懸掛式脈沖水干粉復合滅火技術(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反應(yīng)中產(chǎn)生的自由基或活性基團，從而起到化學抑制的作用，使燃燒的化學鏈反應(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合滅火裝置。除采用多組分復合滅火劑外，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，形成三相復合滅火劑共同參與滅火。所形成的復合滅火劑集細水霧、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)復燃。

2．2 產(chǎn)品構(gòu)成

如圖1所示，懸掛式脈沖水干粉復合滅火裝置由殼體、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，干粉可被水攜帶發(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

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合滅火裝置的性能指標符合《干粉滅火裝置》行業(yè)標準中對非儲壓式滅火裝置的各項技術(shù)要求。通過反復試驗證明，水干粉復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: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)試驗標準和工程應(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)?？扇嘉餅殡娎|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、惰性氣體復合滅火技術(shù)，并開發(fā)了相應(yīng)的懸掛式脈沖水干粉復合滅火裝置。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］．