熱氣溶膠滅火裝置運輸危險性分類研究

摘要：

通過對熱氣溶膠滅火裝置的運輸危險性檢驗和判定標準進行了系統探討，有助于熱氣溶膠滅火裝置生產企業以及運輸企業、檢驗鑒定機構、監管部門系統了解熱氣溶膠滅火裝置運輸危險性的檢驗流程和要求，規避熱氣溶膠滅火裝置運輸中存在的風險，確保運輸安全。

關鍵詞：熱氣溶膠滅火裝置;運輸；危險性分類

引言

氣溶膠滅火劑具有用量少、滅火快、成本低、節省空間、效果持久、環境友好等優點，尤其是臭氧消耗潛在值（ODP）和溫室效應潛能值（GWP）均很低，可常壓貯存、工程造價低，發展迅速[1]。隨著氣溶膠滅火劑的廣泛應用，基于熱氣溶膠滅火裝置的潛在爆炸性與誤噴安全性的考慮，聯合國危險貨物運輸專家委員會在《關于危險貨物運輸的建議書規章范本》中新增了滅火劑散布裝置的UN條目和特殊規定，明確了試驗方法、危險類別、包裝要求等。

本文根據《關于危險貨物運輸的建議書規章范本》和《試驗和標準手冊》的要求，對熱氣溶膠滅火裝置進行了試驗研究，為運輸危險性分類提供參考。

一、熱氣溶膠滅火裝置概述

熱氣溶膠滅火裝置是一種通過氧化還原反應，使氣溶膠發生劑產生氣溶膠滅火劑的滅火設備，主要由引發器、氣溶膠發生劑和發生器、冷卻劑（裝置）、反饋元件、外殼及與之配套的火災探測裝置和控制裝置組成[2]。目前，發展成熟和實際應用的氣溶膠滅火劑是由固體組合物燃燒生成的凝集型氣溶膠，也叫熱氣溶膠[3]。上述固體組合物一般由氧化劑、還原劑、性能添加劑和黏合劑等組成，這些固體組合物通常被稱為氣溶膠滅火劑發生劑。熱氣溶膠滅火劑是一種由氣溶膠滅火劑發生劑在使用場所現場反應制造的滅火劑。這種現場反應制造的方式可以很好解決氣溶膠的儲存問題，同時又可以確保氣溶膠中滅火微粒的細度和活性。

熱氣溶膠滅火劑的成分一般由以下兩部分組成。一種是固體微粒，主要是金屬氧化物（MeO）、碳酸鹽（MeCO3）及碳酸氫鹽（MeHCO3）；另外一種是氣體，主要是N2、少量的CO2以及微量的CO、NOx、O2、水蒸氣和極少量的碳氫化合物。大多數氣溶膠滅火劑中固體微粒占總質量的40%（體積比約為20%），其余60%為氣體（體積比約為98%）。熱氣溶膠滅火劑并不像其他滅火劑那樣直接儲存在滅火裝置中，而是以氣溶膠發生劑的形式存于熱氣溶膠滅火裝置的化學反應室中，通過引發器給予其引發燃燒所需的最低能量，發生化學反應后產生氣溶膠，再通過冷卻劑冷卻后噴射出來，粒徑通常小于01微米。其顆粒小，表面活性高，能高效地摧毀火焰中的自由基，從而達到化學抑制滅火作用。固體顆粒分散在氣體中形成的氣溶膠，可長時間保持穩定而不至于發生沉降，并能繞過障礙物，以一種全淹沒的方式散布到各個死角，達到高效滅火的目的。

二、熱氣溶膠滅火裝置的運輸危險性分類

2023年8月，聯合國《關于危險貨物運輸的建議書規章范本》（TDG）第二十三修訂版發布，新增了滅火劑散布裝置的條目，滅火劑散布裝置有兩個UN號，見表1。

根據聯合國《關于危險貨物運輸的建議書規章范本》中的特殊規定407，確定熱氣溶膠滅火裝置的運輸危險性分類，需要按順序進行三部分試驗，包括試驗6（c）：外部火燒（篝火）試驗；排除1類試驗；物品啟動時，單個包件的外部溫度試驗。

（一）試驗6（c）：外部火燒（篝火）試驗（見表3）

該試驗是模擬爆炸物在火災發生的情況下，觀察爆炸物對火燒的反應，是否發生整體爆炸、迸射危險、輻射熱、猛烈燃燒或其他危險，確定爆炸物的項別。根據聯合國《試驗和標準手冊》章節16.61的試驗6（c），將不少于3個運輸包裝件且總體積不小于015m3的試驗樣品堆放在支托架（高1m）格柵上，并用鐵絲捆在一起。在支托架格柵的下面交錯地架起浸過液體燃料的木條或放置盛有液體燃料的托盤，木條堆或托盤的4個邊緣均應超出包裝件1m。堆放方式應使燃料燃燒時空氣暢通，減少冒煙。將驗證板（2000mm×2000mm×2mm的鋁片）豎立在試樣堆的三面，驗證板距試樣堆外表面4m，放置方式應使其中心與試樣的中心一樣高。下風面不放置驗證板，試驗應在風速低于6m/s的條件下進行。從燃料的兩邊（一邊為頂風邊）同時點燃，使火焰至少達到試樣所有側面的一半。燃燒至少維持30min。在適當位置放置好測試和記錄儀器。試樣在外部火燒作用下，觀察試驗現場及檢測情況，做出試驗結果判定。

根據試驗現場及檢測的情況，按照圖1所述的判定程序，確定熱氣溶膠滅火裝置是否可劃入14S。

（二）排除1類試驗

聯合國《關于危險貨物運輸的建議書規章范本》中的排除1類的要求很高，分別從物品外表面溫度、外部外殼狀況、1米處的分貝值、閃光或火焰情況、煙霧狀況這五個方面做了限制。基于滅火劑散布裝置的特殊性，免除了外表面溫度和煙霧狀況的要求。將未包裝的熱氣溶膠滅火裝置和80±10g/m2的紙放置在一起，然后放置在直徑為1米的圓形平面正中間。用電激發（也可以用其他激發方式）熱氣溶膠滅火裝置，在距離試樣1米處，開啟分貝儀連續記錄分貝值，同時觀察記錄試驗現象。試驗進行三次。三次都滿足以下試驗標準，熱氣溶膠滅火裝置的危險性可排除于第1類之外：外部外殼沒有破裂、破碎或熱氣溶膠滅火裝置或其分離部件在任何方向上的位移不超過1米；1米處的聲音報告不超過135dB（C）峰值；放置的紙張未被點燃。

（三）物品啟動時，單個包件的外部溫度試驗

由于滅火劑散布裝置存在潛在的誤噴危險性，因此聯合國《關于危險貨物運輸的建議書規章范本》中增加滅火劑散布裝置啟動時運輸包件外部溫度要求，以免意外啟動時溫度過高，影響運輸安全。取一箱熱氣溶膠滅火裝置試樣（最小運輸包件）放在一個平整的平面，用電激發（也可以用其他激發方式）包件中的一個熱氣溶膠滅火裝置，用熱電偶連續記錄包件外部溫度。試驗結束后，確定包件外部的溫度是否超過200℃。

四、滅火劑在正常占用空間內的安全性

根據NFPA2010，滅火劑正常占用空間被認為是安全的，這個安全是指經批準用于正常使用空間的氣溶膠滅火系統，其氣溶膠微粒密度不得超過美國環保局SNAP計劃認為可接受的水平，產生的任何氣溶膠劑不得超過關鍵毒性效應的偏離限值。我國研究熱氣溶膠滅火技術始于上世紀九十年代初，2004年公安部批準發布了第一版熱氣溶膠滅火裝置的行業標準《氣溶膠滅火系統第1部分：熱氣溶膠滅火裝置》（GA4991-2004）和氣溶膠滅火劑行業標準（XF500-2004）。全國消防標準化技術委員會、固定滅火系統分技術委員會和滅火劑分技術委員會根據熱氣溶膠滅火裝置的特點，在廣泛征求生產商、設計單位、使用單位、管理部門的意見后，經協商將XF4991和XF500兩個行業標準整合。整合后的標準內容統一納入XF4991-2010《氣溶膠滅火系統第1部分：熱氣溶膠滅火裝置》，并針對產品的現狀和國外標準的變化進行了多方面的修訂，從產品的儲存性能、安全性能、腐蝕性能等方面對2004版標準作了修訂和補充[4]。安全性：用于生產氣溶膠發生劑的各種原料應對生物無明顯毒害，燃燒產物不含破壞大氣臭氧層的有害成分；毒性：試驗結束后，小鼠不應喪失逃離能力，3天之內小鼠不應死亡；降塵率/（g/m3）≤08（S型）、≤90（K型）；固態沉降物腐蝕性：黃銅板顏色無明顯變化；水溶液pH值：70—95。因此，熱氣溶膠滅火裝置如能符合XF4991-2010《氣溶膠滅火系統第1部分：熱氣溶膠滅火裝置》的要求，相當于其滅火劑在正常占用空間內的安全性也達到安全要求。

結語

熱氣溶膠滅火裝置內含爆炸性煙火藥劑，反應類型為固相氧化還原反應，存在反應溫度高、放熱量大、裝置爆炸等問題。因此，擬運輸前，需要通過6c試驗來確定爆炸性分類，只有符合14s的分類標準，才能按照UN0514運輸。在明確14s的分類后，如能夠滿足特殊規定407的附加條件后，才可以按照UN3559運輸。目前，國內尚未建立氣溶膠滅火裝置作為危險貨物運輸的相關檢驗標準，本文根據《關于危險貨物運輸的建議書規章范本》和《試驗和標準手冊》，梳理了熱氣溶膠滅火裝置的運輸危險分類和試驗方法，不僅為保障熱氣溶膠滅火裝置的運輸安全提供依據，還為運輸、檢驗鑒定、監管、標準制定等機構提供參考。

參考文獻

[1]

邢軍，杜志明，阿蘇娜.氣溶膠滅火劑的研究進展[J].材料導報，2008（09）：22.

[2]鄭凱升.淺談熱氣溶膠滅火裝置的安全問題[J].山東工業技術，2016（05）：295-296.

[3]李培煊.超細粉體抑制礦井多元可燃性氣體爆炸的實驗研究[D].西安科技大學，2011.

[4]新輝煌.熱氣溶膠滅火裝置行業標準修訂發布[J].消防技術與產品信息，2011（01）：63.