熱氣溶膠滅火裝置安全隱患探討

●賈冬梅，李 琰，李 斌，賈 南

(1.河北省消防總隊，河北石家莊 050035;2.廊坊市消防支隊，河北廊坊 065000;3.保定市消防支隊，河北保定 071000;4.武警學院工程十四隊，河北廊坊 065000)

隨著“哈龍”替代技術的發展，氣溶膠由于其環保性能良好，滅火效能高，造價低等特點，廣泛用于工業場所。但由于熱氣溶膠裝置特有的滅火構造，也造成在滅火時發生爆燃的情況，擴大了火災損失。本文通過分析氣溶膠裝置的結構和工作原理，剖析在滅火時發生事故的原因，提出預防措施。

一、熱氣溶膠滅火裝置結構及工作原理

(一)滅火裝置結構

目前，很多廠家制造的產品，其結構基本相同，由外殼降溫器、氣體發生器和啟動裝置組成。產品組裝順序是:先將啟動裝置裝在氣體發生器里面;其次將發生器固定在外殼底板上，降溫器直筒固定在氣體發生器外底座或外殼底板上，再往直筒內放入若干由輕質碳酸鎂(Mg2CO3)做的圓形降溫球或瓷球，球的上面再放幾塊生鐵，直筒的頂端用一塊孔板固定;這樣就做成一套帶物理和化學同時吸熱的降溫氣體發生器;裝上外殼，一臺熱氣溶膠滅火裝置就制造好了。

(二)熱氣溶膠裝置滅火原理

氣溶膠滅火劑是近三十年發展起來的一種新型滅火劑。它由氧化劑(如KNO3、Sr(NO3)2)、還原劑(如木炭粉等)、催化劑和粘合劑(如酚醛樹脂溶液)組成的固體混合物。它的滅火原理是燃燒產生大量的惰性氣體(如CO2、N2)、少量的固體(主要是納米級的金屬氧化物K2O、SrO等，這些固體顆粒的直徑一般小于0.45um)及微量的水蒸氣(H2O):釋放出來的惰性氣體會稀釋火場中的氧濃度;金屬氧化物比表面積大，覆蓋在燃燒物表面，消耗燃燒鏈式反應的自由基，切斷燃燒反應鏈;水蒸氣有冷卻降溫作用。這三個因素同時發揮作用，達到滅火的效果。簡單地說，氣溶膠滅火劑是一種可懸浮于空氣中的微納米級“干粉”微粒，是煙火技術和納米技術發展的結晶。氣溶膠被點燃和燃燒的過程類似煙火藥。

二、影響氣溶膠滅火劑燃速的因素

熱氣溶膠滅火劑是一種煙火藥，影響其燃燒速度(簡稱燃速)的因素有很多。比如:氧化劑、還原劑和催化劑的選擇及相容性;各種物料粒度大小、含水率及滅火劑制造工藝等。

(一)氧化劑對燃燒速率的影響

根據GA499.1－2010行標規定，氣溶膠滅火劑型號是以氣溶膠滅火劑電絕緣性、毒性、降塵率、固態沉降物吸濕性、固態沉降物絕緣強度、水溶液PH值、固態沉降物腐蝕性來區分。意在鼓勵新技術的發展。但是，目前社會上用的氣溶膠滅火劑主要有兩種型號，即S型和K型。K型滅火劑氧化劑以KNO3為主，其還原劑一般是易燃炭粉;催化劑是合金粉;粘合劑是白砂糖等組成。此滅火劑物料細且混合均勻，極易燃燒起來，燃燒速度很快，其燃速一般在1.208 ～1.046g·cm2.s－1之間。S 型滅火劑的氧化劑以Sr(NO3)2為主，其還原劑一般是易燃炭粉;加上催化劑和粘合劑等組成。此滅火劑物料粒度細且混合均勻，易燃燒，其燃速一般在0.116～0.138g·cm2.s－1之間。

(二)滅火劑物料粒度對燃燒速率的影響

滅火劑物料粒度越細且混合越均勻，氧化劑和還原劑接觸的比表面越大，燃燒反應更容易建立起來，所以燃燒速度快。

(三)松密度對燃燒速率的影響

松散的滅火劑燃速比成型滅火劑燃速快。這是因為松散的滅火劑稀松，縫隙多，里有很多空氣，氧氣相對較多，燃燒反應很容易建立起來且是無序的，所以快。而成型滅火劑縫隙小，空氣較少，氧氣相對少;其燃燒是逐層燃燒，是有序得，所以是平穩燃燒。

(四)滅火劑成型密實度對燃燒速率的影響

在油壓成型，沒有壓緊，出現縱向裂痕時，一旦啟動滅火劑，定會出現串火現象。燃燒面瞬間增大，形成無序燃燒，導致滅火劑燃燒速度過快。

(五)滅火劑的含水率對燃燒速率的影響

滅火劑的含水率在2%～4%之間，其燃速較快。這里有個微妙的物理反應。滅火劑中的氧化劑和個別還原劑是易溶于水的物質，這樣就有少部分氧化劑和還原劑溶解于水中而形成納米級的顆粒，甚至會出現氧化劑和還原劑共結晶現象，局部增加比表面接觸，導致速度快。

三、熱氣溶膠滅火裝置“爆炸”原因分析

熱氣溶膠滅火裝置“爆炸”原因有以下幾個:一是當熱氣溶膠滅火劑出現無序燃燒時，則在很短時間和一個狹窄的空間內，積聚大量的高溫高壓熱氣溶膠氣體，而瞬間又釋放不出去，可能產生“爆炸”。二是氧化劑以KNO3為主的氣溶膠滅火劑，如工藝控制不當，滅火劑燃速過快，產品容易建立起一個高溫高壓熱氣體而形成“爆炸”。三是從產品結構可以看出，降溫器是氣溶膠熱氣體釋放得唯一通道，它要過于阻塞，也是引起“爆炸”的關鍵因素之一。

四、熱氣溶膠滅火裝置“爆炸”預防對策

分析熱氣溶膠滅火裝置“爆炸”的原因，提出如下解決方案:

一是根據熱氣溶膠滅火裝置產生爆炸的原因。必須從如下幾方面著手:降溫器的通道要暢通;滅火劑個組份粒度控制在120目左右;粘結劑采用酚醛樹脂的酒精溶液;滅火劑要經過造粒、烘干、油壓成型;滅火劑各種物料含水率控制在1%以下;藥劑的含水率控制在2%以下;氣體發生器和啟動器密封性要好;滅火劑成型后，要認真檢驗，不能有縱向裂痕，藥劑密度1.526g·cm－3以上。

二是增加熱氣溶膠滅火裝置專用泄壓閥。熱氣溶膠滅火裝置專用泄壓閥是解決爆燃最關鍵的部件。這種專用泄壓閥是由專業制造熱氣溶膠滅火裝置的廠家自主研發生產。其工作原理是:熱氣溶膠滅火裝置釋放過程中，當降溫器里的熱氣溶膠氣體壓力超過1 400Pa時，泄壓閥就自行打開，氣體通過泄壓通道，經過備用的降溫器進行除塵降溫后，再釋放到防護區里。所以，建議今后制造的熱氣溶膠滅火裝置要嚴格按工藝制作氣體發生器和降溫器，并安裝泄壓閥，這樣產品就不會產生“爆炸”現象，也不會對設備或人形成二次危害。

三是加強管理。消防監督部門加強對熱氣溶膠滅火裝置的監督管理，規范市場秩序，堅決杜絕不按國家標準生產的假冒偽劣產品。

［1］馮亞青.助劑化學及工藝學［M］.北京:化學工業出版社，1997.

［2］潘功配，楊碩.煙火學［M］.北京:北京理工大學出版社，1997.

［3］張英華，黃志安.燃燒與爆炸學［M］.北京:冶金工業出版社，2010.