高效水系灭火剂研究新进展.pdf

化学工程师
Sum 235 No.04
Chemical Engineer
2015年第04期
DOL:10.16247万.cnki.23-1171fq.20150455
综
高效水系灭火剂研究新进展
滑迎辉,张国华,郝瑞建
中国船舶工集团公司第七ー八研究所,河北邯郸056027)
摘要;高效水系灭火剂以其出色的灭火性能和绿色环保效果,在消防领域中展现出了广阔的应用前
景。本文主要综述了近年来高效水系灭火剂的研究前景、国内外研究现状、技术原理和途径等方面的研究现
状,并对其未来的市场和发展方向进行了展望。
关键词:高效水系灭火剂;火灾;绿色环保;消防
中图分类号:TQ569
文献标识码:A
Efficient water extinguishing agent resear
HUA Ying-hui, ZHANG Guo-hua, HAO Rui-jian, HO Liu-cang
( The 718th Research Institute of CSIC Handan 056027, China)
Abstract: Efficient water system fire extinguishing agent for its outstanding performance and green environ-
mental effects showed a broad application prosects in the fire areas. The recent research studied prospects effi
cient water extinguishing agent, current research, technology and other aspects of the principles and approaches re
viewed in this paper, and the prospects of the market and its future development direction.
Key words: efficient water extinguishing agent; fire; green; firefighting
图1岩火三角形
高效水系灭火剂研究前景及意义
Fig 1 Fire triangle
由图1可见,预防和控制火灾的基本原理就是
火灾对人类的生命财产安全构成了极大的威破坏燃烧的一个或几个条件,先要做好防火措施
胁,特别是火灾产生的有毒浓烟更是造成火场人员
且着火,实施灭火办法,使燃烧中断,在一定程度
伤亡的罪魁祸首。因此,采用快速有效地灭火产品,上降低火灾的危害性。当可燃物燃烧后,必须采取
及时扑灭火灾是挽救人员生命财产损失的必要手相应的灭火方法,使其停止燃烧。灭火可以通过冷
段。此外随着人类对环境保护的日益重视,开发环却、窒息、隔离、化学抑制4个灭火的基本原理进行
境友好的绿色灭火产品也日益为人们所重视。
灭火。4种灭火原理在不同的灭火剂中体现不同,通
根据消防燃烧学理论,火灾是可燃物的燃烧反常情况下一种或几种是共同发挥作用的。国标
应。需要有可燃物、助燃物和点火源3个条件オ可GB/T4968-2008中将火灾分为A类火灾:固体物质
以发生。这3要素在发生燃烧时可以表示为着火三火灾、B类火灾:液体或可嫆化的固体物质火灾、C
角形,见图1
类火灾:气体火灾、D类火灾:金属火灾和F类火
灾:厨房内动植物油脂火6种类型[。
目前,广泛使用的各类灭火剂产品在灭火性能
或者环境保护方面都有或多或少的不足之处,而且
燃烧
付于火灾烟气的抑制作用非常有限。哈龙系列灭火
剂由于含有氟利昂等破坏臭氧层的物质,根据国际
火源
蒙特利尔议定书和中国哈龙行业淘汰计划,2010年
点火源
开始进行逐步淘汰。目前,哈龙灭火剂的替代研究
可分为两大方向:(1)以其它灭火系统替代的应用研
究。如以CO2、细水雾灭火系统等进行替代;(2)开
收稿日期:2015-03-01
作者简介:滑迎辉(1985-),男,汉族,助理工程师,就职于中国船舶重
发一种新型高效、绿色环保、成本低廉并能够消除
工集团公司第718研究所,主要从事有害气体综合净化的
火场有毒浓烟的灭火剂,这对于促进国内外消防事
研究工作。
业的发展有着十分重要的意义。
滑迎辉等:高效水系灭火剂研究新进展
2015年第04期
2高效水系灭火剂灭火机理的研究3高效水系灭火剂国内外研究和使
高效水系灭火剂灭火机理依赖于4个主要用现状
制:降低水的表面张力、独特的两亲性分子结构、快
美国从90年代开始研究在水中添加高分子物
速降温形成和保持微泡、中断自由基链式反应。
质,这些均是可吸水性的膨胀物质,可以降低水的
(1)高效水系灭火剂可以把水的表面张力从表面张力,有一定的粘度在固体表面不易流失,易
72dyn?cm2降低到少于33 dyn.cm3,该特点提高了在油面上分散,将其应用在A、B类火灾中效果良
普通水的灭火优势,表面张力的降低导致更小的水好。1998年日本专利发明的水系灭火剂由成膜剂、
滴和微泡的形成,更小的水滴和微泡相当于更大的发泡剂、安定剂、凝固点降低剂组成。实验表明:该
比表面积,火场中热量的减少是通过水滴和火的表灭火剂有较强的保水性,当温度降至环境温度时,
面接触促进蒸发的热能吸收来实现的,增大比表面水分仍可保留在可燃物表面不会流失,增强了抗复
积使得相同体积的水与火场有了更多的表面接触,燃性能,对A、B类火灾均适用。2012年美国专利发
从而加快了水对热能的吸收。
明的水系灭火剂是由增稠剂和发泡剂组成。采用阴
(2)高效灭火剂中表活剂独特的两亲性分子结离子表面活性剂和多糖等原料与水按比例混合制
构,是一种两亲性表面活性剂,它具有一个极性端成灭火液,其会在固体和液体表面形成细小的泡沫
(亲水)和一个非极性端(疏水),并且两端之间有足层,阻隔可燃物与氧气接触从而达到灭火的目的。
够长的距离因而这两端可以相互独立的行动。该特专利的公开说明国外都在积极研制更高性能的环
点使得分子分布在水滴中特定的位置,极性端使亲保型水系灭火剂2。我国对高效水系灭火剂研究起
水的非极性端不溶于水,导致了非极性端和燃料和步较晚,天津消防研究所在我国最早开始研究。开
辐射能的接触。
始主要在水中添加增稠剂、润湿剂、阻燃剂和其他
助剂,根据火灾种类的不同,向水中加入不同的添
加剂。2004年专利CN535742A选用阴离子表面
活性剂、阳离子氟碳表面活性剂抗烧剂、防冻剂进
行复配,使其具有足够的活性,再加入泡沫稳定剂,
非极性端(尾部)
极性端(头部)
能够迅速扑灭火灾。其中抗烧剂聚磷酸铵的加人,
图2含有灭火剂分子的水滴
使其抗复燃性能大大增强,具有较高的灭A、B类火
Fig 2 Water drop with annihilator
的能力。2005年专利CN1666792A开发了一种环境
(3)快速降温,含有灭火剂分子的水滴看起来亲和型液状灭火液,只使用硫酸铵和尿素两种原
就像一个插了一个针的针垫子,当水滴集中在火上料,工序简单,能有效扑灭山火列。
灭火剂分子充当了一个吸热设备,非极性端寻找热
国内外消防领