細水霧滅火技術撲滅食用油火災的研究論文發表

　　摘要：近幾年，各種餐館酒店火災頻發，其中食用油著火是引發火災的主要原因之一。傳統的滅火劑撲滅食用油火災后，食用油會多次復燃。細水霧作為一種新型的滅火技術在國外已經開始應用，但是在國內的研究才剛剛起步。本文探討了細水霧在撲滅廚房食用油火災方面的研究。

　　關鍵詞：細水霧,食用油火災, FDS

　　1. 引言

　　食用油火災多發生于酒店餐館的廚房，發生火災后，火勢蔓延速度快，火焰溫度高，單位面積熱輻射強度大，過火面積廣;同時火災中產生的煙氣多、濃度高，建筑屋內可見度低，人員疏散困難。食用油火災滅火后容易復燃，撲救難度大，常用滅火設備滅火效果不夠理想，甚至無法徹底滅火。國內外已經有眾多專家研究細水霧滅火技術在廚房食用油火災中的應用。

　　2. 細水霧的特點

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

　　細水霧有超強的冷卻和隔熱能力，細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，降低了火場溫度，同時生成的水蒸氣又能夠隔絕火源附近的氧氣，實現快速有效的滅火。細水霧滅火耗水量少，對水的利用效率高，不需要大量的儲水車和儲水容器，滅火后對現場的損害度小，而且作為純天然的滅火劑，不會對環境和人員造成傷害[2]。

　　3. 食用油火災

　　食用油火災是油鍋炸制食品、或者煉制油脂的時候，食用油在高溫下自燃著火，引燃廚房內的其他可燃物;還有一種食用油火災發生在廚房內的排煙罩或者排煙管道內，由于這些地方不容易清洗，烹調產生的高溫油氣會在這些地方冷凝，再黏附一些灰塵后塵后成為油垢。油垢遇到明火后，會被點燃，火焰會沿著排煙管道蔓延到別處。

　　食用油燃點高，只有被加熱到310℃以上，食用油蒸發速度加快，油面上方的食用油蒸汽體積含量達到可燃界限之內，如果這時候出現明火，食用油才會被點燃;如果沒有明火，油鍋繼續加熱，當溫度達到350℃以上，食用油達到燃點也會著火。著火以后，十秒內整個油鍋就會全部燃燒起來。

　　食用油火災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，油火還會再次燃燒起來，只有當油鍋內的食用油溫度被降低到低于燃點30度以上，才不會復燃。

　　4. 國內外研究情況

　　加拿大學者Zhigang Liu和他的研究小組通過實驗研究了細水霧撲滅食用油和其他類型火災的滅火效果，證實了細水霧能夠撲滅食用油火災，有效的阻隔火焰熱輻射。

　　加拿大國家研究委員會活在研究組的Don Carpenter和J. M. Kanabus-Kaminska，就細水霧滅火技術在商業廚房的應用做了一系列的全尺寸模擬研究，分析了細水霧的各種參數對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表面上的所有火焰，同時迅速把油冷卻到其自燃溫度以下，以防復燃。

　　芬蘭學者Jukka Vaari做了通風情況下，細水霧單個區域全淹沒滅火的計算機仿真模擬。模擬以細水霧對保護區域空氣的擾動實驗為基礎。研究了保護區內溫度、氣體密度、氣體組成、細水霧密集度隨時間的變化情況。

　　中國科技大學博士房玉東等人采用實驗的方法，證實了細水霧能夠有效的使火焰溫度和火災熱釋放速率降低;同時沖刷煙氣，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的能見度。

　　廣州市消防支隊的王立、常磊和陳億雄對細水霧、CO2和ABC干粉滅火劑滅K類火進行了試驗研究和比較分析。結果表明采用細水霧和ABC干粉滅火劑滅K類火比CO2滅火劑更加經濟、高效。

　　5. FDS研究結果

　　5.1 簡歷模型

　　以一個酒店的中餐烹飪間為原型，建立火災動力學軟件(FDS)模型(見圖-1)。廚房長寬高為10mX4mX4.5m，左右兩側有聯通走廊的門，大門處于開敞狀態。廚房內靠墻一側有三個灶臺，灶臺上方設置排煙罩,并在排煙罩內側設定1.6mm厚度的食用油。中間灶臺放一個油盤，尺寸為0.5mX0.3m，油盤中食用油高度為0.1m。房間右側頂部設定一個機械排煙口，距屋頂0.1m，距離廚房后側墻壁0.5m，排煙口大小為0.4m×0.4m。

　　5.2 研究結果

　　針對廚房食用油火災，筆者使用FDS模擬軟件研究了不同的細水霧出流參數對廚房深炸油鍋火災和排煙罩油垢火災的滅火情況，得出了最適宜廚房類食用油火災的滅火參數。

　　(1)對于深炸油鍋火災，研究了在單獨改變細水霧流速與流量的情況下，對油鍋火災熱釋放速率、火焰溫度、煙氣中CO、CO2、O2等成分的影響。研究發現，在一定范圍內，增大細水霧的流速與流量都有利于滅火和降溫，但是超過一定范圍，就不會有明顯的效果，細水霧對火焰的降溫效果與流量變化成線性關系。流量增大時，火災中CO的產生速率和總量都會降低。細水霧流速降低時，CO的產生量也會降低，但是細水霧流速小于5m/s時，CO的產生量反而會增大。通常油煙罩安裝高度距油鍋只有1m，細水霧噴頭采用3L/min流量和5m/s流速的出流參數比較合適。

　　(2)對于比較難撲滅的排煙罩油垢火災，筆者研究了采用單個細水霧噴頭豎直向上噴射滅火與采用兩個噴頭在排煙罩兩側橫向噴射滅火。如果采用豎向噴射滅火，臨界的細水霧出流參數為20L/min和10m/s，繼續增大細水霧的流速和流量對于滅火都不再有滅有促進作用。采用橫向噴射滅火時，筆者研究了5m/s、10m/s、15m/s三種不同流速條件下，相應的改變細水霧流量對滅火的影響，發現只有當流速達到15m/s時，才能完全撲滅油垢火災。對于細水霧橫向噴射撲滅排煙罩油垢火災時，采用20L/min和15m/s的細水霧出流參數比較合適。

　　(3)對于廚房食用油火災產生的濃煙，筆者研究了采用排煙罩風機和屋頂排煙風機兩種方式來排煙?？紤]到在不影響細水霧滅火的前提下，如果使用排煙罩風機來排煙，采用5m/s的罩口風速，對細水霧滅火影響不大，滅火時間會比不加排煙的工況延遲約5s;細水霧噴射前開啟排煙罩風機，會導致火災通過煙道蔓延;130s開啟風機，即在細水霧噴射30s后，再開啟排煙風機，滅火和降溫的效果最好。如果選用屋頂排煙風機排煙，同樣采用5m/s的風速，排煙效果比使用排煙罩風機要好，能夠徹底的排除室內煙氣;在細水霧噴射前后啟風機，對火災熱釋放速率和火焰溫度都沒有影響;70s開啟排煙風機，產生的氣流不會影響細水霧滅火，同時能夠更好的降低室內1.5m高度處的一氧化碳和二氧化碳含量，保證人員活動區域的氧氣濃度始終處于較高的水平。

　　參考文獻：

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

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