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      淺析S型氣溶膠滅火劑及工程應用實例

      2016-10-19 17:41:11馬孟儒
      水能經(jīng)濟 2016年6期

      馬孟儒

      【摘要】通過對比目前主流的氣體滅火劑,得出S型氣溶膠相比其它幾種常用氣體滅火劑有明顯的優(yōu)勢。下文中詳細綜述了S型氣溶膠的研發(fā)、滅火機理以及在實際工程中的應用。

      【關鍵詞】 S型氣溶膠;氣體滅火;電氣消防

      1.概述

      隨著城市化的發(fā)展,摩天大樓日益增多,人們對建筑物的防火要求也隨之提高。造成火災的原因有很多,其中由電氣設備起火引起的火災占比超過一半,因此對電氣火災的預防以及撲救越發(fā)備受重視。

      經(jīng)過幾十年的技術發(fā)展,近年國內(nèi)市場上流行的氣體滅火產(chǎn)品主要有:哈龍、七氟丙烷、二氧化碳、IG541及K/S型氣溶膠。其中,哈龍滅火劑嚴重威脅大氣臭氧層,國際已禁止使用;二氧化碳滅火系統(tǒng),噴發(fā)后會致人窒息,正逐步減少其使用;K型熱氣溶膠對電子設備的損害較大,S型熱氣溶膠作為K型的改進版,性能得到升級。幾種常用的氣體滅火劑的主要性能參數(shù)進行對比,詳見下表。

      通過對比可見,目前氣體滅火領域中已成型且具有良好發(fā)展前景的滅火劑是S型氣溶膠、七氟丙烷和IG541,當中S型氣溶膠的綜合性能指標最為出色,是實際工程應用中的首選。下面將就S型氣溶膠進行詳細描述。

      2.S型氣溶膠滅火劑

      2.1 氣溶膠滅火技術的發(fā)展

      第一代氣溶膠滅火技術誕生于我國,也稱煙霧滅火技術,始于上世紀60年代初。主要用于撲滅液體儲罐火災。這是一項不同于以往的全新滅火技術,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。

      第二代K型氣溶膠滅火技術,也叫鉀鹽類滅火技術。主要采用鉀的硝酸鹽作為主氧化劑,滅火效率高。但含有大量的鉀離子,容易吸水形成一種粘稠狀的導電物質,對電子設備有很大的損壞性,因此K型氣溶膠滅火劑不能用于電子設備及精密儀器的場所,使用有所局限。

      第三代S型氣溶膠滅火技術,是由K型改進而來。由鍶鹽作氧化劑,跟第二代鉀鹽類氣溶膠不同,鍶離子不吸水不會形成導電溶液,因此不會對電氣設備造成二次損壞。K型的缺點得到很好的解決,從而得以廣泛使用。

      2.2 S型氣溶膠滅火劑滅火機理

      S型氣溶膠滅火劑是不產(chǎn)生有害物質的滅火組合物,由氧化劑、還原劑和性能改良劑組成。氧化劑可以是硝酸鍶或者硝酸鉀;還原劑為硝酸胍或雙氰胺;性能改良劑包括有鐵氰化鉀、鋁粉、碳粉和酚醛樹脂。啟用時由傳感裝置引爆點火,滅火劑瞬時強烈反應產(chǎn)生大量具有很強滅火能力的固體微粒覆蓋被保護的物體。伴隨附加的惰性氣體充滿整個滅火空間,迅速撲滅火災,不產(chǎn)生有毒有害氣體,也不會腐蝕和損壞設備。

      a.物理抵制

      S型氣溶膠中的固體微粒主要為SrO、SrCO3和Sr(OH3),這三種物質在火焰上發(fā)生強烈的吸熱反應。任何火災在較短的時間內(nèi)所釋放的熱量是有限的,如果在較短時間內(nèi)滅火劑中的固體微粒能夠吸收火焰的部分熱量。那么火焰的溫度將會降低,輻射到可燃物質燃燒面用于可燃分子和將已經(jīng)氣體的可燃燒分子裂解成自由基的熱量就會減少,燃燒反應的速度就會得到一定程度的抑制,這種作用在火災初期尤為明顯。

      b.化學抑制

      通過一系列吸熱反應以后,滅火劑中的固體微粒所分解出的Sr以蒸汽或者失去電子的陽離子形式存在。它與燃燒中的活性基團H、O和OH的親合反應能力要比這些基團之間的親合反應能力大得多,可瞬間與這些基團發(fā)生多次鏈式反應。如此反復大量消耗活性基團,并抑制活性基團之間的放熱反應,從而將燃燒的鏈式反應中斷,使燃燒得到抑制。

      C.降低氧濃度

      S型氣溶膠滅火劑中的N2和CO2可降低燃燒空間中的氧濃度,但其起效速度比較緩慢,只能作為輔佐作用,滅火作用遠遠低于吸熱降溫和化學抑制所起到的效果。

      3.工程應用實例

      廣東某大型水利樞紐的值班管理樓,為6層高的綜合辦公樓,樓高34米,屬于二類防火建筑。建筑內(nèi)須要設置氣體滅火保護的區(qū)域集中在六層,包括電站控制室、系統(tǒng)設備室、電源及電池室,現(xiàn)以電站控制室為例設計S型氣溶膠滅火系統(tǒng)。

      根據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》計算電站控制室的滅火劑設計用量:

      式中:W為滅火設計用量(kg);C2為滅火設計密度(kg/m3);KV為容積修正系數(shù);V為防護區(qū)凈容積(m3)。

      電站控制室面積為120m,2,層高5m,凈容積V=600m3;容積修正系數(shù)為KV=1.0;滅火設計密度值為C2=0.13 kg/m3。

      計算得出電站控制室的氣溶膠用量為78kg,因此設置8套10kg的吊頂型氣溶膠滅火裝置,總量為80kg。8套滅火裝置均勻分布安裝在天花上,美觀且不占用地面空間更節(jié)省了專用氣瓶間,降低了工程投資,得到業(yè)主的好評。

      4.小結

      S型氣溶膠作為一種新型的滅火劑,具有滅火效率高、環(huán)保、不危害人體、投資成本較低、維護成本低及安裝簡單等多方面的優(yōu)點。綜合得出,S型氣溶膠相對其它幾種常用滅火劑優(yōu)勢明顯,未來有著巨大的發(fā)展空間,將逐漸成為市場中主流氣體滅火產(chǎn)品。

      參考文獻:

      [1] GB50016-2014 建筑設計防火規(guī)范[S]

      [2] GB50370-2005 氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范[S]

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