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際應(yīng)用中很重要的一個作用，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氫化合物。大多 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：可燃物達到一定程度產(chǎn)生可燃體。如：H2、CH4、CH2O、CO等。點燃：可燃氣體達到一定濃度，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)生熱量引起鏈式反應(yīng)，這就形成了燃燒。三、K型熱氣溶膠的滅火機理吸熱降溫滅

4、火機理K型氣溶膠中的固體微粒主要為K2O、K2CO3和KHCO3，這三種物質(zhì)在火焰上均會發(fā)生強 烈的吸熱反應(yīng)。任何火災(zāi)在較短的時間內(nèi)所釋出的熱量是有限的，如果在較短的時間內(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減少，燃燒反應(yīng)的 速度就會得到一定程度的抑制，這種作用在火災(zāi)初期尤為明顯。化學(xué)抑制滅火機理（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H、O和OH的親合力反應(yīng)能力要比這些基團之間的

5、親合反 應(yīng)能力大得多，可在瞬間與這些基團發(fā)生多次鏈式反應(yīng)，如此反復(fù)大量消耗活性基團，并抑制 活性基團之間的放熱反應(yīng)，從而將燃燒的鏈式反應(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，它具有強烈地使自己表面能降低以期達到一種相對穩(wěn)定狀態(tài) 的趨勢。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得到補償而達到某 種相對穩(wěn)定狀態(tài)。這些微粒雖小，但相對于自由基團和可燃物裂解產(chǎn)物的尺寸來說卻要大得多， 相比對活性自由基團和可燃物裂解產(chǎn)物具有相當大的吸附能力。可使得可燃物裂解產(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)是強烈的吸熱反應(yīng)，同時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)生鏈式反 應(yīng)。Me+OH* MeOHMe+O0. MeOMeOH+OHk MeO+H2OMeOH+OH. Me+H2O上述鏈式

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），因此具有對可燃物分解的可燃體 和活性基因有相當大的吸附能力，并發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)。MeO+H MeOHMeCO3+ MeHCO3上述化學(xué)反應(yīng)消耗活性基因同時吸附可燃物分解的微粒，減少活性基團的產(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保護對象的影響滅火氣溶膠是否會對保護對象產(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：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)物的濃度控制在對精密設(shè)備產(chǎn)生損害的濃度以下，避免了對精密設(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先天性的致命缺陷，就是對精密儀器 設(shè)備會造成二次損害。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堿性溶液。這些微粒沉降于被保護物表面或其 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)粘的強堿性導(dǎo)電液膜。這些液膜可破壞電路 板的絕緣性，對文物和電子儀器造成腐蝕性，對紙質(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)不會吸收空氣中水 分，不會形成具有導(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揮發(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），其熔點為 2450C，遠高于滅火劑生成反應(yīng)溫度區(qū)，不會過多揮發(fā)，因此其滅火氣體中固體微粒含量微少 （2% ）且粒徑小（1口），不易沉降，更接近潔凈氣體滅火劑。上述三項區(qū)別的技術(shù)判定可以通過測試在高溫，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