K HCO3作為細(xì)水霧添加劑滅火有效性研究

劉中麟 范秀山（鄭州大學(xué) 化工與能源學(xué)院 鄭州 450002）

細(xì)水霧滅火技術(shù)因其高效、廉價(jià)、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)被視為哈龍?zhí)娲返臒衢T選擇之一。隨著國(guó)內(nèi)外近年來(lái)對(duì)細(xì)水霧滅火技術(shù)的重視，對(duì)細(xì)水霧滅火技術(shù)的研究也得到了空前的發(fā)展。通過對(duì)細(xì)水霧中加入不同的添加劑，提高細(xì)水霧滅火的有效性，很好的彌補(bǔ)了常規(guī)細(xì)水霧滅火技術(shù)的不足：滅火場(chǎng)所局限性、滅火效能的有限性。含添加劑的細(xì)水霧是以水為載體，加入潔凈、高效的化學(xué)滅火介質(zhì)，通過物理化學(xué)復(fù)雜的耦合作用提高細(xì)水霧滅火的有效性。目前對(duì)細(xì)水霧添加劑的研究主要集中在無(wú)機(jī)鹽類、表面活性劑、發(fā)泡劑、以及一些簡(jiǎn)單的水溶性復(fù)合添加劑。表面活性劑的作用提高滅火劑的鋪展性，氣相消除自由基能力弱，發(fā)泡劑和表面活性劑類似，產(chǎn)生的泡沫也是起到表面覆蓋的作用[1-2]。對(duì)于無(wú)機(jī)鹽類添加劑，主要是通過中斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，起到化學(xué)滅火作用。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)無(wú)機(jī)鹽類研究都取得了一系列成果。筆者通過實(shí)驗(yàn)選取一種滅火效果良好的KHCO3進(jìn)行滅火最佳濃度實(shí)驗(yàn)研究。

實(shí)驗(yàn)室在開放空間下進(jìn)行，高壓氮?dú)馄刻峁毫Γ箟洪y調(diào)節(jié)，通過細(xì)水霧噴頭噴出，燃料選取93#汽油，每次加入200 mL。油盆尺寸20 c m×20 c m，油盆中心處每隔10 c m向上布置一個(gè)熱電偶，一共布置5個(gè)。通過熱電偶采集溫度，計(jì)算機(jī)處理。攝像機(jī)記錄滅火過程。實(shí)驗(yàn)選取無(wú)機(jī)鹽KHCO3，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%、2%、3%、4%、5%進(jìn)行配比。加入儲(chǔ)水溶液裝置。點(diǎn)火開始，30 s計(jì)時(shí)，記錄滅火時(shí)間，熱電偶記錄溫度曲線，攝像機(jī)進(jìn)行拍攝。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

每組實(shí)驗(yàn)同種工況最低重復(fù)3次。實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄為平均滅火時(shí)間。

對(duì)于不含添加劑的細(xì)水霧，平均滅火時(shí)間達(dá)到160 s，過程中甚至出現(xiàn)滅火失敗的情況，在含添加劑的細(xì)水霧滅火實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，堿金屬鹽展現(xiàn)出最好的滅火能力。

圖1：不同濃度KHCO3添加劑滅火時(shí)間與純水細(xì)水霧滅火時(shí)間比較

圖2：含4%KHCO3添加劑與不含添加劑細(xì)水霧滅火溫度曲線比較

圖1 可見相比于不含添加劑的細(xì)水霧，KHCO3添加劑平均滅火效率顯著，KHCO3在溶液中質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%時(shí)，平均滅火時(shí)間達(dá)到了30 s。圖2為不含添加劑滅火過程和含4%KHCO3溫度曲線，從溫度曲線可以看出含4%KHCO3添加劑的施加能有效縮短滅火過程，含添加劑細(xì)水霧施加10秒，火焰就已經(jīng)得到有效控制，被壓低火焰在30秒以內(nèi)熄滅，對(duì)于含KHCO3添加劑的細(xì)水霧，一方面細(xì)水霧通過汽化吸熱，帶走大量火場(chǎng)溫度，抑制燃燒速率，同時(shí)氣化出的水蒸氣置換出火場(chǎng)中氧氣，另一方面KHCO3添加劑增加了化學(xué)滅火作用，主要是析出的固體顆粒在重力和卷吸的作用下，在燃燒反應(yīng)區(qū)與燃燒反應(yīng)的活性自由基反應(yīng)中斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

對(duì)于圖2中滅火質(zhì)量濃度與滅火時(shí)間曲線中呈現(xiàn)的“V”字型，隨著滅火濃度的增加滅火時(shí)間呈現(xiàn)一種先降低再緩慢降低再增加的趨勢(shì)。這主要是由于游離出來(lái)的堿金屬粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到飽和。繼續(xù)增加添加劑的量，對(duì)實(shí)驗(yàn)滅火效果影響不大，有些甚至起到反作用。

結(jié)論

通過對(duì)無(wú)機(jī)鹽類添加劑KHCO3進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)細(xì)水霧中添加鹽類化學(xué)添加劑能有效提高細(xì)水霧滅火能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，KHCO3作為添加劑對(duì)細(xì)水霧滅火能力提高明顯。KHCO3在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí)就已經(jīng)具有最好的滅火效果，相比于純水細(xì)水霧，滅火時(shí)間縮短130 s。

[1]劉江虹,廖光煊,范維澄,等.細(xì)水霧滅火技術(shù)及其應(yīng)用[J].火災(zāi)科學(xué),2001,10,(1).

[2]余明高,郝強(qiáng),段玉龍,等.含氯化鈷添加劑細(xì)水霧滅火有效性的實(shí)驗(yàn)研究[J].火災(zāi)科學(xué),2007,2(16).