消防網訊 二十世紀初人類進入電氣時代科學技術的巨大進步推動了全世界文明的飛速前進但是當我們正享受著快捷舒適的現代文明生活的同時災難和危險也不期而至荒漠化水土流失溫室效應接連出現更令人震驚的是1985年在南極洲上空地球生命的保護傘臭氧層居然出現了一個空洞后經研究證實長期在氣體滅火領域占據主導地位的哈龍全溴氟烴滅火產品對地球臭氧層有嚴重的損耗和破壞作用是造成臭氧層空洞的元兇之一

1987年9月24個國家的代表在加拿大蒙特利爾簽訂了《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》對包括哈龍在內的給大氣臭氧層造成損害物質的生產和消費進行了限制隨后的修正案明確規定了發達國家須于1994年1月1日停止生產哈龍產品中國于1991年正式成為《議定書》的締約國并將于2010年實現完全停止使用哈龍

自《蒙特利爾議定書》簽訂之日起世界各國都加大了哈龍替代產品的研發力度許多發達國家在替代技術的開發研究方面取得了較大進展出現了很多新型滅火劑先后有IG-541七氟丙烷三氟甲烷細水霧等產品問世這些產品雖各有所長但都不能完全替代哈龍這時氣溶膠滅火產品橫空出世并以滅火效率高成本低無毒無害而引起人們的廣泛關注它的出現標志著一個滅火產品新紀元的到來

第一章 氣溶膠滅火技術的發展過程

氣溶膠滅火劑是近四十年發展起來的一種新型滅火劑它是一種由氧化劑還原劑燃燒速度控制劑和粘合劑組成的固體混合物熱氣溶膠滅火劑的釋放經過了燃燒反應產物中既有固體又有氣體其中大部分為N2CO2和水蒸氣等滅火氣體固體顆粒是鉀和鍶的氧化物釋放產物冷卻凝聚時生成極為細小的微粒微粒的直徑一般小于0.45微米這些極為細小的微粒可以高效吸收與中和火焰中的燃燒自由基從而達到化學抑制滅火作用而滅火氣體中包裹著固體顆粒形成的氣溶膠可以長時間懸浮并能繞過障礙物散布到各個角落以一種全淹沒的方式高效滅火簡單地說氣溶膠滅火劑是一種可懸浮于空氣中的微納米級干粉微粒它是煙火技術和納米技術發展的結晶

從嚴格意義上講氣溶膠到目前為止已經過三代發展

第一代氣溶膠滅火產品早在上世紀60年代就已誕生我國公安部天津消防研究所的劉孟煥等科研人員對氣溶膠滅火裝置進行了研究提出用煙火藥劑燃燒釋放的產物進行滅火當時稱為煙霧滅火系統主要用于石油化工產品儲罐滅火裝置上

第一代氣溶膠滅火產品早在上世紀六十年代就已誕生當時天津消防研究所的科研人員對氣溶膠滅火劑及其裝置進行了大量的研究首先提出以火攻火的理論自主研制出煙霧自動滅火系統主要用于撲滅甲乙丙類液體儲罐火災這是一項不同于以往的全新的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用于滅火

在當時中蘇關系融洽的時代背景下前蘇聯科學家跟隨這一理論的指引率先研制出可用于普通場所的氣溶膠滅火劑｜而我國由于當時的環境所限并未對這一理論進行深入的應用性研究產品僅停留在油罐系列致使到了80年代我國在氣溶膠滅火技術領域的應用已遠遠落后于前蘇聯但是氣溶膠滅火這一理論是由我們中國人首先提出的這已由各種文獻記錄所證實無可爭辯

第一代氣溶膠雖然在60年代初就已出現但由于當時人們更習慣于使用哈龍滅火劑使氣溶膠滅火產品推廣運用遲緩進入二十世紀80年代后人們逐漸認識到哈龍滅火劑對大氣臭氧層的破壞作用氣溶膠滅火劑作為綠色環保的哈龍替代品逐漸得到人們的重視各國研究并開發出的多種類型氣溶膠滅火設備使氣溶膠的應用技術得到了迅速發展這項技術在俄羅斯已形成系列產品美國英國德國日本加拿大等國家也相繼開發出各自的氣溶膠滅火產品并推廣應用

在我國90年代中期北京理工大學在學習國外經驗的基礎上研發出第二代氣溶膠滅火產品國內先后有多家企業涉足該產品的生產但由于設計中未充分考慮到箱體溫度在噴放時有高溫和噴焰缺陷導致了一些重大責任事故

第二代產品出現的問題是由于研發人員對市場使用環境不甚了解而生產人員又未對技術加以深入研究造成的問題的解決方式非常簡單通過加大箱體隔墊增加一些金屬隔熱片等簡單的物理方式就可以解決經過改進后的第二代氣溶膠產品很好地克服了箱體溫度過高的缺陷逐步得到市場認可但由于其配方基本為北京理工大學的鉀鹽類配方以硝酸鉀作為氣溶膠發生劑的主要氧化劑所以噴發后的產物極易與空氣中的水結合形成一種粘稠狀的導電物質這種物質對電子設備有很大的損壞性由于誤噴造成對電子設備的損壞也給第二代氣溶膠造成了極壞的影響為此中國移動中國網通中國電信等國家大型企業都曾明令禁止氣溶膠滅火裝置在其精密電子設備間的使用氣溶膠能否用于保護有精密電子設備的場所?其噴射后的產物對電子設備是否有影響?這些問題擺在了眾多消防專家的面前也在業內引起了廣泛的爭議

問題不斷地出現技術也在不斷地提高這時第三代氣溶膠滅火產品橫空出世第三代氣溶膠主要由鍶鹽作主氧化劑和第二代鉀鹽類氣溶膠不同它從根本上解決了該類產品噴射生成物對電器設備的損壞作用2001年中國移動通信集團公司經過嚴格的考察和驗證最終選擇鍶鹽類氣溶膠用于保護其通信基站等配備有精密電子設備的場所目前鍶鹽類氣溶膠產品已在幾千個工程項目中應用其中也出現過誤噴但至今未發生一起損壞電子設備的事故值得一提的是2004年8月在湖南長沙的一個通信機房中因電線老化而引起電源失火鍶鹽類氣溶膠滅火劑成功地撲滅了火情其間通信設備照常運行這是國內唯一一起氣溶膠滅火并且沒有損壞電子設備的案例第三代氣溶膠已越來越為廣大用戶所接受

2004年6月4日公安部頒布了GA499.1《熱氣溶膠滅火裝置》行業標準該標準將氣溶膠滅火裝置分成兩類第一類是K型氣溶膠指充裝含有30%以上硝酸鉀的氣溶膠發生劑的滅火裝置即上述鉀鹽類氣溶膠也即第二代氣溶膠第二類是S型氣溶膠指充裝含有35%~50%硝酸鍶同時含有10%~20%硝酸鉀的氣溶膠發生劑的滅火裝置即上述鍶鹽類氣溶膠也即第三代氣溶膠

關于S型和K型氣溶膠的區別在本行業標準中明確規定K型滅火裝置沉降物絕緣水平不得低于1兆歐S型滅火裝置沉降物絕緣水平不得低于20兆歐｜電阻為1兆歐的物質從嚴格意義上講是導體水的導電性也即如此而電阻為20兆歐的物質是絕緣體相當于干木材的導電性本行業標準在世界范圍內第一個將氣溶膠按配方分為S型和K型也是首次以氣溶膠沉降物絕緣水平這一科學的指標來說明為什么S型可用于保護有精密電子設備的場所,而K型不能的原因

此次行業標準頒布的重要意義在于從實際指標上把氣溶膠分成了兩類即S類和K類為今后相關規范的制定與廣大用戶的使用提供了指導《熱氣溶膠滅火裝置》行業標準的頒布受到了業內專家的高度贊揚在專家審查會上被專家譽為國際先進這在中國標準編寫史上是少有的它的頒布必將對氣溶膠行業產生強有力的規范作用

第二章 S型與K型氣溶膠對電器設備的影響

下面我們通過試驗詳細論證為什么K型氣溶膠會損壞電器設備而S型氣溶膠不會損壞設備

這是三塊邊長100mm厚度1mm的正方形PVC試片將試片用清水沖洗干凈再用無水乙醇浸泡10分鐘然后將其用鑷子夾起用脫脂棉將表面擦干凈放入干燥器貯放

現在試驗箱濕度計顯示為70度溫度為22度將試片平放于培養皿內培養皿平放在試驗箱中央的250mm高試樣架上將充裝有S型氣溶膠發生劑的發生器置于試驗箱一角噴口背對試片連接啟動線封閉試驗箱門啟動裝置同時秒表計時實驗開始氣體正在充滿空間20min后取出裝有試片的培養皿試片表面幾乎看不到任何沉降物質與在空氣中放置的標準試片相比基本無差別

再將試片放入溫度35℃濕度90%的恒溫恒濕箱保持30min30min后取出試片試片表面沒有顯著變化再與標準試片相比仍無明顯差別這說明S型氣溶膠的噴射沉降物沒有吸濕性現在測量試片的導電性根據指針顯示的讀數計算得出試片表面電阻為3600兆歐這說明試片表面沉降物具有絕緣性

現在改用K型氣溶膠進行試驗重復實驗過程實驗開始氣體正在充滿空間20min后取出試片可以看到與在空氣中放置的標準試片相比K型試片表面有明顯的沉降物在溫度35℃濕度90%的恒溫恒濕箱放置30min后取出注意試片表面有大量水珠凝結與標準樣品有明顯差別這說明K型氣溶膠的噴射沉降物具有吸濕性現在測量試片的導電性根據顯示試片表面電阻為1.2/1兆歐這說明該試片表面沉降物具有導電性

實驗表明S型氣溶膠不會在試片表面上形成任何導電物質而K型氣溶膠卻會產生導電物質產生如此大的差別原因何在?

我們可以通過兩種氣溶膠產物的理化性質的差異來解釋這個問題S型氣溶膠經過氧化還原反應后產生大量滅火效果極好的微納米級氧化鍶微粒K型氣溶膠生成氧化鉀微粒

翻開《化學物質辭典》我們可以看到這是氧化鉀的性質簡介這是氧化鍶的性質介紹對比一下兩種物質我們可以看出氧化鍶化學性質穩定不易從空氣中吸收水分產生化學變化只會緩慢的微溶于水生成氫氧化鍶而氧化鉀化學性質活潑極易溶于水在空氣中易吸收水分與水作用形成強堿也就是氫氧化鉀｜

這是氫氧化鉀的化學性質

我們注意氫氧化鉀極易吸收空氣中的水分而潮解形成具有強導電性的氫氧化鉀溶液也就是說當K型氣溶膠的沉降物氧化鉀微粒吸水生成氫氧化鉀后氫氧化鉀又會迅速吸收空氣中的水分而形成氫氧化鉀溶液而氫氧化鉀溶液又具有很強的導電性這就說明了為什么K型產品能在物體表面形成一層導電液膜答案終于水落石出了對設備造成損害的正是K型氣溶膠噴射后生成的強導電性氫氧化鉀溶液而S型氣溶膠的產物氧化鍶不易吸收空氣中的水分也就不會生成導電物質從而克服了K型產品的缺點這就是S型氣溶膠可用于保護有精密設備的空間而K型不能的主要原因

第三章 S型氣溶膠與其他常見氣體滅火裝置的比較

通過上面的介紹我們已經了解了氣溶膠的發展過程和原理知道了S型氣溶膠是氣溶膠發展的最新技術請大家看這張圖我們將通過這張圖為大家詳細介紹S型氣溶膠與其它目前常見的氣體滅火裝置相比較優勢究竟在哪里

目前在國內市場上流行的氣體滅火產品有K型氣溶膠S型氣溶膠哈龍12111301IG-541高低壓CO2FM-200這幾種產品要在它們中間選擇一個綜合指標最好的產品并不困難其中K型氣溶膠對電子設備的損害較大這一點我們在前面已經詳細論述過因此在這里可以將此類型排除而哈龍滅火劑ODP值為10嚴重損耗大氣臭氧層國家正在逐步禁止使用因此也可排除CO2滅火系統噴發后會使人窒息對人體損害較大國家正逐步減少其使用也可排除

現在只剩下這三種產品可以使用其中這兩項指標都相同我們可以觀察剩余的主要指標來發現S型氣溶膠的獨特優勢

第一滅火效率高.通過這個表我們可以看到在同樣的體積的保護空間里所需IG-541滅火劑與保護空間的體積比為37.5%-42.8%FM-200為7%-10%而S型氣溶膠最低以放氣量計算只需2.6%~3.7%可見其滅火效果最好

第二成本低維護簡單除S型氣溶膠滅火劑外IG-541FM-200都在高壓鋼瓶中壓縮或液化儲存而氣溶膠滅火劑為固態存儲省略了高壓鋼瓶閥門等大量復雜的設備也大大降低了成本在維護上氣溶膠滅火裝置只需每年測一次電阻即可非常簡單可靠費用幾乎為零而不需要像其他氣體滅火劑那樣每年都要檢測瓶體是否漏氣閥門是否正常程序極為復雜而且容易出現泄漏

那么S型氣溶膠相對于其他氣體滅火劑有哪些缺點呢?我們曾仔細進行過對比也走訪過大量的用戶至今還未發現S型氣溶膠有重大缺陷有人說氣溶膠滅火劑是固體微粒畢竟不是潔凈氣體滅火后會在物體表面留下沉降物對現場造成污染這樣說有一定的道理但是氣溶膠的滅火劑釋放后在空氣中形成的是微納米級的固體微粒這是氣溶膠釋放后的電鏡圖可以看到釋放后固體微粒的粒度小于0.45微米也就是說氣溶膠微粒比空氣中的塵埃還要小我們曾經做過一個試驗在西安地區氣溶膠滅火劑一次噴射的沉降量相當于一個星期左右空氣中自然降落的灰塵量也就是說一張桌子一個月不擦落在其上面的灰塵比氣溶膠噴發一次落在上面的灰塵要厚得多｜除非在那些有超凈要求的地方如藥品加工車間芯片生產車間等少數場所否則在大多數場所這個缺點是完全可以忽略不計的

無論從滅火效果安裝成本還是使用維護的角度來看氣溶膠都有著不可比擬的優勢正是因為氣溶膠具備上述諸多優勢因此倡導使用氣溶膠滅火裝置替代哈龍產品已是大勢所趨在國家的大力支持下氣溶膠產品質量不斷提高發展十分迅猛技術也取得了突破性進展從航空到遠洋船舶從軍事到民用氣溶膠滅火裝置在更為廣泛的領域里得到了運用它所能提供的高效滅火安全可靠和純凈環保性能以及對未來技術開發的前瞻性無疑使其成為業內人士最為理想的選擇

公安部《熱氣溶膠滅火裝置》行業標準的頒布使中國成為世界上第一個系統地將氣溶膠按成份分類并采用軍標方式對各項指標進行檢驗的國家當今在氣溶膠的推廣使用上中國已走在世界前列僅從國家標準的編制上看目前除中國外只有澳大利亞和俄羅斯頒布了氣溶膠國家標準而美國歐洲標準化協會國際標準化組織等國家和國際組織的標準還正在編制中無論從技術開創性市場使用量還是從行業標準的指導性來看我們已遠遠領先于其他國家我國消防產品的研發歷來都是步國外的后塵唯獨這一次我們可以自豪地宣布在氣溶膠技術上中國擔當了世界的領跑者我們堅信中國的氣溶膠企業必將引領著世界氣溶膠的發展方向為祖國民族工業的振興消防事業的發展奉獻出一份寶貴力量