气溶胶灭火技术概述二

气溶胶灭火技术概述二（精选5篇）

气溶胶灭火技术概述二 第1篇

气溶胶灭火技术是在军用烟火技术的基础上发展起来的新型灭火技术。20世纪60年代，公安部天津消防研究所研究的油罐烟雾灭火技术是最早的气溶胶灭火动技术，当时，这一新型灭火技术并未引起广泛关注。气溶胶灭火装置中的药剂为固态，其药剂通过氧化还原反应喷放出来的组分为气溶胶。

第一代气溶胶灭火技术诞生于我国，也称烟雾灭火技术，始于20世纪60年代初。是由公安天津消防研究的科研人员完成的，他们自主研制出烟雾自动灭火系统，主要用于扑灭甲、乙、丙类液体储罐火灾。这是一项不同于以注的全新的形成的气溶胶物质用于灭火。

第二代气溶胶灭火技术K型，K型气溶胶灭火技术也叫钾盐类灭火技术，是气溶胶灭火技术发展的第二阶段，始于20世纪60年代中期前苏联。我国在这一方面起步较晚，始于20世纪90年代初，第一代产品为由北京理工大学研制成功，此类气溶胶发生剂中主要采用钾的硝酸盐作为主氧化剂，其喷放物灭火效率高，但因为其中含有大量的钾离子，易吸湿，形成一种发黄发黏的强碱性导电液膜，这种物质对电子设备有很大的损坏性，故K型气溶胶自动装置不能使用于电子设备、精密仪器各文物档案场所。目前在市场上使用正在逐渐减少。第三代气溶胶灭火技术（S型）主要由锶盐作主氧化剂，和第二代钾盐（K型）气溶胶不同，锶离子不吸湿，不会形成导电溶液，不会对电器设备造成损坏，S型灭火产品最早，于21世纪初研发成功。

锶盐类气溶胶产品已在几千个工程项目中应用，至今未发生一起损坏电子设备的事故，第三代气溶胶已越来越为广大用户所接受。

目前国内只有几家企业生产S型灭火装置，我公司就是其中之一，它创建于2005年，凭借一批高科技术人才、雄厚的资金和先进的生产线，在短短几年内广泛的涉足消防、五金、电力、银行等领域，迅速成为深圳市知名企业。如我公司生的QRR15/SL这种型号产品，其灭火装置检验报告和灭火剂检验报告完全符合GA499.1-2004规定，就是典型的S型灭火装置。我公司生产所有型号的热气溶胶灭火装置，因其灭火剂性能优越并兼具环保洁净，外形美观，价格优惠的等特点，深受国内客户的喜爱，产品正远销到东南亚和欧美市场。

一、气溶胶灭火装置分类

根据中华人民共和国公共安全行业标准《GA499.1-2004第一总分：热气溶灭火装置》，按灭火装置充装气溶胶发生剂的主化学分可分为：（1）S型气溶胶灭火装置：

指充装含有35%-50硝酸锶，同时含有10%-20硝酸钾的气溶胶发生药剂的灭火装置。型号：QRR/SL（落地式）、QRR/SG（壁挂式）（2）K型气溶胶灭火装置；

指充装含有30%以上硝酸钾的气溶胶发生药剂的灭火装置。型号：QRR/KL或QRR/KG（3）具他型气溶胶灭火装置。编制方法

QR R X X/ X X

灭火装置安装方式（L代表落地方式，G代表悬挂式，……）

灭火装置类别（S代表S型，K代表K型，………）

灭火类别，A代表可灭A类表面火，其他可不标注

气溶胶发生剂质量，㎏

热气溶胶灭火装置

标记示例

QRR2A/KL表示为落地式安装，K型，可灭A类表面火，气溶胶发生药剂标称质量为2㎏的热气溶胶灭火装置，适用范围

环保洁净型全淹没灭火系统，适用于扑灭相对封闭空间的A、B类火灾以及电气电缆初起火灾。

扑灭A类火灾

如木材、纸张等固体物质初起火灾，适用于木制品库、档案库、博物馆、图书馆、资料室等场所；

扑灭B类火灾：

适用于生产、使用或贮存柴油（-35号柴油除外）、重油、变压器油、动物油、植物油等各种丙类可燃液体场所的火灾； 扑灭电气缆火灾：

适用于变（配）电房、发电机房、电缆夹层、电缆井、电缆沟、电子计算机房、通讯房等场所的火灾。不适用范围：

1、不能用于商业、饮食服务、娱乐等人员密集场所。

2、有存放易爆物资的场所。产品主要特点

无毒无害无污柒，不破坏臭氧层 灭火效能高，速度快，无残留物

绝缘性能好，适用于电力、机房等无人值守场所 产品喷射时间短，压力低、安全性能强 发生化学反应后生成物97%为惰性气体 固体降尘率≤3%，无腐蚀

采用拉瓦尔管专利阻火技术，有效消除火焰残查 科学设计吸热单元，喷口温度低 采用体式反应室及外壳，设计合理 组合功能强，体积小

无管网技术，造价低廉，安装使用方便 环保洁净型自动灭火系统灭火机理

热气溶胶是一种固体含能化学物质，属于烟火药剂，利用电子气化启动器激活，使其发生化学反应，产生大量惰性气体、水汽和微量固体颗粒，形成混合气体，混合气体从自动灭火装置的喷口向外释放喷射，扑灭火灾。自动灭火装置的灭火机理是以物理、化学、水汽降温三种灭火方式同时进行的全淹没灭火形式：

1.以物理性稀释空气中的氧气“窒息灭火”为主要方式，切断火焰反应链，进行链式反应破坏火灾现场的燃烧条件，迅速降低自由基的浓度； 2.存在抑制链烧反应进行的化学灭火方式； 3.水蒸汽冷凝与汽化降低燃烧物温度。自动灭火装置于火灾自动报警系统，自动控制系统及其他消防系统组成中央集中控制的自动火灾系统时，其它施工要求应按GB50166～92火灾自动报警系统施工及验收规范的规定执行。

防护区应设为相对封闭空间。防护区各部位不宜开口，若必须开口自动关闭装置。顶部及2/3高度以上部位不应泄露，当保护区由地面至2/3高度小范围内设置开口自动装置有困难时，允许有少量的泄露，但应控制单个泄露开口面积不小于0.01㎡，且应距灭火装置释放点2m以上；泄露积总和与保护区的包围面积之比不大于0.3，若超过0.3时按要求增加灭火剂用量作为泄露补偿。

再谈冷气溶胶灭火技术 第2篇

冷气溶胶灭火技术是为解决热气溶胶灭火技术应用时遇到热反应引起的连带问题而开发的一种既能保证外喷安全、高效、无毒,同时又无高温反应连带问题的灭火技术。也称非高温气溶胶灭火技术。

众所周知,热气溶胶自动灭火装置是指在特定的容器中放置一种合成的含氧固体燃料物质,即热气溶胶灭火剂,灭火时该物质被点燃燃烧后外喷,在火灾保护空间内形成分散的溶胶状粉体,漂浮在空间内,达到抑制火灾的目的。但是这种方法由于喷口温度过高,会出现一些由热反应引起的二次危险。

因此,笔者研究冷气溶胶灭火技术的主要思路是取气溶胶高效灭火之长,除其热反应引起的二次危险之短,将热气溶胶采用燃烧灭火剂外喷一步形成气溶胶灭火的方法改为两步完成气溶胶灭火,即先将灭火剂干粉粉碎成微米级的超细粉体,然后装罐密封储存,在灭火时以气体为分散体,超细粉体为被分散体,在常温条件下经特定设备混合喷射两步形成冷气溶胶灭火。

1冷气溶胶灭火剂

1.1 微米级超细粉体的制备

气溶胶灭火剂粉体的粒度直接影响其灭火效能,随着颗粒的减小,其灭火效能增大。显然,将灭火剂粉碎成微米级的超细粉体是研究冷气溶胶灭火技术的关键。

目前,超细粉体的制备方法有机械法、物理法、化学法、物理化学法等。在机械粉碎工程技术中,超细粉碎已经是一种很成熟的技术。常用的粉碎设备有气流粉碎机、锤式粉碎机、球磨机等。

超细粉碎技术是近代科技的一门新技术。根据粉碎加工技术的深度和粉体物料物理化学性质,一般将粒径小于10 μm的粉体称为超细粉体。气流粉碎以其生产能力大、自动化程度高、产品粒度细、粒度分布窄、常温环境、 无污染 、得率高广泛应用于化工、矿业、医药材料、染料化妆品等行业。

气流粉碎的原理是利用高速气流能量,使颗粒之间产生相互冲击、碰撞、摩擦,以及气流对物料的冲击剪切作用,而实现物料的超细粉碎。

冷气溶胶灭火剂选用气流粉碎技术,通过控制气压、物料流量、组分助剂等条件,制备平均粒度在5 μm以下的超细粉体。

1.2 冷气溶胶灭火剂原料的选择

20世纪30年代,美国Ansul公司首先开发了一种以碳酸氢钠为基料的干粉灭火剂,发展至今干粉灭火剂已经形成了多种产品。例如:碳酸氢钠干粉、改性钠盐干粉、钾盐干粉、磷酸二氢铵干粉、磷酸氢二铵干粉、磷酸干粉和氨基干粉灭火剂等,都得到了广泛的应用。

在选择冷气溶胶灭火剂粉体原料时,首选的也是目前成熟的几种干粉灭火剂,将其超细粉碎至几微米,直接应用于气溶胶灭火。但由于现有几种类型的干粉灭火剂经过超细粉碎后颗粒都会出现再次聚集和吸湿的现象,笔者经过多次试验筛选,寻找到更合适的配方。

1.3 冷气溶胶灭火剂配方确定

灭火剂的组成包括主剂和助剂。

灭火剂各组分的作用是:

(1)主剂。固体粉末,无吸湿特性,高效灭火剂。

(2)助剂。包括:防潮剂,固体粉末,防止产品吸湿聚集;助磨剂,固体粉末,保证粉碎平衡的粒度分布;分散剂,固体粉末,提升粉碎效率;流动剂,固体粉末,提高粉体的流动性。

2冷气溶胶灭火技术

2.1 气溶胶

气溶胶名称来源于胶体化学。

凡分散介质为气体的胶体物系为气溶胶。气溶胶是空气中悬浮的固态或液态颗粒的总称,固态或液态颗粒大小为0.01～10 μm,能够在空气中漂浮滞留几小时。气溶胶分为固相气溶胶和液相气溶胶,有自然形成和人为生成两种。气溶胶的生成分为物理方法即将固体粉碎研磨成微粒再用气体予以分散形成气溶胶和化学方法即通过固体的燃烧反应,使反应产物中既有固体也有气体。

换句话说,气溶胶本身就是固体或液体的微小颗粒,分散在气体介质中,如烟、雾等。

气溶胶在医学、环境科学、军事学等方面都有很多的应用,在消防科技中也不例外,如烟雾灭火、热气溶胶灭火、水雾灭火等。

2.2 灭火原理

由于冷气溶胶中的固体颗粒是微米级,表面积很大,对灭火过程中化学反应提供了很好的反应床。颗粒大小是气溶胶灭火的技术关键之一。微米级颗粒粉体在火焰中分解汽化速度快、使产生游离基的速度倍增并进入气相与燃烧产物的游离基相作用,从而终止燃烧反应链,有效抑制有焰燃烧。

冷气溶胶自动灭火是在常温条件下,经特定设备喷射出灭火组分微粒形成气固混合物,气溶胶与气体物质具有流动扩散特性及绕过障碍物淹没整个空间的能力,在封闭、半封闭空间内,可以快速、高效灭火,同时还可以长时间漂浮,有效地防止火灾复燃,达到了全淹没方式灭火的目的。该灭火技术弥补了热反应的缺陷,极大地显示了冷气溶胶灭火的安全、高效、无毒优势。

2.3 灭火性能

冷气溶胶灭火剂选用微型灭火器方式灭火,灭火性能试验显示,在室内灭1 B油火的灭火剂用量为200 g。

冷气溶胶灭火剂选用固定式自动灭火装置方式灭火,在60 m3封闭空间内灭A、B、C火的灭火浓度试验结果为80 g/m3;选用管网自动灭火方式灭火,在60 m3封闭空间内灭A、B、C火的灭火浓度为60 g/m3。

很明显,冷气溶胶灭火剂,灭火浓度低,灭火效能高,灭火速度快。其单位容积灭火效率达到普通干粉灭火剂的6～10倍,七氟丙烷灭火剂的6～8倍,二氧化碳的10～12倍以上。

3结论

(1)冷气溶胶灭火剂是平均粒径在5 μm以下的超细粉体,其原料易得,无毒无害;其生产工艺简单,生产环境良好,粉尘少,噪音低,能耗小;其粉体分散性好,使用后对物体不附着粘结,对环境无污染,对人体无害,现场易清理,不损伤保护空间内的任何物体;其灭火浓度低,灭火效率高,在封闭、半封闭空间能扑救A、B、C类火灾。

(2)冷气溶胶灭火剂用于微型灭火器、固定灭火装置、管网灭火系统都有很好的灭火效能,可广泛应用于各种场所火灾的防护。诸如棉、纸、木材、烟草等固体物质的仓储空间;轮船、飞机、火车、汽车等的发动机空间;配电室、电站、电机房、电缆沟等空间;石油化工产品的仓储空间等。

(3)冷气溶胶灭火技术在国内外是具有领先水平的最新消防技术研究成果,作为热气溶胶灭火技术的更新产品,实现了常温喷射实施气溶胶灭火的预期效果;作为哈龙替代的新产品,初始成本及使用周期成本低廉;作为干粉灭火剂的最新产品,改善了干粉灭火剂的生产环境,拓宽了干粉灭火剂的应用领域。

经过十年的不断改进,冷气溶胶灭火剂、冷气溶胶自动灭火装置、冷气溶胶自动灭火系统均已申请国家专利。

冷气溶胶灭火技术的推广,需要引入生产企业配合,不断完善设计和应用条件,获取最佳的灭火技术参数,制定相关的产品标准和应用规范,使其高灭火效能和简单易行的使用性能得到广泛应用,逐步走向市场,取得良好的社会经济效益。

参考文献

[1]石秀芝,韩伟平,胡留长,等.超细粉体在消防灭火技术上的应用前景[J].消防技术与产品信息,1998,(12):8-9.

[2]石秀芝.浅谈冷气溶胶灭火技术[J].消防技术与产品信息,2000,10:27-28.

[3]马飞飞,王雅萍.超细气流粉碎技术的研究新发展[J].湖南冶金,2006,(11):34-6.

一种紧凑型气溶胶灭火装置 第3篇

1 气溶胶灭火系统特点

1.1 气溶胶主要组成

气溶胶发生剂由氧化剂、 还原剂、性能助剂、粘结剂等组成。药剂压制成固体块、柱状,装在气溶胶发生器内,在电源引发下,点燃发生器内气溶胶发生剂, 发生剂在反应过程中产生大量烟雾即灭火气溶胶迅速弥漫整个火灾空间, 使整个火灾现场全部淹没在灭火气溶胶烟雾中,通过化学抑制、物理冷却、稀释等综合作用,达到快速灭火的目的。灭火气溶胶烟雾中主要有两种组分,一种是金属氧化物及碳酸盐等固体微粒,另一种是氮气及二氧化碳等气体。

1.2 气溶胶灭火机理

气溶胶俗称烟或雾,是固体或液体微粒悬浮于气体介质中的一种物质分散形态。灭火气溶胶中固体颗粒主要为金属氧化物和碳酸盐,气体的主要成分是二氧化碳、氮气、水蒸气等。气溶胶灭火的关键在于气溶胶中的固体微粒,其灭火机理是:(1)气溶胶微粒遇到高温时能发生强烈的吸热分解反应,迅速降低火焰温度,起到吸热降温的作用;(2)气溶胶烟雾吸收火焰的热辐射,阻止火焰与燃烧物之间的热回馈,使燃烧过程受到抑制;(3)化学负催化作用,气溶胶微粒及其热分解后产生的金属离子,与燃烧过程中可燃物分解产生的活性自由基H·、HO·等反应,大量消耗活性游离基,中断链燃烧反应,从而抑制燃烧。

1.3 灭火效率

气溶胶灭火机理与干粉灭火剂一样,通过自由基的化学负催化作用抑制燃烧链增长,从而达到中断燃烧的目的。不同配方的气溶胶灭火剂灭火效能不同,化学反应速度与粒子的比表面积相关。研究表明,干粉灭火剂的灭火效力同干粉颗粒的大小有关, 颗粒直径越小, 灭火效力越高,一般该类灭火剂的直径约为10～25 μm, 具体直径取决于干粉的组分。气溶胶微粒的直径约1 μm, 所以灭火效率很高,是干粉灭火剂的6～10倍。全淹没的气溶胶灭火系统可以有效扑灭A 类、B 类火灾和电气火灾。对烃类物质的灭火效果尤其明显,气溶胶的灭火效率是卤代烷的4～6倍。气溶胶灭火系统属于无管网全淹没气体灭火系统。

2 紧凑型气溶胶灭火装置介绍

调查发现,目前气溶胶灭火装置以落地式为主,且装置体积大,质量重。根据GB 50370-2005《气体灭火系统设计规范》第3.1.18条规定, 热气溶胶预制灭火系统装置的喷口宜高于防护区地面2.0 m,落地式的气溶胶装置在安装中要符合规范要求需将装置支高到使喷口达到2.0 m的高度,安装不方便,而且因为臃肿、笨重的外形尺寸很大程度地影响了防护区的使用空间。针对技术中存在的问题,笔者介绍一种紧凑型气溶胶灭火装置,该装置适合落地、悬挂、壁挂、嵌入4种不同安装方式,可以根据防护区的情况选择适当的安装方式,有利于气溶胶的灭火效能、安装使用性能,不影响防护区的使用空间。

2.1 灭火装置组成

笔者研究的紧凑型气溶胶灭火装置主要包括箱体、降温区、防火隔热保温层、发生器、引发部件、反馈元件等,装置组成见图1所示。

1.高效厚涂型防火涂料; 2.电引发线缆; 3.装置外壳; 4.气溶胶发生器;5.导烟板; 6.气溶胶发生剂; 7.紧固螺丝; 8.蓄热冷却球; 9.引火药包;10.分隔板; 11.接线盒; 12.接线柱; 13.多孔网; 14.导烟百叶窗

工作时,电源通过连接在接线柱上的引火头线缆,启动电点火头从而引发点火药包引燃气溶胶发生剂,燃烧释放高温气溶胶灭火剂,高温气溶胶灭火剂通过降温区阻火降温后经喷口从百叶窗喷出到达防护区进行灭火。

2.2 试验内容

2.2.1 装置隔热保温工艺确定

分别采用普通防火板、硅酸铝棉板、专用厚型防火涂料做实验,气溶胶发生剂质量同为5 kg,性能参数见表1所示。

选择专用防火涂料作为保温材料保温效果最佳,增加质量适中。

2.2.2 吸热球的选择

装置外形尺寸为460 mm×230 mm×230 mm,采用15 mm专用厚型防火涂料。

通过试验,选择采用适当比例的空心混合球作为吸热体系。

2.3 装置的特点

(1)采用紧凑的设计方式,体积小,质量轻。

采用高效厚涂型防火涂料做隔热层,避免采用夹层,节约空间。装置分为前后两室,高温气溶胶迂回通过蓄热冷却球,充分利用有限空间,保证冷却距离,紧凑的外形减轻装置的体积和质量。气溶胶发生剂系高能物质,燃烧产生大量的热量使燃烧室中心温度高达1 000 ℃。为了使喷出后的气溶胶灭火剂温度降低和避免装置壳壁温度过高,通常的气溶胶灭火装置主要由燃烧室、冷却吸热室、外壳等组成。经过十几年的发展,气溶胶装置几经改进,装置外形尺寸和质量已经减少了很多,但对于只有几公斤或十公斤气溶胶发生剂的气溶胶装置来说,装置外形体积与药剂体积比大于25,装置总质量与药剂质量比为8倍以上,庞大的体积和笨重的质量在实际应用当中还是带来很多不便。

紧凑型气溶胶灭火装置的外形尺寸为460 mm×230 mm×230 mm,标准药剂质量为5 kg,装置总质量25 kg。装置总质量与药柱质量比为5,大大减轻了装置的质量,尤其在外形尺寸上减小的幅度更大,该装置外形体积与药柱体积比仅为6。

采用高效专用厚涂型防火涂料,该涂料粘接性能高,耐高温性能好,导热系数低,用酒精喷灯做耐烧试验,15 mm厚的涂层30 min背面温升小于180 ℃。目前许多厂家也采用了隔热材料,如防火板、硅酸铝棉。通过研究发现,不管是用防火板还是硅酸铝棉,都达不到理想的隔热效果,原因分析如下:防火板是A级不燃材料,保温隔热性能并不是最理想,硅酸铝棉的导热系数低,但是往往很难致密的填充。因此,不管是采用防火板还是硅酸铝棉作隔热材料,不可能最大程度上将装置外壳与高温气溶胶分隔起来,往往会留下热桥,温度还是很容易透过防火板传递到外壳。而采用防火保温性能好的专用厚涂型防火涂料,则能严实的保护外壳内壁,防止高温气溶胶以及内部高温向外壳的热传导作用,达到保温隔热的目的。

在减轻质量方面,选用高铝质陶瓷蓄热球作为吸热球,气溶胶喷射时间小于120 s,因在很短的时间内气溶胶发生剂会产生大量热量,试验证明,吸热面积越大,吸热效果越好,但是盲目增大吸热面积会降低气溶胶的灭火效能。通过调整10～40 mm直径球混合比例,得到一个理想混合比例,为了提高效率同时减轻质量,所有的球都选用不同程度空心比例空心球。

(2)适合壁挂安装在防护空间。

在用于保护电气设备火灾应用中,由于机房设备布置紧凑,对于大多数厂家的落地式气溶胶灭火装置根本没有足够空间来满足安全距离要求,一些资深的机房设计人员明确指出,实际设计中基本不可能考虑足够大的安全间距。在《气体灭火系统设计规范》中,要求热气溶胶灭火装置的喷口前 1.0 m 内以及装置的背面、侧面、顶部 0.2 m 内不应设置或存放设备、器具等,就是考虑喷口和装置高温的问题。实际上,即使按规范要求预留了这些安全间距,在系统运行时,也很容易在安全间距内堆放纸张等易燃杂物,造成更大风险,要按规范要求进行日常管理难度很大。采用该紧凑型气溶胶灭火装置可以轻松应对上述狭小的空间,因为该装置体积小,质量轻,可以很方便的悬挂在2.0 m以上的保护空间墙上、承重梁上,这样既节约了空间,也能够满足《气体灭火系统设计规范》中,要求热气溶胶灭火装置的喷口高于防护区面 2.0 m的要求。

(3)可以采用悬挂安装方式。

该紧凑型气溶胶灭火装置体积小,质量轻,很容易采用悬挂的安装方式均匀布置在防护空间内。对于气溶胶灭火系统,防护区大小的限制尤为重要,因为气溶胶灭火剂是烟雾状胶体,当气溶胶发生剂燃烧释放气溶胶灭火剂时,靠自身的压力喷射到防护区,而气溶胶灭火装置喷口压力很小,喷射距离显然不能达到管网式七氟丙烷、二氧化碳、IG 541等气体灭火设备喷射距离,扩散速度较卤代烷也慢很多,对较大空间保护尤其不利。使用紧凑型气溶胶灭火装置,可以像布置喷头一样将气溶胶灭火装置分布在防护区房顶或者装饰夹层内,只将喷口部分露出到防护区内,既克服了气溶胶灭火剂喷射后扩散速度慢带来灭火效率低的影响,又可快速灭火。

(4)可以嵌入式安装在防护区墙内。

该紧凑型气溶胶灭火装置厚度薄,只相当于一般墙体的厚度,当防护空间满足条件时,该紧凑型装置可以直接嵌入式安装在防护空间的墙内,只露出喷口部分到防护区内,而且可以加以修饰,这样既不占空间,又能保证美观。

(5)也可以落地安装在地面、地面夹层。

该装置可以采用落地的安装方式直接固定在防护空间地面、或者地面夹层等地下狭小空间。在GB 50370-2005《气体灭火系统设计规范》中,规定热气溶胶预制灭火系统的防护区,其高度不宜大于6.0 m。原因是气溶胶灭火剂比空气轻,防护区空间太高,气溶胶发生剂喷放后的气溶胶灭火剂浓度垂直分布不均,影响灭火效能。如果将气溶胶装置均匀地布置在地面夹层充分利用夹层狭窄空间,容易保证地面气溶胶灭火剂的浓度。

3 讨论及建议

(1)紧凑型气溶胶灭火装置具有安装形式多样、灭火效率高、造价低、维护简单等众多优点,适用于通信中心、控制室、电气室等场所,可以广泛运用。

(2)该装置在使用时应注意:一是不宜设置在经常受振动、冲击,容易被雨淋、水浇,有腐蚀影响处;二是为保证气溶胶灭火剂的扩散速度,防护区的环境温度不宜低于0 ℃;三是每半年应检查一次系统。

摘要：通过对气溶胶灭火装置及气溶胶灭火机理的研究,充分了解现有气溶胶灭火装置的优缺点,在经过系统试验的基础上,介绍一种集落地、悬挂、壁挂、嵌入4种安装方式的紧凑型气溶胶灭火装置,讨论了该装置的优越性,并给出了应用建议。

关键词：气溶胶,灭火装置,安装方式

参考文献

[1]李宝萍.气溶胶灭火系统应用中存在的问题与对策[J].消防科学与技术,2001,20(5):29.

气溶胶灭火技术概述二 第4篇

冷气溶胶灭火是一种相对较新的灭火方法,它的灭火原理不同于气体灭火和干粉灭火,它具有两种灭火的共同优势,由于其ODP、GWP、ALT值均为0,对大气无危害,对人无毒害,因此以其独特的优势受到了人们的关注。但是由于气溶胶的粒径很小,通常为5μm以下,因此难以克服颗粒间团聚的特性,国内外常采用的方法是在原料中加入适当的添加剂以达到分散的效果。本文提出了一种利用水溶性物质制备气溶胶的新思路,有望为气溶胶灭火的发展奠定一定的基础。

1 新型冷气溶胶灭火剂的配方

冷气溶胶灭火剂主要以干粉灭火剂为基础发展而来,其组成成分与干粉灭火剂基本相同,主要成份为KHCO3、NH4H2PO4等[1]。干粉灭火剂的组成成分中,粒径分布范围十分广泛,平均直径约为40μm,而冷气溶胶灭火剂的主要成分是将这些组分制成超细颗粒,粒径在5μm以下[2,3]。由于气溶胶的粒度很小,颗粒间容易发生团聚现象,这将严重影响灭火性能,为改善这种情况,通常在配方中添加一些降低表面活性的添加剂,比如:为防止颗粒间团聚,进行抗结块处理,通常添加硬脂酸盐等物质;为防止颗粒形成絮凝态,添加抗絮凝剂烷基酯类物质等。

本文针对传统灭火剂易团聚、流动性差等缺点,提出水溶性气溶胶灭火的思路。水溶性干粉可以有效克服物理加工过程中的诸多不足,且喷射过程中形成的雾滴小,可灭多种类型的火。本实验所使用的灭火剂原料为普通磷酸铵盐,实验方法是将磷酸二氢铵溶入水中,通过高压气体进行喷射,其组成如表1所示。

2 新型冷气溶胶灭火剂的制备方法

研究结果显示,对于化学类干粉灭火剂,灭火剂组分的颗粒越小,其灭火效能越高,这就是冷气溶胶灭火剂能够高效灭火的主要原因[4]。由此可见,要想使冷气溶胶具有较好的灭火性能,就必须得到超细的粉体。而现有的冷气溶胶灭火剂通常是将干粉灭火剂的主要组分经细化后添加一些辅料制作而成。粉体的超细化方法主要有物理法和化学法[5]。其中物理方法又可以分为粉碎法与构筑法;化学法又可以分为溶液法、水解法、喷雾法等。化学法与物理法的不同点在于方法的选取以及制备过程中工艺条件的控制,二者都可以用于微米、亚微米和纳米级粉体的制备。现阶段超细粉体的获得主要以喷雾法和机械粉碎的方法为主。但是从喷雾法的制作工艺来看,该制备工艺对设备、环境等条件要求较高,制备成本太大,因此很难得到大范围的推广,而本实验采取溶液溶解的方法来制备冷气溶胶灭火剂,其工艺简单,有望在今后应用于市场。

3 结构设计

整个装置的设计思路如图1所示,原料中的气相和液相分别在可控压力泵作用下以较大速度进入喷嘴,在喷嘴内迅速充分混合后喷出。这里喷嘴兼作混合区,可省去混合区到喷嘴之间的管路,不仅减小了体积,便于安装,而且降低了成本。更重要的是可以使气液两相的有效接触面积更大,接触更充分,从而更迅速地得到大的过饱和比。

4 灭火装置及灭火效果初步实验

4.1 灭火装置

4.1.1 设备介绍

①CO2气罐,作用:提供高压CO2气体,通过喷枪喷出,从而达到相应的雾化效果,喷射出的高压CO2气体,对灭火起到了积极地作用。外部安装减压阀,可控制压力大小。

②喷枪,作用:为气液混合提供条件,通过调节进气口,控制进气量,调节喷嘴口径,可控制雾化程度,从而改变粒径。利用负压原理,将溶液喷出。

4.1.2 设备的安装

4.2 喷射过程研究

4.2.1 研究压力对雾化程度的影响

本试验如图4、图5安装设备,在室温,湿度45%的环境下进行。向罐中加入清水,容量600m L,打开减压阀,进行空喷实验,将罐中清水喷完,分别取压力0.5 MPa、1.0 MPa、1.5 MPa,进行多组实验,记录时间,求取平均值,数据记录于表2。

通过以上数据分析我们可以定性的了解到,压力越大,单位时间喷出的液体越多,喷完罐中清水所需时间越少。这主要取决于压力越大,喷嘴处压力也相应的越大,喷嘴处液体所承受压力越大,使得单位体积的液体所受压力越大,因此,雾化效果越明显。

根据以下公式[6]:水雾喷头的流量公式和射流出口流速计算公式对实验数据进行处理并记录于表3。

(1)水雾喷头的流量公式:

式中:q———水雾喷头的流量

p———水雾喷头的工作压力

k———水雾喷头的流量系数,取值由生产商提供

(2)射流出口流速的理论计算

射流出口流速是指水流离开喷嘴并接触空气时的初速度。对于连续的射流而言,在喷嘴出口截面内外两点之间利用伯努利方程,并忽略两点之间的高度差,即可得出以下关系式:

式中,P1、P2为喷嘴内外静压力;V1、V2为喷嘴内外流体平均流速。

在两点之间应用连续性方程可得下式:

对于圆柱形流道的喷嘴,

并假设ρ1=ρ2由式(1)和式(2)可得出式(3):

由于,同时将ρ1代入式(3)中,得出射流出口流速一般表达式:

4.2.2 喷嘴口径对于雾化成型效果的影响

如图5安装设备,实验环境依然是室温,湿度45%。向罐中加入清水600 ml,打开减压阀,进行空喷实验,分别选取喷嘴口径3.00 mm、4.50 mm,进行对照试验,通过实验现象,定性判断喷嘴口径对雾化效果的影响。

通过以上实验可知,口径越小,喷嘴处压力越大,喷嘴处液体所承受压力越大,使得单位体积的液体所受压力越大,因此,雾化效果越明显。

4.3 灭火初步实验

4.3.1 原料的选取及物理化学性质

原料的选取:本实验所采用的磷酸二氢铵,是干粉灭火剂的主要成分,其物理形态为无色四方晶体。分子量为115.03;其中P2O5含量为61.7%;N含量为12.2%;分解温度:100℃;熔点:190℃;沸点:76℃;折光率:1.517。磷酸二氢铵不溶于丙酮,在水中溶解度为22.70 g/l00 ml到173.2 g/100 ml,且溶解度随温度的升高而增加,溶解度随温度变化的情况如表4所示。

磷酸二氢铵受热易分解,其熔点为190℃,在100℃时就开始分解,且随温度升高,分解反应会不断的加深,产生如下不同的分解产物[7]。

磷酸二氯铵易吸湿,室温下会自动的分解,反应如下:

NH4H2PO4分解的产物磷酸会覆盖于粒子表面,而磷酸又属于吸湿性极强的化合物,它会不断的从环境中吸收水分,因此NH4H2PO4吸湿性很强。

实验中采用喷雾法对NH4H2PO4进行超细化,喷雾法是将原料溶于水溶液中形成悬浮液或乳浊液,用泵将此分散液送到与高压CO2混合的雾化器中,通过高压气体的冲击,将分散液分散成为小的液滴。

4.3.2 实验过程

实验在室温,相对湿度45%,压力1.0 MPa下进行,取适量磷酸二氢铵粉末,溶于600 ml水溶液中,将喷枪直接接入减压阀,喷枪进液口直接连通液罐,利用喷射过程中喷枪内的负压,喷出液体,向罐中加入所配制的磷酸二氢铵溶液,点燃铁桶中木柴,待火势达到最大时,打开减压阀,进行灭火实验,观察实验现象。

灭火实验前后现象如图9,图10。

通过灭火实验,发现喷枪所喷出溶液较少,形成的气溶胶颗粒较少,雾化效果不明显,无法达到灭火效果。

5 灭火系统的改进

5.1 改进思路

通过以上的实验研究,发现利用负压的方式吸入喷枪内的溶液较少,进液量不足,设想利用水泵的压力增加进液量,使得单位时间内喷出的溶液增多。从而弥补负压方式进液的不足,使形成的气溶胶颗粒增多,进液量的大小,直接影响进入火场中的气溶胶颗粒的量,可以增强灭火效果。

5.2 改进后装置

如下图12,在CO2气罐口接入减压阀,通过减压阀,调节实验中压力的大小,将喷枪进气口接入减压阀。将喷枪进液口接入水泵,通过改变水泵提供的压力,从而改变进液量大小。

5.3 改进后实验

5.3.1 改进后空喷实验

实验条件依然选择室温,相对湿度45%,如上图12连接设备,向罐中加入清水,容量600 ml,打开减压阀,进行空喷实验,压力分别取压力0.5 MPa、1.0 MPa、1.5 MPa,将罐中清水喷完,进行多组实验,求取平均值并记录时间;

改进后,通过实验数据可知,压力越大,喷嘴处液体所承受压力越大,使得单位体积的液体所受压力越大,因此,雾化效果越明显。加入水泵后,进液量增大,同时增强了雾化效果。

利用公式1~3计算得到以下数据:

5.3.2 改进后灭火实验

实验选择室温条件,相对湿度45%,压力1.0MPa,安装设备,将水泵接入实验,取适量磷酸二氢铵粉末,溶于600 ml水溶液中,点燃铁桶中木柴,待火势达到最大时,打开减压阀,进行灭火实验,观察实验现象;

通过灭火实验可知,接入水泵,增加了进液量,使得单位时间内喷出的溶液较多,形成的气溶胶颗粒较多,可以达到灭火效果。实验现象表明,改变进液量的大小,很大程度上可以影响灭火的效果,因为进液量的大小,直接影响进入火场中的气溶胶颗粒的量。因此,调整进液量,可以达到理想的灭火效果。

6 总结

通过对磷酸二氢铵、水和二氧化碳三种常用灭火剂或灭火剂组分的灭火机理和影响因素进行分析,表明细化灭火物质和综合多种灭火机理可以大幅提高灭火效率。通过实验,我们得出以下结论:

(1)压力越大,雾化程度越明显。因此选择适当的压力,可以达到很好的灭火效果;

(2)当流速超过100 ml/s时,该灭火试验是成功的。

(3)改变进液量的大小,很大程度上可以影响灭火的效果,调节适当的进液量,可有助于达到更好的灭火效果;

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热气溶胶灭火装置的应用 第5篇

关键词：热气溶胶,电引发器,灭火剂,腐蚀性能

1 热气溶胶灭火装置产品现状

1.1 热气溶胶灭火装置结构与灭火原理

目前,大部分热气溶胶灭火装置主体结构基本相同,由气溶胶发生器、点火元件、化学冷却剂、物理冷却元件、反馈原件、外壳组成。大部分发生器内的发生剂由氧化剂(如KNO3、Sr(NO3)2)、还原剂(如木炭粉等)、催化剂和粘合剂(如酚醛树脂溶液)组成,发生剂通过自身的氧化还原燃烧反应产生大量具有灭火效能的气溶胶灭火剂。热气溶胶灭火剂主要成份为金属氧化物、碳酸盐及碳酸氢盐的固体颗粒(占总质量的40%),还有部分气体(占总质量的60%)、N2、少量的CO2及微量的CO、水蒸气等。热气溶胶灭火剂具有较强的扩散性,并且在空中有较长的悬浮时间,因此可以提供类似气体灭火剂的全淹没保护。灭火时主要起灭火作用的是40%的固体颗粒,这些固体颗粒在火焰中发生强烈的吸热分解反应,降低火场温度,另一方面分解反应产物及固体颗粒本身还会和燃烧活性基团发生化学反应,从而终止燃烧链反应的发生。总的来说,热气溶胶灭火剂的灭火作用是冷却降温机理和化学抑制机理协同发生作用的结果。

1.2 热气溶胶灭火装置产品现状

热气溶胶灭火装置在国内应用已有十几年的时间,得到了广泛的应用。特别是近几年,随着GB 50370《气体灭火系统设计规范》、GA 499.1-2010《气溶胶灭火系统 第1部分:热气溶胶灭火装置》等标准的发布实施,且由于气体灭火剂的价格不断攀高,热气溶胶灭火装置生产、应用呈现了爆发式增长。其中,S型装置(GA 499.1-2010中气溶胶灭火剂型号以气溶胶灭火剂电绝缘性、毒性、降尘率、固态沉降物吸湿性、固态沉降物绝缘强度、水溶液pH、固态沉降物腐蚀性来区分)发展的更快。热气溶胶灭火装置生产企业由最初的3、4家,发展到现在的20余家,并且还有逐步增加的趋势。

2 热气溶胶灭火装置应用注意事项

2.1 气溶胶发生剂成份及参数

涉及的因素包括:氧平衡配比不合理,氧化剂超量,如果采用了比较敏感的氧化剂,要看添加的量和与之配伍的其他原材料的相容性如何;在配方中使用了部分早期用于军用烟火制品的催化剂,经过一定时间以后,药剂吸湿、与其他成分充分接触发生化学反应;药剂的含水量过高(药剂吸湿、本身含水量高),尤其药剂配方中含有金属粉时,这种情况往往出现的几率比较高,特别是配方中含有特定催化剂时,容易出现含水量高的现象;生产企业选择的主要原材料质量、来源、配方中的使用额度也是值得重视的原因,目前还有部分企业大量采用在烟火剂中已普遍被淘汰使用的原材料,如白糖、淀粉等,这些很容易使药剂受潮、变质;优良配方要经过大量的工程实际模拟测试和实验分析才能够确定,其中比较重要的指标包括:药剂混合均匀度(发生剂物料粒度越细且混合越均匀,氧化剂和还原剂接触的比表面越大,燃烧反应更容易建立起来,燃烧速度快)、燃速、燃烧稳定性、燃烧后的药渣形态和比重(要比较松散,发粘则比较容易发生喷放堵塞)、发气量、撞击感度、摩擦感度、静电感度、含水量、热值、爆发点、相容性等。上述成分、指标、结构等应有专业技术人员严格监控,确保各参数正常、稳定及一致。

2.2 气溶胶发生剂加工工艺

气溶胶发生剂加工工艺控制不当,发生剂在油压成型过程中没有压紧,出现纵向裂痕,一旦启动装置可能会出现串火现象,燃烧面瞬间增大,形成无序燃烧,导致发生剂燃烧速度过快,从而装置不能正常喷射,影响性能。发生剂应经过造粒、烘干、油压成型,并且严格控制加工工艺;发生剂成型后,要认真检验,控制发生剂药柱密度的一致性。

2.3 热气溶胶灭火装置结构

降温器是气溶胶热气体释放的唯一通道,应确保降温器的通道畅通。此外,也可在热气溶胶装置中应用“泄压阀”,其工作原理为:热气溶胶灭火装置释放过程中,当降温器里的热气溶胶气体压力超过设定压力时,泄压阀就自行开启,气体通过泄压通道,经过备用的降温器进行除尘降温后,再释放到防护区内。

2.4 电引发器的应用

(1)电引发器的特性。

电引发器是启动热气溶胶灭火装置的关键部件,通常有两种结构型式:一是电加热丝,通过对电加热丝通电,将电能转换为热能,从而启动装置;二是电点火头,通电后直接引爆启动装置。

(2)目前现状。

大多数气溶胶灭火装置生产厂家的电引发器设有两根启动线、两根反馈线。每个装置内有两个或者多个电引发器,多个装置之间采用串并联连接。多台气溶胶装置的连接多采用串联连接,但因为电引发器内阻不一致、药剂腐蚀、接线短路或断路等原因,可能导致气溶胶装置不能同时启动,出现气溶胶装置漏喷(已有工程实例)。热气溶胶灭火装置标准中规定应采用双电引发器设置主要是针对上述问题。此外就是装置误喷问题,误喷是因为各种干扰造成的,虽然近年有逐步改善的趋势,但是市场上还是存在误喷的现象,主要由以下原因引起:环境造成的干扰,如雷击、静电、噪声等造成电气误动作;探测器、控制器等电气控制元件误报,造成对气溶胶灭火装置的误动作指令;人为误操作造成的装置误启动。

目前有两种应用方式。一是专用启动控制模块的应用。国内有专门针对热气溶胶灭火装置研发启动控制模块,利用热气溶胶灭火装置的电引发器瞬间启动特点,提供多路分时启动输出,并通过级联控制可以达到更多路分时启动输出的目的,从而有效降低对启动电源的要求。启动模块直接连接气体灭火控制装置的启动信号线,平时无电压,气溶胶灭火装置无能量输入,另外对启动输入线路增加TVS瞬态电压抑制器,当输入瞬间高能量电压冲击时,它能瞬间将大能量电流旁路掉,钳制输入电压到一个预定数值;同时利用单片机数字滤波功能,可将瞬间干扰脉冲(雷击或线路串扰等)过滤掉,防止气溶胶意外误动作。分时启动输出是指将输出电平进行脉冲分割,在确保输出脉冲能量达到启动要求情况下分几路按时序输出。同时启动模块(在监测启动方式下)可监测启动输出线路,当发生输出短路或断路时,及时上报故障。

二是电源浪涌保护器的应用。电源浪涌保护器采用并联瞬态浪涌释放方式,当供电线路遭受过电压、过电流、其他瞬间浪涌时将雷电能量或其他干扰过电压、过电流有效抑制,使各线路间的电位差基本保持不变,雷击后自动恢复,确保电气设备安全运行。从而防止系统或设备因浪涌造成永久性损坏或瞬间中断等危害。安装于配电设施或设备前端。工作性能稳定、残压低、通流量大、响应时间短寿命长。

关于热气溶胶灭火装置应用性能的问题,笔者征求了国内部分相关生产企业的意见,共收到回函15份,统计结果如表1所示。

3 热气溶胶灭火剂腐蚀性能

在新版标准(GA 499.1-2010)中将热气溶胶灭火剂分为S型和K型两种,S型和K型热气溶胶灭火剂性能指标差异见表2所示。

由表2可见, S型和K型热气溶胶灭火剂在性能指标上存在明显差异。这些指标直接或间接地反映了热气溶胶灭火剂腐蚀性能的好坏。腐蚀性能的好坏直接关系到热气溶胶灭火剂的应用场所,因此成为人们对热气溶胶灭火剂关注的焦点。GB 50370-2005《气体灭火系统设计规范》明确指出,S型热气溶胶灭火剂不会对电器及电子设备造成二次损坏,可用于扑救电器火灾,而K型灭火剂由于腐蚀性较大,提出了在电器火灾中应用的限制规定,即除电缆隧道(夹层、井)及自备发电机房外,K型灭火剂不得用于其他电器火灾。一般情况下K型热气溶胶灭火剂的固体微粒吸湿性较强,吸湿后的水溶液呈强碱性,这些微粒沉降于被保护物表面后,快速吸湿形成一种粘性的强碱性导电液膜。这层液膜不仅会破坏精密仪器电路板的绝缘性,还会对精密仪器造成腐蚀,从而对仪器带来二次损害。这些微粒在一定的温度、湿度条件下所形成的液膜层的电阻值只有2MΩ,并且会在几小时之内使铜板表面变为蓝绿色。而S型热气溶胶灭火剂燃烧后生成的固体颗粒在空气中比较稳定,比如氢氧化锶,溶解度小,碱性也比较弱,基本上不吸收空气中的水分,而少量吸收空气中的二氧化碳和水分生成的碳酸锶在空气中也很稳定,不吸潮,不会对金属造成腐蚀。

4 结束语

热气溶胶灭火装置应用越来越广泛,生产企业越来越多,需认真检视影响灭火装置性能各项参数,严把质量关,促进气溶胶行业及消防事业的健康发展。

参考文献

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