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气溶胶灭火系统的形成特点及应用

浏览次数: 日期:2012-04-02 14:20:04

      【慧聪消防网】文章通过认识气溶胶,气溶胶灭火系统与其它灭火系统的对比,分析了气溶胶灭火系统的灭火机理,讨论了气溶胶灭火系统的组成、适用场所及应用。随着全球经济一体化的飞速发展和科学技术的日新月异,消防领域的科学技术也在这种大环境的影响下进行着深刻的变革。

    早在上世纪八十年代初,科学家们就发现卤代烷类化合物对地球的臭氧有严重的破坏作用,直接影响了人类的生存环境,因此,世界各国科学家们呼吁停止对卤代烷产品的使用,保护人类的生存环境。各国的科学家们都在积极的寻找能够替代卤代烷产品的灭火剂,在二氧化碳、七氟丙烷等众多卤代烷替代物品中,都存在这样那样的缺陷(如二氧化碳过量时具有毒性和温室效应、七氟丙烷在大气中停留时间长等)而不近人意,十年前,俄国科学家依靠宇航、火箭技术首次提出一种与传统灭火理念不同的灭火技术和材料,1994年这种技术在美国Spectronic公司首先在全球范围内推出以“SFE”为商品名称的灭火剂。它的出现标志着一个新的灭火时代的到来,并在混乱的卤代烷替代物中引起了轰动,它就是下面介绍的气溶胶灭火系统。

    一、气溶胶灭火剂是如何进行灭火的

    首先,在了解气溶胶灭火剂如何灭火之前,我们先来了解一下什么是气溶胶?众所周知,在自然界的物质有常见的三种形态,即:固态、气态、液态,但在它们之外还存在着三类稳定的物系(气、固、液三类物系)。这种以一种状态的物质为分散介质,而以另一种(或两种)状态的物质为分散相而组成的融合物质,被称之为“溶胶”。因此,气溶胶就是气体为分散介质,而以固态或液态物质为分散相组成的溶胶,也就是固态或液态微粒(直径1微粒左右)分散于气体介质中(如:烟、雾等)。气溶胶灭火剂的形成过程很独特:俄国从事航天、火箭的科学家把一种火箭燃料的衍生物----一种特别的固体制剂放在金属容器里,这个容器被称为“MAC”发生器,当触发装置点燃制剂时,该制剂产生出的燃烧产物,系一种表现出极佳的灭火性能又不污染大气臭氧的烟雾剂,该烟雾剂以制剂时迅速而高效的放热燃烧为动力,在释放喷出时产生吸热率为每秒400度的强烈的吸热分解反应,通过一种化学冷却剂(物理冷却剂)冷却后从未端的喷嘴喷到受保护区(喷嘴前100mm气溶胶的温度为99℃左右,在喷嘴前500mm处气溶胶温度为67.7℃左右,在喷射结束后,装置表面的最高温度为86℃左右,温度的高低与装置的冷却剂、冷却方式和产品的发热量有关)。同时,高效的吸热反应使烟雾剂在几十秒内无焰释放,并在封闭环境中均匀分布,这样就形成了气溶胶灭火空间。

    二、气溶胶的灭火机理及与其它灭火剂的技术比较

    (一)气溶胶的灭火功效

    (1)冷却作用,气溶胶中的固体微粒(主要是金属氧化物)进入燃烧高温区时会进行强烈的分解吸热反应,使着火区的温度迅速下降,以达到降温灭火的作用。

    (2)气相化学抑制作用,由于气溶胶中的固体微粒受热分解产生的以阳离子“蒸气”为主要形式存在的金属物质,与燃烧物质分解产生的H、OH、O等活性游离基团优先进行瞬间链式反应,从而消耗活性基团,抑制住活性基团之间的放热反应,达到气相化学抑制的目的。

    (3)固相化学抑制作用,由于溶胶中固体微粒直径极小,具有很大的比表面积和表面积能③,因而未被分解和气化的固体微粒在与物质燃烧中产生的活性基团碰撞过程中,会被瞬时吸附,在吸附过程中会反复产生化学反应,消耗掉大量的活性基团,因而起到对燃烧链阻断终止的固相化学抑制作用。

(二)气溶胶灭火剂与其它灭火剂的技术比较

    由于气溶胶灭火系统微粒极小(直径1微粒左右),可以绕过障碍物,在火灾空间有较长的留驻时间,与燃烧物的接触表面积大,因此它较干粉等灭火剂具有更高的灭火效率。由于气溶胶比重较大,它既可用于相对封闭的空间,也可用于相对开放的空间。尤其是气溶胶灭火剂中含有可燃烧物质,燃烧释放时能提供足够的热量能作为驱动动力,使其在设计应用过程中不需要采用耐压的压力容器,节约了工艺成本。且气溶胶不含卤代烷成分,不会损害大气层的臭氧,在快速灭火的同时有利于环境保护。CO2虽然在大气中普遍存在,在它在释放时对人体和大气均有影响,也需要采用高、低压力贮存,造价也较高;FM2000的毒性比1301低但其温室效应较强,时在大气中停留时间也较长。除此之外,气溶胶的灭火效率是1301的3—5倍,是CO2的8—12倍,是FM2000的6—9倍,因此,气溶胶具有经济、环保、低价、高效的特点。

    三、气溶胶灭火系统应用初探

    (一)气溶胶灭火系统的适用范围

    气溶胶灭火系统可与火灾自报警系统配套使用,充分发挥联动控制效能,在相对封闭的空间进行全淹没式灭火,按其自身特点来分,它适用的场所主要是以下几类:

    (1)高低压变(配)电站(房)、电气控制室、电信通迅机房、计算机房、广播电台发射机房、柴油发电机房等电气、电缆火灾;

    (2)生产使用或贮存柴油、重油、润滑油、动植油、船舶柴油动力机房、喷漆车间等B类火灾场所;

    (3)可燃固体的表面火灾;

    (二)气溶胶灭火系统的设计

    设计时应首先确定防护区、灭火剂的用量、释放点的布置和数量、控制模式、其它配套物品的数量等来进行设计。

    (1)防护区及释放点确定:防护区的确定,应当以容积来划分,用m3作为计算单位,且容积不超过2000m3的相对封闭空间。对于防护区可以采用单释放点和多个释放点的方式,当保护区的面积小于50m2,容积小于150m3时,宜采用单释放点设计,当保护区的面积大于50m2或容积大于150m3时,宜采用多释放点设计,应保证每50m2或150m3内应有一个释放点,点位宜靠墙设置。由于气溶胶具绕过障碍物的能力,所以,在设计时系统的灭火能力不受装置的高低位置而受影响,但不得安装在有明火、易被雨淋、易被水淹、经常受振动和有腐蚀性的场所,且喷嘴正前方0.5—1.5米(该距离根据产品的特性而定)范围内不得有障碍物。
 
 
 

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