工业与民用建筑消防利器

[摘要] 通过论述气溶胶的类型及其灭火机理和特点，介绍了气溶胶灭火技术的分类及其具体应用。无论从灭火效果，还是电绝缘性和纯净环保性能方面看，气溶胶灭火技术都有不可比拟的优势。本文从工业与民用建筑的消防角度，对气溶胶灭火技术进行了剖析，加深了对该项技术的理解，为以后更好地研发高效能、高绝缘、低污染、低伤害的灭火剂提供借鉴。

[关键词] 气溶胶；灭火技术；建筑消防；灭火机理

[中图分类号] TU 470 [文献标志码] A [文章编号] 2095-4085（2012）-07-0105-04

1 引言

工业与民用建筑是人们生活和工作的场所。由于新型材料的大量使用、建筑结构的多变，使得在发生火灾后的救生灭火越来越艰难。近年来，国内因建筑工地、建筑材料引发的火灾呈多发趋势：南京中环国际广场、哈尔滨经纬360度双子星大厦、济南奥体中心、北京央视新址、上海胶州路教师公寓、沈阳皇朝万鑫国际大厦等重特大火灾都与建筑工地、建筑材料有关，给国家和人民生命财产造成了重大损失。

在总结教训、严加防范的同时，我们消防官兵也在积极地学习和掌握更先进的消防技术，力争更好地为国家和人民保驾护航。气溶胶灭火技术就是近几十年发展起来的灭火技术，并成为哈龙灭火产品的代替物之一，也是应用在工民建消防领域的利器。气溶胶灭火技术烟火技术和超微颗粒技术发展的结晶。在不断的发展过程中，逐渐自我完善，在用于灭火救援时呈现出越来越好的优越性能（见表1、2）。

2 气溶胶的分类

气溶胶是液态或固态微粒在空气中的悬浮体系，这些微粒的大小约在100～10000纳米之间。气溶胶的分类有多种，就气溶胶产生分为大气气溶胶和生物气溶胶两大类，其中大气气溶胶对地球环境和气候变化有着极其重要的影响，生物气溶胶广泛应用于工业、农业、医药及国防领域。根据产生气溶胶时的温度，分为热气溶胶和冷气溶胶两大类，反应温度大于300℃时称为热气溶胶，反应温度小于300℃时是冷气溶胶。本文中重点介绍热气溶胶和冷气溶胶灭火技术。

2.1 热气溶胶灭火技术

热气溶胶灭火剂为前苏联最先研制，该灭火剂中含有35%～50%的氧化剂，15%～40%的燃料（含氮有机物），约22%～35%的铵、钠、钾、钙、镁的碳酸盐，以及3%的艾杜糖醇，其中氧化剂为KClO3，KNO3，NaNO或NH4NO3，燃料为二氰胺，硝基胍和尿素。八十年代初俄罗斯发展到全淹没灭火，后期在淘汰哈龙背景下发展，九十年代初中国开发成功，末期S型灭火器技术中国领先。

2.1.1热气溶胶灭火装置的优点

1）高效能灭火。由于其灭火机理主要是化学抑制，灭火浓度低，灭火效率高。热气溶胶一般最低灭火浓度为70～100g/m3，是目前在用的几种灭火剂中较低的一种。

2）毒性危害小，不破坏大气臭氧层，有利于环境的保护。

3）使用专用的灭火装置，不需要采用耐压容器（油罐专用烟雾灭火装置除外）。

4）全淹没应用灭火，可扑救A类、B类、C类和带电设备火灾。不能用于局部保护应用灭火，极大的限制了热气溶胶灭火剂及其灭火装置的应用范围。

2.1.2 热气溶胶灭火装置的缺陷

1）安全性能不稳定

1995年我国推出第一代EBM（超细微粒）热气溶胶自动灭火装置后，在使用过程中相继发生了一些事故。经过科研人员不断研究并加以改进，1999年又推出第二代EBM热气溶胶灭火装置，但仍不时发生事故。这表明，热气溶胶的安全性能需进一步研究和改进。

2）出口温度可引起可燃物燃烧

第一代热气溶胶灭火装置的灭火剂释放出口温度超过300℃，这相对于一般易燃固体来讲已是可以引起燃烧的温度。第二代热气溶胶灭火装置的出口温度虽然降到80℃，但仍然很高，对保护区来不及撤离的人员和保护物均可能造成损害。

3）不适合用来抑暴和惰化，因其靠燃烧产生气溶胶灭火剂，本身就是点火源。对阴燃物的火灾，热气溶胶的灭火效果也较差。

4）灭火速度较慢

热气溶胶通过灭火剂燃烧时产生的固体微粒和惰性气体来灭火，灭火装置内药柱的燃烧时间≤60s，灭火时间≤60s，时间较长。

2.2 冷气溶胶灭火技术

虽然热气溶胶灭火技术具有灭火效率高，电绝缘性好，不破坏大气臭氧层等优点，但也存在一些缺陷如：存在引燃物品的隐患、不能进行局部保护应用、灭火速度慢等问题。如何应用气溶胶应用灭火的优点，并克服其固有的缺陷，国内外都进行了大量的卓有成效的研究。近年，冷气溶胶灭火技术的研究和应用，就是哈龙替代技术研究的新成果之一。

2.2.1超细干粉灭火技术

超细干粉灭火剂是国内最新研制的一种“非高温气溶胶灭火技术”，也称“冷气溶胶”。灭火剂以氮气（N2）、等惰性气体为驱动体，超细干粉为被分散体，释放后形成气粉混合的雾状气溶胶进行灭火，灭火机理以化学灭火为主，物理灭火为辅，可全淹没灭火应用，也可局部保护灭火应用。

2.2.1.1 超细干粉灭火剂灭火机理

A、对有焰燃烧有抑制作用。有焰燃烧是一种链式反应过程。燃烧分子在燃烧的高温下或其它形成的能量下被活化，在氧的存在下产生燃烧自由基或活性基团，并靠这些具有很高能量的自由基传播反应，维持燃烧持续进行。燃烧自由基具有很高的能量，它们一旦生成，就立即发生下一步的反应，生成更多的自由基。超细干粉中的灭火组分是对燃烧反应的不活性物质，当它们的粒子进入燃烧区与火焰结合时，可以同时捕获燃烧自由基，其结果使火焰中的自由基被消耗速度大于生产的速度，燃烧自由基很快耗尽，链式反应的历程终止，火焰即熄灭。

B、对表面燃烧的熄灭作用。超细干粉灭火剂不仅能有效扑灭有焰燃烧，而且还可以扑灭一般固体物质的表面燃烧。超细干粉晶体粉粒与灼烧的燃烧物表面接触时，发生一系列化学反应，并在固体表面的高温作用下被熔化并形成一个玻璃状覆盖层，将固体表面与周围空气的氧隔开，使燃烧窒息。

C、对热的遮隔作用。使用超细干粉灭火时，浓云般的粉雾（气溶胶）与火焰相混合，可以降低火焰对燃烧物表面的辐射热，使火焰的温度降低，使燃烧过程变得缓慢。

D、对燃烧区氧气的稀释作用。超细干粉灭火剂灭火时，在火焰的高温作用下会发生一系列的分解反应，这些反应一般为吸热反应，可吸收火焰的部分热量，并产生一些不活性体如二氧化碳（CO2）等，对燃烧区的氧浓度进行稀释，使燃烧变得缓慢，同时用作驱动喷放超细干粉的压力气体氮气随着超细干粉一起释放于燃烧区，也进一步稀释燃烧区的氧气，抑制燃烧，使燃烧熄灭。

2.2.2 细水雾灭火技术

细水雾技术是由芬兰、美国、加拿大等少数发达国家首先开发的灭火技术，是最有应用前景的哈龙替代系统。上世纪九十年代，细水雾灭火技术得到飞跃发展。在1997年，美国开发和工程部门、细水雾灭火系统制造商、保险公司、法律机构及客户代表组成了细水雾灭火系统NFPA技术委员会，提出了设计、安装及标准化的相关文件，并正式出版了《细水雾系统标准》（NFPA750）。我国90年代末开始进行细水雾灭火技术的研究和试验开发工作，目前已相继开发出各类型细水雾灭火系统产品。

根据系统的压力、灭火剂在管道中的流相，应用方式、系统的形成及安装方式等，细水雾灭火系统分成，见表3。

2.2.2.1 细水雾灭火系统的灭火机理

A、汽化吸热降温作用。细水雾的雾滴一般情况下DV0.90小于400μm，比表面积较一般水喷雾大，在火场中能完全蒸发，可吸收大量的热，使燃烧变得缓慢，降低封闭空间内的温度。

B、隔绝氧气窒息作用。细水雾喷入火场后，迅速吸收热量并蒸发形成蒸汽，同时体积急剧膨胀，排除空气，阻止新的空气的进入，使燃烧区氧气浓度迅速降低，从而使火焰窒熄。

C、阻隔辐射热作用。细水雾蒸发后，蒸汽迅速将燃烧物火焰笼罩，对火焰的辐射具有良好的阻隔作用，能够有效抑制辐射热引燃周围其它物品，从而防止火焰蔓延。

3 小结

气溶胶相对于其他任何类型的灭火剂有很多优点，当今在气溶胶的推广使用上，中国已走在世界前列，我国消防产品的研发历来都是步国外的后尘，唯独这一次，我们可以自豪的宣布，在气溶胶技术上，中国担当了世界的领跑者。论文通过论述气溶胶的类型及其各自的灭火机理和特点，透彻的分析了各自的优缺点，无论从灭火效果，还是电绝缘性和纯净环保性能方面看，气溶胶都有不可比拟的优势，再鉴于其技术的前瞻性，无疑使其成为业内人士最为理想的选择。同时，每种灭火剂都有自己的特点和不足，在实际应用中应针对不同对象去选择使用不同的灭火剂。本文对气溶胶灭火技术的剖析，为以后更好的研发高灭火效能、高绝缘性、低污染、低伤害的灭火剂提供借鉴，为祖国民族工业的振兴，消防事业的发展贡献出自己的一份力量。

参考文献

[1]《1301灭火系统规范》GB50163-92

[2]《1211灭火系统规范》GB2110-87

[3]《气体灭火系统—物理性能及系统设计》ISO/CD/14520—9，第9部分HFC227ea灭火剂。

[4] 西安坚端化工有限责任公司《固定式DKL自动灭火系统》。

[5] 江西三星气龙新材料有限公司《气溶胶自动灭火装置》。

[6]《超细干粉无管网灭火系统设计、施工及验收标准》DB42/294—2004。