淺析S型氣溶膠滅火劑及工程應用實例

馬孟儒

【摘要】通過對比目前主流的氣體滅火劑，得出S型氣溶膠相比其它幾種常用氣體滅火劑有明顯的優(yōu)勢。下文中詳細綜述了S型氣溶膠的研發(fā)、滅火機理以及在實際工程中的應用。

【關鍵詞】 S型氣溶膠；氣體滅火；電氣消防

1.概述

隨著城市化的發(fā)展，摩天大樓日益增多，人們對建筑物的防火要求也隨之提高。造成火災的原因有很多，其中由電氣設備起火引起的火災占比超過一半，因此對電氣火災的預防以及撲救越發(fā)備受重視。

經(jīng)過幾十年的技術發(fā)展，近年國內(nèi)市場上流行的氣體滅火產(chǎn)品主要有：哈龍、七氟丙烷、二氧化碳、IG541及K/S型氣溶膠。其中，哈龍滅火劑嚴重威脅大氣臭氧層，國際已禁止使用；二氧化碳滅火系統(tǒng)，噴發(fā)后會致人窒息，正逐步減少其使用；K型熱氣溶膠對電子設備的損害較大，S型熱氣溶膠作為K型的改進版，性能得到升級。幾種常用的氣體滅火劑的主要性能參數(shù)進行對比，詳見下表。

通過對比可見，目前氣體滅火領域中已成型且具有良好發(fā)展前景的滅火劑是S型氣溶膠、七氟丙烷和IG541，當中S型氣溶膠的綜合性能指標最為出色，是實際工程應用中的首選。下面將就S型氣溶膠進行詳細描述。

2.S型氣溶膠滅火劑

2.1 氣溶膠滅火技術的發(fā)展

第一代氣溶膠滅火技術誕生于我國，也稱煙霧滅火技術，始于上世紀60年代初。主要用于撲滅液體儲罐火災。這是一項不同于以往的全新滅火技術，既有煙又有霧，既有細小的固體顆粒又有水蒸氣和N2、CO2滅火氣體形成的氣溶膠物質。

第二代K型氣溶膠滅火技術，也叫鉀鹽類滅火技術。主要采用鉀的硝酸鹽作為主氧化劑，滅火效率高。但含有大量的鉀離子，容易吸水形成一種粘稠狀的導電物質，對電子設備有很大的損壞性，因此K型氣溶膠滅火劑不能用于電子設備及精密儀器的場所，使用有所局限。

第三代S型氣溶膠滅火技術，是由K型改進而來。由鍶鹽作氧化劑，跟第二代鉀鹽類氣溶膠不同，鍶離子不吸水不會形成導電溶液，因此不會對電氣設備造成二次損壞。K型的缺點得到很好的解決，從而得以廣泛使用。

2.2 S型氣溶膠滅火劑滅火機理

S型氣溶膠滅火劑是不產(chǎn)生有害物質的滅火組合物，由氧化劑、還原劑和性能改良劑組成。氧化劑可以是硝酸鍶或者硝酸鉀；還原劑為硝酸胍或雙氰胺；性能改良劑包括有鐵氰化鉀、鋁粉、碳粉和酚醛樹脂。啟用時由傳感裝置引爆點火，滅火劑瞬時強烈反應產(chǎn)生大量具有很強滅火能力的固體微粒覆蓋被保護的物體。伴隨附加的惰性氣體充滿整個滅火空間，迅速撲滅火災，不產(chǎn)生有毒有害氣體，也不會腐蝕和損壞設備。

a.物理抵制

S型氣溶膠中的固體微粒主要為SrO、SrCO3和Sr（OH3），這三種物質在火焰上發(fā)生強烈的吸熱反應。任何火災在較短的時間內(nèi)所釋放的熱量是有限的，如果在較短時間內(nèi)滅火劑中的固體微粒能夠吸收火焰的部分熱量。那么火焰的溫度將會降低，輻射到可燃物質燃燒面用于可燃分子和將已經(jīng)氣體的可燃燒分子裂解成自由基的熱量就會減少，燃燒反應的速度就會得到一定程度的抑制，這種作用在火災初期尤為明顯。

b.化學抑制

通過一系列吸熱反應以后，滅火劑中的固體微粒所分解出的Sr以蒸汽或者失去電子的陽離子形式存在。它與燃燒中的活性基團H、O和OH的親合反應能力要比這些基團之間的親合反應能力大得多，可瞬間與這些基團發(fā)生多次鏈式反應。如此反復大量消耗活性基團，并抑制活性基團之間的放熱反應，從而將燃燒的鏈式反應中斷，使燃燒得到抑制。

C.降低氧濃度

S型氣溶膠滅火劑中的N2和CO2可降低燃燒空間中的氧濃度，但其起效速度比較緩慢，只能作為輔佐作用，滅火作用遠遠低于吸熱降溫和化學抑制所起到的效果。

3.工程應用實例

廣東某大型水利樞紐的值班管理樓，為6層高的綜合辦公樓，樓高34米，屬于二類防火建筑。建筑內(nèi)須要設置氣體滅火保護的區(qū)域集中在六層，包括電站控制室、系統(tǒng)設備室、電源及電池室，現(xiàn)以電站控制室為例設計S型氣溶膠滅火系統(tǒng)。

根據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》計算電站控制室的滅火劑設計用量：

式中：W為滅火設計用量（kg）；C2為滅火設計密度（kg/m3）；KV為容積修正系數(shù)；V為防護區(qū)凈容積（m3）。

電站控制室面積為120m，2，層高5m，凈容積V=600m3；容積修正系數(shù)為KV=1.0；滅火設計密度值為C2=0.13 kg/m3。

計算得出電站控制室的氣溶膠用量為78kg，因此設置8套10kg的吊頂型氣溶膠滅火裝置，總量為80kg。8套滅火裝置均勻分布安裝在天花上，美觀且不占用地面空間更節(jié)省了專用氣瓶間，降低了工程投資，得到業(yè)主的好評。

4.小結

S型氣溶膠作為一種新型的滅火劑，具有滅火效率高、環(huán)保、不危害人體、投資成本較低、維護成本低及安裝簡單等多方面的優(yōu)點。綜合得出，S型氣溶膠相對其它幾種常用滅火劑優(yōu)勢明顯，未來有著巨大的發(fā)展空間，將逐漸成為市場中主流氣體滅火產(chǎn)品。

參考文獻：

[1] GB50016-2014 建筑設計防火規(guī)范[S]

[2] GB50370-2005 氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范[S]