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

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，餐飲服務(wù)業(yè)得到了迅速的發(fā)展，酒店、賓館、食堂廚房煙道火災(zāi)屢屢出現(xiàn)。由于大型餐飲業(yè)的煙道火災(zāi)不僅可能造成巨大的財產(chǎn)損失和人員傷亡，而且會產(chǎn)生極壞的社會影響，研究此類火災(zāi)機(jī)理并開發(fā)能夠及時有效地控制此類火災(zāi)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(zāi)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(zāi)蔓延規(guī)律、細(xì)水霧

2、滅火特性分析、細(xì)水霧滅火系統(tǒng)研制等進(jìn)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(zāi)案例和實地調(diào)查的基礎(chǔ)上，采用模糊事件樹分析方法得到造成油煙道火災(zāi)的主要原因是油煙道內(nèi)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(jìn)樣的熱重分析裝置，并通過引入自適應(yīng)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(jié)合的方法，分析油煙道油垢燃燒特性。研究分析結(jié)果表明，油垢熱重分析在空氣氣氛下的失重過程分五步進(jìn)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(jié)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(jié)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(dá)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(xué)分析方法對后四階段失重進(jìn)行分析，提出了四階段“一級+三維擴(kuò)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(zhì)在不同溫度區(qū)間內(nèi)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(xué)正交設(shè)計方法建立工況組合，模擬計算得到各個時刻風(fēng)管內(nèi)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(zāi)發(fā)生的影響程度，準(zhǔn)確描述火災(zāi)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(biāo)，并進(jìn)行了影響因素分析。結(jié)果表明，單管油煙道火災(zāi)的“因素主次”一致為：風(fēng)速對火災(zāi)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(jié)果發(fā)現(xiàn)油煙道直角彎管的拐彎處火災(zāi)時溫度最高，所以在油煙道設(shè)計時油煙道的連接應(yīng)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(zāi)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(xué)正交設(shè)計方法建立工況組合，得到相應(yīng)的溫度場和滅火時間數(shù)據(jù)。為客觀考查和比較細(xì)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(biāo)，并

7、進(jìn)行了影響因素分析。結(jié)果表明，單管油煙道細(xì)水霧滅火的“因素主次”為：風(fēng)速對滅火影響最大，其次為噴頭個數(shù)、噴射角和細(xì)水霧壓力，相比較細(xì)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(zāi)實驗平臺，進(jìn)行了常壓水噴淋和不同特性細(xì)水霧噴淋滅火實驗。通過實驗結(jié)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(qiáng)的氣流，細(xì)水霧霧滴不能達(dá)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(xì)水霧滅火

8、系統(tǒng)，在一定范圍內(nèi)改變霧滴的大小幾乎不改變其滅火效果；細(xì)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(qiáng)細(xì)水霧滅火效果；含有氯化鈉為添加劑的細(xì)水霧比純水細(xì)水霧滅火效果更好。另外，油煙道發(fā)生火災(zāi)時應(yīng)該在第一時間關(guān)閉風(fēng)機(jī)、打開防火風(fēng)門。
　　 (6)在油垢燃燒特性實驗、FDS火災(zāi)模擬、細(xì)水霧滅火實驗?zāi)M和單管煙道火災(zāi)滅火實驗的基礎(chǔ)上，通過采用熱電偶樹的溫度監(jiān)測形式，采用細(xì)水霧滅火方式設(shè)計了火災(zāi)自動探測、火災(zāi)報警及自動噴淋

9、的油煙道細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。當(dāng)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(guān)閉風(fēng)機(jī)，開啟防火風(fēng)門，啟動細(xì)水霧滅火系統(tǒng)自動撲滅火災(zāi)。
　　 (7)在自行研制的油煙道細(xì)水霧滅火系統(tǒng)上進(jìn)行滅火實驗，實驗證明，該系統(tǒng)能很好的撲滅油煙道火災(zāi)。油煙道內(nèi)火災(zāi)持續(xù)時間越長油煙道內(nèi)溫度越高，油垢燃燒處于第三階段燃燒反應(yīng)劇烈，火災(zāi)撲滅難度越大，應(yīng)在火災(zāi)初期盡早撲滅。采用基于熵權(quán)的模糊綜合評價方法建