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快速發展的背景下，熱氣溶膠滅火裝置具有滅火效能高、使用針對性強的優勢，但也存在設計、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計過程中要注意的一些重點問題。 結果表明，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規范和技術標準的制訂，嚴格選用滅火劑，保證質量，加強監督和管理，才能提高熱氣溶膠滅火裝置的安全性。

關鍵詞：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，研發高效、清潔、對環境友好的哈龍滅火劑的替代產品逐步提上日程。目前國內外普遍應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，綠色環保等優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、航空航天的快速發展，越來越多的精密設備應運而生，如果發生火災造成損壞將會帶來巨大的經濟損失。氣溶膠滅火劑撲滅各類火災尤其是電器火災方面具有不可比擬的優勢，具有廣闊的發展前景[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品，其通過熱氣溶膠滅火系統實現其滅火功能。

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，而是以氣溶膠發生劑的形式存于熱氣溶膠滅火裝置化學反應室中，通過引發器給予其引發燃燒所需的最低能量，發生化學反應后產生氣溶膠，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，可長時間保持穩定而不至于發生沉降，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器、氣溶膠發生劑和發生器、冷卻裝置、反饋元件、火災探測裝置和控制裝置組成。

熱氣溶膠滅火系統作為氣體滅火系統中的一類，其使用范圍應符合國家標準《建筑設計防火規范》和《高層民用建筑設計防火規范》中對應設氣體滅火系統的一些典型場所做出了規定，主要應用于高（低）壓配電室、檔案室、電子計算機房、柴油發電機房、電纜井等領域。

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。熱氣溶膠滅火劑不僅滅火效能高，其滅火裝置產品小型化也節約了空間，并且不會影響其他設備的正常作業，提高了空間的利用率，不僅有利于單位的安全作業和長遠發展，更有利于消防安全工作的規范化[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、滅火效率高等優點得到廣泛應用的同時，其安全問題也不容忽視。現有的熱氣溶膠滅火裝置相關的國家相關規范和技術標準不是很明確，僅有公共行業標準GA499.1-2010對氣溶膠滅火系統在性能及技術方面做了一些要求，但對在現場使用和施工沒有明確的規定，這容易引發一些安全事故。此外，有些氣溶膠滅火劑具有高腐蝕性，會腐蝕設備；裝置的反應溫度高，放熱量大等缺陷一直存在。

3.1 誤噴問題[8]

氣溶膠滅火系統是通過發煙法工作的，主要是通過引發器觸發氧化劑和還原劑發生化學反應產生煙幕，而這些都是通過控制裝置動作產生的，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量問題其實并不全面，因為其它常規氣體滅火系統也使用同樣標準的氣體滅火控制器，卻極少發生類似于此的誤噴故障。氣體滅火控制器是消防行業標準設備，有嚴格的抗電磁干擾性能指標要求。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一直被忽略。滅火控制器在出產檢驗時沒有經過嚴格的強電干擾實驗，控制器在周圍環境不理想的狀況下，諸如在雷雨天氣、強電流切換或者靜電干擾等的作用，產生啟動訊號，導致氣溶膠誤噴現象的發生。

計算機自動系統任意增加聯動控制功能會在報警系統失靈時，直接影響緊急情況時的手動操作，一旦發生誤操作，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，這會使得系統供電不穩定。有些工程將聲光報警連接在滅火系統啟動的反饋信號上，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。盡管現在所研發的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長的時間內仍占有一定的市場[9]。

目前，許多學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年馬文麗針對哈龍淘汰計劃的實施及高效、清潔、對環境友好的滅火劑的迫切開發的大背景下，通過配方和工藝優化制備出了一種新型的防腐氣溶膠滅火劑，結果顯示，其滅火效能高，對儀器腐蝕性小，具有廣泛的應用前景[11]。

3.3 動作中產生爆炸

熱氣溶膠滅火裝置需要通過化學放熱反應起作用，一旦工藝控制不當，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，或者冷卻裝置發生堵塞，都可能引發裝置產生爆炸[4]。

為了防止這種現象的發生，應該設法降低氣溶膠的出口溫度，調節反應速度，改進滅火裝置。

2001年喬海濤、楊榮杰等[12]在氣溶膠發生劑中加入添加劑，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，降低燃燒產物的毒性。2010年，王俊針[14]對S型氣溶膠滅火劑的優缺點，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劑的滅火劑不僅燃燒溫度較低，且燃燒性能穩定，具有廣泛的應用前景。

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，選出了最佳規格的引發劑和冷卻劑并確定其最佳配方，同時又對滅火裝置的設計和選材進行了優化，從而能有效地降低滅火裝置的出口溫度。

2014年西南交通大學的關峰利用火災模擬軟件FDS，模擬不同噴口數量、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置。

2014年南京理工大學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，并用于對木垛火的撲滅，結果表明，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、針對性強的優勢，同時由于滅火劑及滅火裝置本身存在的局限性，會出現誤噴、腐蝕、爆炸等安全問題，雖然許多學者做了相關的研究和改進，但由于市場、成本、人為、標準規范等因素的不完善，目前上訴問題依然存在。因此，只有不斷完善相關規范和技術標準的制訂，嚴格選用滅火劑，保證質量，加強監督和管理，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。