工業與民用建筑消防利器

[摘要] 通過論述氣溶膠的類型及其滅火機理和特點，介紹了氣溶膠滅火技術的分類及其具體應用。無論從滅火效果，還是電絕緣性和純凈環保性能方面看，氣溶膠滅火技術都有不可比擬的優勢。本文從工業與民用建筑的消防角度，對氣溶膠滅火技術進行了剖析，加深了對該項技術的理解，為以后更好地研發高效能、高絕緣、低污染、低傷害的滅火劑提供借鑒。

[關鍵詞] 氣溶膠；滅火技術；建筑消防；滅火機理

[中圖分類號] TU 470 [文獻標志碼] A [文章編號] 2095-4085（2012）-07-0105-04

1 引言

工業與民用建筑是人們生活和工作的場所。由于新型材料的大量使用、建筑結構的多變，使得在發生火災后的救生滅火越來越艱難。近年來，國內因建筑工地、建筑材料引發的火災呈多發趨勢：南京中環國際廣場、哈爾濱經緯360度雙子星大廈、濟南奧體中心、北京央視新址、上海膠州路教師公寓、沈陽皇朝萬鑫國際大廈等重特大火災都與建筑工地、建筑材料有關，給國家和人民生命財產造成了重大損失。

在總結教訓、嚴加防范的同時，我們消防官兵也在積極地學習和掌握更先進的消防技術，力爭更好地為國家和人民保駕護航。氣溶膠滅火技術就是近幾十年發展起來的滅火技術，并成為哈龍滅火產品的代替物之一，也是應用在工民建消防領域的利器。氣溶膠滅火技術煙火技術和超微顆粒技術發展的結晶。在不斷的發展過程中，逐漸自我完善，在用于滅火救援時呈現出越來越好的優越性能（見表1、2）。

2 氣溶膠的分類

氣溶膠是液態或固態微粒在空氣中的懸浮體系，這些微粒的大小約在100～10000納米之間。氣溶膠的分類有多種，就氣溶膠產生分為大氣氣溶膠和生物氣溶膠兩大類，其中大氣氣溶膠對地球環境和氣候變化有著極其重要的影響，生物氣溶膠廣泛應用于工業、農業、醫藥及國防領域。根據產生氣溶膠時的溫度，分為熱氣溶膠和冷氣溶膠兩大類，反應溫度大于300℃時稱為熱氣溶膠，反應溫度小于300℃時是冷氣溶膠。本文中重點介紹熱氣溶膠和冷氣溶膠滅火技術。

2.1 熱氣溶膠滅火技術

熱氣溶膠滅火劑為前蘇聯最先研制，該滅火劑中含有35%～50%的氧化劑，15%～40%的燃料（含氮有機物），約22%～35%的銨、鈉、鉀、鈣、鎂的碳酸鹽，以及3%的艾杜糖醇，其中氧化劑為KClO3，KNO3，NaNO或NH4NO3，燃料為二氰胺，硝基胍和尿素。八十年代初俄羅斯發展到全淹沒滅火，后期在淘汰哈龍背景下發展，九十年代初中國開發成功，末期S型滅火器技術中國領先。

2.1.1熱氣溶膠滅火裝置的優點

1）高效能滅火。由于其滅火機理主要是化學抑制，滅火濃度低，滅火效率高。熱氣溶膠一般最低滅火濃度為70～100g/m3，是目前在用的幾種滅火劑中較低的一種。

2）毒性危害小，不破壞大氣臭氧層，有利于環境的保護。

3）使用專用的滅火裝置，不需要采用耐壓容器（油罐專用煙霧滅火裝置除外）。

4）全淹沒應用滅火，可撲救A類、B類、C類和帶電設備火災。不能用于局部保護應用滅火，極大的限制了熱氣溶膠滅火劑及其滅火裝置的應用范圍。

2.1.2 熱氣溶膠滅火裝置的缺陷

1）安全性能不穩定

1995年我國推出第一代EBM（超細微粒）熱氣溶膠自動滅火裝置后，在使用過程中相繼發生了一些事故。經過科研人員不斷研究并加以改進，1999年又推出第二代EBM熱氣溶膠滅火裝置，但仍不時發生事故。這表明，熱氣溶膠的安全性能需進一步研究和改進。

2）出口溫度可引起可燃物燃燒

第一代熱氣溶膠滅火裝置的滅火劑釋放出口溫度超過300℃，這相對于一般易燃固體來講已是可以引起燃燒的溫度。第二代熱氣溶膠滅火裝置的出口溫度雖然降到80℃，但仍然很高，對保護區來不及撤離的人員和保護物均可能造成損害。

3）不適合用來抑暴和惰化，因其靠燃燒產生氣溶膠滅火劑，本身就是點火源。對陰燃物的火災，熱氣溶膠的滅火效果也較差。

4）滅火速度較慢

熱氣溶膠通過滅火劑燃燒時產生的固體微粒和惰性氣體來滅火，滅火裝置內藥柱的燃燒時間≤60s，滅火時間≤60s，時間較長。

2.2 冷氣溶膠滅火技術

雖然熱氣溶膠滅火技術具有滅火效率高，電絕緣性好，不破壞大氣臭氧層等優點，但也存在一些缺陷如：存在引燃物品的隱患、不能進行局部保護應用、滅火速度慢等問題。如何應用氣溶膠應用滅火的優點，并克服其固有的缺陷，國內外都進行了大量的卓有成效的研究。近年，冷氣溶膠滅火技術的研究和應用，就是哈龍替代技術研究的新成果之一。

2.2.1超細干粉滅火技術

超細干粉滅火劑是國內最新研制的一種“非高溫氣溶膠滅火技術”，也稱“冷氣溶膠”。滅火劑以氮氣（N2）、等惰性氣體為驅動體，超細干粉為被分散體，釋放后形成氣粉混合的霧狀氣溶膠進行滅火，滅火機理以化學滅火為主，物理滅火為輔，可全淹沒滅火應用，也可局部保護滅火應用。

2.2.1.1 超細干粉滅火劑滅火機理

A、對有焰燃燒有抑制作用。有焰燃燒是一種鏈式反應過程。燃燒分子在燃燒的高溫下或其它形成的能量下被活化，在氧的存在下產生燃燒自由基或活性基團，并靠這些具有很高能量的自由基傳播反應，維持燃燒持續進行。燃燒自由基具有很高的能量，它們一旦生成，就立即發生下一步的反應，生成更多的自由基。超細干粉中的滅火組分是對燃燒反應的不活性物質，當它們的粒子進入燃燒區與火焰結合時，可以同時捕獲燃燒自由基，其結果使火焰中的自由基被消耗速度大于生產的速度，燃燒自由基很快耗盡，鏈式反應的歷程終止，火焰即熄滅。

B、對表面燃燒的熄滅作用。超細干粉滅火劑不僅能有效撲滅有焰燃燒，而且還可以撲滅一般固體物質的表面燃燒。超細干粉晶體粉粒與灼燒的燃燒物表面接觸時，發生一系列化學反應，并在固體表面的高溫作用下被熔化并形成一個玻璃狀覆蓋層，將固體表面與周圍空氣的氧隔開，使燃燒窒息。

C、對熱的遮隔作用。使用超細干粉滅火時，濃云般的粉霧（氣溶膠）與火焰相混合，可以降低火焰對燃燒物表面的輻射熱，使火焰的溫度降低，使燃燒過程變得緩慢。

D、對燃燒區氧氣的稀釋作用。超細干粉滅火劑滅火時，在火焰的高溫作用下會發生一系列的分解反應，這些反應一般為吸熱反應，可吸收火焰的部分熱量，并產生一些不活性體如二氧化碳（CO2）等，對燃燒區的氧濃度進行稀釋，使燃燒變得緩慢，同時用作驅動噴放超細干粉的壓力氣體氮氣隨著超細干粉一起釋放于燃燒區，也進一步稀釋燃燒區的氧氣，抑制燃燒，使燃燒熄滅。

2.2.2 細水霧滅火技術

細水霧技術是由芬蘭、美國、加拿大等少數發達國家首先開發的滅火技術，是最有應用前景的哈龍替代系統。上世紀九十年代，細水霧滅火技術得到飛躍發展。在1997年，美國開發和工程部門、細水霧滅火系統制造商、保險公司、法律機構及客戶代表組成了細水霧滅火系統NFPA技術委員會，提出了設計、安裝及標準化的相關文件，并正式出版了《細水霧系統標準》（NFPA750）。我國90年代末開始進行細水霧滅火技術的研究和試驗開發工作，目前已相繼開發出各類型細水霧滅火系統產品。

根據系統的壓力、滅火劑在管道中的流相，應用方式、系統的形成及安裝方式等，細水霧滅火系統分成，見表3。

2.2.2.1 細水霧滅火系統的滅火機理

A、汽化吸熱降溫作用。細水霧的霧滴一般情況下DV0.90小于400μm，比表面積較一般水噴霧大，在火場中能完全蒸發，可吸收大量的熱，使燃燒變得緩慢，降低封閉空間內的溫度。

B、隔絕氧氣窒息作用。細水霧噴入火場后，迅速吸收熱量并蒸發形成蒸汽，同時體積急劇膨脹，排除空氣，阻止新的空氣的進入，使燃燒區氧氣濃度迅速降低，從而使火焰窒熄。

C、阻隔輻射熱作用。細水霧蒸發后，蒸汽迅速將燃燒物火焰籠罩，對火焰的輻射具有良好的阻隔作用，能夠有效抑制輻射熱引燃周圍其它物品，從而防止火焰蔓延。

3 小結

氣溶膠相對于其他任何類型的滅火劑有很多優點，當今在氣溶膠的推廣使用上，中國已走在世界前列，我國消防產品的研發歷來都是步國外的后塵，唯獨這一次，我們可以自豪的宣布，在氣溶膠技術上，中國擔當了世界的領跑者。論文通過論述氣溶膠的類型及其各自的滅火機理和特點，透徹的分析了各自的優缺點，無論從滅火效果，還是電絕緣性和純凈環保性能方面看，氣溶膠都有不可比擬的優勢，再鑒于其技術的前瞻性，無疑使其成為業內人士最為理想的選擇。同時，每種滅火劑都有自己的特點和不足，在實際應用中應針對不同對象去選擇使用不同的滅火劑。本文對氣溶膠滅火技術的剖析，為以后更好的研發高滅火效能、高絕緣性、低污染、低傷害的滅火劑提供借鑒，為祖國民族工業的振興，消防事業的發展貢獻出自己的一份力量。

參考文獻

[1]《1301滅火系統規范》GB50163-92

[2]《1211滅火系統規范》GB2110-87

[3]《氣體滅火系統—物理性能及系統設計》ISO/CD/14520—9，第9部分HFC227ea滅火劑。

[4] 西安堅端化工有限責任公司《固定式DKL自動滅火系統》。

[5] 江西三星氣龍新材料有限公司《氣溶膠自動滅火裝置》。

[6]《超細干粉無管網滅火系統設計、施工及驗收標準》DB42/294—2004。