热气溶胶灭火装置安全隐患探讨

●贾冬梅，李 琰，李 斌，贾 南

(1.河北省消防总队，河北石家庄 050035;2.廊坊市消防支队，河北廊坊 065000;3.保定市消防支队，河北保定 071000;4.武警学院工程十四队，河北廊坊 065000)

随着“哈龙”替代技术的发展，气溶胶由于其环保性能良好，灭火效能高，造价低等特点，广泛用于工业场所。但由于热气溶胶装置特有的灭火构造，也造成在灭火时发生爆燃的情况，扩大了火灾损失。本文通过分析气溶胶装置的结构和工作原理，剖析在灭火时发生事故的原因，提出预防措施。

一、热气溶胶灭火装置结构及工作原理

(一)灭火装置结构

目前，很多厂家制造的产品，其结构基本相同，由外壳降温器、气体发生器和启动装置组成。产品组装顺序是:先将启动装置装在气体发生器里面;其次将发生器固定在外壳底板上，降温器直筒固定在气体发生器外底座或外壳底板上，再往直筒内放入若干由轻质碳酸镁(Mg2CO3)做的圆形降温球或瓷球，球的上面再放几块生铁，直筒的顶端用一块孔板固定;这样就做成一套带物理和化学同时吸热的降温气体发生器;装上外壳，一台热气溶胶灭火装置就制造好了。

(二)热气溶胶装置灭火原理

气溶胶灭火剂是近三十年发展起来的一种新型灭火剂。它由氧化剂(如KNO3、Sr(NO3)2)、还原剂(如木炭粉等)、催化剂和粘合剂(如酚醛树脂溶液)组成的固体混合物。它的灭火原理是燃烧产生大量的惰性气体(如CO2、N2)、少量的固体(主要是纳米级的金属氧化物K2O、SrO等，这些固体颗粒的直径一般小于0.45um)及微量的水蒸气(H2O):释放出来的惰性气体会稀释火场中的氧浓度;金属氧化物比表面积大，覆盖在燃烧物表面，消耗燃烧链式反应的自由基，切断燃烧反应链;水蒸气有冷却降温作用。这三个因素同时发挥作用，达到灭火的效果。简单地说，气溶胶灭火剂是一种可悬浮于空气中的微纳米级“干粉”微粒，是烟火技术和纳米技术发展的结晶。气溶胶被点燃和燃烧的过程类似烟火药。

二、影响气溶胶灭火剂燃速的因素

热气溶胶灭火剂是一种烟火药，影响其燃烧速度(简称燃速)的因素有很多。比如:氧化剂、还原剂和催化剂的选择及相容性;各种物料粒度大小、含水率及灭火剂制造工艺等。

(一)氧化剂对燃烧速率的影响

根据GA499.1－2010行标规定，气溶胶灭火剂型号是以气溶胶灭火剂电绝缘性、毒性、降尘率、固态沉降物吸湿性、固态沉降物绝缘强度、水溶液PH值、固态沉降物腐蚀性来区分。意在鼓励新技术的发展。但是，目前社会上用的气溶胶灭火剂主要有两种型号，即S型和K型。K型灭火剂氧化剂以KNO3为主，其还原剂一般是易燃炭粉;催化剂是合金粉;粘合剂是白砂糖等组成。此灭火剂物料细且混合均匀，极易燃烧起来，燃烧速度很快，其燃速一般在1.208 ～1.046g·cm2.s－1之间。S 型灭火剂的氧化剂以Sr(NO3)2为主，其还原剂一般是易燃炭粉;加上催化剂和粘合剂等组成。此灭火剂物料粒度细且混合均匀，易燃烧，其燃速一般在0.116～0.138g·cm2.s－1之间。

(二)灭火剂物料粒度对燃烧速率的影响

灭火剂物料粒度越细且混合越均匀，氧化剂和还原剂接触的比表面越大，燃烧反应更容易建立起来，所以燃烧速度快。

(三)松密度对燃烧速率的影响

松散的灭火剂燃速比成型灭火剂燃速快。这是因为松散的灭火剂稀松，缝隙多，里有很多空气，氧气相对较多，燃烧反应很容易建立起来且是无序的，所以快。而成型灭火剂缝隙小，空气较少，氧气相对少;其燃烧是逐层燃烧，是有序得，所以是平稳燃烧。

(四)灭火剂成型密实度对燃烧速率的影响

在油压成型，没有压紧，出现纵向裂痕时，一旦启动灭火剂，定会出现串火现象。燃烧面瞬间增大，形成无序燃烧，导致灭火剂燃烧速度过快。

(五)灭火剂的含水率对燃烧速率的影响

灭火剂的含水率在2%～4%之间，其燃速较快。这里有个微妙的物理反应。灭火剂中的氧化剂和个别还原剂是易溶于水的物质，这样就有少部分氧化剂和还原剂溶解于水中而形成纳米级的颗粒，甚至会出现氧化剂和还原剂共结晶现象，局部增加比表面接触，导致速度快。

三、热气溶胶灭火装置“爆炸”原因分析

热气溶胶灭火装置“爆炸”原因有以下几个:一是当热气溶胶灭火剂出现无序燃烧时，则在很短时间和一个狭窄的空间内，积聚大量的高温高压热气溶胶气体，而瞬间又释放不出去，可能产生“爆炸”。二是氧化剂以KNO3为主的气溶胶灭火剂，如工艺控制不当，灭火剂燃速过快，产品容易建立起一个高温高压热气体而形成“爆炸”。三是从产品结构可以看出，降温器是气溶胶热气体释放得唯一通道，它要过于阻塞，也是引起“爆炸”的关键因素之一。

四、热气溶胶灭火装置“爆炸”预防对策

分析热气溶胶灭火装置“爆炸”的原因，提出如下解决方案:

一是根据热气溶胶灭火装置产生爆炸的原因。必须从如下几方面着手:降温器的通道要畅通;灭火剂个组份粒度控制在120目左右;粘结剂采用酚醛树脂的酒精溶液;灭火剂要经过造粒、烘干、油压成型;灭火剂各种物料含水率控制在1%以下;药剂的含水率控制在2%以下;气体发生器和启动器密封性要好;灭火剂成型后，要认真检验，不能有纵向裂痕，药剂密度1.526g·cm－3以上。

二是增加热气溶胶灭火装置专用泄压阀。热气溶胶灭火装置专用泄压阀是解决爆燃最关键的部件。这种专用泄压阀是由专业制造热气溶胶灭火装置的厂家自主研发生产。其工作原理是:热气溶胶灭火装置释放过程中，当降温器里的热气溶胶气体压力超过1 400Pa时，泄压阀就自行打开，气体通过泄压通道，经过备用的降温器进行除尘降温后，再释放到防护区里。所以，建议今后制造的热气溶胶灭火装置要严格按工艺制作气体发生器和降温器，并安装泄压阀，这样产品就不会产生“爆炸”现象，也不会对设备或人形成二次危害。

三是加强管理。消防监督部门加强对热气溶胶灭火装置的监督管理，规范市场秩序，坚决杜绝不按国家标准生产的假冒伪劣产品。

［1］冯亚青.助剂化学及工艺学［M］.北京:化学工业出版社，1997.

［2］潘功配，杨硕.烟火学［M］.北京:北京理工大学出版社，1997.

［3］张英华，黄志安.燃烧与爆炸学［M］.北京:冶金工业出版社，2010.