一、水雾喷头
水雾喷头是在一定压力的作用下,利用离心或撞击原理将水流分解成细小水雾滴的喷头。
(一)水雾喷头的分类
水雾喷头按结构可分为离心雾化型水雾喷头和撞击型水雾喷头两种。
1.离心雾化型水雾喷头
离心雾化型水雾喷头由喷头体、涡流器组成,在较高的水压下通过喷头内部的离心旋转形成水雾喷射出来,它形成的水雾同时具有良好的电绝缘性,适合扑救电气火灾。但离心雾化型水雾喷头的通道较小,时间长了容易堵塞。离心雾化型的水雾喷头有A型和B型两种,其外形分别如图3-4-6和图3-4-7所示。A型水雾喷头的进水口与出水口成90°角,安装后喷头出水方向可在一定范围内进行调节。B型水雾喷头的出水口和进水口在一条直线上,安装后是完全固定不可调节的。
图3-4-6 A型水雾喷头
图3-4-7 B型水雾喷头
2.撞击型水雾喷头
撞击型水雾喷头的压力水流通过撞击外置的溅水盘,在设定区域分散为均匀的锥形水雾。喷头由溅水盘、分流锥、框架本体和滤网组成。撞击型水雾喷头根据需要可以水平安装,也可以下垂、斜向安装,其外形如图3-4-8所示。
图3-4-8 C型水雾喷头
a)带滤网型 b)无滤网型
(二)水雾喷头的主要性能参数
1.工作压力
水雾喷头的雾化效果与喷头的工作压力有直接关系。通常情况下,喷头的工作压力越高,其水雾滴粒径越小,雾化效果越好,灭火和冷却的效率也就越高。当水雾喷头的工作压力大于或等于0.2MPa时,能获得良好的分布形状和雾化效果,满足防护冷却的要求;在压力大于或等于0.35MPa时,能获得良好的雾化效果,满足灭火的要求。因此,用于灭火的水雾喷头,其工作压力应为0.35~0.8MPa;用于防护冷却的水雾喷头,其工作压力应为0.2~0.6MPa。
2.雾化角
水雾喷头常见的雾化角有45°、60°、90°、120°和150°五种规格。
3.流量系数
水雾喷头的流量系数K为16~102,由水雾喷头生产厂家自己确定。
4.有效射程
水雾喷头的有效射程是指喷头水平喷射时,水雾达到的最高点与喷口之间的距离。水雾锥是指在水雾有效射程内水雾形成的圆锥体。
水雾喷头的有效射程与雾化角有直接关系。同一水雾喷头,雾化角小,则射程远,反之则近。有效射程是水雾喷头的重要性能参数,在有效射程范围内的水雾强度能够达到设计要求,可满足灭火控火或防护冷却要求,因此,水雾喷头与保护对象的有效距离不应大于水雾喷头的有效射程。离心雾化型水雾喷头的垂直喷射曲线如图3-4-9所示。
图3-4-9 离心雾化型水雾喷头的垂直喷射曲线
5.水雾滴平均直径
水雾滴平均直径随喷头工作压力的变化而变化,压力越大,水雾滴平均直径越小。水雾滴的大小直接影响灭火效果,当水雾滴平均直径小于300μm时,灭火时很难穿透火焰燃烧时产生的上升气流,从而不能到达燃烧物质的表面。用于露天保护对象时,小的水雾滴极易受到外界环境的影响,如有风时会被吹散,不能达到保护对象的表面,从而影响了灭火效果。因此,水雾喷头的水雾滴平均直径不宜太小。但水雾滴太大时,也会影响水雾的汽化效果,使水喷雾的冷却和窒息作用降低,所以一般水雾滴的粒径应在0.3~1mm的范围内。
(三)水雾喷头布置要求
1.基本原则
水雾喷头布置的基本原则:保护对象的水雾喷头数量应根据设计喷雾强度、保护面积和水雾喷头特性,按水雾喷头流量计算公式[式(3-4-1)]和保护对象水雾喷头数量计算公式[式(3-4-2)]计算确定;水雾喷头的布置应使水雾直接喷射和完全覆盖保护对象,如不能满足要求,应增加水雾喷头的数量;水雾喷头与保护对象之间的距离不得大于水雾喷头的有效射程;水雾喷头、管道与电气设备带电(裸露)部分的安全净距应符合国家现行有关标准的规定。
式中 q——水雾喷头的流量(L/min);
P——水雾喷头的工作压力(MPa);
K——水雾喷头的流量系数,其值由生产厂提供。
式中 N——保护对象的水雾喷头的计算数量;
S——保护对象的保护面积(m2);
W——保护对象的设计喷雾强度(L/min·m2)。
2.布置方式
水雾喷头的平面布置方式可为矩形或菱形。当按矩形布置时,水雾喷头之间的距离不应大于水雾喷头水雾锥底圆半径的2倍(约1.4倍);当按菱形布置时,水雾喷头之间的距离不应大于水雾喷头水雾锥底圆半径的1.7倍,如图3-4-10和图3-4-11所示。水雾锥底圆半径应按下式计算:
式中 R——水雾锥底圆半径(m);
B——水雾喷头的喷口与保护对象之间的距离(m);
θ——水雾喷头的雾化角(°)。取值为30°、45°、60°、90°和120°。
图3-4-10 矩形布置
图3-4-11 菱形布置
3.保护变压器的水雾喷头的布置要求
保护对象为油浸式变压器时,水雾喷头应布置在变压器周围,不宜布置在变压器顶部;保护变压器顶部的水雾不应直接喷向高压套管;变压器的油枕、冷却器、集油坑均应设水雾喷头进行保护;水雾喷头之间的水平距离与垂直距离应满足水雾锥相交的要求。
4.保护储罐、球罐的水雾喷头的布置要求
1)当保护对象为可燃气体和甲、乙、丙类液体储罐时,水雾喷头宜布置在保护对象周围,其与保护储罐外壁之间的距离不应大于0.7m。
2)当保护对象为球罐时,水雾喷头的喷口应面向球心;水雾锥沿球罐纬线方向应相交,沿经线方向应相接;当球罐的容积等于或大于1000m3时,水雾锥沿球罐纬线方向应相交,沿经线方向宜相接,但赤道以上环管之间的距离不应大于3.6m;无防护层的球罐钢支柱和罐体液位计、阀门等处应设水雾喷头进行保护。
5.保护电缆的水雾喷头的布置要求
当保护对象为电缆时,水雾喷头喷射的水雾应完全包围电缆。电缆水平敷设或垂直敷设时,都按平面保护对象考虑。对于水平敷设的电缆,喷头宜布置在其上方;对于垂直敷设的电缆,喷头可沿其侧面布置。多层水平或垂直敷设的电缆,其层间没有装设耐火隔板时,设置的喷头要采用包围式,使中间层的电缆处于水雾的包围中,以便迅速窒息灭火。当电缆支架阻挡水雾时,在该部位应增设喷头。
6.保护输送机传动带的水雾喷头的布置要求
当保护对象为输送机传动带时,水雾应完全包围输送机的机头,机尾和上、下行传动带。由于输送机传动带是一种作平面往返运动的保护对象,在没有停机前,传动带的着火部位可能随之往返运动,极易造成火灾蔓延,故其喷头的布置应采用包围式,使水雾覆盖上行传动带、输送物、下行返回传动带以及支架构件等全部表面。
7.保护其他对象的水雾喷头的布置要求
当保护对象为室内燃油、燃气锅炉、电液装置、氢密封油装置、发电机、充油开关时,水雾喷头宜在保护对象的顶部周围平面布置,使水雾直接喷向并完全覆盖保护对象。当保护对象为汽轮机油箱、磨煤机润滑油箱时,水雾喷头宜沿油箱顶部周围平面布置,使水雾直接喷向并完全覆盖油箱液面。