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文章连载:气溶胶灭火剂的性能(5)

第二节  气溶胶及其发展

一、气溶胶灭火剂的分类

    气溶胶灭火剂虽然主要依靠其中的固体或液体微粒实现灭火,但它与干粉和水具有本质不同.由于气溶胶灭火剂中的固体或液体微粒非常细小,粒径一般在5μm以下,这样气溶胶灭火剂就具有了两个重要特点:其一是灭火效率高.因为这样的细小微粒具有非常大的表面积和更稳定的高均匀分散状态;其二是可以当剂使用.因为当微粒的粒径小到一定程度时就具有了气体的性质,可以长时间悬浮,不易沉降;可以不受方向、障碍物限制,实现全淹没灭火。

    目前气溶胶灭火剂可以按其产生的方式分为两类,即以固体组合物燃烧而产生的热气溶胶(凝集型)灭火剂和以机械分散方法产生的冷气溶胶(分散型)灭火剂。该分类是目前消防专业常用的分类法。另外,按分散质不同气溶胶灭火剂可分为固基气溶胶和水基气溶胶两种。水基气溶胶可分为超细水雾,过热蒸汽和热水基气溶胶等,这三者中的超细水雾目前的技术只能使水雾化为200μm的水滴,因此从严格意义上来说,它只能属相分散系统,至于热水基气溶胶和热固基气溶胶一样,均是通过固相氧化还原反应产生的,只是产物中的水分含量多一些,且仍含有一定量的固体微粒,在本书中将其划归为热固基气溶胶范围一同讨论。外,本书对于水基气溶胶不再多作单独论述。另外,气溶胶灭火剂还可按其产生方式不同分为分散型气溶胶和凝集型气溶胶两种。

1. 热气溶胶灭火剂    目前内外发展成熟和实际应用的气溶胶灭火剂是由固体组合物燃烧生成的凝集型气溶胶,也叫热气溶胶。上述固体组合物一般由氧化剂、还原剂、性能添加剂和粘合剂组成,我们称之为气溶胶灭火剂发生剂。事实上,热气溶胶灭火剂是一种由气溶胶灭火剂发生剂在使用场所现场“制造”的灭火剂。这种现场“制造”的方式可以很好解决气溶胶的储存稳定问题,同时又可以确保气溶胶中灭火微粒的细度和活性。    热气溶胶灭火剂的成份依据气溶胶灭火剂发生剂配方设计中所选原材料的不同而存在一定差异,但基本组成却无大的区别一般由以下两部分组成:一种是固体微粒,主要是金属氧化物(MeO)、碳酸盐(MeCO3)及碳酸氢盐(MeHCO3);另外一种是气体,主要是N2,少量的CO2以及微量的CO、NOx、O2、水蒸汽和极少量的碳氢化合物。大多数气溶胶灭火剂中固体微粒占总质量的40%(体积比约为2%),其余60%为气体(体积比约为98%)。这一比例根据发生剂配方不同而存在一定的差异。    热气溶胶灭火剂发生剂化学配比中主要成分为氧化剂。由于氧化剂对热气溶胶灭火剂的性能有很大影响(有关问题在后面章节详细讨论),所以我国根据热气溶胶灭火剂发生剂所采用氧化剂的不同将热气溶胶灭火剂分为K类和S类。K类热气溶胶灭火剂是指其发生剂中采用KNO3作主氧化剂,且含量达到质量百分比30%以上;S类热气溶胶灭火剂是指其发生剂中采用了Sr(NO3)2作为主氧化剂,同时以KNO3作为辅氧化剂,其中Sr(NO3)2和KNO3的质量百分比在发生剂中分别占到35~50%和10~20%。据此,我国对热气溶胶灭火装置也作了相应的分类。    热气溶胶灭火剂是目前国内外气溶胶灭火的主流,也是本文的主要介绍对象,下文中出现的气溶胶,如不加说明,均指热气溶胶。

2.冷气溶胶灭火剂    冷气溶胶灭火剂是利用机械或高压气流将固体或液体超细灭火微粒分散于气体中而形成的灭火气溶胶。目前应用于冷气溶胶灭火剂中的灭火微粒均是由物理分散法或化学分散制成的。固基冷气溶胶主要组份是原来的干粉。普通干粉在加入了助磨剂、分散剂、防潮剂、防静电剂和流变剂等助剂后,经过机械超细粉碎、气流粉碎或喷雾干燥造粒等加工方法之后,粒径可降至1-5μm之间,成为超细粉体。这些超细粉体,由压缩气体(N2或CO2)或炸药、发射药等含能材料作为驱运源,以喷射或抛射的方式进入火灾空间形成分散性气溶胶灭火剂,可以以局部保护或以全淹没方式进行灭火。形成固基冷气溶胶灭火剂的干粉可分为普通型和多用型两大类。普通干粉(又称BC干粉)品种较多,主要有:钠盐干粉,以NaHCO3为基料;改性钠盐干粉,以NaHCO3为基料,并加入增效基料;钾盐干粉,以KHCO3为基料;钾盐干粉,以KCl或K2SO4为基料;氨基干粉(Monnex干粉),以尿素与KHCO3或KCO3的反应产物为基料。多用干粉(又称ABC干粉)主要有:以磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵或焦磷酸盐等为基料的干粉;以磷酸铵盐和硫酸铵盐的混合物为基料的干粉;以聚磷酸铵为基料的干粉。    冷气溶胶灭火剂与热气溶胶不同的是,在释放以前,驱动源与分散质(超细粉体或液体)是稳定存在的,释放过程中驱动源分散粉体灭火剂或驱动液体通过特定装置雾化形成气溶胶。与热气溶胶一样,被释放的灭火剂微粒可以绕过障碍物还可在空间有较长的时间的驻留,达到快速高效的灭火效果,其保护方式可以是局部保护式,也可以是全淹没方式。    冷气溶胶灭火剂要象热气溶胶灭火剂一样可以作为一种气体灭火剂使用还需要解决一些技术问题。其中一个关键问题就是灭火微粒的进一步细化。因为灭火微粒越细,气溶胶才能越象气体一样灭火,才能有效减少微粒本身对保护场所引起的二次危害。但是要将固体灭火微粒或液体微粒再细化到象热气溶胶中微粒的细度,目前还缺乏比较经济的方法。特别是要解决这么细小的微粒在长期储存中粒子间相互吸附凝聚,吸潮结块使粒径增大的问题,技术上仍需进一步研究。    细水雾灭火系统可以认为是一种准冷气溶胶灭火系统。其雾化喷头目前只能使水雾化至200-1000μm,在这样的粒径范围内,水雾的沉降作用远远大于其扩散作用,在空间驻留时间短,扩散距离有限,完全形全淹没无死角的保护方式存在一定的难度。大量的水雾沉降会在被保护物表面形成水渍,并会对被保护物形成损害。

未完待续……