浅析S型气溶胶灭火剂及工程应用实例

马孟儒

【摘要】通过对比目前主流的气体灭火剂，得出S型气溶胶相比其它几种常用气体灭火剂有明显的优势。下文中详细综述了S型气溶胶的研发、灭火机理以及在实际工程中的应用。

【关键词】 S型气溶胶；气体灭火；电气消防

1.概述

随着城市化的發展，摩天大楼日益增多，人们对建筑物的防火要求也随之提高。造成火灾的原因有很多，其中由电气设备起火引起的火灾占比超过一半，因此对电气火灾的预防以及扑救越发备受重视。

经过几十年的技术发展，近年国内市场上流行的气体灭火产品主要有：哈龙、七氟丙烷、二氧化碳、IG541及K/S型气溶胶。其中，哈龙灭火剂严重威胁大气臭氧层，国际已禁止使用；二氧化碳灭火系统，喷发后会致人窒息，正逐步减少其使用；K型热气溶胶对电子设备的损害较大，S型热气溶胶作为K型的改进版，性能得到升级。几种常用的气体灭火剂的主要性能参数进行对比，详见下表。

通过对比可见，目前气体灭火领域中已成型且具有良好发展前景的灭火剂是S型气溶胶、七氟丙烷和IG541，当中S型气溶胶的综合性能指标最为出色，是实际工程应用中的首选。下面将就S型气溶胶进行详细描述。

2.S型气溶胶灭火剂

2.1 气溶胶灭火技术的发展

第一代气溶胶灭火技术诞生于我国，也称烟雾灭火技术，始于上世纪60年代初。主要用于扑灭液体储罐火灾。这是一项不同于以往的全新灭火技术，既有烟又有雾，既有细小的固体颗粒又有水蒸气和N2、CO2灭火气体形成的气溶胶物质。

第二代K型气溶胶灭火技术，也叫钾盐类灭火技术。主要采用钾的硝酸盐作为主氧化剂，灭火效率高。但含有大量的钾离子，容易吸水形成一种粘稠状的导电物质，对电子设备有很大的损坏性，因此K型气溶胶灭火剂不能用于电子设备及精密仪器的场所，使用有所局限。

第三代S型气溶胶灭火技术，是由K型改进而来。由锶盐作氧化剂，跟第二代钾盐类气溶胶不同，锶离子不吸水不会形成导电溶液，因此不会对电气设备造成二次损坏。K型的缺点得到很好的解决，从而得以广泛使用。

2.2 S型气溶胶灭火剂灭火机理

S型气溶胶灭火剂是不产生有害物质的灭火组合物，由氧化剂、还原剂和性能改良剂组成。氧化剂可以是硝酸锶或者硝酸钾；还原剂为硝酸胍或双氰胺；性能改良剂包括有铁氰化钾、铝粉、碳粉和酚醛树脂。启用时由传感装置引爆点火，灭火剂瞬时强烈反应产生大量具有很强灭火能力的固体微粒覆盖被保护的物体。伴随附加的惰性气体充满整个灭火空间，迅速扑灭火灾，不产生有毒有害气体，也不会腐蚀和损坏设备。

a.物理抵制

S型气溶胶中的固体微粒主要为SrO、SrCO3和Sr（OH3），这三种物质在火焰上发生强烈的吸热反应。任何火灾在较短的时间内所释放的热量是有限的，如果在较短时间内灭火剂中的固体微粒能够吸收火焰的部分热量。那么火焰的温度将会降低，辐射到可燃物质燃烧面用于可燃分子和将已经气体的可燃烧分子裂解成自由基的热量就会减少，燃烧反应的速度就会得到一定程度的抑制，这种作用在火灾初期尤为明显。

b.化学抑制

通过一系列吸热反应以后，灭火剂中的固体微粒所分解出的Sr以蒸汽或者失去电子的阳离子形式存在。它与燃烧中的活性基团H、O和OH的亲合反应能力要比这些基团之间的亲合反应能力大得多，可瞬间与这些基团发生多次链式反应。如此反复大量消耗活性基团，并抑制活性基团之间的放热反应，从而将燃烧的链式反应中断，使燃烧得到抑制。

C.降低氧浓度

S型气溶胶灭火剂中的N2和CO2可降低燃烧空间中的氧浓度，但其起效速度比较缓慢，只能作为辅佐作用，灭火作用远远低于吸热降温和化学抑制所起到的效果。

3.工程应用实例

广东某大型水利枢纽的值班管理楼，为6层高的综合办公楼，楼高34米，属于二类防火建筑。建筑内须要设置气体灭火保护的区域集中在六层，包括电站控制室、系统设备室、电源及电池室，现以电站控制室为例设计S型气溶胶灭火系统。

根据《气体灭火系统设计规范》计算电站控制室的灭火剂设计用量：

式中：W为灭火设计用量（kg）；C2为灭火设计密度（kg/m3）；KV为容积修正系数；V为防护区净容积（m3）。

电站控制室面积为120m，2，层高5m，净容积V=600m3；容积修正系数为KV=1.0；灭火设计密度值为C2=0.13 kg/m3。

计算得出电站控制室的气溶胶用量为78kg，因此设置8套10kg的吊顶型气溶胶灭火装置，总量为80kg。8套灭火装置均匀分布安装在天花上，美观且不占用地面空间更节省了专用气瓶间，降低了工程投资，得到业主的好评。

4.小结

S型气溶胶作为一种新型的灭火剂，具有灭火效率高、环保、不危害人体、投资成本较低、维护成本低及安装简单等多方面的优点。综合得出，S型气溶胶相对其它几种常用灭火剂优势明显，未来有着巨大的发展空间，将逐渐成为市场中主流气体灭火产品。

参考文献：

[1] GB50016-2014 建筑设计防火规范[S]

[2] GB50370-2005 气体灭火系统设计规范[S]