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氣溶膠滅火系統(tǒng)的特點(diǎn)及應(yīng)用
來源：消防檢測(cè) 時(shí)間：2017-09-04 09:24:09
“氣溶膠”滅火劑在國(guó)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”滅火劑的佳替代物，并且在規(guī)范中要求使用清潔滅火劑的場(chǎng)所大力推崇。由于沒有相關(guān)的規(guī)范，設(shè)計(jì)、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(chǎng)所及應(yīng)用范圍在國(guó)內(nèi)一直都有較多爭(zhēng)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(guó)等開始大量研究此類滅火劑，并應(yīng)用于一些無(wú)人機(jī)械艙等部位。90年代初，我國(guó)研制出了EBM氣溶膠滅火劑，并在全國(guó)推廣。由于代氣溶膠產(chǎn)品在噴放時(shí)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(jià)低、安裝簡(jiǎn)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(dòng)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(wú)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(zhǎng)時(shí)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(shí)，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)）
后一步為強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，放熱量遠(yuǎn)大于步可燃物分解的吸熱量，同時(shí)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(wú)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(shí)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(duì)烴類（RH）物質(zhì)的滅火效果尤其明顯，如石油、柴油、天燃?xì)夂湍静牡取Ｒ?00M3的貯油室為例：在常溫常壓下，氣溶膠滅火劑設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)設(shè)備的影響。
1）、清潔度。氣溶膠微粒不會(huì)自動(dòng)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(duì)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(duì)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。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(wú)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(guó)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(chǎng)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(chǎng)所。
3、氣溶膠發(fā)熱的影響。
氣溶膠在反應(yīng)噴放時(shí)產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)致環(huán)境溫度升高，我國(guó)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(guó)外氣溶膠產(chǎn)品的噴口溫度仍有500℃左右。近年來，國(guó)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(huì)對(duì)噴口前1米內(nèi)的人員或物體造成傷害，同時(shí)降低了滅火效率。
4、對(duì)人體及環(huán)境的影響。
目前的研究和測(cè)試數(shù)據(jù)尚未發(fā)現(xiàn)氣溶膠的噴射物和分解產(chǎn)物對(duì)人體或環(huán)境的嚴(yán)重影響。
5、藥劑的有效期限。
氣溶膠滅火劑的有效期限一般為四至六年，并與保存環(huán)境有關(guān)。
6、防護(hù)區(qū)面積和體積的劃定。
氣溶膠滅火裝置與氣體滅火的預(yù)制滅火裝置類似。規(guī)范規(guī)定，氣體預(yù)制滅火裝置的保護(hù)面積不宜大于100m2，容積不宜大于300m3，且設(shè)置無(wú)管網(wǎng)臺(tái)數(shù)不能超過8臺(tái)。筆者認(rèn)為氣溶膠滅火裝置的保護(hù)面積也應(yīng)受到限制，主要原因如下：
1）、為搶救性保護(hù)貴重設(shè)備，全淹沒滅火系統(tǒng)要求滅火劑迅速充滿防護(hù)區(qū)，并確保均勻分布。氣溶膠膠體的擴(kuò)散速度較氣體滅火劑要慢得多，且熱膠體噴放后存在向上擴(kuò)散的趨勢(shì)，不利均勻分布。
2）、滅火裝置布置于防護(hù)區(qū)內(nèi)，火災(zāi)很容易使滅火裝置受損，尤其可能燒斷啟動(dòng)線路。如果個(gè)別裝置不能按規(guī)定開啟，又無(wú)法機(jī)械應(yīng)急操作，后果嚴(yán)重。
3）、防護(hù)區(qū)增大，滅火裝置的個(gè)數(shù)增多，可靠性也就降低。滅火裝置的分散布置不便于維護(hù)管理，并使誤動(dòng)作的機(jī)率增加。
六、總結(jié)
氣溶膠作為一種新型的滅火劑，有很多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于小空間封閉火災(zāi)有很好的滅火效果，例如：
配電室、變壓器室、水泵房等。
交通運(yùn)輸工具的發(fā)動(dòng)機(jī)艙、機(jī)器間等。
油田、油庫(kù)、采油平臺(tái)等。
某些工業(yè)封閉空間。
但氣溶膠滅火劑的特點(diǎn)也限制了它的適應(yīng)場(chǎng)所和范圍，不適當(dāng)?shù)囊每赡軙?huì)給社會(huì)帶來更大損失。因此應(yīng)確定正確的推廣方向