氣溶膠滅火系統(tǒng)的特點及應用

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摘  要：本文簡介了氣溶膠滅火系統(tǒng)的組成、滅火機理和滅火效能，結合工程實例，討論了氣溶膠滅火劑的適應場所和范圍，提出了氣溶膠應用的發(fā)展方向。

關鍵詞：氣溶膠  滅火  機理  應用  

    近年來，“氣溶膠”滅火劑在國內(nèi)被迅速推廣，幾乎所有的生產(chǎn)廠家都將之喻為“鹵代烷”滅火劑的最佳替代物，并且在國家規(guī)范中要求使用清潔滅火劑的場所大力推崇。由于沒有相關的國家規(guī)范，設計、安裝一般都是依照廠標及地方標準進行。其適應場所及應用范圍在國內(nèi)一直都有較多爭議，本文就此作一些討論。

一、概述

    60年代的前蘇聯(lián)曾使用煙霧型滅火劑撲救地下火災。80年代末，俄羅斯、美國等開始大量研究此類滅火劑，并應用于一些無人機械艙等部位。90年代初，我國研制出了EBM氣溶膠滅火劑，并在全國推廣。由于第一代氣溶膠產(chǎn)品在噴放時有高溫和噴焰缺陷，導致了一些重大事故。經(jīng)過改進后的新一代氣溶膠產(chǎn)品，基本解決了以上缺陷，且工程造價低、安裝簡便，得以廣泛應用。

二、系統(tǒng)組成

    氣溶膠滅火劑，是由氧化劑、還原劑及粘合物結合成的固體狀態(tài)含能化學物質(zhì)，屬于煙火型滅火劑。氣溶膠滅火系統(tǒng)由氣溶膠滅火劑以及相應的貯存和啟動裝置組成，滅火劑在貯存裝置內(nèi)燃燒反應后直接噴放到防護區(qū)，屬于無管網(wǎng)滅火系統(tǒng)。氣溶膠膠粒具有高分散度、高濃度特點，大部分微粒直徑小于1um，可較長時間懸浮在空氣中，較易粘附在物體表面。其主要成份有金屬鹽類、金屬氧化物以及水蒸汽、CO2、N2等，堿金屬鹽（鉀鹽等）和金屬氧化物（K2O等）起主要滅火作用，滅火效率較高。

三、滅火機理

氣溶膠的滅火機理主要是化學抑制，也有降溫冷卻的作用。

1、化學抑制

當燃料（烴類—RH）燃燒時，產(chǎn)生活性游離基H+、O--和OH-，并發(fā)生鏈式反應：

RH + O2 → H+ + 2O-- + R+（可燃物分解，吸熱反應）

O-- + H+ → OH-

2OH- → H2O + O--（放熱反應）

    最后一步為強烈的放熱反應，放熱量遠大于第一步可燃物分解的吸熱量，同時再次分解出游離O--，使得燃燒得以持續(xù)。

    在高溫燃燒區(qū)，氣溶膠微粒分解出活性游離基K+，它迅速與H+和OH-發(fā)生以下反應：

K+ + OH- → KOH

KOH + H+ → K+ + H2O

    密集的氣溶膠微粒提供了較大的表面反應區(qū)域，K+不斷再生，奪走燃燒鏈所需的載體OH-和H+，燃燒無法延續(xù)。因此，氣溶膠的滅火機理是以中斷燃燒鏈為主，與鹵代烷的滅火機理基本相同。鹵代烷高溫下分解出的Br-與上面的K+扮演同樣的角色，以1301為例：

              CF3Br → CF3 + Br-（高溫下分解）

              Br- + RH → R+ + HBr

              HBr + OH- → H2O + Br-

Br-不斷再生，迅速奪走燃燒鏈載體OH-和H+，使得燃燒迅速終止。

2、吸熱降溫

    氣溶膠的吸熱降溫作用也不可忽視，以KHCO3為例：

2KHCO3  → K2CO3+CO2+H2O（吸熱分解反應）

K2CO3（固相） →  K2CO3（液相） → K2CO3（氣相）（吸熱相反應）

    鹵代烷的滅火機理中也有冷卻作用，它主要源于滅火劑由液相轉化為氣相時的物理吸熱反應和高溫分解反應。

四、滅火效能

    全淹沒的氣溶膠滅火系統(tǒng)可以有效地撲滅A、B類火災和E類電氣火災，對烴類（RH）物質(zhì)的滅火效果尤其明顯，如石油、柴油、天燃氣和木材等。以100M3的貯油室為例：在常溫常壓下，氣溶膠滅火劑設計用量為10Kg，而在同樣條件下，1301需要35Kg，F(xiàn)M200需要67Kg。因此氣溶膠具有較高的滅火效率。

五、應用

我們應該對氣溶膠的應用作出客觀的分析。

1、噴射物和分解產(chǎn)物對設備的影響。

1）、清潔度。氣溶膠微粒不會自動揮發(fā)至大氣中，且容易粘附在設備表面。由于散熱等需要，電子設備內(nèi)部都必須與室內(nèi)空氣相通，膠體微粒易導致光路堵塞，鼓面、盤面劃破以及接插件磨損等。

2）、腐蝕。從上可知，氣溶膠噴射物和滅火分解產(chǎn)物的主要成份有碳酸鉀、氧化鉀和水等，碳酸鉀、氧化鉀極易吸潮生成強堿氫氧化鉀，對鋁、鋅、硅等有強腐蝕作用，大大縮短設備壽命。有些廠家提議給設備加裝防護罩，這是不現(xiàn)實的。筆者認為，一旦滅火或發(fā)生誤噴后，應馬上開啟除濕機，保持房間干燥，用除塵器清理干凈。對于精密部件，可在廠家的配合下用化學溶液清洗。

3）、導電。氣溶膠微粒中的金屬鹽類和金屬氧化物等均有一定的導電性，容易引起電子設備短路。

    電子設備房一般為中心樞紐，火災或誤噴導致系統(tǒng)停頓的間接損失比設備損失大得多。國家規(guī)范要求使用清潔滅火劑的目的也在于滅火后設備能迅速投入使用。清潔滅火劑是一種在常溫下能迅速蒸發(fā)，不留下蒸發(fā)殘余物，并且非導電、無腐蝕的氣體滅火劑，氣溶膠顯然不屬此之列。雖然火災極少可能發(fā)生，但國內(nèi)已有多起誤噴事件，清潔滅火劑誤噴后并不造成嚴重影響。氣溶膠誤噴后必然導致系統(tǒng)停頓，因此氣溶膠應用于這些場所應非常慎重。

2、能見度的影響。

    氣溶膠不透明，噴射后防護區(qū)內(nèi)的能見度極低，直接影響人員逃生，因此不宜應用在經(jīng)常有人場所。

3、氣溶膠發(fā)熱的影響。

    氣溶膠在反應噴放時產(chǎn)生大量熱量，導致環(huán)境溫度升高，我國第一代的氣溶膠產(chǎn)品還因誤噴導致多起火災事故。目前國外氣溶膠產(chǎn)品的噴口溫度仍有500℃左右。近年來，國內(nèi)廠家研制出低溫氣溶膠，使得大量發(fā)熱的狀況有所改善，但仍會對噴口前1米內(nèi)的人員或物體造成傷害，同時降低了滅火效率。

4、對人體及環(huán)境的影響。