超细水雾抑制瓦斯爆炸的可行性研究.pdf

2006年8月矿业安全与环保第33卷第4期
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超细水雾抑制瓦斯爆炸的可行性研究

林滢1，2，李孝斌1，宋久壮1

（1.西安科技大学能源学院，陕西西安710054；2.福建省晋江市公安消防大队，福建泉州362200）

摘要：利用超细水雾冷却效率高，吸热效果好的特点，对“瓦斯—空气”混合气体在不同量超细水
雾氛围内的爆炸过程进行了初步的实验研究。实验发现在超细水雾氛围内，瓦斯爆炸的火焰传播速率
明显降低，起爆阶段的火焰传播加速度也有较大幅度的降低，火焰在实验管道内的传播时间显著延长，
并且发生了火焰驻停现象，但爆炸感应期变化不大。这表明超细水雾较高的吸热效率有效地消耗了瓦
斯爆炸燃烧生成的一部分热量，削弱了火焰传播的能量。如果在超细水雾中再加入某些能够起到化学
抑制作用的添加剂，形成含添加剂的超细水雾，就能更为有效地抑制瓦斯爆炸火焰的传播。
关键词：超细水雾；瓦斯爆炸；驻停；感应期
中图分类号：TD712+.7文献标识码：A文章编号：1008-4495（2006）04-0015-03

水雾因其自身所具有的特性，在熄灭电气、建表1水雾雾径的分级标准
（水雾累积容积时，最大雾滴尺寸）
筑、舰船等不同类型的火灾中已得到广泛的应用。Dv0.1=100m10%≤100m
级水雾µµ
Ⅰ（水雾累积容积时，最大雾滴尺寸）
实验研究表明，一定条件下的水雾对爆炸火焰传播Dv0.9=200µm90%≤200µm
（水雾累积容积时，最大雾滴尺寸）
Dv0.1=200m10%≤200m
同样具有很好的抑制效果。20世纪70年代末，美国级水雾µµ
Ⅱ（水雾累积容积时，最大雾滴尺寸）
海军用有限的艇载水源，以超细滴径水雾扑救潜艇Dv0.9=400µm90%≤400µm
（水雾累积容积时，最大雾滴尺寸）
Dv0.1>400m10%≥400m
舱室火灾实验开创了超细水雾灭火的新技术。至20级水雾µµ
Ⅲ（水雾累积容积时，最大雾滴尺寸）
Dv0.99≤1000µm99%≤1000µm
世纪80年代中期，英国海军进行了用超细水雾扑救
潜艇鱼雷舱火灾的试验。其后，英国民航局（CAA）目前，细水雾的形成主要有2种方式：一种是采
和美国联邦航空局（FAA）也出资对用超细水雾控制用高压气流辅助雾化，或采用高压水直接雾化，所形
民航机客舱火灾，以延长疏散时间的研究。英国石成的细水雾的粒径一般在，需要有一套
40～200µm
油公司（BP）则组织力量开发了海上钻井平台机房燃产生高压的设备，结构复杂，运行成本高；另一种是
料油贮罐及易燃液体高压喷射火灾的自动超细水雾利用超声波的超频振荡，所形成的超细水雾的粒径
灭火系统。实验研究中使用的都是平均滴径为可达，无需高压，结构简单，成本较低。超声
0.051～5µm
［］
～0.3mm的细水雾1。研究表明细水雾对火焰的波雾化技术在有限空间的空气调节和医用治疗等方
传播有较强的抑制作用。面已有较为广泛的应用。
1.2超细水雾的特性
1超细水雾
1.2.1冷却降温作用
1.1细水雾的分级美国海军的研究报告中在对火焰冷却用水作了
细水雾（watermist）的粒径是指细水雾在最小设粗略的估算。1g的水从室温（25℃）升温到1600K
计工作压力下，在喷头下1m平面上，测量到的雾滴的焓差约为14.235kJ/mol，将1mol的可燃气体降温
尺寸。根据雾滴直径的大小，可将水雾分成3个等所需的水仅为2.7g，即1g水可以扑灭约50L的火
级（见表1），通常情况下，细水雾是指雾滴直径焰区域。但必须以超细水雾的滴径要足够小为先决
的水雾。条件，使其在与火焰作用前坠落损失很小，进入火焰
Dv0.99≤400µm
后又能全部蒸发。杨立军在对水喷雾雾滴在灭火过
程中的蒸发吸热进行分析时发现［2］，水雾滴的蒸发
收稿日期：；修回
2005-11-142006-06-08时间与其直径成正比，直径越大，蒸发时间越长，吸
作者简介：林滢（—），男，福建闽侯人，硕士研究
1981热时间也相应加长。级细水雾和超细水雾在吸热
生，主要从事建筑火灾防灭火及气体爆炸控制方面的研究。Ⅰ
效率上的比较见表2。
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表2Ⅰ级细水雾和超细水雾吸热使用效率比较射）。以温度为1300℃的黑体作为火源（最大辐射波长
雾滴直径雾滴蒸发所需单个雾滴=1.93m），其95%的能量的辐射波长在1～10m。
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