淺談熱氣溶膠滅火裝置的安全問題

摘 要：本文介紹了在全球研究代替哈龍滅火劑的替代品和信息電力行業(yè)快速發(fā)展的背景下，熱氣溶膠滅火裝置具有滅火效能高、使用針對性強的優(yōu)勢，但也存在設(shè)計、使用等安全問題。針對熱氣溶膠滅火裝置的誤操作、滅火劑的腐蝕性、裝置爆炸等問題，本文都做出了重要的闡述，突出了在該裝置的使用和設(shè)計過程中要注意的一些重點問題。 結(jié)果表明，熱氣溶膠滅火裝置除了要加強滅火劑和裝置本身的研究和改進外，還需要不斷完善相關(guān)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準的制訂，嚴格選用滅火劑，保證質(zhì)量，加強監(jiān)督和管理，才能提高熱氣溶膠滅火裝置的安全性。

關(guān)鍵詞：熱氣溶膠滅火裝置；安全問題；滅火劑

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.268

1 前言

在全球淘汰及停止使用哈龍滅火劑的背景下，研發(fā)高效、清潔、對環(huán)境友好的哈龍滅火劑的替代產(chǎn)品逐步提上日程。目前國內(nèi)外普遍應(yīng)用的滅火劑主要有水系滅火劑、氣體滅火劑、干粉滅火劑、泡沫滅火劑、氣溶膠滅火劑等[1]。氣溶膠滅火劑由于其滅火效能高，綠色環(huán)保等優(yōu)點逐漸進入人們的視野，尤其是進入新世紀以來，隨著信息、電力、航空航天的快速發(fā)展，越來越多的精密設(shè)備應(yīng)運而生，如果發(fā)生火災(zāi)造成損壞將會帶來巨大的經(jīng)濟損失。氣溶膠滅火劑撲滅各類火災(zāi)尤其是電器火災(zāi)方面具有不可比擬的優(yōu)勢，具有廣闊的發(fā)展前景[2]。氣溶膠滅火劑分為熱氣溶膠滅火劑和冷氣溶膠滅火劑。相比較而言，熱氣溶膠滅火劑的粒徑更小，在空氣中懸浮的時間更長，氣溶膠的性能更突出，是目前主要使用的氣溶膠滅火產(chǎn)品，其通過熱氣溶膠滅火系統(tǒng)實現(xiàn)其滅火功能。

2 熱氣溶膠滅火裝置的滅火機理及使用范圍

熱氣溶膠滅火劑并不像其它滅火劑那樣直接儲存在滅火裝置中，而是以氣溶膠發(fā)生劑的形式存于熱氣溶膠滅火裝置化學(xué)反應(yīng)室中，通過引發(fā)器給予其引發(fā)燃燒所需的最低能量，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后產(chǎn)生氣溶膠，再通過冷卻劑冷卻后噴射出來，其粒徑通常小于0.1微米[3]。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(xué)抑制滅火作用。而固體顆粒分散于氣體中形成的氣溶膠，可長時間保持穩(wěn)定而不至于發(fā)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。一般的氣溶膠滅火劑的滅火效率是哈龍滅火劑滅火效率的4～8倍，4千克的氣溶膠滅火劑，其滅火效能相當(dāng)于150千克的二氧化碳所達到的滅火效能[4]。

熱氣溶膠滅火裝置是由引發(fā)器、氣溶膠發(fā)生劑和發(fā)生器、冷卻裝置、反饋元件、火災(zāi)探測裝置和控制裝置組成。

熱氣溶膠滅火系統(tǒng)作為氣體滅火系統(tǒng)中的一類，其使用范圍應(yīng)符合國家標(biāo)準《建筑設(shè)計防火規(guī)范》和《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》中對應(yīng)設(shè)氣體滅火系統(tǒng)的一些典型場所做出了規(guī)定，主要應(yīng)用于高（低）壓配電室、檔案室、電子計算機房、柴油發(fā)電機房、電纜井等領(lǐng)域。

一般來說，用戶更愿意接受滅火效能高且投入成本低的滅火系統(tǒng)。熱氣溶膠滅火劑不僅滅火效能高，其滅火裝置產(chǎn)品小型化也節(jié)約了空間，并且不會影響其他設(shè)備的正常作業(yè)，提高了空間的利用率，不僅有利于單位的安全作業(yè)和長遠發(fā)展，更有利于消防安全工作的規(guī)范化[6]。

3 熱氣溶膠滅火裝置存在的安全問題

氣溶膠滅火劑作為一種新型的滅火劑，因施工簡便、使用安全、價格低廉、滅火效率高等優(yōu)點得到廣泛應(yīng)用的同時，其安全問題也不容忽視?，F(xiàn)有的熱氣溶膠滅火裝置相關(guān)的國家相關(guān)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準不是很明確，僅有公共行業(yè)標(biāo)準GA499.1-2010對氣溶膠滅火系統(tǒng)在性能及技術(shù)方面做了一些要求，但對在現(xiàn)場使用和施工沒有明確的規(guī)定，這容易引發(fā)一些安全事故。此外，有些氣溶膠滅火劑具有高腐蝕性，會腐蝕設(shè)備；裝置的反應(yīng)溫度高，放熱量大等缺陷一直存在。

3.1 誤噴問題[8]

氣溶膠滅火系統(tǒng)是通過發(fā)煙法工作的，主要是通過引發(fā)器觸發(fā)氧化劑和還原劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生煙幕，而這些都是通過控制裝置動作產(chǎn)生的，誤噴問題主要是控制裝置的誤動作問題。

如果將誤噴問題的原因都歸之于滅火控制器質(zhì)量問題其實并不全面，因為其它常規(guī)氣體滅火系統(tǒng)也使用同樣標(biāo)準的氣體滅火控制器，卻極少發(fā)生類似于此的誤噴故障。氣體滅火控制器是消防行業(yè)標(biāo)準設(shè)備，有嚴格的抗電磁干擾性能指標(biāo)要求。然而長期以來，氣溶膠滅火裝置中電爆管的抗電磁干擾性能指標(biāo)一直被忽略。滅火控制器在出產(chǎn)檢驗時沒有經(jīng)過嚴格的強電干擾實驗，控制器在周圍環(huán)境不理想的狀況下，諸如在雷雨天氣、強電流切換或者靜電干擾等的作用，產(chǎn)生啟動訊號，導(dǎo)致氣溶膠誤噴現(xiàn)象的發(fā)生。

計算機自動系統(tǒng)任意增加聯(lián)動控制功能會在報警系統(tǒng)失靈時，直接影響緊急情況時的手動操作，一旦發(fā)生誤操作，價值上百萬的氣溶膠在瞬間噴出，將損壞被保護設(shè)備。

在實際工作中，控制器不與消防電源連接，而只是通過普通交流電源供電，這會使得系統(tǒng)供電不穩(wěn)定。有些工程將聲光報警連接在滅火系統(tǒng)啟動的反饋信號上，使人們在滅火延遲階段聽不到報警聲，不利于人員疏散。

3.2 溶劑的腐蝕性

熱氣溶膠滅火劑主要包括K型氣溶膠滅火劑和S型氣溶膠滅火劑，目前K型氣溶膠滅火劑應(yīng)用較為廣泛，但K型氣溶膠中含有不少鉀鹽，其滅火后的殘留物溶于水具有腐蝕性，對儀器設(shè)備造成破壞，尤其是對精密儀器、小型電器元件的腐燭破壞更為嚴重。盡管現(xiàn)在所研發(fā)的S型氣溶膠滅火劑解決了 K型氣溶膠滅火劑所帶來的髙腐燭性的問題，但由于原料和成本的因素，K型氣溶膠滅火劑在相當(dāng)長的時間內(nèi)仍占有一定的市場[9]。

目前，許多學(xué)者在研究對熱氣溶膠滅火劑改性以減緩其腐蝕性做出了大量的研究。2005年陳智慧、楊榮杰針對K型氣溶膠存在的腐蝕性的問題，采用硝酸腮（鋇）作為替代品研究其腐蝕效果，結(jié)果表明，硝酸銘（鋇）可作為K型氣溶膠的替代品降低其腐蝕性[10]。2006年馬文麗針對哈龍?zhí)蕴媱澋膶嵤┘案咝А⑶鍧?、對環(huán)境友好的滅火劑的迫切開發(fā)的大背景下，通過配方和工藝優(yōu)化制備出了一種新型的防腐氣溶膠滅火劑，結(jié)果顯示，其滅火效能高，對儀器腐蝕性小，具有廣泛的應(yīng)用前景[11]。

3.3 動作中產(chǎn)生爆炸

熱氣溶膠滅火裝置需要通過化學(xué)放熱反應(yīng)起作用，一旦工藝控制不當(dāng)，滅火劑燃速過快，積聚大量的高溫高壓熱氣溶膠氣體，而瞬間又釋放不出去，或者冷卻裝置發(fā)生堵塞，都可能引發(fā)裝置產(chǎn)生爆炸[4]。

為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)該設(shè)法降低氣溶膠的出口溫度，調(diào)節(jié)反應(yīng)速度，改進滅火裝置。

2001年喬海濤、楊榮杰等[12]在氣溶膠發(fā)生劑中加入添加劑，通過改變添加劑的種類和配方對出口火焰溫度進行了研究，研究結(jié)果證明，添加氫氧化鋁與尿素對氣溶膠滅火劑的冷卻效果更為明顯。王鵬、李玉等[13]在滅火劑的配方中添加了熱耗散劑碳酸鉀，并以有機酸鹽為可燃劑進行研究，并化了其最佳配方；結(jié)果表明：有機酸鹽的加入能夠降低出口溫度，減少火焰的外噴，降低燃燒產(chǎn)物的毒性。2010年，王俊針[14]對S型氣溶膠滅火劑的優(yōu)缺點，以鎂粉作為主要可燃劑，研制出最佳配方的S型氣溶膠滅火劑。實驗表明，以鎂粉為氣溶膠引發(fā)劑的滅火劑不僅燃燒溫度較低，且燃燒性能穩(wěn)定，具有廣泛的應(yīng)用前景。

2004年，張永豐、廖光煊等[15]針對對HEAE氣溶膠滅火劑出口溫度高的問題，通過引發(fā)劑、冷卻劑到滅火裝置，綜合考慮了多種因素進行研究，選出了最佳規(guī)格的引發(fā)劑和冷卻劑并確定其最佳配方，同時又對滅火裝置的設(shè)計和選材進行了優(yōu)化，從而能有效地降低滅火裝置的出口溫度。

2014年西南交通大學(xué)的關(guān)峰利用火災(zāi)模擬軟件FDS，模擬不同噴口數(shù)量、形狀和分布對噴口滅火劑濃度和溫度的影響，并得出了最佳滅火效果和噴口溫度的噴口設(shè)置。

2014年南京理工大學(xué)的江梟南針對熱氣溶膠放熱量大的問題，改進滅火劑的配方和冷卻過濾層的材質(zhì)，并用于對木垛火的撲滅，結(jié)果表明，以多孔陶瓷為載體，碳酸氫鉀和碳酸氫鈉為冷卻劑的冷卻過濾層具有高效的冷卻效果，且碳酸氫鉀的冷卻效果更好。

4 結(jié)論

總之，氣溶膠作為一種新型的滅火劑，具有滅火效能高、針對性強的優(yōu)勢，同時由于滅火劑及滅火裝置本身存在的局限性，會出現(xiàn)誤噴、腐蝕、爆炸等安全問題，雖然許多學(xué)者做了相關(guān)的研究和改進，但由于市場、成本、人為、標(biāo)準規(guī)范等因素的不完善，目前上訴問題依然存在。因此，只有不斷完善相關(guān)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準的制訂，嚴格選用滅火劑，保證質(zhì)量，加強監(jiān)督和管理，氣溶膠滅火裝置的安全問題的根除便指日可待。

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作者簡介：鄭凱升（1990-），男，在讀研究生，研究方向：消防功能材料。