氣溶膠滅火劑的性能

1、氣溶膠滅火劑的滅火性能一、氣溶膠介紹通常所說的氣溶膠，是指以空氣為分散介質(zhì)，以固態(tài)或液態(tài)的微粒為分散質(zhì)的膠體體系。 氣溶膠被作為滅火劑來使用是氣溶膠在實(shí)際應(yīng)用中很重要的一個(gè)作用，所謂氣溶膠滅火劑是指 由氣溶膠滅火劑發(fā)生劑，通過物理或化學(xué)的作用而形成一種氣態(tài)膠體混合滅火藥劑，其分散質(zhì) 是以液體、固體或固液兩相混合組成的。目前發(fā)展成熟和實(shí)際應(yīng)用的氣溶膠滅火藥劑是由固體 組合物燃燒生成的凝集型氣溶膠體，也叫熱氣溶膠。一般由氧化劑、還原劑、性能添加劑和粘 合劑組成。熱氣溶膠滅火劑的成份依據(jù)氣溶膠滅火劑發(fā)生劑配方中所選用原材料的不同而存在一定差 異，但基本組成成分卻無太大的區(qū)別一般由以下兩部分組成：一種

2、是固體微粒，主要是金屬氧 化物（MeO）、碳酸鹽（MeCO3）及碳酸氫鹽（MeHCO3）（Me為金屬離子）；另外一種是氣 體，主要是N2,少量的CO2以及微量的CO、NOx、02、水蒸汽和極少量的碳?xì)浠衔?。大?數(shù)氣溶膠滅火劑中固體微粒占總質(zhì)量的40% （體積比約為2%），其余60%為氣體（體積比約為 98%）。熱氣溶膠滅火劑的發(fā)生劑化學(xué)配方中主要成分為氧化劑。由于氧化劑對(duì)熱氣溶膠滅火劑的 性能有很大影響，所以熱氣溶膠滅火劑發(fā)生劑依據(jù)所采用氧化劑的不同將熱氣溶膠滅火劑分為K 型和S型。K型熱氣溶膠滅火劑是指其發(fā)生劑中采用KNO3作主氧化劑，且含量達(dá)到質(zhì)量百分 比30%以上；S型熱氣溶膠滅火劑

3、是指其發(fā)生劑中采用了 Sr（NO3）2作為主氧化劑，同時(shí)以 KNO3作為輔氧化劑，其中Sr（NO3）2和KNO3的質(zhì)量百分比在發(fā)生劑中分別占到3550%和 10 20%。二、燃燒的條件和產(chǎn)生過程燃燒必須具備的三個(gè)條件：可燃物、氧氣、溫度（火源）。產(chǎn)生燃燒的過程加熱：可燃物溫度升高（可以是物理過程，也可以是化學(xué)過程）。分解：可燃物達(dá)到一定程度產(chǎn)生可燃體。如：H2、CH4、CH2O、CO等。點(diǎn)燃：可燃?xì)怏w達(dá)到一定濃度，有足夠氧產(chǎn)生火焰。燃燒：燃燒產(chǎn)生的熱量，使可燃物產(chǎn)生活性游離基：H、C、O、HO、RH等，游離基與氧氣 反應(yīng)產(chǎn)生熱量引起鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，這就形成了燃燒。三、K型熱氣溶膠的滅火機(jī)理吸熱降溫滅

4、火機(jī)理K型氣溶膠中的固體微粒主要為K2O、K2CO3和KHCO3，這三種物質(zhì)在火焰上均會(huì)發(fā)生強(qiáng) 烈的吸熱反應(yīng)。任何火災(zāi)在較短的時(shí)間內(nèi)所釋出的熱量是有限的，如果在較短的時(shí)間內(nèi)，氣溶 膠中的固體微粒能夠吸收火焰的部分熱量，那么火焰的溫度就會(huì)降低，則輻射到可燃燒物燃燒 面用于氣化可燃物分子和將已經(jīng)氣化的可燃燒分子裂解成自由基的熱量就會(huì)減少，燃燒反應(yīng)的 速度就會(huì)得到一定程度的抑制，這種作用在火災(zāi)初期尤為明顯?；瘜W(xué)抑制滅火機(jī)理（1）氣相化學(xué)抑制作用通過一系列吸熱反應(yīng)以后，氣溶膠固體微粒所分解出的K可以以蒸氣或失去電子以陽離子 的形式存在。它與燃燒中的活性基團(tuán)H、O和OH的親合力反應(yīng)能力要比這些基團(tuán)之間的

5、親合反 應(yīng)能力大得多，可在瞬間與這些基團(tuán)發(fā)生多次鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，如此反復(fù)大量消耗活性基團(tuán)，并抑制 活性基團(tuán)之間的放熱反應(yīng)，從而將燃燒的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中斷，使燃燒得到抑制。（2）固相化學(xué)抑制氣溶膠中的固體微粒是很微小的（10-9 m -10-6 m之間），具有很大的比表面積和表面 能，屬典型的熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，它具有強(qiáng)烈地使自己表面能降低以期達(dá)到一種相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài) 的趨勢(shì)。因此它可以有選擇性地吸附一些帶電離子，使其表層的不飽合力場(chǎng)得到補(bǔ)償而達(dá)到某 種相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。這些微粒雖小，但相對(duì)于自由基團(tuán)和可燃物裂解產(chǎn)物的尺寸來說卻要大得多， 相比對(duì)活性自由基團(tuán)和可燃物裂解產(chǎn)物具有相當(dāng)大的吸附能力?？墒沟每扇嘉锪呀猱a(chǎn)物不

6、再參 與產(chǎn)生活性自由基的反應(yīng)，這將減少的自由基產(chǎn)生的來源，從而抑制燃燒速度。四、S型熱氣溶膠滅火機(jī)理吸熱降溫作用氣溶膠固體微粒為MeO、MeCO3、MeHCO3，在高溫下分解為Me、CO、CO2、O2、H2O等。分解反應(yīng)是強(qiáng)烈的吸熱反應(yīng)，同時(shí)MeO+CMe+CO+CO2也是吸熱反應(yīng)。A由于固體微粒的吸熱作用，使火焰溫度降低，使燃燒產(chǎn)生的游離基減少，抑制燃燒速度?；瘜W(xué)抑制滅火機(jī)理（1）氣相化學(xué)抑制固體微粒受熱分解的金屬離子Me、（Sr或K）,與可燃物活性基因H、O、OH發(fā)生鏈?zhǔn)椒?應(yīng)。Me+OH* MeOHMe+O0. MeOMeOH+OHk MeO+H2OMeOH+OH. Me+H2O上述鏈?zhǔn)?/p>

7、反應(yīng)瞬間發(fā)生，大量消耗活性基因，使燃燒鏈中斷。婕燃街中斷0 (aHm) M3婕燃街中斷0 (aHm) M3化學(xué)抑制機(jī)理過程圖（2）固相化學(xué)抑制氣溶膠固體微粒具有很大的比表面積（表面積：體積），因此具有對(duì)可燃物分解的可燃體 和活性基因有相當(dāng)大的吸附能力，并發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)。MeO+H MeOHMeCO3+ MeHCO3上述化學(xué)反應(yīng)消耗活性基因同時(shí)吸附可燃物分解的微粒，減少活性基團(tuán)的產(chǎn)生，從而抑制 燃燒速度。五、S型和K型氣溶膠在滅火過程中對(duì)保護(hù)對(duì)象的影響滅火氣溶膠是否會(huì)對(duì)保護(hù)對(duì)象產(chǎn)生絕緣性、腐蝕性等方面的二次損害，取決于滅火氣溶膠 的化學(xué)成分。而滅火氣溶膠的化學(xué)成分又由生成滅火氣溶膠的固體混和藥

8、劑，即氣溶膠發(fā)生劑 的化學(xué)組成成分決定。氧化劑是氣溶膠發(fā)生劑的主要成分，一般在配方中占重量比50%以上， 所以氧化劑的選用對(duì)滅火氣溶膠的化學(xué)性質(zhì)起著至關(guān)重要的作用。S型氣溶膠選用硝酸鍶為主 氧化劑和硝酸鉀為輔氧化劑，K型氣溶膠是純粹以硝酸鉀作主氧化劑，二者相比較S型氣溶膠 主要有以下三方面優(yōu)點(diǎn)：S型氣溶膠采用硝酸鉀作輔氧化劑，使滅火氣溶膠既保證了較高的滅火效率和合理的噴 放速度，又使硝酸鉀分解產(chǎn)物的濃度控制在對(duì)精密設(shè)備產(chǎn)生損害的濃度以下，避免了對(duì)精密設(shè) 備產(chǎn)生損害。K型氣溶膠采用硝酸鉀作主氧化劑具有一個(gè)先天性的致命缺陷，就是對(duì)精密儀器 設(shè)備會(huì)造成二次損害。K型氣溶膠噴發(fā)后產(chǎn)生的固體微粒主要是K

9、2CO3、KHCO3、K2O，這三種物質(zhì)均是極 易吸濕，或易溶水的物質(zhì)，并且均與水能生成強(qiáng)堿性溶液。這些微粒沉降于被保護(hù)物表面或其 內(nèi)部后，快速與空氣中的水相結(jié)合形成一種發(fā)黃發(fā)粘的強(qiáng)堿性導(dǎo)電液膜。這些液膜可破壞電路 板的絕緣性，對(duì)文物和電子儀器造成腐蝕性，對(duì)紙質(zhì)檔案則表現(xiàn)為使其發(fā)黃、變脆等。S型氣 溶膠的主氧化劑硝酸鍶的分解產(chǎn)物為SrO、Sr（OH）2和SrCO3,這三種物質(zhì)不會(huì)吸收空氣中水 分，不會(huì)形成具有導(dǎo)電性和腐蝕性的電解質(zhì)液膜，從而避免了對(duì)設(shè)備的損害。K型氣溶膠導(dǎo)電液膜的形成過程：K型氣溶膠滅火劑中含有的氧化鉀（K2O），其熔點(diǎn)僅為約800C，正好處在滅火劑的 生成反應(yīng)溫度區(qū)，因此造成氧化鉀過多地?fù)]發(fā)到滅火氣體中去，從而引起滅火氣體中固體微粒 含量過大（30%以上），且吸收空氣中水分后粒徑進(jìn)一步增大（10口以上），使易于沉降的固 體微粒數(shù)量增大，不利于精密儀器工作。S型氣溶膠滅火劑含有的氧化鍶（SrO），其熔點(diǎn)為 2450C，遠(yuǎn)高于滅火劑生成反應(yīng)溫度區(qū)，不會(huì)過多揮發(fā)，因此其滅火氣體中固體微粒含量微少 （2% ）且粒徑?。?口），不易沉降，更接近潔凈氣體滅火劑。上述三項(xiàng)區(qū)別的技術(shù)判定可以通過測(cè)試在高溫，高濕環(huán)境下滅火劑噴放后在絕緣體上的表 面電阻值來實(shí)現(xiàn)。表面電阻值反映了兩方面信息：一是反映了滅火劑噴放