K HCO3作為細水霧添加劑滅火有效性研究

劉中麟 范秀山（鄭州大學 化工與能源學院 鄭州 450002）

細水霧滅火技術因其高效、廉價、環境友好等優點被視為哈龍替代品的熱門選擇之一。隨著國內外近年來對細水霧滅火技術的重視，對細水霧滅火技術的研究也得到了空前的發展。通過對細水霧中加入不同的添加劑，提高細水霧滅火的有效性，很好的彌補了常規細水霧滅火技術的不足：滅火場所局限性、滅火效能的有限性。含添加劑的細水霧是以水為載體，加入潔凈、高效的化學滅火介質，通過物理化學復雜的耦合作用提高細水霧滅火的有效性。目前對細水霧添加劑的研究主要集中在無機鹽類、表面活性劑、發泡劑、以及一些簡單的水溶性復合添加劑。表面活性劑的作用提高滅火劑的鋪展性，氣相消除自由基能力弱，發泡劑和表面活性劑類似，產生的泡沫也是起到表面覆蓋的作用[1-2]。對于無機鹽類添加劑，主要是通過中斷燃燒鏈式反應，起到化學滅火作用。目前國內外對無機鹽類研究都取得了一系列成果。筆者通過實驗選取一種滅火效果良好的KHCO3進行滅火最佳濃度實驗研究。

實驗室在開放空間下進行，高壓氮氣瓶提供壓力，泄壓閥調節，通過細水霧噴頭噴出，燃料選取93#汽油，每次加入200 mL。油盆尺寸20 c m×20 c m，油盆中心處每隔10 c m向上布置一個熱電偶，一共布置5個。通過熱電偶采集溫度，計算機處理。攝像機記錄滅火過程。實驗選取無機鹽KHCO3，按質量分數1%、2%、3%、4%、5%進行配比。加入儲水溶液裝置。點火開始，30 s計時，記錄滅火時間，熱電偶記錄溫度曲線，攝像機進行拍攝。

實驗結果

每組實驗同種工況最低重復3次。實驗結果記錄為平均滅火時間。

對于不含添加劑的細水霧，平均滅火時間達到160 s，過程中甚至出現滅火失敗的情況，在含添加劑的細水霧滅火實驗結果中，堿金屬鹽展現出最好的滅火能力。

圖1：不同濃度KHCO3添加劑滅火時間與純水細水霧滅火時間比較

圖2：含4%KHCO3添加劑與不含添加劑細水霧滅火溫度曲線比較

圖1 可見相比于不含添加劑的細水霧，KHCO3添加劑平均滅火效率顯著，KHCO3在溶液中質量分數4%時，平均滅火時間達到了30 s。圖2為不含添加劑滅火過程和含4%KHCO3溫度曲線，從溫度曲線可以看出含4%KHCO3添加劑的施加能有效縮短滅火過程，含添加劑細水霧施加10秒，火焰就已經得到有效控制，被壓低火焰在30秒以內熄滅，對于含KHCO3添加劑的細水霧，一方面細水霧通過汽化吸熱，帶走大量火場溫度，抑制燃燒速率，同時氣化出的水蒸氣置換出火場中氧氣，另一方面KHCO3添加劑增加了化學滅火作用，主要是析出的固體顆粒在重力和卷吸的作用下，在燃燒反應區與燃燒反應的活性自由基反應中斷燃燒鏈式反應。

對于圖2中滅火質量濃度與滅火時間曲線中呈現的“V”字型，隨著滅火濃度的增加滅火時間呈現一種先降低再緩慢降低再增加的趨勢。這主要是由于游離出來的堿金屬粒子質量分數達到飽和。繼續增加添加劑的量，對實驗滅火效果影響不大，有些甚至起到反作用。

結論

通過對無機鹽類添加劑KHCO3進行的一系列實驗研究發現，對細水霧中添加鹽類化學添加劑能有效提高細水霧滅火能力。實驗結果顯示，KHCO3作為添加劑對細水霧滅火能力提高明顯。KHCO3在質量分數為4%時就已經具有最好的滅火效果，相比于純水細水霧，滅火時間縮短130 s。

[1]劉江虹,廖光煊,范維澄,等.細水霧滅火技術及其應用[J].火災科學,2001,10,(1).

[2]余明高,郝強,段玉龍,等.含氯化鈷添加劑細水霧滅火有效性的實驗研究[J].火災科學,2007,2(16).