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关于灭火剂的使用(你就明白灭火剂)

时间:2023-06-15 作者: 小编 阅读量: 12 栏目名: 高考资讯

灭火机理气溶胶灭火剂属于烟火药剂,它灭火的方式是通过燃烧反应后所生成物质的物理和化学共同影响,从而达到灭火效果。根据实验对比及参阅有关论文,最终选择酚醛树脂作为粘合剂。灭火剂中的改性剂含量虽然不大,但是合理添加多种改性剂将大大改观灭火剂的灭火效率。利用正交试验对比,优化四种改性剂的添加含量。其组分为硝酸钾18%,硝酸锶45%,双氰胺15%,酚醛树脂5%,碳酸氢钾3%,聚乙烯醇5%,乌洛托品1.5%,MK7.5%。

针对当前热气溶胶灭火产品存在的安全隐患,根据灭火剂零氧平衡的设计原则,采用逐一对比各个反应物的燃烧温度,选择双氰胺作为主可燃剂。根据正交实验对比,优化改性剂添加含量,最终设计了一种新型热气溶胶灭火剂。它具有燃烧温度低,残留率少的优点,在安全灭火领域有着广泛的应用前景。

背景资料

长期以来,国内外普遍使用的灭火剂主要有清水灭火剂、干粉灭火剂、惰性气体灭火剂、泡沫灭火剂和哈龙灭火剂等。但是受制于灭火效率及灭火后对环境的影响,上述灭火剂还存在许多局限性。作为一种环保型高效的灭火剂—气溶胶灭火剂越来越受到世界各国科研人员的重视。它以其高灭火效率效、对环境无污染、价格低廉、使用范围广深受人们推崇。

灭火机理

气溶胶灭火剂属于烟火药剂,它灭火的方式是通过燃烧反应后所生成物质的物理和化学共同影响,从而达到灭火效果。它的灭火机理包括物理抑制和化学抑制。

(一)物理抑制:生成产物以全淹没的方式进入火焰区,产物中的固体颗粒物质受热后会发生融化、汽化甚至分解,融化、汽化和分解均会吸热,所以使燃烧温度降低。其次,生成的气态产物主要为惰性气体(H2O、CO2、N2),它们能够起到稀释和隔绝空气中氧气的作用,使燃烧物没有足够的氧气继续燃烧。

(二)化学抑制:生成产物中 Sr、K 元素以蒸汽和阳离子的形式分散在燃烧空间中,这些离子能够吸附燃烧物中的活性基团·H、·OH、·O,使燃烧受到抑制,极大的降低了燃烧温度。这种抑制作用是巨大的,破坏了燃烧物与活性基团的结合,这也是气溶胶能够灭火的主要机理。

配方选择及实验

(一)氧化剂选择

K 类(硝酸钾为主氧化剂)气溶胶灭火剂因其产物中含有大量钾盐,对精密仪器强烈腐蚀,正在被逐渐淘汰, 取而代之的是以硝酸锶为主氧化剂,硝酸钾为副氧化剂的S 型气溶胶灭火剂。因此,氧化剂选择上,仍然是以硝酸锶为主,硝酸钾为辅。

(二)可燃剂选择

可燃剂尽量选择产热量低,需氧量少,不易吸潮,摩擦和撞击感度较低、价格低廉的药剂。笔者利用基尔霍夫定律和特鲁顿公式进行计算,得出氧化剂 KNO3 与可燃剂反应的燃烧温度。

温度较低的有淀粉、乳糖、尿素、双氰胺、三聚氰胺, 它们将作为备选可燃剂。淀粉易得便宜,但是容易霉变; 尿素与盐类混合后极易吸潮;三聚氰胺、乳糖价格较高; 故最终选择双氰胺作为可燃剂。

(三)黏合剂选择

黏合剂的选择应充分考虑到燃烧热不能太高,不能影响气溶胶灭火剂的正常燃烧,不易吸潮,便于加工成型。黏合剂添加量一般为总药量的 5%。根据实验对比及参阅有关论文,最终选择酚醛树脂作为粘合剂。

(四)改性添加剂选择

改性剂的作用主要是减少灭火时间,降低残留率, 提高燃烧稳定性、灭火效率和安定性。笔者除了选择了常见的改性剂,同时还创新性的引入了一种新型含能物质:MK。该物质为黄色粉末状,它具有燃烧迅速,燃温和机械感度较低的特性。笔者通过控制变量法,对分别加入不同改性剂的药剂进行了灭火实验,药剂基础配比: KNO3(15%~20%),SrNO3(43%~48%), 双 氰胺(15%~20%),酚醛树脂 5%,改性剂 15%。自制了 108L 的长方体容器(530mm×340mm×220mm), 模拟着火房间。内置直径 50mm,深 20mm 的不锈钢盘, 盘内盛装 90# 汽油,油层厚 2cm,模拟着火点。如图 1 所示 .

通过灭火时间(从点燃灭火剂到完全扑灭油盘火的时间)、残留率(燃烧后残留物质的质量占原有灭火剂质量的百分比)的对比,来选择合适的改性剂。灭火实验的典型图片如图 2~5 所示,图 2 为点火后 2s,图 3 为点火后4s,图 4 为点火后 6s,图 5 为点火后 8s。

2s 时,热气溶胶灭火剂刚刚燃烧产生的烟幕不多, 故火焰仍然比较猛烈;4s 后,随着烟幕的增多,越来越多的自由基抑制了燃烧反应,故火焰有所收敛;6s 后,火焰已极其微弱;8s 时,火焰被完全扑灭,灭火成功。通过实验得出,碳酸氢钾、聚乙烯醇、乌洛托品、MK 更易适合作为改性剂。

灭火剂中的改性剂含量虽然不大,但是合理添加多种改性剂将大大改观灭火剂的灭火效率。利用正交试验对比, 优化四种改性剂的添加含量。所选的为四个因素下的三个水平,碳酸氢钾含量A,聚乙烯醇含量B,乌洛托品含量C, MK 含量 D。共进行了 9 组实验,通过实验最终得出合理的药剂的配方组分为:硝酸钾 18%,硝酸锶 45%,双氰胺 15%,酚醛树脂 5%,碳酸氢钾 3%,聚乙烯醇 5%, 乌洛托品 1.5%,MK7.5%。

结语

通过零氧平衡设计原则和实验对比相结合的方式, 设计了一种新型热气溶胶灭火剂配方。其组分为硝酸钾18%,硝酸锶 45%,双氰胺 15%,酚醛树脂 5%,碳酸氢钾 3%,聚乙烯醇 5%,乌洛托品 1.5%,MK7.5%。该灭火剂具有灭火时间短,灭火效率高,残留率低等优点, 工程应用前景广阔。

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