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1、气溶胶灭火技术原理二十世纪初，人类进入电气时代，科学技术的巨大进步推动了全世界文明的飞速前进。但是， 当我们正享受着快捷、舒适的现代文明生活的同时，灾难和危险也不期而至。荒漠化、水土 流失、温室效应接连出现。更令人震惊的是，1985年，在南极洲上空，地球生命的保护伞 臭氧层居然出现了一个空洞。后经研究证实，长期在气体灭火领域占据主导地位的哈龙 全漠氟烃灭火产品，对地球臭氧层有严重的损耗和破坏作用，是造成臭氧层空洞的元凶之一。1987年9月，24个国家的代表在加拿大蒙特利尔签订了关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔 议定书，对包括哈龙在内的给大气臭氧层造成损害物质的生产和消费进行了限制。随后的 修正案明
2、确规定了发达国家须于1994年1月1日停止生产哈龙产品。中国于1991年正式成 为议定书的缔约国，并将于2010年实现完全停止使用哈龙。自蒙特利尔议定书签订之日起，世界各国都加大了哈龙替代产品的研发力度，许多发达 国家在替代技术的开发研究方面取得了较大进展，出现了很多新型灭火剂，先后有IG-541、 七氟丙烷、三氟甲烷、细水雾等产品问世。这些产品虽各有所长，但都不能完全替代哈龙。 这时，气溶胶灭火产品横空出世，并以灭火效率高、成本低、无毒无害而引起人们的广泛 关注。它的出现标志着一个灭火产品新纪元的到来。第一章气溶胶灭火技术的发展过程气溶胶灭火剂是近四十年发展起来的一种新型灭火剂。它是一种由氧
3、化剂、还原剂、燃烧速 度控制剂和粘合剂组成的固体混合物。热气溶胶灭火剂的释放经过了燃烧反应，产物中既有 固体又有气体。其中大部分为n2、co2和水蒸气等灭火气体，固体颗粒是钾和锶的氧化物。 释放产物冷却、凝聚时生成极为细小的微粒，微粒的直径一般小于0.1微米。这些极为细小 的微粒可以高效吸收与中和火焰中的燃烧自由基，从而达到化学抑制灭火作用。而灭火气体 中包裹着固体颗粒形成的气溶胶，可以长时间悬浮，并能绕过障碍物，散布到各个角落，以 一种全淹没的方式高效灭火。简单地说，气溶胶灭火剂是一种可悬浮于空气中的微纳米级干 粉微粒，它是烟火技术和纳米技术发展的结晶。从严格意义上讲，气溶胶到目前为止已经过
4、三代发展。第一代气溶胶灭火产品，早在上世纪60年代就已诞生。我国公安部天津消防研究所的刘孟 焕等科研人员，对气溶胶灭火装置进行了研究，提出用烟火药剂燃烧、释放的产物进行灭火。 当时称为“烟雾灭火系统”，主要用于石油化工产品储罐灭火装置上。*刘*第一代气溶胶灭火产品，早在上世纪六十年代就已诞生。当时天津消防研究所的 科研人员，对气溶胶灭火剂及其装置进行了大量的研究，首先提出“以火攻火”的理论，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。这是一项不同于以往 的全新的灭火技术既有烟又有雾，既有细小的固体颗粒，又有水蒸气和n2、co2灭火气体 形成的气溶胶物质用于灭火。*在当时
5、中苏关系融洽的时代背景下，前苏联科学家跟随这一理论的指引，率先研制出可用于 普通场所的气溶胶灭火剂。而我国由于当时的环境所限，并未对这一理论进行深入的应用性 研究，产品仅停留在油罐系列。致使到了 80年代，我国在气溶胶灭火技术领域的应用已远 远落后于前苏联。但是，气溶胶灭火这一理论，是由我们中国人首先提出的，这已由各种文 献、记录所证实，无可争辩！*刘*第一代气溶胶虽然在60年代初就已出现，但由于当时人们更习惯于使用哈龙灭火 剂，使气溶胶灭火产品推广运用迟缓。进入二十世纪80年代后，人们逐渐认识到哈龙灭火 剂对大气臭氧层的破坏作用，气溶胶灭火剂作为绿色环保的哈龙替代品逐渐得到人们的重 视。各国
6、研究并开发出的多种类型气溶胶灭火设备，使气溶胶的应用技术得到了迅速发展。 这项技术在俄罗斯已形成系列产品。美国、英国、德国、日本、加拿大等国家也相继开发出 各自的气溶胶灭火产品并推广应用。*在我国，90年代中期，北京理工大学在学习国外经验的基础上，研发出第二代气溶胶灭火 产品。国内先后有多家企业涉足该产品的生产。但由于设计中未充分考虑到箱体温度，在喷 放时有高温和喷焰缺陷，导致了一些重大责任事故。（不用火灾画面）第二代产品出现的问题，是由于研发人员对市场使用环境不甚了解，而生产人员又未对技术 加以深入研究造成的。问题的解决方式非常简单，通过加大箱体隔垫，增加一些金属隔热片 等简单的物理方式就可
7、以解决。经过改进后的第二代气溶胶产品，很好地克服了箱体温度过 高的缺陷，逐步得到市场认可。但由于其配方基本为北京理工大学的钾盐类配方，以硝酸钾 作为气溶胶发生剂的主要氧化剂，所以喷发后的产物极易与空气中的水结合形成一种粘稠状 的导电物质。这种物质对电子设备有很大的损坏性。由于误喷造成对电子设备的损坏，也给 第二代气溶胶造成了极坏的影响。为此，中国移动、中国网通、中国电信等国家大型企业， 都曾明令禁止气溶胶灭火装置在其精密电子设备间的使用。气溶胶能否用于保护有精密电子 设备的场所？其喷射后的产物对电子设备是否有影响？这些问题，摆在了众多消防专家的面 前，也在业内引起了广泛的争议。问题不断地出现，
8、技术也在不断地提高。这时第三代气溶胶灭火产品横空出世。第三代气溶 胶主要由锶盐作主氧化剂，和第二代钾盐类气溶胶不同，它从根本上解决了该类产品喷射生 成物对电器设备的损坏作用。2001年，中国移动通信集团公司经过严格的考察和验证，最 终选择锶盐类气溶胶用于保护其通信基站等配备有精密电子设备的场所。目前，锶盐类气溶 胶产品已在几千个工程项目中应用，其中也出现过误喷，但至今未发生一起损坏电子设备的 事故。值得一提的是，2004年8月，在湖南长沙的一个通信机房中，因电线老化而引起电 源失火，锶盐类气溶胶灭火剂成功地扑灭了火情，其间通信设备照常运行。这是国内唯一一 起气溶胶灭火，并且没有损坏电子设备的“
9、案例”。第三代气溶胶已越来越为广大用户所接受。2004年6月4日，公安部颁布了 GA499.1热气溶胶灭火装置行业标准。该标准将气溶 胶灭火装置分成两类。第一类是K型气溶胶，指充装含有30%以上硝酸钾的气溶胶发生剂 的灭火装置。即上述钾盐类气溶胶，也即第二代气溶胶。第二类是S型气溶胶，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剂的灭火装置。即上述锶盐类 气溶胶，也即第三代气溶胶。关于S型和K型气溶胶的区别，在本行业标准中明确规定，“ K型灭火装置沉降物绝缘水平 不得低于1兆欧，S型灭火装置沉降物绝缘水平不得低于20兆欧”。电阻为1兆欧的物质， 从严格意义上讲是导体，
10、水的导电性也即如此。而电阻为20兆欧的物质是绝缘体，相当于 干木材的导电性。本行业标准在世界范围内，第一个将气溶胶按配方分为S型和K型，也 是首次以“气溶胶沉降物绝缘水平”这一科学的指标，来说明为什么S型可用于保护有精密电 子设备的场所，而K型不能的原因。此次行业标准颁布的重要意义在于，从实际指标上把气溶胶分成了两类，即S类和K类， 为今后相关规范的制定与广大用户的使用提供了指导。热气溶胶灭火装置行业标准的颁 布，受到了业内专家的高度赞扬。在专家审查会上，被专家誉为国际先进”，这在中国标准 编写史上是少有的。它的颁布必将对气溶胶行业产生强有力的规范作用。第二章S型与K型气溶胶对电器设备的影响下
11、面我们通过试验，详细论证为什么K型气溶胶会损坏电器设备，而S型气溶胶不会损坏 设备。这是三块边长100mm，厚度1mm的正方形PVC试片。将试片用清水冲洗干净，再用无水 乙醇浸泡10分钟，然后将其用镊子夹起，用脱脂棉将表面擦干净，放入干燥器贮放。现在试验箱湿度计显示为70度，温度为22度。将试片平放于培养皿内，培养皿平放在试验 箱中央的250mm高试样架上。将充装有S型气溶胶发生剂的发生器置于试验箱一角，喷口 背对试片，连接启动线，封闭试验箱门，启动装置，同时秒表计时。实验开始，气体正在充 满空间。20 min后取出装有试片的培养皿，试片表面几乎看不到任何沉降物质，与在空气 中放置的标准试片相
12、比，基本无差别。再将试片放入温度35C、湿度90%的恒温恒湿箱，保持30min。30min后取出试片，试片表 面没有显著变化。再与标准试片相比，仍无明显差别。这说明S型气溶胶的喷射沉降物没 有吸湿性。现在测量试片的导电性。根据指针显示的读数，计算得出试片表面电阻为3600 兆欧。这说明试片表面沉降物具有绝缘性。现在改用K型气溶胶进行试验。重复实验过程。实验开始，气体正在充满空间20min后取 出试片，可以看到与在空气中放置的标准试片相比，K型试片表面有明显的沉降物。在温度 35C、湿度90%的恒温恒湿箱放置30min后取出，注意试片表面有大量水珠凝结，与标准 样品有明显差别。这说明K型气溶胶的
13、喷射沉降物具有吸湿性。现在测量试片的导电性。 根据显示，试片表面电阻为1.2 / 1兆欧。这说明该试片表面沉降物具有导电性。实验表明，S型气溶胶不会在试片表面上形成任何导电物质，而K型气溶胶却会产生导电物 质。产生如此大的差别，原因何在？我们可以通过两种气溶胶产物的理化性质的差异来解释这个问题。S型气溶胶经过氧化还原 反应后产生大量灭火效果极好的微纳米级氧化锶微粒，K型气溶胶生成氧化钾微粒。燃烧S型气溶胶：SrNO3SrO （氧化锶微粒）燃烧K型气溶胶：KNO3KO （氧化钾微粒）翻开化学物质辞典，我们可以看到，这是氧化钾的性质简介。这是氧化锶的性质介绍。 对比一下两种物质，我们可以看出，氧化
14、锶化学性质稳定，不易从空气中吸收水分产生化学 变化，只会缓慢的微溶于水生成氢氧化锶。而氧化钾化学性质活泼，极易溶于水，在空气中 易吸收水分，与水作用形成强碱，也就是氢氧化钾。（画面对比介绍）氧化锶氧化钾这是氢氧化钾的化学性质。KOH. （P1018）我们注意，氢氧化钾极易吸收空气中的水分而潮解，形成具有强导电性的氢氧化钾溶液。也 就是说，当K型气溶胶的沉降物氧化钾微粒吸水生成氢氧化钾后，氢氧化钾又会迅速吸收 空气中的水分而形成氢氧化钾溶液，而氢氧化钾溶液又具有很强的导电性，这就说明了为什 么K型产品能在物体表面形成一层导电液膜。答案终于水落石出了。对设备造成损害的， 正是K型气溶胶喷射后生成的
15、强导电性氢氧化钾溶液。而S型气溶胶的产物氧化锶不易吸 收空气中的水分，也就不会生成导电物质，从而克服了K型产品的缺点。这就是S型气溶 胶可用于保护有精密设备的空间，而K型不能的主要原因。第三章S型气溶胶与其他常见气体灭火装置的比较通过上面的介绍，我们已经了解了气溶胶的发展过程和原理，知道了S型气溶胶是气溶胶 发展的最新技术。请大家看这张图，我们将通过这张图为大家详细介绍S型气溶胶与其它 目前常见的气体灭火装置相比较，优势究竟在哪里。产品名称各项指标K型气溶胶S型气溶胶哈龙1211、 1301IG-541CO2灭火效率高高中低低贮存状况常压贮存常压贮存高压专用钢瓶贮存高压专用钢瓶贮存高压专用钢瓶贮存工程造价低低中高高维护状况简便简便复杂复杂复杂毒性无无低毒无窒息对设备的二次损害大无无无无臭氧耗损潜能（ODP 值）001000发展阶段正在发展正在发展逐步禁止使用成型逐步减少使用高压目前在国内市场上流行的气体灭火产品有:K型气溶胶、S型气溶胶、哈龙1211、1301、IG-541、 高低压CO2、FM-200这几种产品。要在它们中间选择一个综合指标最好的产品并不困难。 其中，K型气溶胶对电子设备的损害较大，这一点我们在前面已经详细论述过，因此在这里 可以将此类型排除。而哈龙灭
