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勢。下文中詳細綜述了S型氣溶膠的研發、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備受重視。

經過幾十年的技術發展，近年國內市場上流行的氣體滅火產品主要有：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，噴發后會致人窒息，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生強烈的吸熱反應。任何火災在較短的時間內所釋放的熱量是有限的，如果在較短時間內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。建筑內須要設置氣體滅火保護的區域集中在六層，包括電站控制室、系統設備室、電源及電池室，現以電站控制室為例設計S型氣溶膠滅火系統。

根據《氣體滅火系統設計規范》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；V為防護區凈容積（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省了專用氣瓶間，降低了工程投資，得到業主的好評。

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點。綜合得出，S型氣溶膠相對其它幾種常用滅火劑優勢明顯，未來有著巨大的發展空間，將逐漸成為市場中主流氣體滅火產品。

參考文獻：

[1] GB50016-2014 建筑設計防火規范[S]

[2] GB50370-2005 氣體滅火系統設計規范[S]