热气溶胶预制灭火系统设计用量问题

minglong_9952

问个问题：《气体灭火系统设计规范》GB50370-2005中：
3 C) b- K/ D" I$ G 3.1.6灭火系统的灭火剂储存量，应为防护区的灭火设计用量与储存容器内的灭火剂剩余量和管网内的灭火剂剩余量之和。
现在我们单位有个工程，还在设计过程中：热气溶胶预制灭火系统设计用量180kg，管网内的灭火剂剩余量就不用考虑了，储存容器内的灭火剂S型剩余量需要考虑吗？应该为多少？
灭火剂储存量是发生剂的量吗？灭火剂储存量和发生剂的量我该选择多少kg?哪位高手了解气体灭火或者经销请留言，顺便说一下S型气溶胶的价格。我的QQ 88941658
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9 Q3 Z# ^; S& u4 s; E" D前    言
* k0 }* x5 |5 x, `二十世纪初，人类进入电气时代，科学技术的巨大进步推动了全世界文明的飞速前进。但是，当我们正享受着快捷、舒适的现代文明生活的同时，灾难和危险也不期而至。荒漠化、水土流失、温室效应接连出现。更令人震惊的是，1985年，在南极洲上空，地球生命的保护伞——臭氧层居然出现了一个空洞。后经研究证实，长期在气体灭火领域占据主导地位的哈龙全溴氟烃灭火产品，对地球臭氧层有严重的损耗和破坏作用，是造成臭氧层空洞的元凶之一。
9 g: @- u5 X$ P2 x! C0 [1 N1987年9月，24个国家的代表在加拿大蒙特利尔签订了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，对包括哈龙在内的给大气臭氧层造成损害物质的生产和消费进行了限制。随后的修正案明确规定了发达国家须于1994年1月1日停止生产哈龙产品。中国于1991年正式成为《议定书》的缔约国，并将于2010年实现完全停止使用哈龙。
自《蒙特利尔议定书》签订之日起，世界各国都加大了哈龙替代产品的研发力度，许多发达国家在替代技术的开发研究方面取得了较大进展，出现了很多新型灭火剂，先后有IG-541、七氟丙烷、三氟甲烷、细水雾等产品问世。这些产品虽各有所长，但都不能完全替代哈龙。这时，气溶胶灭火产品横空出世，并以“灭火效率高、成本低、无毒无害”而引起人们的广泛关注。它的出现标志着一个灭火产品新纪元的到来。
第一章   气溶胶灭火技术的发展过程
3 `0 ]! Q( k6 t' J8 Y气溶胶灭火剂是近四十年发展起来的一种新型灭火剂。它是一种由氧化剂、还原剂、燃烧速度控制剂和粘合剂组成的固体混合物。热气溶胶灭火剂的释放经过了燃烧反应，产物中既有固体又有气体。其中大部分为N2、CO2和水蒸气等灭火气体，固体颗粒是钾和锶的氧化物。释放产物冷却、凝聚时生成极为细小的微粒，微粒的直径一般小于0.45微米。这些极为细小的微粒可以高效吸收与中和火焰中的燃烧自由基，从而达到化学抑制灭火作用。而灭火气体中包裹着固体颗粒形成的气溶胶，可以长时间悬浮，并能绕过障碍物，散布到各个角落，以一种全淹没的方式高效灭火。简单地说，气溶胶灭火剂是一种可悬浮于空气中的微纳米级干粉微粒，它是烟火技术和纳米技术发展的结晶。
' q6 R8 Y" b& {, G4 t1 H1 Z6 N2 Q从严格意义上讲，气溶胶到目前为止已经过三代发展。
4 A8 M5 g; h' ]第一代气溶胶灭火产品，早在上世纪60年代就已诞生。我国公安部天津消防研究所的刘孟焕等科研人员，对气溶胶灭火装置进行了研究，提出用烟火药剂燃烧、释放的产物进行灭火。当时称为“烟雾灭火系统”，主要用于石油化工产品储罐灭火装置上。
# }" m4 b+ g- X/ l6 n+ R1 q第一代气溶胶灭火产品，早在上世纪六十年代就已诞生。当时天津消防研究所的科研人员，对气溶胶灭火剂及其装置进行了大量的研究，首先提出“以火攻火”的理论，自主研制出烟雾自动灭火系统，主要用于扑灭甲、乙、丙类液体储罐火灾。这是一项不同于以往的全新的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用于灭火。
在当时中苏关系融洽的时代背景下，前苏联科学家跟随这一理论的指引，率先研制出可用于普通场所的气溶胶灭火剂。而我国由于当时的环境所限，并未对这一理论进行深入的应用性研究，产品仅停留在油罐系列。致使到了80年代，我国在气溶胶灭火技术领域的应用已远远落后于前苏联。但是，气溶胶灭火这一理论，是由我们中国人首先提出的，这已由各种文献、记录所证实，无可争辩！
第一代气溶胶虽然在60年代初就已出现，但由于当时人们更习惯于使用哈龙灭火剂，使气溶胶灭火产品推广运用迟缓。进入二十世纪80年代后，人们逐渐认识到哈龙灭火剂对大气臭氧层的破坏作用，气溶胶灭火剂作为绿色环保的哈龙替代品逐渐得到人们的重视。各国研究并开发出的多种类型气溶胶灭火设备，使气溶胶的应用技术得到了迅速发展。这项技术在俄罗斯已形成系列产品。美国、英国、德国、日本、加拿大等国家也相继开发出各自的气溶胶灭火产品并推广应用。
, T+ F# k$ H. b. I8 c在我国，90年代中期，北京理工大学在学习国外经验的基础上，研发出第二代气溶胶灭火产品。国内先后有多家企业涉足该产品的生产。但由于设计中未充分考虑到箱体温度，在喷放时有高温和喷焰缺陷，导致了一些重大责任事故。
8 F6 c6 B, Q& m) J4 u第二代产品出现的问题，是由于研发人员对市场使用环境不甚了解，而生产人员又未对技术加以深入研究造成的。问题的解决方式非常简单，通过加大箱体隔垫，增加一些金属隔热片等简单的物理方式就可以解决。经过改进后的第二代气溶胶产品，很好地克服了箱体温度过高的缺陷，逐步得到市场认可。但由于其配方基本为北京理工大学的钾盐类配方，以硝酸钾作为气溶胶发生剂的主要氧化剂，所以喷发后的产物极易与空气中的水结合形成一种粘稠状的导电物质。这种物质对电子设备有很大的损坏性。由于误喷造成对电子设备的损坏，也给第二代气溶胶造成了极坏的影响。为此，中国移动、中国网通、中国电信等国家大型企业，都曾明令禁止气溶胶灭火装置在其精密电子设备间的使用。气溶胶能否用于保护有精密电子设备的场所？其喷射后的产物对电子设备是否有影响？这些问题，摆在了众多消防专家的面前，也在业内引起了广泛的争议。
问题不断地出现，技术也在不断地提高。这时第三代气溶胶灭火产品横空出世。第三代气溶胶主要由锶盐作主氧化剂，和第二代钾盐类气溶胶不同，它从根本上解决了该类产品喷射生成物对电器设备的损坏作用。2001年，中国移动通信集团公司经过严格的考察和验证，最终选择锶盐类气溶胶用于保护其通信基站等配备有精密电子设备的场所。目前，锶盐类气溶胶产品已在几千个工程项目中应用，其中也出现过误喷，但至今未发生一起损坏电子设备的事故。值得一提的是，2004年8月，在湖南长沙的一个通信机房中，因电线老化而引起电源失火，锶盐类气溶胶灭火剂成功地扑灭了火情，其间通信设备照常运行。这是国内唯一一起气溶胶灭火，并且没有损坏电子设备的“案例”。第三代气溶胶已越来越为广大用户所接受。
: O/ q. I) I) e2004年6月4日，公安部颁布了GA499.1《热气溶胶灭火装置》行业标准。该标准将气溶胶灭火装置分成两类。第一类是K型气溶胶，指充装含有30%以上硝酸钾的气溶胶发生剂的灭火装置。即上述钾盐类气溶胶，也即第二代气溶胶。第二类是S型气溶胶，指充装含有35%~50%硝酸锶，同时含有10%~20%硝酸钾的气溶胶发生剂的灭火装置。即上述锶盐类气溶胶，也即第三代气溶胶。
关于S型和K型气溶胶的区别，在本行业标准中明确规定，“ K型灭火装置沉降物绝缘水平不得低于1兆欧，S型灭火装置沉降物绝缘水平不得低于20兆欧”。电阻为1兆欧的物质，从严格意义上讲是导体，水的导电性也即如此。而电阻为20兆欧的物质是绝缘体，相当于干木材的导电性。本行业标准在世界范围内，第一个将气溶胶按配方分为S型和K型，也是首次以“气溶胶沉降物绝缘水平”这一科学的指标，来说明为什么S型可用于保护有精密电子设备的场所,而K型不能的原因。
此次行业标准颁布的重要意义在于，从实际指标上把气溶胶分成了两类，即S类和K类，为今后相关规范的制定与广大用户的使用提供了指导。《热气溶胶灭火装置》行业标准的颁布，受到了业内专家的高度赞扬。在专家审查会上，被专家誉为“国际先进”，这在中国标准编写史上是少有的。它的颁布必将对气溶胶行业产生强有力的规范作用。
第二章   S型与K型气溶胶对电器设备的影响
, T$ F5 L5 x3 Y下面我们通过试验，详细论证为什么K型气溶胶会损坏电器设备，而S型气溶胶不会损坏设备。
这是三块边长100mm，厚度1mm的正方形PVC试片。将试片用清水冲洗干净，再用无水乙醇浸泡10分钟，然后将其用镊子夹起，用脱脂棉将表面擦干净，放入干燥器贮放。
9 ^1 R1 H# c; M& A6 o) t2 f现在试验箱湿度计显示为70度，温度为22度。将试片平放于培养皿内，培养皿平放在试验箱中央的250mm高试样架上。将充装有S型气溶胶发生剂的发生器置于试验箱一角，喷口背对试片，连接启动线，封闭试验箱门，启动装置，同时秒表计时。实验开始，气体正在充满空间。20 min后取出装有试片的培养皿，试片表面几乎看不到任何沉降物质，与在空气中放置的标准试片相比，基本无差别。
再将试片放入温度35℃、湿度90%的恒温恒湿箱，保持30min。30min后取出试片，试片表面没有显著变化。再与标准试片相比，仍无明显差别。这说明S型气溶胶的喷射沉降物没有吸湿性。现在测量试片的导电性。根据指针显示的读数，计算得出试片表面电阻为3600兆欧。这说明试片表面沉降物具有绝缘性。
现在改用K型气溶胶进行试验。重复实验过程。实验开始，气体正在充满空间。20min后取出试片，可以看到与在空气中放置的标准试片相比，K型试片表面有明显的沉降物。在温度35℃、湿度90%的恒温恒湿箱放置30min后取出，注意试片表面有大量水珠凝结，与标准样品有明显差别。这说明K型气溶胶的喷射沉降物具有吸湿性。现在测量试片的导电性。根据显示，试片表面电阻为1.2 / 1兆欧。这说明该试片表面沉降物具有导电性。
* \7 O% p  e' C& P! g: {实验表明，S型气溶胶不会在试片表面上形成任何导电物质，而K型气溶胶却会产生导电物质。产生如此大的差别，原因何在？
我们可以通过两种气溶胶产物的理化性质的差异来解释这个问题。S型气溶胶经过氧化还原反应后产生大量灭火效果极好的微纳米级氧化锶微粒，K型气溶胶生成氧化钾微粒。
5 M; Z( ~0 Q0 ]  f- l% M. H翻开《化学物质辞典》，我们可以看到， 这是氧化钾的性质简介。这是氧化锶的性质介绍。对比一下两种物质，我们可以看出，氧化锶化学性质稳定，不易从空气中吸收水分产生化学变化，只会缓慢的微溶于水生成氢氧化锶。而氧化钾化学性质活泼，极易溶于水，在空气中易吸收水分，与水作用形成强碱，也就是氢氧化钾。
/ ?5 A7 _' M6 _# Q9 w0 {7 H这是氢氧化钾的化学性质。
我们注意，氢氧化钾极易吸收空气中的水分而潮解，形成具有强导电性的氢氧化钾溶液。也就是说，当K型气溶胶的沉降物氧化钾微粒吸水生成氢氧化钾后，氢氧化钾又会迅速吸收空气中的水分而形成氢氧化钾溶液，而氢氧化钾溶液又具有很强的导电性，这就说明了为什么K型产品能在物体表面形成一层导电液膜。答案终于水落石出了。对设备造成损害的，正是K型气溶胶喷射后生成的强导电性氢氧化钾溶液。而S型气溶胶的产物氧化锶不易吸收空气中的水分，也就不会生成导电物质，从而克服了K型产品的缺点。这就是S型气溶胶可用于保护有精密设备的空间，而K型不能的主要原因。

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第三章   S型气溶胶与其他常见气体灭火装置的比较
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通过上面的介绍，我们已经了解了气溶胶的发展过程和原理，知道了S型气溶胶是气溶胶发展的最新技术。请大家看这张图，我们将通过这张图为大家详细介绍S型气溶胶与其它目前常见的气体灭火装置相比较，优势究竟在哪里。

目前在国内市场上流行的气体灭火产品有：K型气溶胶、S型气溶胶、哈龙1211、1301、IG-541、高低压CO2、FM-200这几种产品。要在它们中间选择一个综合指标最好的产品并不困难。其中，K型气溶胶对电子设备的损害较大，这一点我们在前面已经详细论述过，因此在这里可以将此类型排除。而哈龙灭火剂 ODP值为10，严重损耗大气臭氧层，国家正在逐步禁止使用，因此也可排除。CO2灭火系统，喷发后会使人窒息，对人体损害较大，国家正逐步减少其使用，也可排除。
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( V8 n0 X* f4 i7 e; j现在，只剩下这三种产品可以使用。其中这两项指标都相同，我们可以观察剩余的主要指标，来发现S型气溶胶的独特优势。

第一，灭火效率高.通过这个表，我们可以看到，在同样的体积的保护空间里，所需IG-541灭火剂与保护空间的体积比为37.5%-42.8%，FM-200为7%-10%，而S型气溶胶最低，以放气量计算只需2.6%~3.7%。可见其灭火效果最好。
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第二，成本低，维护简单。除S型气溶胶灭火剂外，IG-541，FM-200都在高压钢瓶中压缩或液化储存。而气溶胶灭火剂为固态存储，省略了高压钢瓶、阀门等大量复杂的设备，也大大降低了成本。在维护上，气溶胶灭火装置只需每年测一次电阻即可，非常简单可靠，费用几乎为零，而不需要像其他气体灭火剂那样，每年都要检测瓶体是否漏气，阀门是否正常，程序极为复杂，而且容易出现泄漏。

那么，S型气溶胶相对于其他气体灭火剂有哪些缺点呢？我们曾仔细进行过对比，也走访过大量的用户，至今还未发现S型气溶胶有重大缺陷。有人说，气溶胶灭火剂是固体微粒，毕竟不是洁净气体，灭火后会在物体表面留下沉降物，对现场造成污染。这样说有一定的道理，但是气溶胶的灭火剂释放后，在空气中形成的是微纳米级的固体微粒。这是气溶胶释放后的电镜图，可以看到，释放后固体微粒的粒度小于0.45微米，也就是说，气溶胶微粒比空气中的尘埃还要小。我们曾经做过一个试验，在西安地区，气溶胶灭火剂一次喷射的沉降量相当于一个星期左右空气中自然降落的灰尘量。也就是说，一张桌子一个月不擦，落在其上面的灰尘比气溶胶喷发一次落在上面的灰尘要厚得多。除非在那些有超净要求的地方，如药品加工车间，芯片生产车间等少数场所，否则，在大多数场所，这个缺点是完全可以忽略不计的。

- ]2 [0 s6 G( H* r无论从灭火效果，安装成本、还是使用维护的角度来看，气溶胶都有着不可比拟的优势。正是因为气溶胶具备上述诸多优势，因此，倡导使用气溶胶灭火装置替代哈龙产品已是大势所趋。在国家的大力支持下，气溶胶产品质量不断提高，发展十分迅猛，技术也取得了突破性进展。从航空到远洋船舶，从军事到民用，气溶胶灭火装置在更为广泛的领域里得到了运用。它所能提供的高效灭火，安全可靠和纯净环保性能以及对未来技术开发的前瞻性，无疑使其成为业内人士最为理想的选择。
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公安部《热气溶胶灭火装置》行业标准的颁布，使中国成为世界上第一个系统地将气溶胶按成份分类，并采用军标方式对各项指标进行检验的国家。当今，在气溶胶的推广使用上，中国已走在世界前列。仅从国家标准的编制上看，目前除中国外，只有澳大利亚和俄罗斯颁布了气溶胶国家标准。而美国、欧洲标准化协会、国际标准化组织等国家和国际组织的标准还正在编制中。无论从技术开创性，市场使用量，还是从行业标准的指导性来看，我们已远远领先于其他国家。我国消防产品的研发，历来都是步国外的后尘。唯独这一次，我们可以自豪地宣布，在气溶胶技术上，中国担当了世界的领跑者。我们坚信，中国的气溶胶企业必将引领着世界气溶胶的发展方向，为祖国民族工业的振兴，消防事业的发展奉献出一份宝贵力量！
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作者：程戎文