氣溶膠滅火系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)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(jī)理和滅火效能，結(jié)合工程實(shí)例，討論了氣溶膠滅火劑的適應(yīng)場所和范圍，提出了氣溶膠應(yīng)用的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：氣溶膠  滅火  機(jī)理  應(yīng)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(guān)的國家規(guī)范，設(shè)計、安裝一般都是依照廠標(biāo)及地方標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。其適應(yīng)場所及應(yīng)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(zāi)。80年代末，俄羅斯、美國等開始大量研究此類滅火劑，并應(yīng)用于一些無人機(jī)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(dǎo)致了一些重大事故。經(jīng)過改進(jìn)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(yīng)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(jié)合成的固體狀態(tài)含能化學(xué)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(yīng)的貯存和啟動裝置組成，滅火劑在貯存裝置內(nèi)燃燒反應(yīng)后直接噴放到防護(hù)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(diǎn)，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(jī)理

氣溶膠的滅火機(jī)理主要是化學(xué)抑制，也有降溫冷卻的作用。

1、化學(xué)抑制

當(dāng)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?zhǔn)椒磻?yīng)：

RH + O2 → H+ + 2O-- + R+（可燃物分解，吸熱反應(yīng)）

O-- + H+ → OH-

2OH- → H2O + O--（放熱反應(yīng)）

    最后一步為強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，放熱量遠(yuǎn)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(yīng)：

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(yīng)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(jī)理是以中斷燃燒鏈為主，與鹵代烷的滅火機(jī)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(yīng)）

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

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

四、滅火效能

    全淹沒的氣溶膠滅火系統(tǒng)可以有效地?fù)錅鏏、B類火災(zāi)和E類電氣火災(zāi)，對烴類（RH）物質(zhì)的滅火效果尤其明顯，如石油、柴油、天燃?xì)夂湍静牡?。?00M3的貯油室為例：在常溫常壓下，氣溶膠滅火劑設(shè)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(yīng)用

我們應(yīng)該對氣溶膠的應(yīng)用作出客觀的分析。

1、噴射物和分解產(chǎn)物對設(shè)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(shè)備表面。由于散熱等需要，電子設(shè)備內(nèi)部都必須與室內(nèi)空氣相通，膠體微粒易導(dǎo)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(qiáng)堿氫氧化鉀，對鋁、鋅、硅等有強(qiáng)腐蝕作用，大大縮短設(shè)備壽命。有些廠家提議給設(shè)備加裝防護(hù)罩，這是不現(xiàn)實(shí)的。筆者認(rèn)為，一旦滅火或發(fā)生誤噴后，應(yīng)馬上開啟除濕機(jī)，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(xué)溶液清洗。

3）、導(dǎo)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(dǎo)電性，容易引起電子設(shè)備短路。

    電子設(shè)備房一般為中心樞紐，火災(zāi)或誤噴導(dǎo)致系統(tǒng)停頓的間接損失比設(shè)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(shè)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(dǎo)電、無腐蝕的氣體滅火劑，氣溶膠顯然不屬此之列。雖然火災(zāi)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(yán)重影響。氣溶膠誤噴后必然導(dǎo)致系統(tǒng)停頓，因此氣溶膠應(yīng)用于這些場所應(yīng)非常慎重。

2、能見度的影響。

    氣溶膠不透明，噴射后防護(hù)區(qū)內(nèi)的能見度極低，直接影響人員逃生，因此不宜應(yīng)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(yīng)噴放時產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)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(dǎo)致多起火災(zāi)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。