K HCO3作为细水雾添加剂灭火有效性研究

刘中麟 范秀山（郑州大学 化工与能源学院 郑州 450002）

细水雾灭火技术因其高效、廉价、环境友好等优点被视为哈龙替代品的热门选择之一。随着国内外近年来对细水雾灭火技术的重视，对细水雾灭火技术的研究也得到了空前的发展。通过对细水雾中加入不同的添加剂，提高细水雾灭火的有效性，很好的弥补了常规细水雾灭火技术的不足：灭火场所局限性、灭火效能的有限性。含添加剂的细水雾是以水为载体，加入洁净、高效的化学灭火介质，通过物理化学复杂的耦合作用提高细水雾灭火的有效性。目前对细水雾添加剂的研究主要集中在无机盐类、表面活性剂、发泡剂、以及一些简单的水溶性复合添加剂。表面活性剂的作用提高灭火剂的铺展性，气相消除自由基能力弱，发泡剂和表面活性剂类似，产生的泡沫也是起到表面覆盖的作用[1-2]。对于无机盐类添加剂，主要是通过中断燃烧链式反应，起到化学灭火作用。目前国内外对无机盐类研究都取得了一系列成果。笔者通过实验选取一种灭火效果良好的KHCO3进行灭火最佳浓度实验研究。

实验室在开放空间下进行，高压氮气瓶提供压力，泄压阀调节，通过细水雾喷头喷出，燃料选取93#汽油，每次加入200 mL。油盆尺寸20 c m×20 c m，油盆中心处每隔10 c m向上布置一个热电偶，一共布置5个。通过热电偶采集温度，计算机处理。摄像机记录灭火过程。实验选取无机盐KHCO3，按质量分数1%、2%、3%、4%、5%进行配比。加入储水溶液装置。点火开始，30 s计时，记录灭火时间，热电偶记录温度曲线，摄像机进行拍摄。

实验结果

每组实验同种工况最低重复3次。实验结果记录为平均灭火时间。

对于不含添加剂的细水雾，平均灭火时间达到160 s，过程中甚至出现灭火失败的情况，在含添加剂的细水雾灭火实验结果中，碱金属盐展现出最好的灭火能力。

图1：不同浓度KHCO3添加剂灭火时间与纯水细水雾灭火时间比较

图2：含4%KHCO3添加剂与不含添加剂细水雾灭火温度曲线比较

图1 可见相比于不含添加剂的细水雾，KHCO3添加剂平均灭火效率显著，KHCO3在溶液中质量分数4%时，平均灭火时间达到了30 s。图2为不含添加剂灭火过程和含4%KHCO3温度曲线，从温度曲线可以看出含4%KHCO3添加剂的施加能有效缩短灭火过程，含添加剂细水雾施加10秒，火焰就已经得到有效控制，被压低火焰在30秒以内熄灭，对于含KHCO3添加剂的细水雾，一方面细水雾通过汽化吸热，带走大量火场温度，抑制燃烧速率，同时气化出的水蒸气置换出火场中氧气，另一方面KHCO3添加剂增加了化学灭火作用，主要是析出的固体颗粒在重力和卷吸的作用下，在燃烧反应区与燃烧反应的活性自由基反应中断燃烧链式反应。

对于图2中灭火质量浓度与灭火时间曲线中呈现的“V”字型，随着灭火浓度的增加灭火时间呈现一种先降低再缓慢降低再增加的趋势。这主要是由于游离出来的碱金属粒子质量分数达到饱和。继续增加添加剂的量，对实验灭火效果影响不大，有些甚至起到反作用。

结论

通过对无机盐类添加剂KHCO3进行的一系列实验研究发现，对细水雾中添加盐类化学添加剂能有效提高细水雾灭火能力。实验结果显示，KHCO3作为添加剂对细水雾灭火能力提高明显。KHCO3在质量分数为4%时就已经具有最好的灭火效果，相比于纯水细水雾，灭火时间缩短130 s。

[1]刘江虹,廖光煊,范维澄,等.细水雾灭火技术及其应用[J].火灾科学,2001,10,(1).

[2]余明高,郝强,段玉龙,等.含氯化钴添加剂细水雾灭火有效性的实验研究[J].火灾科学,2007,2(16).