细水雾灭火技术扑灭食用油火灾的研究论文发表

　　摘要：近几年，各种餐馆酒店火灾频发，其中食用油着火是引发火灾的主要原因之一。传统的灭火剂扑灭食用油火灾后，食用油会多次复燃。细水雾作为一种新型的灭火技术在国外已经开始应用，但是在国内的研究才刚刚起步。本文探讨了细水雾在扑灭厨房食用油火灾方面的研究。

　　关键词：细水雾,食用油火灾, FDS

　　1. 引言

　　食用油火灾多发生于酒店餐馆的厨房，发生火灾后，火势蔓延速度快，火焰温度高，单位面积热辐射强度大，过火面积广;同时火灾中产生的烟气多、浓度高，建筑屋内可见度低，人员疏散困难。食用油火灾灭火后容易复燃，扑救难度大，常用灭火设备灭火效果不够理想，甚至无法彻底灭火。国内外已经有众多专家研究细水雾灭火技术在厨房食用油火灾中的应用。

　　2. 细水雾的特点

　　细水雾是直径在几十微米到1000微米的小液滴。产生细水雾的方式有很多种，不同雾化喷嘴产生的细水雾灭火性能有很大差别。目前在生活和生产中，使用的比较多的几种雾化方式有直接压力喷雾式、气动式、旋转式、对冲式、振动型和静电雾化型等[1]。

　　细水雾有超强的冷却和隔热能力，细水雾微小的液滴与火接触后，受热变成水蒸气，相变吸收了大量的热量，降低了火场温度，同时生成的水蒸气又能够隔绝火源附近的氧气，实现快速有效的灭火。细水雾灭火耗水量少，对水的利用效率高，不需要大量的储水车和储水容器，灭火后对现场的损害度小，而且作为纯天然的灭火剂，不会对环境和人员造成伤害[2]。

　　3. 食用油火灾

　　食用油火灾是油锅炸制食品、或者炼制油脂的时候，食用油在高温下自燃着火，引燃厨房内的其他可燃物;还有一种食用油火灾发生在厨房内的排烟罩或者排烟管道内，由于这些地方不容易清洗，烹调产生的高温油气会在这些地方冷凝，再黏附一些灰尘后尘后成为油垢。油垢遇到明火后，会被点燃，火焰会沿着排烟管道蔓延到别处。

　　食用油燃点高，只有被加热到310℃以上，食用油蒸发速度加快，油面上方的食用油蒸汽体积含量达到可燃界限之内，如果这时候出现明火，食用油才会被点燃;如果没有明火，油锅继续加热，当温度达到350℃以上，食用油达到燃点也会着火。着火以后，十秒内整个油锅就会全部燃烧起来。

　　食用油火灾中油是被加热到自燃温度的，本省就有很高的温度，燃烧剧烈，具有很强的热辐射能力，可以为表层食用油的燃烧提供热量，即使表面的火焰被扑灭了，油火还会再次燃烧起来，只有当油锅内的食用油温度被降低到低于燃点30度以上，才不会复燃。

　　4. 国内外研究情况

　　加拿大学者Zhigang Liu和他的研究小组通过实验研究了细水雾扑灭食用油和其他类型火灾的灭火效果，证实了细水雾能够扑灭食用油火灾，有效的阻隔火焰热辐射。

　　加拿大国家研究委员会活在研究组的Don Carpenter和J. M. Kanabus-Kaminska，就细水雾灭火技术在商业厨房的应用做了一系列的全尺寸模拟研究，分析了细水雾的各种参数对扑灭食用油火的影响，并使用傅里叶红外分析仪分析研究了细水雾作用下食用油成分的变化，还做了食用油飞溅性的研究。研究表明扑救食用油火需要熄灭整个表面上的所有火焰，同时迅速把油冷却到其自燃温度以下，以防复燃。

　　芬兰学者Jukka Vaari做了通风情况下，细水雾单个区域全淹没灭火的计算机仿真模拟。模拟以细水雾对保护区域空气的扰动实验为基础。研究了保护区内温度、气体密度、气体组成、细水雾密集度随时间的变化情况。

　　中国科技大学博士房玉东等人采用实验的方法，证实了细水雾能够有效的使火焰温度和火灾热释放速率降低;同时冲刷烟气，有效的降低一氧化碳和二氧化碳浓度，提高氧气的浓度和火场的能见度。

　　广州市消防支队的王立、常磊和陈亿雄对细水雾、CO2和ABC干粉灭火剂灭K类火进行了试验研究和比较分析。结果表明采用细水雾和ABC干粉灭火剂灭K类火比CO2灭火剂更加经济、高效。

　　5. FDS研究结果

　　5.1 简历模型

　　以一个酒店的中餐烹饪间为原型，建立火灾动力学软件(FDS)模型(见图-1)。厨房长宽高为10mX4mX4.5m，左右两侧有联通走廊的门，大门处于开敞状态。厨房内靠墙一侧有三个灶台，灶台上方设置排烟罩,并在排烟罩内侧设定1.6mm厚度的食用油。中间灶台放一个油盘，尺寸为0.5mX0.3m，油盘中食用油高度为0.1m。房间右侧顶部设定一个机械排烟口，距屋顶0.1m，距离厨房后侧墙壁0.5m，排烟口大小为0.4m×0.4m。

　　5.2 研究结果

　　针对厨房食用油火灾，笔者使用FDS模拟软件研究了不同的细水雾出流参数对厨房深炸油锅火灾和排烟罩油垢火灾的灭火情况，得出了最适宜厨房类食用油火灾的灭火参数。

　　(1)对于深炸油锅火灾，研究了在单独改变细水雾流速与流量的情况下，对油锅火灾热释放速率、火焰温度、烟气中CO、CO2、O2等成分的影响。研究发现，在一定范围内，增大细水雾的流速与流量都有利于灭火和降温，但是超过一定范围，就不会有明显的效果，细水雾对火焰的降温效果与流量变化成线性关系。流量增大时，火灾中CO的产生速率和总量都会降低。细水雾流速降低时，CO的产生量也会降低，但是细水雾流速小于5m/s时，CO的产生量反而会增大。通常油烟罩安装高度距油锅只有1m，细水雾喷头采用3L/min流量和5m/s流速的出流参数比较合适。

　　(2)对于比较难扑灭的排烟罩油垢火灾，笔者研究了采用单个细水雾喷头竖直向上喷射灭火与采用两个喷头在排烟罩两侧横向喷射灭火。如果采用竖向喷射灭火，临界的细水雾出流参数为20L/min和10m/s，继续增大细水雾的流速和流量对于灭火都不再有灭有促进作用。采用横向喷射灭火时，笔者研究了5m/s、10m/s、15m/s三种不同流速条件下，相应的改变细水雾流量对灭火的影响，发现只有当流速达到15m/s时，才能完全扑灭油垢火灾。对于细水雾横向喷射扑灭排烟罩油垢火灾时，采用20L/min和15m/s的细水雾出流参数比较合适。

　　(3)对于厨房食用油火灾产生的浓烟，笔者研究了采用排烟罩风机和屋顶排烟风机两种方式来排烟。考虑到在不影响细水雾灭火的前提下，如果使用排烟罩风机来排烟，采用5m/s的罩口风速，对细水雾灭火影响不大，灭火时间会比不加排烟的工况延迟约5s;细水雾喷射前开启排烟罩风机，会导致火灾通过烟道蔓延;130s开启风机，即在细水雾喷射30s后，再开启排烟风机，灭火和降温的效果最好。如果选用屋顶排烟风机排烟，同样采用5m/s的风速，排烟效果比使用排烟罩风机要好，能够彻底的排除室内烟气;在细水雾喷射前后启风机，对火灾热释放速率和火焰温度都没有影响;70s开启排烟风机，产生的气流不会影响细水雾灭火，同时能够更好的降低室内1.5m高度处的一氧化碳和二氧化碳含量，保证人员活动区域的氧气浓度始终处于较高的水平。

　　参考文献：

　　1. 陈晶田，朱玉泉，李壮云.单相高压细水雾喷嘴雾化特性的试验研究，液压与气动，2006，8：32～34

　　2. 杨立军，王维，胡泽保.两相流乳化型细水雾喷嘴的雾化特性研究，北京航空航天大学学报，2002，28(4)：413～416