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(huán)境友好等優(yōu)點被視為哈龍?zhí)娲返臒衢T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(fā)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(guī)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(fā)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(fā)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(jié)，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(shù)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(xiàn)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(xiàn)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(shù)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(qū)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(xiàn)的“V”字型，隨著滅火濃度的增加滅火時間呈現(xiàn)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(shù)達到飽和。繼續(xù)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(fā)現(xiàn)，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(shù)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).