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喷淋系统在大空间火灾中的应用效果 摘要 一系列放热功率在40到120兆瓦的大规模火灾实验在一个近海通用实验区域进行了56次。此次实验测量喷淋系统在火灾不同阶段中的作用。喷淋喷嘴类型以及供水速度在本实验中都将作为变量。 本实验主要结果如下： 1、对于液体喷射火灾与气体喷射火灾，集水喷淋系统在液体火灾中能发挥更好效果。 2、当集水喷淋系统供水速率在每平米每分钟10升时，对于达到最高温度的火灾来说其灭火作用几乎可以忽略不计。 3、集水喷淋系统供水速率在每平米每分钟20升时的灭火效率高于每平米每分钟10升. 4、对于气体喷射火焰，其火焰热点温度不变，与采用的集水喷淋装置无关。 5、需要根据火灾场景进行高压或者常压喷淋喷嘴的类型。 6、中压喷嘴在减少热通量以及标准热通量通上有优势，从而减少装置和结构所承受的高辐射负荷。 7、高压喷嘴在设备冷却以及抗风能力上有一定的优势 介绍 对于大多数海上石油作业火灾以及天然气装置火灾来说，集水喷淋系统系统的使用是有标准规范的。ISO 13702 中陈述了控制和减少火灾风险的指导方针，ISO13702中的附录C列出在一定区域或空间内发生的石油以及天然气生产装置火灾消防用水供应速度的推荐值。消防用水供应速度最小推荐值一般为每平米每分钟10升.挪威石油工业技术标准挪威科技工业研究院挪威国家石油公司康菲石油公司挪威天然气系统运营商Gassco挪威石油安全管理局美国国家防火协会挪威石油工业技术标准美国国家防火协会℃，K） 6、超过临界温度的火焰体积（单位：m3） 7、最大局部热通量（单位：kW/m2） 8、最大全局热通量（单位：kW/m2） 9、超过临界热通量的火焰体积（单位：m3） 10、火焰表面发射功率（单位：kW/m2） 11、火焰温度或火焰裸露温度上升速率（单位：℃，K；℃/s，K/s) 12、发烟量（单位m3/s,g/s） 在一次全规模现场实验中，大部分参数都难以直接测量或者可信度不高，但是，一些合适的软件如ComputIT的KFX软件，、可以、进行火灾模拟从而得到上述参数合适的数值。 实验步骤： 所进行的56次火灾实验其发热功率在40到120兆瓦之间。实验在一个15m×10m×10m的一般模型装置中进行，见图1。 图1 实验装置图，NBL拍摄 本实验装置中设置了进200个电热偶，其中100个热电偶用于测量气体温度，剩余的热电偶用于测量实验装置、结构以及废弃气体温度。 总共进行了56次全规模实验，实验中参数变化比对如下： 1、产生烃介质（丙烷，柴油） 2、烃泄漏率 3、泄漏位置 4、泄漏方向 5、供水装备（包括中压喷嘴，高压喷嘴，高容量喷嘴和监视器） 6、供水速率（每平米每分钟10升，每平米每分钟20升） 7、维护结构 8、风力 9、添加剂 柴油释放速率为3Kg/s的火灾在激活喷淋系统前后对比情况如图2所示 图2 柴油释放速率为3Kg/s的火灾在激活喷淋系统前后对比情况，NBL拍摄 本实验另一目标是验证KFX火灾模拟软件在上述火灾种类中预测气体温度以及热辐射流量的准确率。通过对比实验得出的结论在本文中不做讨论，但在图3中可通过例子进行证明。 图3 照片和荧幕记录了雨淋激活后丙烷以1Kg/s速率释放时形成的喷射火焰。作图由NBL拍摄，右图由ComputIT的KFX软件转存提供 结论： 在本节中，消防用水供应效果以半定量水平给出，该结果基于雨淋系统开启前后的测量数据。 气体最高温度的影响程度通过10个热电偶的最高温度数取平均值得到，标准温度容量的影响程度通过计算温度超过1000℃-1100℃的容量所占比率进行定性评估，标准热通量通的影响程度过分别计算热通量水平高于250，200和150KW/m2的容量所占比率进行定性评估，辐射水平极值的影响以模拟得到的热通量比率得出。 影响程度在0.95至1之间定为忽略不计，影响程度在0.8至0.95之间定为较小，影响程度在0.5至0.8之间定为明显，影响程度低于0.5的定为重要。 此次影响的模拟结果假设外界风力极小或为无风环境 表1 供水速率每平米每分钟10升各因素影响情况 影响对象 气体喷射火灾（1Kg/s） 液体喷射火灾（3Kg/s） 气体最高温度 可忽略 较小 标准温度容量 较小 明显 标准热通量通 明显 重要 辐射极值 明显 重要 目标冷却程度 明显 重要 表2 供水速率每平米每分钟20升各因素影响情况 影响对象 气体喷射火灾（1Kg/s） 液体喷射火灾（3Kg/s） 气体最高温度 较小 明显 标准温度容量 明显 重要 标准热通量通 重要 重要 辐射极值 重要 重要 目标冷却程度 重要 重要 意见与讨论 对于装置冷却来说，实验结果在很大程度上有所不同，部分装置起到良好效果，而另一部分则没有产生影响。对于气体火灾来说，