电缆隧道、电缆沟、电缆竖井、综合管沟、机房等，应用的消防系统也不尽相同。主要应用的系统有水喷雾灭火系统、气体灭火系统、超细干粉系统等。

1、 油浸式变压器

根据规范要求油浸式变压器可采用水喷雾灭火系统进行保护，但根据多年来应用案例进行分析，水喷雾灭火系统具有灭火效率低、电气绝缘性差、水渍损失大等特点，并不太适合油浸式变压器的保护。

2、 电缆隧道、电缆夹层、电缆沟、综合管沟等

关于电缆隧道、综合管沟的灭火系统设计，现有各种规范内部没有明确的要求，目前主要有以下灭火手段。

① 气体灭火系统：二氧化碳、七氟丙烷等，对于大长隧道由于长度比较长采用气体灭火系统并不太适合。

② 水喷雾灭火系统：水喷雾灭火系统具有响应迅速的特点，但其电气绝缘性比较差，雨淋阀及消防泵等设备数量多，投资大而且日常维护费用高等特点，在电缆隧道的应用也存在着诸多缺陷。

③ 超细干粉灭火系统：目前在电缆隧道中应用超细干粉灭火系统的比较多，但也存在不能持续灭火，误喷放等情况。

3、 配电室、变电站、机房

配电室采用的是气体灭火系统（七氟丙烷灭火系统较多）。

三、高压细水雾技术灭火、降烟机理

1、高压细水雾灭火降烟的机理：

高压细水雾具有高效冷却、快速窒息的双重灭火机理，形成了介于液体和气体之间的一种特殊状态，用水量是传统灭火手段的1%，效率是其200-300倍。水（压力在10MPa以上）从一种特殊材料的喷头喷出时，形成粒径在10～100μm的水雾，超细高压细水雾粒径多在10μm以下，遇火后迅速汽化，体积可膨胀1700～5800倍，吸收大量的热，使燃烧表面温度迅速降低；同时，水汽化后形成水蒸汽，将燃烧区域整体包围和覆盖，使燃烧因缺氧而窒息。

高压细水雾所要表现出来的三个特点为：

雾粒的直径要尽量小，微米级；

雾粒的运动飞行速度要尽量快，大于100m/s；

单位空间内雾粒的数量要尽量的多；

当这三个条件都具备时，高压细水雾灭火、降温、降烟的优异性能就充分表现出来。

2、高压细水灭火的特点：

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，具有耗水量小、灭火效率高，不污染环境、对人体无害和对电气设备无影响的优点，是非常先进的灭火技术，愈来愈受到业内的青睐，并在各个领域得到广泛的应用。

高压细水雾系统工作压力为10-16MPa，可与自动报警系统进行联动，实现自动或手动控制，工作可靠，系统响应时间短，维护方便，性价比高。

四、高压细水雾系统与传统灭火系统在电力行业上应用的对比

1、高压细水雾与水喷雾灭火系统的对比

名称

比较项目 高压细水雾灭火系统 水喷雾灭火系统

性能效果 水渍损失 水渍损失极小、高压细水雾遇火后迅速汽化，灭火时对环境的影响很小。联动系统发生意外误动作时，对保护对象及环境基本没有损害或造成的损失最小。 水渍损失大，灭火时对保护对象和环境影响比较大。意外误动作时对保护对象及环境造成的损失比较大。

供水高度 可对1000～2000m高度进行一次供水。 供水高度大大受限，对高层建筑每100m需要增加设备进行再加压供水。增加了设备投资成本、相关建筑成本、维护成本。

操作性 可对防护区随时进行喷雾实验简单易行，安全可靠。 不能对防护区进行喷放试验，且水渍损相对比较大。

安全、可靠性 可靠性高，喷头不会堵塞。

管材选用无缝不锈钢管，管道连接采用氩弧焊工艺焊接而成，具有强度高、耐腐蚀性强、可靠性高等特点。 可靠性差，喷头易堵塞。

管材选用镀锌钢管，管道采用沟槽式卡箍连接。管道试压或日久老化极易出现渗漏。

综合投资 初期投资 喷头、高压泵及阀门等核心部件及管材等都采用不锈钢材质，一次性投资相对较高。但可节约建筑空间及装修费用，建筑整体经济性大大提高。 管道采用镀锌钢管，喷头、消防泵及阀门等都采用一般材质，设备一次性投资相对较低，但要求的管道井及消防水池等投入较大。

占用空间 管道管径为DN10～DN40，占用空间小，安装空间可节约70～80%。 管道管径为DN15～DN100，占用大量的立体空间。

建筑成本 系统不需要设置高位水箱、消防水池等，只需设置一个1～4m3的不锈钢水箱即可。 系统需要设置高位水箱，消防泵房及消防水池等，特别是消防水池不仅占地面积大，造价高。

装修、保温等 管材管径小，对于需要做管道保温的项目，保温比较简单，建筑装修也比较简单，保温和装修费用低。 管道管径大，对于管道需要做保温的项目，保温复杂，保温和装修费用高。

使用寿命及后期维护 使用寿命 高压泵组、喷头、阀组及管材是不锈钢材质，寿命一般可达60年。 使用寿命一般在10～15年，在此期间，必须每年定期检查维修，喷头及管件10年左右要进行更换。

后期维护 后期维护简单，主要是对高压泵房内的设备进行日常维护，更换部分过滤网即可，维护费用低。 后期维护比较复杂，维护费用高。消防泵、报警阀组、供水管网、喷头要定期测试、检修。

2、高压细水雾灭火系统与气体灭火系统的对比

比较项目 高压细水雾 二氧化碳 CO2 七氟丙烷 FM200 烟烙尽惰性气体

IG-541

灭A、B类和电气类火灾的有效性 高效灭火，对密封性及空间温度均无要求，可开门、开窗灭火。更能承受一定的通风，可有效抑制深位火灾。 可以有效灭火，但灭火的不确定性因素较多。最大的问题在于空间密闭条件被破坏时的灭火失效率较高，另外，对于电气深位火灾，复燃的几率较高。

对防护分区面积及容积的要求 对防护分区面积、容积尺寸均无要求，可采用分割喷头进行软分割，分区灵活，对强度及密封性无材料要求。 一个防护区面积不宜大于800m2，且容积不宜大于3600m3。保护区的门窗和墙壁均有特耐压要求和密封要求，另外还要有泄压要求，以防止喷放压力大时造成保护现场爆炸。

有无毒性 无毒，且可以降低火灾现场的烟尘、CO2和CO含量。 人体致命浓度20%，灭火的最低浓度34% 热态下产生HF物质，具有腐蚀性，剧毒 主要由少量CO2和惰性气体组成

对设备的影响 影响小，通过采用可靠工艺及定时控制，影响会降到最低。 影响小 产生的FH，有腐蚀性 影响小

对空间环境及结构要求 对防火区无密闭要求，一个消防项目只需一个高压泵站，节省空间，可靠性高。 防火区须密闭和设计泄压口，超过8个防火分区就要另设一套钢瓶系统。对钢瓶间有避光和通风要求。一个大的消防项目往往需要多个钢瓶间。

吸热、阻隔热辐射及除烟性能 具有很强的吸热、阻隔热辐射及除烟性能。 冷却作用很小，没有阻隔辐射热及除烟性能

对人员安全性要求 有除烟和除CO的能力，喷放时，对人员没有危险，且有保护作用。 气体在对人员喷放时，可造成人员窒息死亡，喷放前人员须撤离现场。

灭火有效性 灭火成功率达100% 据美国统计资料表明，气体灭火成功率仅在40%左右。

有无爆炸性 无任何危险 1、高压气体长期存放，钢瓶存在爆炸的危险；

2、高压气体在快速喷放时，喷放空间内浓度、压力过大时会造成整个灭火空间的爆炸。

安装维护 定期更换水箱内的水即可，60年的寿命。 1、定期更换气体，价格昂贵；

2、高压钢瓶，十年失效。

3、高压细水雾灭火与超细干粉的对比

项目 高压细水雾 超细干粉

灭火机理 冷却和窒息――双重作用灭火机理：由于细水雾

比表面积比较大，吸收热量快，迅速汽化，从而

达到快速冷却、绝氧和衰减辐射等复合作用的灭

火效果。 属化学灭火，超细干粉在火焰中分解汽化、产生大量游离基，进入气相与燃烧产物的游离基相作用，从而终止燃烧反应链。

灭火效率 1、高效灭火：灭火剂效率高，用水量是传统水喷淋系统的1%，灭火效率是其200-300倍，同时，可以解决全空间和遮挡的问题，阻复燃能力强。

2、屏蔽热辐射：对热辐射有很好的屏蔽作用，能抑制火势扩大、防止火灾蔓延。 1、依靠瞬间喷放的干粉来覆盖火源，不能持续灭火，对大面积火灾，灭火效果差。

2、灭火效率低。

降温性能 高效吸热，可以对电缆隧道、电缆夹层喷雾降温 喷放时没有降温效果

安全性 1、安全环保：对环境、保护对象均无损害和污染。

2、净化作用：能洗消烟雾和废气，有利于人员疏散和消防救援工作。

3、喷放时，对人员、设备和环境没有危险。 1、超细干粉用于电气设备等精密电子仪器的消防保护时，对物体有一定腐蚀作用，粉尘也比较难清理。

2、超细干粉在释放过程中，能见度低，会影响人员逃生，高浓度时，人员窒息死亡。

3、电雷管遇静电、雷击等易误报，引爆的电雷管本身具有高危险性，喷放时人要撤离，否则有生命危险。

应用特点 按已颁布的河南地标《细水雾灭火系统设计、施工及验收规范》，高压细水雾系统最大保护空间高度可达23m，一个防护区的保护面积最大可达1000；当分区过大时，可采用细水雾防火分隔，把大空间划为多个分区进行保护。

按有关标准规定，贮压悬挂式安装高度不超过4m，当空间高度超过4m时要分层安装；全淹没保护时独立防护区容积不宜大于2000 m3、面积不宜大于500。

安装维护 1、系统寿命长：所用泵组、阀门和管件均采用耐腐蚀材料，寿命可达60年。

2、安装简便：管道管径小，备用状态为常压。

3、维护方便：系统可随时进行检测，维护方便，费用很低。 1、灭火剂昂贵，且装置启动后，需重新填充药剂；

2、干粉两年须更换，后期维护费用高。

3、长时间高压储存，存在误喷和伤人隐患。国内已多次出现误喷放伤人事故。

五、高压细水雾系统与传统灭火系统在电力行业上应用的优越性

高压细水雾灭火技术是目前国内外绿色消防技术发展的前沿，其先进的灭火机理突破了传统灭火理念，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，被誉为消防技术发展史上的一次革命。

高压细水雾灭火技术在电力行业上的应用必将为保护人类生命财产安全，构建和谐社会做出重大贡献！