（浙江海洋大学，浙江 舟山 316022）
摘要：汽车发油亭是油库的重要组成部分，因操作频繁，各种事故时有发生，尤其是火灾爆炸事故直接威胁到员工生命、设备设施、环境等安全问题。油库对于接卸油品作业时突发的火灾事故虽然都制定了相应的应急预案，但是在具体实战过程中，基本上还是采用人工灭火的手段，在第一时间内很难控制，另外，在灭火作业过程中，很有可能对人员造成难以预料的伤害。因此，我们针对这一存在的现实问题，设想了在发油亭罩棚上方以某一角度装设若干淋水喷头并运用窒息法灭火的方法，通过以下分析研究我们发现此方法能有效地在短时间内控制火情和扑灭火灾。
关键词：窒息法；淋水喷头；气泡雾化细水雾；自动化作业
1 窒息法灭火机理
窒息法就是取消助燃物——氧，使燃烧物（本文中燃烧物指各类油品）和大气隔绝从而使其自行熄灭。运用窒息法的方式有很多种，我们这里采用气泡雾化细水雾将罐车覆盖从而达到燃烧油品与空气隔绝的目的[1]。
2 装设淋水喷头的可行性
本构想共计装设12个淋水喷头，它们由钢制固定架固定在汽车发油亭罩棚外围，朝内与罩棚成60°角，其由淋水喷头伞罩、气液入口导管、烟雾感应报警装置、反应装置、气泡雾化细水雾发生装置、气泡雾化细水雾相喷嘴、消防液（气泡雾化细水雾）、信息传输导线以及数台消防喷淋泵所组成，大体结构如下图2-1所示。
图2-1 装置示意图[2]
当火灾发生时，产生的烟雾将被烟雾感应装置捕捉到，它将信息通过传输导线发送至操作室电脑，然后电脑返还给反应装置一个动作信息，反应装置将会控制消防喷淋泵将消防液体打入淋水喷头中，进而喷出气泡雾化细水雾以达到灭火的要求。
3 气泡雾化细水雾发生装置
本装置是构成淋水喷头的主要结构，其原理是：将少量的雾化气体以气泡的方式喷出前注入液体形成两相流，两相流在从突然收缩减小的喷口被喷出的时候，气泡将会被挤压的很小，较大的气泡也会破裂成若干个相对较小的气泡，经过一段距离的收缩管后，当气泡被突然喷出，它们内部的压力一下得到了释放，其体积一下子急剧膨胀爆裂，将液相碎裂成液带。因为这些液带不稳定，又迅速的分裂成液段，其中有的继续破碎，有的则稳定下来成为较大的液滴，最后液段液滴以相对于周围空气很高的速度被释放出来，形成颗粒细小的细水雾，实现了最佳的雾化效果，其结构示意图如下图3-1所示。
图3-1 气泡雾化机理示意图[3]
它雾化效果良好、耗水耗气量少，水雾致密，能将罐车覆盖其中并于一定程度上起降温作用，使火灾在短时间内被扑灭。
3.1 气泡雾化细水雾的灭火原理
众所周知，燃烧是一个链式反应，它需要多种条件来维持，依靠大量的活性因子。若火焰中的大部分活性因子被某种物质所吸收，数量骤减，则其反应链便不完整，即可终止燃烧，达到灭火作用。泡沫细水雾正是一种合适的选择，其雾状颗粒的量极大且致密，不但可吸收大量的活性因子，且其进入火区后能迅速蒸发气化，使水雾体积急剧膨胀，达到降低火区内氧气占比的目的；同时它在外围形成一道屏障将着火物包裹，阻止新鲜空气的吸入，对火区起到窒息作用；而且由于雾状颗粒直径十分细小，其相对表面积能达到一般水滴的1700至5800倍，正因它这样的特点，被喷入火区时能够比一般的水滴吸收更多的热量，能起到良好的降温效果。当火区氧气体积分数降低至16%~18%时，火焰将会在几分钟之内自动熄灭并且细水雾的存在在很大程度上防止了热辐射的传递，能够有效阻止火焰的蔓延，因此火区外围温度会相对较低，不会发生急剧的汽化反应，其氧浓度不会大幅降低，能有效地防止人员窒息。
3.2 环境的友好性以及对人体的无害性
此灭火方法使用的是水和少量气体，其中气体我们选用高压氮气，首先它对火焰有抑制作用，其次它不像二氧化碳那样会造成温室效应这样的环保问题；水则是选用普通的自来水。可见此方法对环境是友好的、对人体无害的，并且其原料来源广泛、获取方便、价格低廉；这种方法也包含了湿润效应的应用，在利用细水雾灭火过程中，总会有部分数量不小的液滴能接触到燃烧物表面，充分湿润燃烧物，这样不但能起到灭火的作用，而且能阻止各种有害性气体、烟雾的产生，降低烟气毒性，防止燃烧对环境的进一步污染，对消防工作人员的健康有着一个安全保障；然后，对于燃烧的油品，细水雾还能起一定的稀释和乳化作用，使其难以继续燃烧，同时由于其冷却效果好，可有效避免因为高温造成的发油台结构变形，也能防止火焰复燃，避免二次事故的发生。
4 淋水喷头成某一特定角度的必要性
事故多因罐车起火导致，若喷头垂直罩棚装设，那么当火灾发生时，其产生的烟雾无法在第一时间被其中的烟雾感应报警装置检测到，会增加消防系统对火灾的反应时间，错过灭火的最佳时机；若以60°角向内装设淋水喷头并对喷头加装伞罩，这样不但可以更好地捕捉到火灾产生的烟雾，及时对此作出反应，以免造成难以挽回的后果，而且还能将细水雾集聚到一起：一是可使水雾完全包裹住罐车，隔绝外部空气，熄灭火焰；二是如此角度装设能将细水雾径直喷射到罐车上，对火焰起一定的冲击作用，带走大量的热，对灭火有良效。
5 浅析如何实现自动化
此构想由淋水喷头、烟雾感应报警装置、操作室电脑、消防喷淋泵几部分组成，它们之间由电信号建立联动关系。当火灾产生烟雾时，烟雾感应报警装置就能第一时间捕捉到并转换成电信号，通过信息传输线将信号传送至操作室电脑；在相应电脑上可加装上位机监控软件和PLC系统等来实现对这些电信号的处理以及指令的发出；消防喷淋泵直接受操作室电脑控制，当其收到相应指令后能够自动、快速的启泵，将蓄水池中的水打入淋水喷头，最后混合氮气一同从喷嘴里喷出，形成细水雾，覆盖在火区之上以达到灭火要求。
5.1 烟雾感应报警装置的原理以及选用
此装置用来在第一时间发现火情，可实时监测发油台附近的烟雾浓度。它由两部分组成：一是检测烟雾的感应传感器，另一则是电子扬声器。这里选用的是离子型烟雾感应报警装置，它相对于光电烟雾报警器更加灵敏，对各种烟雾都可以有所反应，且工作十分稳定[4]。其原理是：在它内外电离室内有放射源镅-241，此放射源电离产生正、负离子，在电场作用下分别向正负电极移动。在正常情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的，一旦有烟雾窜逃外电离室，干扰了带电粒子的正常运动，那么其中的电流、电压就会有所改变，这样就破坏了内外电离室间的平衡，然后无线发射器发出信号，传递给操作室主机，同时发出警报声以警醒工作人员[5]。
5.2 自动化系统
自动控制系统可通过电脑上装设的上位机监控软件和PLC系统完成，当发油亭发生火灾时，无论是电脑自己反应还是操作室的工作人员操作电脑均可迅速完成灭火操作，这样能有效提高灭火效率、缩短处理时间，快速解决火灾问题，减少经济损失，保障人员安全[6]。消防自动化系统由设备层、控制层和信息层所组成。设备层分为现场总线和硬接线两种：烟雾感应报警装置、电动阀门等采用现场总线，消防喷淋泵则采用硬接线。控制层由计算机与PLC系统采用工业以太网进行连接，信息层与上级管理部门采用普通以太网进行连接。消防自动化系统采用分散控制集中监控统一管理，各个装置各自将信号送至各个子站PLC系统，然后统一发送到控制中心，由总系统对此作出反应以及下达和执行相应的命令[7]。
6 结语
通过以上的介绍以及浅析可以看出，构建这么一种自动化灭火的汽车发油台罩棚是可行的，它对环境友好，对人体健康几乎无影响，而且造价低廉，只要稍加改进，将其各个方面细化并且做好细节工作，同时让各个组成部分达到更好的衔接，使其能流畅地工作，面对火灾能迅速的作出反应，这样便可以将它应用到各大小油库，有效的减少人员所需劳力，保障油库的消防安全以及员工的生命财产安全。
参考文献
[1]王大川. 浅析消防技术中灭火原理与灭火方法[J]. 科技创新与应用,2015(21):293.
[2]刘红威,王飞. 井下细水雾防灭火技术应用现状及发展趋势[J]. 煤炭科学技术,2015,43(10):86-92.
[3]刘江虹,廖光煊,厉培德,范维澄,陆强. 细水雾灭火技术研究与进展[J]. 科学通报,2003(08):761-767.
[4]葛东旭. 可燃气体检测报警传感器的选用[J]. 电子世界,2015(14):197-200.
[5]夏一峰,黄武. 可燃气体报警器原理及其应用研究[J]. 机电工程技术,2013,42(08):201-203.
[6]刘伟,梅英亭. 提高自动喷水灭火系统可靠性的技术措施[J]. 消防科学与技术,2013,32(11):1255-1256.
[7]吴海权. 天禄能源油库消防工程中自动化系统设计与实施[J]. 山东工业技术,2018(14):93-94.
论文作者:何凯宁 陈军毅 徐玉朋 邵轩
论文发表刊物:《知识-力量》2019年3月上
论文发表时间:2019/1/2
标签：水雾论文; 烟雾论文; 喷头论文; 气泡论文; 发油论文; 火灾论文; 罩棚论文; 《知识-力量》2019年3月上论文;