餐飲業(yè)煙道油垢自燃發(fā)火機理及細水霧自動滅火系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著我國經濟的高速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴大，餐飲服務業(yè)得到了迅速的發(fā)展，酒店、賓館、食堂廚房煙道火災屢屢出現(xiàn)。由于大型餐飲業(yè)的煙道火災不僅可能造成巨大的財產損失和人員傷亡，而且會產生極壞的社會影響，研究此類火災機理并開發(fā)能夠及時有效地控制此類火災的發(fā)生和蔓延的裝備具有非常重要意義。本文從餐飲業(yè)油煙道火災原因出發(fā)，研究油煙道油垢燃燒特性作為切入點，采用現(xiàn)場分析驗證及實驗和數(shù)值模擬的研究方法，重點對油垢的燃燒特性、油煙道火災蔓延規(guī)律、細水霧

2、滅火特性分析、細水霧滅火系統(tǒng)研制等進行了比較深入的分析研究。論文主要研究工作和成果有：
　　 (1)在統(tǒng)計了部分油煙道火災案例和實地調查的基礎上，采用模糊事件樹分析方法得到造成油煙道火災的主要原因是油煙道內油垢沒有及時清除；從油煙道可燃物--油垢物理特性出發(fā)，自行研制了滿足油垢燃燒特性實驗研究的較大物量(約15g)進樣的熱重分析裝置，并通過引入自適應小波去噪分析方法，消除實驗裝置帶來的誤差，滿足熱重分析需要。
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3、)通過采用熱重分析和傅立葉紅外光譜分析相結合的方法，分析油煙道油垢燃燒特性。研究分析結果表明，油垢熱重分析在空氣氣氛下的失重過程分五步進行，第一步失重發(fā)生在室溫到105℃，由水分的蒸發(fā)引起；第二步失重發(fā)生在105～220℃之間，失重量大約占試樣初始總重量的10％左右，這部分失重是由于低沸點化合物分解引起的；第三步失重過程自200℃左右開始發(fā)生，并在300～400℃之間很快地加速，最大失重速率溫度在370℃附近，失重份額近40％，此過程主

4、要是不飽和烴燃盡；第四步失重過程緊接著第三步失重，直到520℃左右結束，失重份額近15％左右，主要是羰基酯燃盡；第五步失重過程緊接著第四步失重，直到600℃左右結束，最大失重速率溫度在560℃附近，此階段飽和烴燃盡。試樣的總體失重達到了90％左右。由于第一階段失重由于水分蒸發(fā)引起，不屬于熱重分析范疇，根據(jù)積分動力學分析方法對后四階段失重進行分析，提出了四階段“一級+三維擴散模型”，油垢燃燒特性的總體表現(xiàn)失重過程可以是看作四種不同組分的物

5、質在不同溫度區(qū)間內發(fā)生的失重過程。
　　 (3)建立了一個實尺寸單管油煙道油垢燃燒物理模型。通過統(tǒng)計學正交設計方法建立工況組合，模擬計算得到各個時刻風管內氣流溫度、流速等變化及燃燒發(fā)展情況。為客觀考查和比較各工況火災發(fā)生的影響程度，準確描述火災發(fā)生的概率，引入了“著火溫度概率函數(shù)PFT”的綜合考核指標，并進行了影響因素分析。結果表明，單管油煙道火災的“因素主次”一致為：風速對火災影響最大，其次為油垢厚度和油煙道壁面厚度，相比較油

6、煙道斷面尺寸的影響最小。模擬計算結果發(fā)現(xiàn)油煙道直角彎管的拐彎處火災時溫度最高，所以在油煙道設計時油煙道的連接應采用彎頭連接形式，一方面可以有效的防止油垢在拐彎處過度沉積，另一方面可以降低火災時直角彎頭局部溫度。
　　 (4)建立了一個實尺寸單管油煙道系統(tǒng)滅火實驗物理模型。通過統(tǒng)計學正交設計方法建立工況組合，得到相應的溫度場和滅火時間數(shù)據(jù)。為客觀考查和比較細水霧滅火的影響因素，首次提出了“滅火溫度概率函數(shù)PMT”的綜合考核指標，并

7、進行了影響因素分析。結果表明，單管油煙道細水霧滅火的“因素主次”為：風速對滅火影響最大，其次為噴頭個數(shù)、噴射角和細水霧壓力，相比較細水霧粒徑的影響最小。
　　 (5)通過自行搭建的全尺寸單管油煙道火災實驗平臺，進行了常壓水噴淋和不同特性細水霧噴淋滅火實驗。通過實驗結果發(fā)現(xiàn)，常壓水噴淋滅火由于水滴較大受氣流影響較小滅火效果比較好；由于存在較強的氣流，細水霧霧滴不能達到火源區(qū)域，從而因無法完全覆蓋滅火效果降低；對于小流量的細水霧滅火

8、系統(tǒng)，在一定范圍內改變霧滴的大小幾乎不改變其滅火效果；細水霧噴霧壓力對滅火效果的影響并不明顯；增加噴頭個數(shù)能明顯增強細水霧滅火效果；含有氯化鈉為添加劑的細水霧比純水細水霧滅火效果更好。另外，油煙道發(fā)生火災時應該在第一時間關閉風機、打開防火風門。
　　 (6)在油垢燃燒特性實驗、FDS火災模擬、細水霧滅火實驗模擬和單管煙道火災滅火實驗的基礎上，通過采用熱電偶樹的溫度監(jiān)測形式，采用細水霧滅火方式設計了火災自動探測、火災報警及自動噴淋

9、的油煙道細水霧滅火系統(tǒng)。當煙道溫度超過危險溫度臨界值時，控制系統(tǒng)發(fā)出報警，如果報警時間持續(xù)10s后煙道溫度沒下降，控制系統(tǒng)自動關閉風機，開啟防火風門，啟動細水霧滅火系統(tǒng)自動撲滅火災。
　　 (7)在自行研制的油煙道細水霧滅火系統(tǒng)上進行滅火實驗，實驗證明，該系統(tǒng)能很好的撲滅油煙道火災。油煙道內火災持續(xù)時間越長油煙道內溫度越高，油垢燃燒處于第三階段燃燒反應劇烈，火災撲滅難度越大，應在火災初期盡早撲滅。采用基于熵權的模糊綜合評價方法建