气溶胶灭火技术及其工程运用案例

1、气溶胶的发生原理及特点

1.1气溶胶灭火技术是近几年投入应用的新型灭火技术，它是液体或固体微粒悬浮于气体分散介质中形成的一种溶胶。气溶胶灭火剂可分为两种类型：一种是在气溶胶灭火剂释放之前，气体分散介质和被分散介质是稳定存在的，气溶胶灭火剂的释放即气体分散液体或固体灭火剂形成气溶胶的过程；另一种气溶胶的释放过程经历了燃烧反应，反应物中既有固体又有气体，气体分散固体颗粒形成气溶胶，也可称为气溶胶发生剂，气溶胶发生剂为一种含能材料，属于烟火药的一种。

1.2气溶胶灭火剂释放生成的气溶胶中，气体产量占绝对多数，其灭火机理主要是三方面：一是吸热降温，其固体微粒（主要是金属氧化物，如K2O）进入高温及燃烧区即进行强烈吸热分解反应，使温度迅速下降而灭火；二是气相化学抑制作用，在热作用下，由固体微粒分解产生的金属物质K可能以蒸汽或阳在瞬间与燃烧产物的活性基团H、OH和O发生多次链式反应，消耗活性基团和抑制活性基团与H、OH和O之间的放热反应，从而对燃烧反应起抑制作用；三是固体颗粒表面对链式反应的抑制作用（固相化学抑制作用），气溶胶中的固体颗粒是极其微小的，具有很大的表面积和表面能，它在火场中被加热和裂解更需要一定时间，而且也不能完全裂解或气化，固体颗粒进入火场后，受到可燃物裂解产生的冲击，它们相对于活性基团H、OH和O的尺寸大得多，这些活性基团与固体是颗粒表面发生碰撞，被瞬时吸附并发生化学反应，如此反复进行而消耗大量活性基团，从而阻断、终止燃烧链，使得燃烧反应不能继续进行。

经燃烧产生气溶胶是强烈放热反应，会产生气态的金属盐，冷却凝聚时生产气溶胶微粒极为细小，具有非常大的比表面积，因此成为特别优良的灭火剂。同时因其具有不破坏大气臭氧层、无毒无害、很少残留而被认为是绿色环保型的灭火技术产品，气溶胶灭火装置及系统组成简单，不需要考虑组合分配，可靠性高，在较大防护区内使用能够满足要求。因而气溶胶产品也被视为1301、1211的理想替代品而备而推崇。

1.3气溶胶灭火剂无须采用耐压容器，它是依靠含能材料本身燃烧提供驱动能量，它可以以全淹没的方式全方位灭火，灭火对象及适用场所相同于其他气体灭火产品。且具有灭火速度快、效率高的特点，可多具联网，保护空间不受线路长短影响而优于1301；无毒无害，不消耗现场氧气含量，有利于保护未撤离人员及消防人员的安全。

但气溶胶释放后有浓烟，影响人员逃生（火场能风度小于3米时逃生很困难），这是气溶胶灭火剂的最大缺陷。

2、气溶胶系统设计中防护区的设置要求：

2.1因气溶胶灭火系统目前尚无国家设计规范，一般工程设计中采用《卤代烷1301灭火系统设计规范》进行设计。

2.1.1防护区应以固定的封闭空间来划分，以m3为计算单位。

2.1.2当采用单释放点同时启动时，一个防护区面积不宜大于60m2，容积不宜大于240m3；

2.1.3当采用多释放点同时启动时，一个防护区的面积不宜大于500m2，容积不宜大于2000m3；

2.1.4防护区的环境温度范围为-20摄氏度到55摄氏度，环境相对湿度不大于90%

2.1.5、防护区的门、窗及围护构件的允许强度不宜低于1.2KPa，耐火极限不低于1h，吊顶及窗的耐火级限不低于0.25h；

2.2灭火剂量计算：

灭火剂量计算公式为：G=a.v.k

式中：

G--灭火剂设计用量，单位：Kg

a--单位容积灭火剂设计容量，单位m3，a=0.05Kg/m3

V--防护区的容积计算，单位：m3 V=V1+V2

V1--吊顶以下部位的容积；V2--吊顶以上部位容积；

K--修正系数 K=K1K2K3K4K5

K1--灭火剂设计的安全系数，K1=1.05~1.2

K2--物料系数，其值可根据不同物质查下表1得出：

表1 物料系数K2

物质名称 物料系数K2 物质名称 物料系数K2

丙酮 1.2 线路板 1

柴油 1.35 电气设备 1.3

汽油 1.75 电缆 1.3

苯 2 泡沫塑料 0.95

重油 1.75 塑料薄膜 0.85★

白酒 1.35 木材 1.6★

煤油 1.35 棉布 1.3★

润滑油 1.2 纸张 1.35★

乙醇 1.35

注: (1)★指表面火灾

(2)可燃液体火灾,灭火剂浸渍时间不小于8min

可燃固体火灾,灭火剂浸渍时间不小于20min;

(3)防护区内有两种或两种以上可燃物混合时,其物料系数需经试验确定或按其系数较大者确定;

(4)单个泄漏开口应小于0.01m2

K3--泄漏补偿系数，其值可根据泄漏比F（泄漏开口总面 积S泄与防护区包围总面积S总之比：F=S泄/S总X1000%=N%）

按下列计算公式求出：

K3={1 F≤3%1+（N—3）X0.1 F=N%(3∠N≤10)

此公式适用于可燃液体以及不会发生阴燃的可燃固体；

K4--容积系数，其值可根据保护区的容积，查下表2得出；

表2 容积系数K2

V(m3 ) ∠20 ≥20∽60 ≥60∽240 ≥240∽2000

可燃液体 1 1.3 1.5 1.8

可燃固体

(表面火) 1 1.2 1.35 1.7

电气、电缆 1 1.1 1.25 1.6

K5--温度补偿系数，其值可根据防护区的最低温度查下表3得出；

表3 温度补偿系数K5

I温度(T) ≥7摄氏度 7∽-5摄氏度 -5∽-20摄氏度

系数 1 1+(7--T)X0.008 1+(7--T)X0.01

3、气溶胶灭火装置适用范围：

3.1电气控制室、发电机房、配电室、电缆井、电缆沟、电缆夹层、电缆隧道；柴油发电机房；

3.2电子计算机房、通讯机房、广播电视制作机房、广播发射机房；

3.3生产、使用或储存煤油、柴油、（-35柴油除外）、重油、润滑油、变压器油、动物油、植物油、白酒等可燃丙类液体；

4、气溶胶灭火装置安装要求：

4.1灭火装置的正前方0.5m内不允许有设备、器具或其他阻碍物；

4.2灭火装置不得安装于临近明火、火源、易被雨淋、水浇、水淹的位置；

4.3灭火装置须避开进风口、排风口及门、窗和其他开口处；

4.4灭火装置不宜安装在经常受振动、冲击、腐蚀等影响处；

4.5防护区内应设有能在延时30s内使该区人员疏散完毕的通道出口；

4.6地下防护区或固定窗户的地上防护区应设机械排风装置，以利于灭火后的排烟；

4.7灭火系统各组成部分及装备的不带电外壳应可靠接地：

4.8灭火装置及组件与带电设备间的最小距离应符合表4之规定：

表4 装置与电气线路之间的距离

标准线路电压（KV） ∠ 1 10 20 35 63

≥ 10 20 35 63 110

最小间距 0.1125 0.18 0.3 0.55 0.95

注:海拔高于1000m时，每增高100m,，最小间距增加1%。

线路电压大于或等于110KV时，最小间距参照有关规定；

4.9气溶胶释放扑灭火灾后，应对防护区进行通风换气并及时做好现场清理、设备清理、恢复等工作，以保证设备的正常运行。