地铁空调系统冷却技术探讨

喷雾系统知识

我国引进的大型石油化工装置的液化烃储罐均设置了水喷雾灭火系统，设计规范多采用美国《NFPA-15》标准和日本《液化石油气设计防火设备规程》。遵循引进吸收国产化的原则，执行《石油化工企业设计防火规范》(GB50160-92)[1](1999年版)，在扬子石化公司炼油厂催化裂化装置的液化烃储罐消防设计中选用了水喷雾灭火系统，并获得上级消防部门的批准确认。
　　1 水消防系统选择
　　 1.1 喷淋冷却和消防喷淋分别设置系统
　　催化裂化装置液化烃罐区共有2个1 000m3 容积的液化泾球罐。球罐直径12.3m，外壁无保温设施。
　　液化烃类闪点小于28℃，火灾危险性属于甲A类。其储罐多为球罐，罐内压力较高，一旦发生火灾则很难扑救，甚至发生爆炸，引发火灾蔓延，造成连锁性事故。根据有关资料介绍，地上式钢制储罐发生火灾，5 min内可使罐壁温度升至500 ℃，使钢板强度降低一半。储罐发生火灾，为控制火势，降低火焰辐射强度，必须对储罐及时进行水喷淋冷却，使罐壁温升不超过100℃。附着罐壁的水膜，没有充分受热完全气化，则罐壁不会形成过热，罐的耐压强度可以得到保证。
　　根据《石油化工企业设计防火规范》(GB50160—92)(1999年版)第7.9.2条规定，结合液化烃储罐冷却水设置方式，在罐区消防冷却水采用水喷雾固定冷却方式。
　　液化烃储罐要求储存温度小于40℃，夏季防日晒喷淋冷却的用水量供给强度为3L／(min·m2)。设计只需考虑使冷却水沿着罐壁均匀地流下，淋湿罐壁，控制罐壁温升即可。
　　设计考虑将夏季防日晒喷淋冷却和水喷雾灭火分为2个系统。夏季防日晒喷淋冷却系统在夏季高温时运行，而水喷雾灭火系统只有当发生火灾时才投入运行。
　　1.2 水喷雾灭火系统的选择
　　液化烃罐区设计采用水喷雾型式，是因为水喷雾能够较好地抑制火势。当液化烃储罐发生火灾时，消防喷淋水雾化后，雾状水滴的表面积远远大于等量的喷淋水珠的表面积，因雾状水滴能迅速蒸发为水蒸气，其间吸收大量的气化热，降温效果显著。雾状水滴蒸发为水蒸气时，体积急剧膨胀，可隔绝球罐与周围空气的接触，从而大大降低燃烧区域中氧气的含量。因此，水喷雾灭火系统较水喷淋系统更加安全可靠。
　　 2 水雾喷头的选型
　　目前，国内生产的水雾喷头类型较多，从使用性能上可以分为中速水雾喷头、高速水雾喷头。
　　中速水雾喷头主要用于保护闪点在66℃以下的易燃液体、气体和固体危险区域。特点：①限止燃烧速度，减小火灾破坏；②促使水蒸气散发和稀释可燃蒸气，降低爆炸危险。中速水雾喷头工作压力0.14-0.5MPa，水雾粒径不大于0.3mm。
　　高速水雾喷头主要用于保护闪点在66℃以上的易燃液体危险区。其特点为：①利用乳化、冷却和窒息的灭火原理，迅速扑灭燃油火灾；②水雾粒径大，冲击力强，火灾扑灭后，复燃的可能性小。高速水雾喷头工作压力0.25-0.5MPa，水雾粒径0.4-0.8mm。
　　由于在液化烃储罐的灭火过程中，水喷雾灭火系统的主要作用是冷却、降温、窒息，控制火灾蔓延和抑制火灾发展，且液化烃属于闪点小于66℃的易燃液体，因此，选用中速水雾喷头。
　3 水雾喷头的计算及布置
　　3.1 水雾喷头出水量及保护半径
　　水雾喷头出水量计算公式如下：
　　 Q=kp^1/2　　　　 (1)
　　式中：Q——水雾喷头出水量，L/min；
　　　　　K——特性系数；
　　　　　P——工作压力，kg/cm2
　　选用ZSTWA-120-50型中速水雾喷头，其工作压力0.35MPa，特性系数27.3，喷头射角120‘，单个喷头出水量50L／min。
　　水雾喷头至罐壁距离，应根据喷头的技术参数，考虑风速的影响，以及配管系统的状况，通常不宜大于1m。设计采用0.7m垂直净距，则单个喷头保护半径r=1.2m，保护面积4.52m2，喷水强度11L／(min·m2)。以上参数完全满足《水喷雾灭火系统设计规范》(GB50219-95)[2]的要求。

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