不同添加剂对热气溶胶灭火剂灭火效能的影响

不同添加剂对热气溶胶灭火剂灭火效能的影响

谭卓

河源市公安消防支队龙川大队广东河源517000

摘要：本文采用尺寸为1m?的灭火效能测试箱对Fe（C5H5）2（二茂铁）等七种添加剂对热气溶胶灭火剂处理效果的影响进行了探究，在测试过程选择兰利法。测试箱采用顶部能够打开，底部一角搁置15cm2的正方形油盘，油盘与气溶胶灭火剂之间接近油盘处搁置33cm2的正方形避风板。研究显示，在热气溶胶发生剂内添入6%的Fe（C5H5）2，能够有效地提升热气溶胶发生剂的灭火性能达29%，灭火效果值高达54.4g/m?。

关键词：添加剂；热气溶胶；灭火剂；灭火效能；影响

1.据调查研究表明

在热气溶胶灭火剂中加入催化剂能提升热气溶胶发生剂的灭火效能。在本实验中，我们使用1m×1m×1m的灭火测试箱进行实验，通过对比实验，找到了可以有效提升热气溶胶发生剂灭火性能添加剂。含催化剂的热气溶胶发生剂

1.1添加剂的选用

通过前期研究，我们选择七种物质作为反应剂：KIO3、Fe（ClO4）2?6H2O、Mn（ClO4）2?6H2O、KMnO4、K2Cr2O7、Fe（C5H5）2、Fe（CH3COCHCOCH3）3。上述七种物质中，前五种为氧化剂，Fe（C5H5）2是催化剂，Fe（CH3COCHCOCH3）3是可燃剂。

1.2添加催化剂的热气溶胶发生剂的配方

基于高效绿色的热气溶胶发生剂，我们选择KNO3为氧化剂、采用K3C6H5O7?H2O为可燃剂配备热气溶胶发生剂，结合零氧平衡得知：

先把KNO3与K3C6H5O7?H2O碾碎后进行60目筛，然后根据表1中的配比，分别配备含添加剂为5%的气溶胶发生剂500克，保存在干燥容器内备用。

2.灭火效能测试方式

2.1气溶胶灭火效果测试箱

对所选择的1m?气溶胶灭火性能测试箱加以改造，使用的测试箱由六个1㎡的正方形钢板连接形成。顶部能够打开，便于在每次进行灭火效能测试后除烟。在顶部和侧面之间设置密封条，由此确保在灭火效能测试环节箱中的气溶胶不泄露。在底部每隔10厘米钻一个直径为1厘米的通气口，一共81个，以确保整个灭火效能测试环节箱中的气压维持与大气压相同。在测试箱底部一角搁置15cm2正方形油盘，油面距测试箱底部10厘米。在接近油盘的侧面放置一个10cm2的正方形玻璃，便于观看油盘的燃烧状态。以小杯子装置气溶胶发生剂搁置在测试箱底部油盘对角，接近侧面钻一个小口，便于在箱外点着气溶胶发生剂。在油盘与气溶胶灭火剂之间接近油盘处搁置一个33cm2的正方形避风板，以确保在进行灭火性能测试时，气溶胶灭火剂燃烧出现的大量惰性物质无法直吹油盘，导致油盘火熄灭。灭火测试箱底部分布图见图1所示。

图1灭火测试箱底部分布图

2.2气溶胶灭火测试途径

利用1m?的气溶胶灭火测试箱，分析气溶胶发生剂的灭火性能。油盘在关闭后的试验箱中燃烧2.0-2.5分钟后将会由于缺氧而熄灭，因此，本文研究表明，判定气溶胶有很好灭火效能的依据是在气溶胶发生剂的影响下，油盘火在1分钟内熄灭。基本的测试方式是：在油盘中加入92#汽油，在小杯子中加入高质量的气溶胶发生剂，把引线通过点火口引出测试箱外。关掉测试箱顶部，在箱外先点着油盘引线，点燃油盘，等油盘燃烧稳定后，接着点着另一条引线，点燃气溶胶发生剂形成气溶胶。以油盘火被点着开始计时，大概3-5秒后气溶胶发生剂被点着，记下油盘火由点着至熄灭的时段。

3.明确添加剂

采取上述测试方式对比不同物质对气溶胶发生剂熄火时间的作用，每次测试剂量为100克，每种气溶胶发生剂反复试验五遍，取平均值。

通过研究发现，没有添加剂的纯KNO3和K3C6H5O7?H2O气溶胶发生剂的平均熄火时间是48秒，只有加入Fe（C5H5）2的气溶胶发生剂的熄火时间低于该值，为38秒，所以，选择添加剂为Fe（C5H5）2。

Fe（C5H5）2也叫做双环戊二烯基铁，存在夹心构造，橙黄色晶体，有和樟脑相同的气味，熔点是173℃到174℃之间，沸点为249℃，可升华。化学特性稳定具备芳香族化物性质，抗高温超过400℃，主要用于催化剂及优化燃烧效能的火箭燃烧物质，也用于汽油抗震剂[1]。国外专家认为Fe（C5H5）2与Fe（CO）5相同，具备很高的灭火效能。本研究表明，Fe（C5H5）2是气溶胶发生剂中一种有效的添加剂，可以吸收很多热量，发挥出下降气溶胶气温的作用，而且能够提高燃烧性能，有助于气溶胶发生剂的燃烧，且成本很少。

4.加入Fe（C5H5）2后气溶胶配方及灭火能力

4.1加入Fe（C5H5）2的气溶胶发生剂配方

上述试验中Fe（C5H5）2的质量分数是5%，这仅仅是为了便于研究，并不是Fe（C5H5）2的最优添加量。所以试验了Fe（C5H5）2加入质量分数是2%、4%、6%以及8%、10%时的熄火时间，每次测试剂量100克，每种配比反复测试五遍[2]。

通过试验发现，加入Fe（C5H5）2后的气溶胶发生剂的熄火时间比未添加Fe（C5H5）2时降低了10秒左右，但是Fe（C5H5）2含量由2%增至10%对熄火时间的作用并不明显，含Fe（C5H5）2为6%时的气溶胶发生剂熄火时间是35秒，稍低于平均值，因此确定添加剂Fe（C5H5）2的含量是6%。确定以Fe（C5H5）2为催化剂的气溶胶发生剂配方是：Fe（C5H5）26%、KNO350%与K3C6H5O7?H2O44%。

4.2加入Fe（C5H5）2的气溶胶发生剂灭火能力

在上述试验中，始终以熄火时间作为评估灭火剂熄火效能高低的标准。但熄火时间和灭火能力不同，灭火能力是指扑灭单位密封空间容器中特定种类的火所要求的气溶胶灭火剂质量，单位为g/m?[3]。通常情况下，熄火时间少的灭火剂灭火能力也高。用兰利法测试含量6%的Fe（C5H5）2的气溶胶发生剂的灭火能力，试验过程为油盘火在1分钟内熄火表示灭火成功。

5.结束语

综上所述，以Fe（C5H5）2为催化剂的热气溶胶发生剂配方是：6%的Fe（C5H5）2、50%的KNO3和44%的K3C6H5O7?H2O。在热气溶胶发生剂中加入6%的Fe（C5H5）2能够提升热气溶胶发生剂的灭火质量高达29%，灭火性能值能达到54.4g/m?。

参考文献

[1]张磊，朱静丽，潘仁明，王萍，郑文芳.热气溶胶灭火剂抑制开放空间内油池火的试验研究[J].安全与环境学报，2016，16（04）：86-90.

[2]郝彧露.被保护空间通风及开口率对S型热气溶胶灭火装置防火效果的影响研究[D].西南交通大学，2016.

[3]周晓猛，潘仁明，刘玉海，张文超.充装条件对水基热气溶胶灭火剂燃速影响规律的研究[J].火灾科学，2002，（02）：75-78+62.