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飛速發展的氣溶膠滅火技術(上)
時間:2017-04-01     閱讀次數:984

一、氣溶膠技術與產品概述


1、氣溶膠滅火劑的概念


氣溶膠滅火劑是一種由氧化劑、還原劑、燃燒速度控制劑和粘合劑組成的固體混合物,是近四十年發展起來的一種新型滅火劑。熱氣溶膠滅火劑的釋放經過了燃燒反應,燃燒產物中同時存在固體與氣體,其中大部分為N2、CO2和水蒸氣,固體顆粒是鉀、鍶的氧化物。釋放產物冷卻、凝聚時生成極為細小的微粒,微粒的直徑一般小于0.1微米。這些極為細小的微粒可以高效吸收與中和火焰中的燃燒自由基,從而達到化學抑制滅火作用。而氣體分散固體顆粒形成的氣溶膠,可以長時間懸浮在空間中,并能繞過障礙物,散布到各個角落,以一種全淹沒的方式高效滅火。簡單地說,氣溶膠滅火劑是一種可懸浮于空氣中的納米級干粉微粒,是煙火技術和納米技術發展的產物。


2、氣溶膠滅火的產生背景


1987年9月,24個國家的代表在加拿大蒙特利爾簽訂了《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》,對包括哈龍在內的給大氣臭氧層造成損害物質的生產和消費進行了限制。隨后的修正案明確規定了發達國家須于1994年1月1日停止生產哈龍產品。中國于1991年正式成為《議定書》的締約國,并將于2010年實現完全停止使用哈龍。


自《蒙特利爾議定書》簽訂之日起,世界各國都加大了哈龍替代產品的研發力度,許多發達國家在替代技術的開發研究方面取得了較大進展,出現了很多新型滅火劑,先后有IG-541、七氟丙烷、三氟甲烷、細水霧等產品問世。這些產品雖各有所長,但都不能完全替代哈龍。這時,氣溶膠滅火產品逐漸開始活躍,并以“滅火效率高、成本低、無毒無害”的特點引起人們的廣泛關注,它的出現標志著一個滅火產品新時期的來臨。


3、三代氣溶膠火產品的發展


從嚴格意義上講,氣溶膠到目前為止已經過三代發展。


代氣溶膠滅火產品,誕生于上世紀60年代。我國公安部天津消防研究所的科研人員對氣溶膠滅火裝置進行了研究,提出“以火攻火”的理論,研制出煙霧自動滅火系統,用煙火藥劑燃燒、釋放的產物進行滅火,主要用于撲滅甲、乙、丙類液體儲罐火災。這是一項不同于以往的全新的滅火技術既有煙又有霧,既有細小的固體顆粒,又有水蒸氣和N2、CO2滅火氣體形成的氣溶膠物質用于滅火,稱為“煙霧滅火系統”,主要用于石油化工產品儲罐滅火裝置上。


在當時中蘇關系融洽的時代背景下,前蘇聯科學家跟隨這一理論的指引,率先研制出可用于普通場所的氣溶膠滅火劑。而我國由于當時的環境所限,并未對這一理論進行深入的應用性研究,產品僅停留在油罐系列。致使到了80年代,我國在氣溶膠滅火技術領域的應用已遠遠落后于前蘇聯。但是,氣溶膠滅火這一理論,是由中國首先提出的。


代氣溶膠雖然在60年代初就已出現,但由于當時人們更習慣于使用哈龍滅火劑,使氣溶膠滅火產品推廣運用遲緩。進入二十世紀80年代后,人們逐漸認識到哈龍滅火劑對大氣臭氧層的破壞作用,氣溶膠滅火劑作為綠色環保的哈龍替代品逐漸得到人們的重視。各國研究并開發出的多種類型氣溶膠滅火設備,使氣溶膠的應用技術得到了迅速發展。這項技術在俄羅斯已形成系列產品。美國、英國、德國、日本、加拿大等國家也相繼開發出各自的氣溶膠滅火產品并推廣應用。


在我國,90年代中期,北京理工大學在學習國外經驗的基礎上,研發出第二代氣溶膠滅火產品。國內先后有多家企業涉足該產品的生產。但由于設計中未充分考慮到箱體溫度,在噴放時有高溫和噴焰缺陷。


第二代產品出現的問題,是由于研發人員對市場使用環境不甚了解,而生產人員又未對技術加以深入研究造成的。問題的解決方式非常簡單,通過加大箱體隔墊,增加一些金屬隔熱片等簡單的物理方式就可以解決。經過改進后的第二代氣溶膠產品,很好地克服了箱體溫度過高的缺陷,逐步得到市場認可。但由于其配方基本為北京理工大學的鉀鹽類配方,以硝酸鉀作為氣溶膠發生劑的主要氧化劑,所以噴發后的產物極易與空氣中的水結合形成一種粘稠狀的導電物質。這種物質對電子設備有很大的損壞性。由于誤噴造成對電子設備的損壞,也給第二代氣溶膠造成了極壞的影響。為此,中國移動、中國網通、中國電信等國家大型企業,都曾明令禁止氣溶膠滅火裝置在其精密電子設備間的使用。氣溶膠能否用于保護有精密電子設備的場所?其噴射后的產物對電子設備是否有影響?這些問題,擺在了眾多消防專家的面前,也在業內引起了廣泛的爭議。


問題不斷地出現,技術也在不斷地提高。這時第三代氣溶膠滅火產品橫空出世。第三代氣溶膠主要由鍶鹽作主氧化劑,和第二代鉀鹽類氣溶膠不同,它從根本上解決了該類產品噴射生成物對電器設備的損壞作用。2001年,中國移動通信集團公司經過嚴格的考察和驗證,終選擇鍶鹽類氣溶膠用于保護其通信基站等配備有精密電子設備的場所。目前,鍶鹽類氣溶膠產品已在幾千個工程項目中應用,其中也出現過誤噴,但至今未發生一起損壞電子設備的事故。值得一提的是,2004年8月,在湖南長沙的某通信機房中,因電線老化而引起電源失火,鍶鹽類氣溶膠滅火劑成功地撲滅了火情,其間通信設備照常運行。這是國內唯 一一起氣溶膠滅火,并且沒有損壞電子設備的“案例”。第三代氣溶膠已越來越為廣大用戶所接受。


2004年6月4日,公安部頒布了GA499.1《熱氣溶膠滅火裝置》行業標準。該標準將氣溶膠滅火裝置分成兩類。類是K型氣溶膠,指充裝含有30%以上硝酸鉀的氣溶膠發生劑的滅火裝置。即上述鉀鹽類氣溶膠,也即第二代氣溶膠。第二類是S型氣溶膠,指充裝含有35%~50%硝酸鍶,同時含有10%~20%硝酸鉀的氣溶膠發生劑的滅火裝置。即上述鍶鹽類氣溶膠,也即第三代氣溶膠。至此,氣溶膠產品有了專業、官方的定義。  


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