飞速发展的气溶胶灭火技术

一、气溶胶技术与产品概述

 

1、气溶胶灭火剂的概念

 

气溶胶灭火剂是一种由氧化剂、还原剂、燃烧速度控制剂和粘合剂组成的固体混合物，是近四十年发展起来的一种新型灭火剂。热气溶胶灭火剂的释放经过了燃烧反应，燃烧产物中同时存在固体与气体，其中大部分为N2、CO2和水蒸气，固体颗粒是钾、锶的氧化物。释放产物冷却、凝聚时生成极为细小的微粒，微粒的直径一般小于0.1微米。这些极为细小的微粒可以高效吸收与中和火焰中的燃烧自由基，从而达到化学抑制灭火作用。而气体分散固体颗粒形成的气溶胶，可以长时间悬浮在空间中，并能绕过障碍物，散布到各个角落，以一种全淹没的方式高效灭火。简单地说，气溶胶灭火剂是一种可悬浮于空气中的纳米级干粉微粒，是烟火技术和纳米技术发展的产物。

 

2、气溶胶灭火的产生背景

 

1987年9月，24个国家的代表在加拿大蒙特利尔签订了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，对包括哈龙在内的给大气臭氧层造成损害物质的生产和消费进行了限制。随后的修正案明确规定了发达国家须于1994年1月1日停止生产哈龙产品。中国于1991年正式成为《议定书》的缔约国，并将于2010年实现完全停止使用哈龙。

 

自《蒙特利尔议定书》签订之日起，世界各国都加大了哈龙替代产品的研发力度，许多发达国家在替代技术的开发研究方面取得了较大进展，出现了很多新型灭火剂，先后有IG-541、七氟丙烷、三氟甲烷、细水雾等产品问世。这些产品虽各有所长，但都不能完全替代哈龙。这时，气溶胶灭火产品逐渐开始活跃，并以“灭火效率高、成本低、无毒无害”的特点引起人们的广泛关注，它的出现标志着一个灭火产品新时期的来临。

 

3、三代气溶胶火产品的发展

 

从严格意义上讲，气溶胶到目前为止已经过三代发展。

 

代气溶胶灭火产品，诞生于上世纪60年代。我国公安部天津消防研究所的科研人员对气溶胶灭火装置进行了研究，提出“以火攻火”的理论，研制出烟雾自动灭火系统，用烟火药剂燃烧、释放的产物进行灭火，主要用于扑灭甲、乙、丙类液体储罐火灾。这是一项不同于以往的全新的灭火技术既有烟又有雾，既有细小的固体颗粒，又有水蒸气和N2、CO2灭火气体形成的气溶胶物质用于灭火，称为“烟雾灭火系统”，主要用于石油化工产品储罐灭火装置上。

 

在当时中苏关系融洽的时代背景下，前苏联科学家跟随这一理论的指引，率先研制出可用于普通场所的气溶胶灭火剂。而我国由于当时的环境所限，并未对这一理论进行深入的应用性研究，产品仅停留在油罐系列。致使到了80年代，我国在气溶胶灭火技术领域的应用已远远落后于前苏联。但是，气溶胶灭火这一理论，是由中国首先提出的。

 

代气溶胶虽然在60年代初就已出现，但由于当时人们更习惯于使用哈龙灭火剂，使气溶胶灭火产品推广运用迟缓。进入二十世纪80年代后，人们逐渐认识到哈龙灭火剂对大气臭氧层的破坏作用，气溶胶灭火剂作为绿色环保的哈龙替代品逐渐得到人们的重视。各国研究并开发出的多种类型气溶胶灭火设备，使气溶胶的应用技术得到了迅速发展。这项技术在俄罗斯已形成系列产品。美国、英国、德国、日本、加拿大等国家也相继开发出各自的气溶胶灭火产品并推广应用。

 

在我国，90年代中期，北京理工大学在学习国外经验的基础上，研发出第二代气溶胶灭火产品。国内先后有多家企业涉足该产品的生产。但由于设计中未充分考虑到箱体温度，在喷放时有高温和喷焰缺陷。

 

第二代产品出现的问题，是由于研发人员对市场使用环境不甚了解，而生产人员又未对技术加以深入研究造成的。问题的解决方式非常简单，通过加大箱体隔垫，增加一些金属隔热片等简单的物理方式就可以解决。经过改进后的第二代气溶胶产品，很好地克服了箱体温度过高的缺陷，逐步得到市场认可。但由于其配方基本为北京理工大学的钾盐类配方，以硝酸钾作为气溶胶发生剂的主要氧化剂，所以喷发后的产物极易与空气中的水结合形成一种粘稠状的导电物质。这种物质对电子设备有很大的损坏性。由于误喷造成对电子设备的损坏，也给第二代气溶胶造成了极坏的影响。为此，中国移动、中国网通、中国电信等国家大型企业，都曾明令禁止气溶胶灭火装置在其精密电子设备间的使用。气溶胶能否用于保护有精密电子设备的场所？其喷射后的产物对电子设备是否有影响？这些问题，摆在了众多消防专家的面前，也在业内引起了广泛的争议。

 

问题不断地出现，技术也在不断地提高。这时第三代气溶胶灭火产品横空出世。第三代气溶胶主要由锶盐作主氧化剂，和第二代钾盐类气溶胶不同，它从根本上解决了该类产品喷射生成物对电器设备的损坏作用。2001年，中国移动通信集团公司经过严格的考察和验证，终选择锶盐类气溶胶用于保护其通信基站等配备有精密电子设备的场所。目前，锶盐类气溶胶产品已在几千个工程项目中应用，其中也出现过误喷，但至今未发生一起损坏电子设备的事故。值得一提的是，2004年8月，在湖南长沙的某通信机房中，因电线老化而引起电源失火，锶盐类气溶胶灭火剂成功地扑灭了火情，其间通信设备照常运行。这是国内唯 一一起气溶胶灭火，并且没有损坏电子设备的“案例”。第三代气溶胶已越来越为广大用户所接受。

 

2004年6月4日，公安部颁布了GA499.1《热气溶胶灭火装置》行业标准。该标准将气溶胶灭火装置分成两类。类是K型气溶胶，指充装含有30%以上硝酸钾的气溶胶发生剂的灭火装置。即上述钾盐类气溶胶，也即第二代气溶胶。第二类是S型气溶胶，指充装含有35%~50%硝酸锶，同时含有10%~20%硝酸钾的气溶胶发生剂的灭火装置。即上述锶盐类气溶胶，也即第三代气溶胶。至此，气溶胶产品有了专业、官方的定义。