气溶胶灭火技术概述

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1、气溶胶灭火技术概述一、概述气溶胶的介质是气体，气溶胶是微细的固体颗粒，或微细 的液体颗粒和惰性气体在气体介质中悬浮、弥散形成的溶胶状 态。气溶胶灭火技术近年来发展较快，国内外的研究人员对各 类气溶胶及其应用技术进行了大量的有成效的研究、开发，并 取得了一些成果。气溶胶，按形成的方式可分为：“高温技术气溶胶”（通 常称“热气溶胶”）和“非高温技术气溶胶”（通常称“冷气 溶胶”）。热气溶胶灭火技术，是将固体燃料混合剂通过自身 燃烧反应，产生足够浓度的悬浮固体颗粒和惰性气体，释放于 着火空间，抑制火焰燃烧，并且使火焰熄灭。烟雾灭火技术就 属于热气溶胶技术范畴。冷气溶胶灭火技术通过压力使容器内 的超细

2、干粉经喷头喷出，使其悬浮于着火空间，使火焰熄灭。 实际上，细水雾灭火技术，也是一种冷气溶胶灭火技术。二、热气溶胶灭火技术热气溶胶灭火剂为前苏联最先研制。该灭火剂中含有 35% 50%的氧化剂，15%40%的燃料（含氮有机物），约 22%35% 的铵、钠、钾、钙、镁的碳酸盐，以及3%的艾杜糖醇，其中氧 化剂为KC103, KN03, NaN0或NH4N03，燃料为二氰胺，硝基胍 和尿素。俄罗斯研制的一种热气溶胶灭火剂，是由固体燃料混 合剂燃烧时产生的气体与微粒的混合物，这种固体燃料混合剂 称 TTK 药柱，是由含钾的无机氧化剂（如氯酸盐和硝酸钾）和 有机还原剂（包括各种树脂、增塑剂和硬化剂等）构

3、成。国内热气溶胶灭火技术研究开发比较早，经吸收国外技术， 并进一步研究改进，在技术上有新的改进，如降低了热气溶胶 灭火装置的出口温度，由原来的300C降到现在的80C等，其 产品已达到国外同类产品的先进水平。表1 为气溶胶与几种主要气体灭火剂性能参数一览表名 称 项 目超细干粉灭火剂（冷气溶胶）高温技术气溶胶（热气溶胶）1301卤代烷FM200 七氟丙烷混合惰性气体物质状态微粒粒径平均5um微粒粒径 平均 lum液/气液/气气体灭火浓度g/m350-7070-100200-300200-620800-1000空间能见度较低较低较高较高较高毒性无毒无毒低毒低毒无毒储存方式常压储存常压储存高压储存

4、高压储存高压储存使用安全性好不好较好较好较好安装方式无管网、有管网无管网有管网有管网有管网对臭氧层的影响无无有无无使用周期 成本低较低较高高高运用灭火器具常压钢瓶特别装置高压钢瓶灭火系统高压钢瓶注：表 1 资料出处1、1301灭火系统规范GB50163-922、1211灭火系统规范GB2110-873、气体灭火系统一物理性能及系统设计IS0/CD/14520 9,第9部分HFC227ea灭火剂。4、西安坚端化工有限责任公司固定式 DKL 自动灭火系 统。5、江西三星气龙新材料有限公司气溶胶自动灭火装置。6、超细干粉无管网灭火系统设计、施工及验收标准DB42/2942004。热气溶胶灭火装置是通

5、过燃烧装置内的药柱而产生的微粒 和惰性气体进行灭火，其灭火机理主要是气相、固相的化学抑 制燃烧作用及生成的惰性气体对保护区氧气的稀释作用。热气 溶胶灭火装置的特点：1、灭火效率高。由于其灭火机理主要是化学抑制，灭火浓度低，灭火效率高。热气溶胶一般最低灭火浓度为70100g/m3, 是目前在用的几种灭火剂中较低的一种。2、毒性小,不破坏大气臭氧层,有利于环境保护。3、使用专用的灭火装置,不需要采用耐压容器（油罐专用 烟雾灭火装置除外）。4、全淹没应用灭火，可扑救A类、B类、C类和带电设备火 灾。不能用于局部保护应用灭火，极大的限制了热气溶胶灭火剂 及其灭火装置的应用范围。5、安全性能较差。199

6、5年我国推出第一代EBM热气溶胶自 动灭火装置，在使用过程中相继发生了一些事故。公安部消防产 品行业管理办公室于1997年6月3日下发公消行（1997） 040 号关于禁止使用第一代固定式全淹没EBM自动灭火装置的通 知。经过科研人员不断研究改进，1999年又推出第二代EBM 热气溶胶，但热气溶胶灭火装置仍不时发生事故。看来，热气溶 胶的安全性能需进一步研究和改进。6、有“热连带反应”。第一代热气溶胶灭火装置灭火剂释 放的出口温度超过300C，这对于一般易燃固体已是可产生燃烧 的温度。第二代热气溶胶灭火装置的出口温度降到80C，但仍 然很高，对保护区来不及撤离的人员和保护物均可能造成损害。7、

7、热气溶胶灭火技术不适合用来抑暴和惰化，因其靠燃烧 产生气溶胶灭火剂，本身就是点火源。对阴燃物的火灾，热气溶 胶的灭火效果也较差。8、灭火速度慢。热气溶胶是通过灭火剂的燃烧时产生的固 体微粒和惰性气体来灭火的，灭火装置内药柱的燃烧时间W60S, 灭火时间W60S。三、冷气溶胶灭火技术热气溶胶灭火技术具有灭火效率高，电绝缘性好，不破坏大 气臭氧层等优点。也存在缺陷如：有“热连带反应”、不能进行 局部保护应用、灭火速度慢等问题。如何发挥气溶胶应用灭火的 长处，克服其固有的缺陷，国内外进行了大量的卓有成效的研究。 近几年，冷气溶胶灭火技术的研究和应用，就是哈龙替代技术研 究的新成果。1、超细干粉灭火技

8、术超细干粉灭火剂是国内最新研制的一种“非高温气溶胶灭火 技术”，也称“冷气溶胶”。灭火剂以氮气（N2）、等惰性气体 为驱动体，超细干粉为被分散体，释放后形成气粉混合的雾状气 溶胶进行灭火，灭火机理以化学灭火为主，物理灭火为辅，可全 淹没灭火应用，也可局部保护灭火应用。超细干粉灭火剂按基料成分可分为：磷酸铵盐超细干粉、碳 酸氢钠超细干粉、还有其它灭火材料组成的超细干粉。以磷酸铵 盐为基料的超细干粉粒径为1020um,由于粒子细化，灭火时 能充分反应，灭火效果显著增加。原料磷酸铵盐在制备过程中需 硅化，粒子质量较大，经氮气驱动喷射后，大部分粉粒很快落于 地面，没有形成气溶胶参与灭火反应，因而用于全

9、淹没灭火效果 不很理想。英国科技工作者采用喷雾造粒技术，用小型喷雾干燥器制造 出粒径在5um以下的超细粉体，经加压喷射形成冷气溶胶灭火， 全淹没灭火使用效率可达哈龙灭火剂的35倍。由于所需设备 和工艺要求复杂，产品生产能耗巨大，至今未能推广应用。武汉 绿色消防器材有限公司科研人员应用国内外最新技术，采用新型 的灭火材料，研制成功一种新型的超细干粉高效灭火剂。表2为 该灭火剂的主要技术参数。表2超细干粉灭火剂主要技术参数项目技术要求松密度，g/ml0.30含水率，% （m/m）W0.25吸湿率，%（m/m）W3.00斥水性无明显吸水，不结块抗结块性（针入度），mm16.0耐低温，sW5.0090

10、%粒径，卩mW5电绝缘性，KV7.00灭火效能，g/m3B、C类火65木垛火65聚丙烯火65超细干粉灭火剂灭火机理以化学灭火为主，物理灭火为辅。A、对有焰燃烧的抑制作用。有焰燃烧是一种链式反应过程。 燃烧分子在燃烧的高温下或其它形成的能量下被活化，在氧的存 在下产生燃烧自由基或活性基团，并靠这些具有很高能量的自由 基传播反应，维持燃烧持续进行。燃烧自由基具有很高的能量， 非常活泼，它们一旦生成，就立即发生下一步的反应，生成更多 的自由基。超细干粉中的灭火组分是对燃烧反应的不活性物质， 当它们的粒子进入燃烧区与火焰结合时，可以同时捕获燃烧自由 基，其结果使火焰中的自由基被消耗速度大于生产的速度，

11、燃烧 自由基很快耗尽，链式反应的历程终止，火焰即熄灭。以上作用 被称为对燃烧的化学抑制作用和负催化作用。B、对表面燃烧的熄灭作用。超细干粉灭火剂不仅能有效扑 灭有焰燃烧，而且还可以扑灭一般固体物质的表面燃烧。超细干 粉晶体粉粒与灼烧的燃烧物表面接触时，发生一系列化学反应， 并在固体表面的高温作用下被熔化并形成一个玻璃状覆盖层，将 固体表面与周围空气的氧隔开，使燃烧窒息C、对热的遮隔作用。使用超细干粉灭火时，浓云般的粉雾 （气溶胶）与火焰相混合，可以降低火焰对燃烧物表面的辐射热，使火焰的温度降低，使燃烧过程变得缓慢。D、对燃烧区氧气的稀释作用。超细干粉灭火剂灭火时，在 火焰的高温作用下会发生一系

12、列的分解反应，这些反应一般为吸 热反应，可吸收火焰的部分热量，并产生一些不活性体如二氧化 碳（C02）等，对燃烧区的氧浓度进行稀释，使燃烧变得缓慢， 同时用作驱动喷放超细干粉的压力气体氮气随着超细干粉一起释放于燃烧区，也进一步稀释燃烧区的氧气，抑制燃烧，使燃烧 熄灭。超细干粉灭火剂的特点：（1）、绿色环保。超细干粉灭火剂对大气臭氧层耗减潜能 值（ODP）为零，温室效应潜能值（GWP）为零，无毒无害，对人 体无刺激，对保护物无腐蚀。（2）、灭火效率高。超细干粉灭火剂的灭火速率是水的40 倍，是热气溶胶灭火剂的20倍，是混合气体灭火剂的6倍。灭 火效率是水的30倍，是热气溶胶灭火剂的2倍，是哈龙灭

13、火剂 的23倍，是七氟丙烷灭火剂的48倍，是混合气体灭火剂的 1216倍，是普通干粉灭火剂的610倍。（3）、应用范围广。超细干粉灭火剂可在封闭的空间全淹 没灭火，也可在开放的场所大面积局部应用灭火，具有全淹没全 方位灭火的优点。灭火剂的流动性、电绝缘性等指标优良，可充 装通常使用的手提式灭火器、固定灭火装置（无管网灭火系统）、 有管网灭火系统、森林灭火弹等，广泛应用于国防军事和民用设 施，用以扑救A类、B类、C类火灾和带电设备火灾。众所周知，作为化学灭火剂，其粒径与其灭火效率成反比关 系，即粒度越小，灭火效率越高。超细干粉灭火剂，由于受加工 技术及成本的制约，目前平均粒径已可做到W5um,其

14、灭火速率， 灭火效率已很优良。如果将超细干粉的粒径加工至更细，以至于 达到纳米级，并解决在运用过程中的一系列技术性问题，其灭火 效率将急剧提高几十甚至上百倍。2、细水雾灭火技术细水雾技术首先是由芬兰、美国、加拿大等少数发达国家开 发的灭火技术。由于哈龙灭火剂即将被淘汰，在各国纷纷研究开 发哈龙替代物的大背景下，细水雾灭火技术得到重视。上世纪九 十年代，细水雾灭火技术得到飞跃发展。1997年，由美国开发 和工程部门、细水雾灭火系统制造商、保险公司、法律机构及客 户代表组成了细水雾灭火系统NFPA技术委员会，提出了设计、 安装及标准化的相关文件，并正式出版了细水雾系统标准 (NFPA750)。我国

15、90年代末开始进行细水雾灭火技术的研究开 发和试验工作，并列为国家“九五”科技攻关项目。目前已相继 开发出各类型细水雾灭火系统产品问世。目前国内外已有不少企业生产细水雾灭火系统。根据系统的 压力、灭火剂在管道中的流相，应用方式、系统的形成及安装方 式等，细水雾灭火系统分成以下几类：见表3表3细水雾灭火系统分类分类依据系统名称系统特点系统压力中高压细水雾系统P3.45MPa低压细水雾系统P1.21MPa灭火剂 流相单相细水雾系统管道中只有水流两相细水雾 系统气水同管增压气体在管道内混合，通过喷嘴喷出细水 雾。气水异管增压气体与水分别通过管道与喷嘴相连，在喷 嘴处混合，喷出细水雾。系统应用方式全淹没细水雾系统保护有限封闭空间局部应用细水雾系统保护封闭、敞开、半敞开空间内的具体部位区域应用细水雾系统保护有限空间内的特定部分系统形式湿式细水雾系统采用闭式喷嘴， 管道内长期充压力水雨