懸掛式脈沖水干粉復(fù)合滅火技術(shù)及其產(chǎn)品研究

●劉 敏，鄭 斌，任希宏，李偉剛

(1．首安工業(yè)消防有限公司，北京 101304;2．首鋼公司，河北唐山 063200)

(本欄責(zé)任編輯、校對 陳 華)

1 研究背景

目前，常用的哈龍?zhí)娲鷾缁鸺夹g(shù)包括細水霧滅火技術(shù)、超細干粉滅火技術(shù)、惰性氣體滅火技術(shù)等。其中，細水霧滅火技術(shù)依靠排氧窒息、冷卻降溫等機理撲滅火災(zāi)，但其滅火速度相對較慢。超細干粉滅火劑遇火能迅速分解并吸收化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的自由基或活性基團，從而起到化學(xué)抑制的作用，使燃燒的化學(xué)鏈反應(yīng)中斷，滅火效率高。其缺點是冷卻效果差，因此難以控制火災(zāi)蔓延、無法防止火災(zāi)復(fù)燃;此外，細化或者超細化的成品干粉粉末在貯存的過程中容易出現(xiàn)受潮、結(jié)塊等現(xiàn)象，這將導(dǎo)致其滅火性能極大降低。IG541/CO2/N2等氣體滅火劑多為惰性氣體，具有對設(shè)備無污染、無損害等優(yōu)點，滅火時主要靠惰性氣體稀釋氧氣后的窒息作用來撲滅火災(zāi)。其缺點是滅火性能比較低，且不具備冷卻效果，對于火災(zāi)復(fù)燃無能為力;同時氣體滅火系統(tǒng)對防護空間的密封性要求較高，易造成滅火失效。綜上，前述的三種滅火技術(shù)單獨實施時均存在不同程度的缺點和不足。

為克服單相滅火技術(shù)存在的問題，近年來多相滅火劑復(fù)合滅火技術(shù)得到了較大發(fā)展，主要包括氣水兩相、氣粉兩相滅火技術(shù)等，在應(yīng)用方式則主要以管網(wǎng)式系統(tǒng)為主。另一方面，滅火裝置具有構(gòu)成簡單、應(yīng)用靈活、成本較低的明顯優(yōu)勢，但目前的產(chǎn)品均為單相滅火技術(shù)，例如懸掛式超細干粉、懸掛式氣溶膠、懸掛式脈沖水霧滅火裝置等。兩相復(fù)合滅火裝置的相關(guān)研究很少見報道。為此，本文提出了一種多相復(fù)合滅火裝置。除采用多組分復(fù)合滅火劑外，與常見的貯壓式裝置不同，本裝置采用脈沖噴射方式工作。這種方式不易發(fā)生誤動作，且噴射時間短(小于1 s)，噴射速度快，沖擊力強，能有效撲救可燃氣體、液體噴射式和電氣燒爆式等工業(yè)惡性火災(zāi)。據(jù)國外公布的數(shù)據(jù)，滅火效能是傳統(tǒng)連續(xù)噴射滅火技術(shù)的3～5倍。并通過產(chǎn)品檢測和實體火滅火實驗對其性能進行了驗證。

2 懸掛式脈沖水干粉復(fù)合滅火裝置

2．1 基本思路

本研究研制完成一種集冷卻、窒息、隔離和化學(xué)抑制為一體、結(jié)構(gòu)簡單、安裝使用方便且安全可靠的懸掛式脈沖水干粉復(fù)合滅火裝置，可克服各種滅火技術(shù)單獨應(yīng)用的不足，充分發(fā)揮各種滅火介質(zhì)的優(yōu)勢，形成三相復(fù)合滅火劑共同參與滅火。所形成的復(fù)合滅火劑集細水霧、超細干粉和引發(fā)器產(chǎn)生的惰性氣體滅火劑于一體，三種滅火劑互不相溶，各自發(fā)揮自己的作用。其中，惰性氣體能排開火焰附近的氧氣;細水霧汽化時能吸收大量的熱量同時稀釋氧氣，從而可高效冷卻火源并降低煙氣濃度;干粉滅火劑則參與化學(xué)反應(yīng)，以吸收反應(yīng)過程中產(chǎn)生的自由基或活性基團，從而切斷燃燒的化學(xué)反應(yīng)鏈。因此，本裝置可高效撲滅可燃液體、氣體、固體和電氣等各類火災(zāi)，尤其是可燃液體、氣體噴射式和電氣燒爆式等惡性火災(zāi)，并能有效抑制爆燃爆炸的發(fā)生，防止火災(zāi)復(fù)燃。

2．2 產(chǎn)品構(gòu)成

如圖1所示，懸掛式脈沖水干粉復(fù)合滅火裝置由殼體、引發(fā)器、安裝底座、滅火劑密封袋、水干粉復(fù)合滅火劑、封口膜、封口圈以及與其配套的聯(lián)動組件、啟動顯示盤和消防電源等構(gòu)成。其中，殼體形狀可為圓臺形、圓柱形或碗型中的任意一種，封口膜材質(zhì)為鋁膜;干粉滅火劑采用ABC干粉滅火劑，純凈水和干粉滅火劑用塑料薄膜單獨封裝或混合后封裝，如需在5℃以下環(huán)境使用，則可在水中添加防凍劑;引發(fā)器可采用汽車安全氣囊等設(shè)備中使用的同類產(chǎn)品。本產(chǎn)品啟動方式包括熱敏線自動啟動、電控啟動、熱敏線—電控雙啟動三種，可根據(jù)具體應(yīng)用需要選用。裝置既可單具使用，也可多具聯(lián)動應(yīng)用，組成無管網(wǎng)滅火系統(tǒng)，撲救較大保護空間或保護面積的火災(zāi)。

圖1 裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2．3 工作原理

火災(zāi)發(fā)生時，裝置能迅速感應(yīng)火場溫度，通過熱引發(fā)或電引發(fā)方式啟動引發(fā)器，引發(fā)器內(nèi)部的產(chǎn)氣劑將被觸發(fā)并立即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，瞬間產(chǎn)生大量的高壓惰性氣體，高壓惰性氣體將高速穿過水干粉復(fù)合滅火劑，從而將水和干粉超細化為細水霧和超細干粉，隨著殼體內(nèi)部壓力迅速增大，細水霧和超細干粉復(fù)合滅火劑在氣體壓力推動下一同沖破封口膜，從同一個噴口呈脈沖式向外高速噴出并覆蓋在火源上，形成三相滅火劑而共同參與滅火。本裝置將冷卻、窒息、高速沖擊、化學(xué)抑制等多種滅火機理有機地結(jié)合起來，具有高效冷卻、排氧窒息、化學(xué)抑制、高速多相流沖擊、阻隔輻射熱等功能，滅火效率高，且能有效防止復(fù)燃。經(jīng)驗證，干粉與水直接混合接觸貯存的方式，還有效解決了干粉單獨存放易受潮結(jié)塊的問題。通常，干粉存放時易受潮并在表面形成液膜，液膜隨稀釋不斷加厚，相鄰液膜將相互連通;而液膜蒸發(fā)后相鄰干粉粒子會搭橋連接起來，從而發(fā)生結(jié)塊現(xiàn)象，嚴(yán)重影響滅火效果。而本產(chǎn)品將干粉與水直接混合，干粉顆粒比較均勻地分散在水中，有效避免了上述問題的產(chǎn)生。滅火時，干粉可被水?dāng)y帶發(fā)送到比較遠的射程;在射程的后期后段，密度比較小的干粉可以從水中分離出來，形成冷氣溶膠狀態(tài)，從而極大提高撲滅火災(zāi)的能力，同時具有惰化性能，防止爆燃爆轟。

2．4 技術(shù)指標(biāo)

經(jīng)國家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心進行委托檢驗，懸掛式脈沖水干粉復(fù)合滅火裝置的性能指標(biāo)符合《干粉滅火裝置》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對非儲壓式滅火裝置的各項技術(shù)要求。通過反復(fù)試驗證明，水干粉復(fù)合滅火劑中干粉占總重量的百分比為6%～10%時比較合理。在此配比下，既能有足夠的干粉參與有效撲滅火災(zāi)，滅火后又無明顯的干粉殘留，對設(shè)備如電路板、芯片等的二次損壞也降到最低。其他部分技術(shù)指標(biāo):滅火噴射強度＜1 kg·(s·m)-2;有效噴射時間＜1 s;噴射剩余率=0;滅火時間 ＜1 s。

3 實體火滅火試驗

為驗證懸掛式脈沖水干粉復(fù)合滅火裝置的滅火性能，開展了多種火災(zāi)試驗進行驗證。此處以電氣柜實體火滅火試驗為例進行介紹。

參考相關(guān)試驗標(biāo)準(zhǔn)和工程應(yīng)用典型案例，試驗用電氣柜尺寸為800 mm×600 mm×2 100 mm(長×寬×高)。可燃物為電纜盤，尺寸為350 mm×300 mm(長×寬)，由非阻燃電纜(參考型號:BV 3×4 mm2或類似規(guī)格)井字編制而成。電纜通過汽油油盤引燃，油盤尺寸為330 mm×330 mm×60 mm(長×寬×高)。試驗前，將滅火裝置樣品固定在試驗柜內(nèi)頂部中央位置。在柜外油盤中先后注入水300 ml、汽油150 ml，用其引燃電纜盤，預(yù)燃45 s后將電纜盤移至實驗柜內(nèi)下部距地350 mm并靠角落處，關(guān)閉柜門，手動啟動滅火裝置。多次反復(fù)試驗表明，滅火裝置均能在1s內(nèi)將電纜火撲滅，并且打開柜門后不出現(xiàn)復(fù)燃。試驗后可見柜內(nèi)有細水霧霧滴懸浮，可以有效防止火災(zāi)復(fù)燃;電纜盤表面僅殘留少量干粉，有效避免了干粉對設(shè)備的二次損害。滅火前后電氣柜內(nèi)的溫度無明顯變化，裝置引發(fā)器的爆炸沖擊力沒有對電氣柜造成破壞。因此，可有效用于撲滅電氣柜、配電柜、機柜等電氣火災(zāi)。此外，還開展了懸掛式脈沖水干粉復(fù)合滅火裝置撲滅油盤火、電纜橋架火、噴油霧火等多項實體火滅火試驗，裝置均顯示出快速有效的滅火性能。

4 結(jié)論

本文提出了一種水、干粉、惰性氣體復(fù)合滅火技術(shù)，并開發(fā)了相應(yīng)的懸掛式脈沖水干粉復(fù)合滅火裝置。通過產(chǎn)品基本性能檢測和實體火滅火試驗證明，此裝置有效發(fā)揮了脈沖超細干粉的化學(xué)滅火和細水霧的冷卻窒息物理滅火的滅火效能，可以大大提高滅火效果，并有效克服各種滅火劑單獨應(yīng)用所帶來的一些問題和不足。本裝置可用于高效撲滅可燃液體、氣體、固體和電氣等各類火災(zāi)，尤其是可燃液體、氣體噴射式和電氣燒爆式等惡性火災(zāi)，并能有效防止復(fù)燃和抑制爆燃爆炸的發(fā)生，具有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］NFPA 750-2006，Standard on Water Mist Fire Protection Systems［S］．

［2］GB 50370-2005，氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范［S］．

［3］GA 578-2005，超細干粉滅火劑［S］．

［4］GA 602-2006，干粉滅火裝置［S］．