氣溶膠滅火系統及其誤噴事故原因分析
文章出處：http://www.diuleng.cn/責任編輯：消防檢測儀器設備人氣：727發表時間：2020-07-31 13:32:09
氣溶膠滅火系統及其誤噴事故原因分析
前言
氣溶膠滅火系統在運行過程中誤噴事故屢屢發生。所謂誤噴，即滅火裝置在無火災的情況下非正常啟動而噴放滅火劑。出現誤噴以后整個系統所屬部件提供者都受牽連，常常引起相關廠家、使用單位和管理部門的相互爭議、推諉，嚴重影響著氣溶膠滅火技術的健康發展。為此，有必要從煙火技術理論及系統中各部件所起的功能作用加以論述，以求統一認識，找出誤噴癥結和解決辦法，消除誤噴事故的發生。
1 氣溶膠的滅火機理
熱氣溶膠是由凝集法形成的凝集性氣溶膠，生成的燃燒產物在離開火焰后冷卻而凝集成固態粒子。由于其粒徑小，擴散性能好，可以擴散到滅火空間的任一角落，而且沉降作用較弱，粒子可以在防火保護空間長時間地保持懸浮狀態，而作為全淹沒滅火劑使用。
氣溶膠中占絕對多數的是氣體，固體顆粒主要是金屬氧化物和碳酸鹽類，氣體產物是N2，少量CO2和CO，主要靠固體微粒吸熱分解降溫作用，氣相和固相的化學抑制作用及惰性氣體的稀釋作用實現滅火。
形成的氣溶膠固體微粒直徑在1μm左右，這個粒級的粒子粒徑遠小于干粉滅火劑的極限粒徑。進入到火焰中的微粒，從火焰中吸收熱量自身溫度升高(熱熔作用)，當溫度上升到一定值時，微粒發生熔化，氣化或分解，進一步吸收熱量，其吸熱降溫作用是很明顯的。例如K2O在溫度大于350ºC時分解，K2CO3，溫度大于891℃就會分解起吸熱反應。
對于小粒子來說，氣化分解生成的氣體物質對火焰均相抑制作用過程起主導作用，并且由于小粒子在火焰中的駐留時間較長，其非均相抑制作用也得到增強。此外小粒子的氣化分解能使火焰得到冷卻，因而在氣溶膠滅火過程中存在著物理滅火作用和化學滅火作用的協同效應，滅火效率較高。
由于形成的氣溶膠微粒非常小，具有較強的擴散性，氣溶膠可以繞過障礙物流動，可以進入到微小空隙之內，具有類似于氣體的性質。氣溶膠固體微粒具有較大的表面積，并能在可燃物火焰中吸熱，發生氣化和分解反應而降低火焰溫度，其均相和非均相化學抑制作用都非常強，因而具有較高的滅火效力。
2 氣溶膠滅火系統組件及功能作用
滅火系統主要包括三部分：滅火裝置、控制裝置和報警裝置。
滅火裝置主要由藥筒、氣體發生器、箱體組成。藥筒由電點火器、引燃藥、滅火藥劑和外殼組成，藥簡裝在氣體發生器內。氣體發生器一般由消焰冷卻室和冷卻室組成，發生器裝在箱體內。箱體只起保護裝飾作用，根據不同型號一個箱體可裝數個氣體發生器。
報警裝置包括：感煙探測器、感溫探測器、放氣指示燈、聲光報警盒、緊急啟停按鈕等。
控制裝置一般均具有雙回路火警探測報警功能，提供故障報警輸出、火警報警輸出，可貯存火警、操作記錄等。
當有火災發生時，溫感、煙感探測器均探測到火災信號后，控制裝置發出復合火警報警聲。此時，若控制裝置處在手動狀態下，值班人員可立刻通過緊急啟停按鈕和控制裝置本身的急啟按鈕啟動滅火裝置，實現滅火。若控制裝置處在自動狀態下，一般經過30s延時后，控制裝置便輸出一個啟動電流至滅火裝置引發電點火器，由電點火器點燃引燃劑，使點火能量擴大，再點燃滅火劑，滅火劑進行燃燒化學反應產生氣溶膠。產生的氣溶膠經消焰、冷卻后由噴口噴出，到達保護空間實現滅火目的。
3 氣溶膠滅火劑
氣溶膠滅火劑是由氧化劑、可燃劑、粘合劑及添加劑組成的一種煙火劑。氧化劑提供燃燒時所需要的氧，可燃劑在煙火藥燃燒時產生所需要的熱量和產生所需的氣體產物，粘合劑則使藥劑具有一定的可塑強度并起可燃劑的作用。此外還有一些附加成分用以產生滅火所需的固體微粒和惰性氣體成分。氧化劑和可燃劑是組成滅火劑的基礎。氧化劑如硝酸鹽、氯酸鹽等；可燃劑有無機可燃劑、有機可燃劑；粘合劑也有有機、無機類。
滅火劑的配方一般是通過氧平衡來設計和調整的，氧平衡是指每克滅火劑燃燒反應時，藥劑含氧量與可燃劑被完全氧化所需氧量之間的關系，當二者之差為正值時，稱為正氧平衡，為負值時稱負氧平衡，為零時稱零氧平衡。
合理的選用藥劑組分是降低藥劑敏感度不可缺少的條件，也是藥劑配方安全性的基礎。所以滅火劑中應選用安全性好和低感度的氧化劑，而且易放出氧，在一定溫度范圍內穩定，受水作用不分解，耐潮性好，對人機體無害，保證其藥劑具有所要求的燃燒速度，且機械感度低沒有爆炸性。可燃劑要有足夠的熱效應，以保證煙火劑能達到最佳的特種效應，燃燒反應時需要的氧要少，易被氧化，要有足夠的化學物理安定性，吸濕性小，對人體無害。
氣溶膠固體微粒直徑小(1 μm以下約占50％)，主要成份是金屬氧化物和碳酸鹽，空中懸浮時間長，通過吸熱和化學抑制兩個方面作用滅火，具有良好的抑制火焰的作用。通過調整滅火劑的配方，不僅可以有效地降低氣溶膠釋放的溫度，同時生成的金屬氧化物和碳酸鹽本身不吸濕，即使生成氫氧化物也是屬弱堿性和不吸濕，因而腐蝕性就不會存在或很微弱。有效的降低火焰溫度，提高滅火效率，且沒有腐蝕性微粒的生成，這是氣溶膠滅火技術研究和發展的方向。
4 氣溶膠發生器點火、引燃、滅火工作過程
為提高滅火劑的燃速，而采用了引燃劑。通常滅火劑是由引燃劑來引燃，引燃劑是一種燃速快，熱值相對大且點火感度高的藥劑，以提供足夠的點火能量和點火壓力，且又易被點火元件點燃的藥劑。引燃劑是靠點火元件點燃的，點火元件是由橋絲點火頭構成的，當其接受到一個能引發它的啟動電流時，它的橋絲發熱，在橋絲周圍的點火藥劑發生燃燒反應，產生爆燃形式點燃引燃藥，引燃藥能量得到擴大而點燃滅火劑，使滅火劑縱、橫向燃燒產生滅火氣溶膠。可以說，不給點火元件能量時，點火元件是不會工作的，那么，引燃藥及滅火劑也不會作用。所以說誤噴絕大多數情況是由控制裝置誤動作或外接電源出現的特殊故障造成的。
5 滅火控制器工作原理及故障原因分析
控制裝置是由眾多電子元件組裝而成的，是通過復雜的電路邏輯判斷來實現其控制目的的。所以元件的質量好壞是關鍵因素，實踐證明，劣質的電子元器件很易引起控制裝置不工作和失誤。主電源也是引起控制裝置誤動的一個主要原因，突然出現的高壓也可使其因電路燒壞而失控。所以說關鍵要提高控制裝置的質量，以保證工作的安全性和可靠性，同時安裝過程中要嚴格按照安裝調試驗收規范進行，防止雜散電流對控制裝置及滅火裝置的干擾，這些是可以預防的。
通過以上分析，筆者認為發生誤噴的原因主要有以下幾個可能：一個是由于控制裝置質量不穩定，短路導致非正常輸出而引起，另一個是由于維修保養、安裝調試時未能切斷系統相關的啟動線路就進行維護保養、調試而造成誤噴。還有在雷雨季節在雷擊情況下也可能造成電流激發滅火裝置噴發。
6 解決辦法
防止誤噴的辦法主要有以下幾點：
(1)研究、設計化學安定性好的滅火劑、引燃劑、點火元件。一旦事故發生盡管大多情況是由控制裝置造成的，但滅火裝置也要負連帶責任，如果誤噴后再造成對電器元件的腐蝕或二次火災，則主要責任就在裝有滅火劑的滅火裝置上，所以有腐蝕性的氣溶膠滅火裝置不適用于保護精密儀器設備的場所。
(2)選擇質量好耐高電壓防雷擊的控制裝置并嚴格檢驗。
(3)安裝調試要嚴格按有關標準和工藝規程進行，在模擬負載狀態下進行相關聯動調試。
(4)在安裝過程中控制裝置要通過試運行考核無誤后再接滅火裝置。
(5)避免人為造成啟動誤噴，當發生誤操作而使控制器啟動后，應在30s內操作控制器上的緊急停止按扭或啟動按扭上的停止按鈕，終止啟動操作。
(6)定期檢查滅火系統組件、控制裝置是否正常運行，發現異常情況應及時反饋予以修復。
總之，氣溶膠滅火系統所造成的誤噴事故，大多情況下是由控制裝置的誤動作造成的。因此，對控制裝置的使用說明要有進一步的了解，對其設備要按要求定期進行維修，對有關人員要進行培訓，切勿人為誤啟動；對輸入電源必須定期檢查保證在允許規定電壓范圍內，要有防雷擊安全措施，那么誤噴事故的發生就可避免。 蘇州市智淼消防科技有限公司http://www.diuleng.cn/
蘇州智淼消防主營：應急管理部發布最新消防檢測儀器設備全套配備、防雷檢測裝置，火災現場勘查箱、消防監督檢查驗收箱、消防測試煙槍、試水裝置、建筑消防設施檢測箱、電氣防火檢測設備等,消防檢測設備網址：http://www.diuleng.cn/；電話：18910580194（何經理）
前言
氣溶膠滅火系統在運行過程中誤噴事故屢屢發生。所謂誤噴，即滅火裝置在無火災的情況下非正常啟動而噴放滅火劑。出現誤噴以后整個系統所屬部件提供者都受牽連，常常引起相關廠家、使用單位和管理部門的相互爭議、推諉，嚴重影響著氣溶膠滅火技術的健康發展。為此，有必要從煙火技術理論及系統中各部件所起的功能作用加以論述，以求統一認識，找出誤噴癥結和解決辦法，消除誤噴事故的發生。
1 氣溶膠的滅火機理
熱氣溶膠是由凝集法形成的凝集性氣溶膠，生成的燃燒產物在離開火焰后冷卻而凝集成固態粒子。由于其粒徑小，擴散性能好，可以擴散到滅火空間的任一角落，而且沉降作用較弱，粒子可以在防火保護空間長時間地保持懸浮狀態，而作為全淹沒滅火劑使用。
氣溶膠中占絕對多數的是氣體，固體顆粒主要是金屬氧化物和碳酸鹽類，氣體產物是N2，少量CO2和CO，主要靠固體微粒吸熱分解降溫作用，氣相和固相的化學抑制作用及惰性氣體的稀釋作用實現滅火。
形成的氣溶膠固體微粒直徑在1μm左右，這個粒級的粒子粒徑遠小于干粉滅火劑的極限粒徑。進入到火焰中的微粒，從火焰中吸收熱量自身溫度升高(熱熔作用)，當溫度上升到一定值時，微粒發生熔化，氣化或分解，進一步吸收熱量，其吸熱降溫作用是很明顯的。例如K2O在溫度大于350ºC時分解，K2CO3，溫度大于891℃就會分解起吸熱反應。
對于小粒子來說，氣化分解生成的氣體物質對火焰均相抑制作用過程起主導作用，并且由于小粒子在火焰中的駐留時間較長，其非均相抑制作用也得到增強。此外小粒子的氣化分解能使火焰得到冷卻，因而在氣溶膠滅火過程中存在著物理滅火作用和化學滅火作用的協同效應，滅火效率較高。
由于形成的氣溶膠微粒非常小，具有較強的擴散性，氣溶膠可以繞過障礙物流動，可以進入到微小空隙之內，具有類似于氣體的性質。氣溶膠固體微粒具有較大的表面積，并能在可燃物火焰中吸熱，發生氣化和分解反應而降低火焰溫度，其均相和非均相化學抑制作用都非常強，因而具有較高的滅火效力。
2 氣溶膠滅火系統組件及功能作用
滅火系統主要包括三部分：滅火裝置、控制裝置和報警裝置。
滅火裝置主要由藥筒、氣體發生器、箱體組成。藥筒由電點火器、引燃藥、滅火藥劑和外殼組成，藥簡裝在氣體發生器內。氣體發生器一般由消焰冷卻室和冷卻室組成，發生器裝在箱體內。箱體只起保護裝飾作用，根據不同型號一個箱體可裝數個氣體發生器。
報警裝置包括：感煙探測器、感溫探測器、放氣指示燈、聲光報警盒、緊急啟停按鈕等。
控制裝置一般均具有雙回路火警探測報警功能，提供故障報警輸出、火警報警輸出，可貯存火警、操作記錄等。
當有火災發生時，溫感、煙感探測器均探測到火災信號后，控制裝置發出復合火警報警聲。此時，若控制裝置處在手動狀態下，值班人員可立刻通過緊急啟停按鈕和控制裝置本身的急啟按鈕啟動滅火裝置，實現滅火。若控制裝置處在自動狀態下，一般經過30s延時后，控制裝置便輸出一個啟動電流至滅火裝置引發電點火器，由電點火器點燃引燃劑，使點火能量擴大，再點燃滅火劑，滅火劑進行燃燒化學反應產生氣溶膠。產生的氣溶膠經消焰、冷卻后由噴口噴出，到達保護空間實現滅火目的。
3 氣溶膠滅火劑
氣溶膠滅火劑是由氧化劑、可燃劑、粘合劑及添加劑組成的一種煙火劑。氧化劑提供燃燒時所需要的氧，可燃劑在煙火藥燃燒時產生所需要的熱量和產生所需的氣體產物，粘合劑則使藥劑具有一定的可塑強度并起可燃劑的作用。此外還有一些附加成分用以產生滅火所需的固體微粒和惰性氣體成分。氧化劑和可燃劑是組成滅火劑的基礎。氧化劑如硝酸鹽、氯酸鹽等；可燃劑有無機可燃劑、有機可燃劑；粘合劑也有有機、無機類。
滅火劑的配方一般是通過氧平衡來設計和調整的，氧平衡是指每克滅火劑燃燒反應時，藥劑含氧量與可燃劑被完全氧化所需氧量之間的關系，當二者之差為正值時，稱為正氧平衡，為負值時稱負氧平衡，為零時稱零氧平衡。
合理的選用藥劑組分是降低藥劑敏感度不可缺少的條件，也是藥劑配方安全性的基礎。所以滅火劑中應選用安全性好和低感度的氧化劑，而且易放出氧，在一定溫度范圍內穩定，受水作用不分解，耐潮性好，對人機體無害，保證其藥劑具有所要求的燃燒速度，且機械感度低沒有爆炸性。可燃劑要有足夠的熱效應，以保證煙火劑能達到最佳的特種效應，燃燒反應時需要的氧要少，易被氧化，要有足夠的化學物理安定性，吸濕性小，對人體無害。
氣溶膠固體微粒直徑小(1 μm以下約占50％)，主要成份是金屬氧化物和碳酸鹽，空中懸浮時間長，通過吸熱和化學抑制兩個方面作用滅火，具有良好的抑制火焰的作用。通過調整滅火劑的配方，不僅可以有效地降低氣溶膠釋放的溫度，同時生成的金屬氧化物和碳酸鹽本身不吸濕，即使生成氫氧化物也是屬弱堿性和不吸濕，因而腐蝕性就不會存在或很微弱。有效的降低火焰溫度，提高滅火效率，且沒有腐蝕性微粒的生成，這是氣溶膠滅火技術研究和發展的方向。
4 氣溶膠發生器點火、引燃、滅火工作過程
為提高滅火劑的燃速，而采用了引燃劑。通常滅火劑是由引燃劑來引燃，引燃劑是一種燃速快，熱值相對大且點火感度高的藥劑，以提供足夠的點火能量和點火壓力，且又易被點火元件點燃的藥劑。引燃劑是靠點火元件點燃的，點火元件是由橋絲點火頭構成的，當其接受到一個能引發它的啟動電流時，它的橋絲發熱，在橋絲周圍的點火藥劑發生燃燒反應，產生爆燃形式點燃引燃藥，引燃藥能量得到擴大而點燃滅火劑，使滅火劑縱、橫向燃燒產生滅火氣溶膠。可以說，不給點火元件能量時，點火元件是不會工作的，那么，引燃藥及滅火劑也不會作用。所以說誤噴絕大多數情況是由控制裝置誤動作或外接電源出現的特殊故障造成的。
5 滅火控制器工作原理及故障原因分析
控制裝置是由眾多電子元件組裝而成的，是通過復雜的電路邏輯判斷來實現其控制目的的。所以元件的質量好壞是關鍵因素，實踐證明，劣質的電子元器件很易引起控制裝置不工作和失誤。主電源也是引起控制裝置誤動的一個主要原因，突然出現的高壓也可使其因電路燒壞而失控。所以說關鍵要提高控制裝置的質量，以保證工作的安全性和可靠性，同時安裝過程中要嚴格按照安裝調試驗收規范進行，防止雜散電流對控制裝置及滅火裝置的干擾，這些是可以預防的。
通過以上分析，筆者認為發生誤噴的原因主要有以下幾個可能：一個是由于控制裝置質量不穩定，短路導致非正常輸出而引起，另一個是由于維修保養、安裝調試時未能切斷系統相關的啟動線路就進行維護保養、調試而造成誤噴。還有在雷雨季節在雷擊情況下也可能造成電流激發滅火裝置噴發。
6 解決辦法
防止誤噴的辦法主要有以下幾點：
(1)研究、設計化學安定性好的滅火劑、引燃劑、點火元件。一旦事故發生盡管大多情況是由控制裝置造成的，但滅火裝置也要負連帶責任，如果誤噴后再造成對電器元件的腐蝕或二次火災，則主要責任就在裝有滅火劑的滅火裝置上，所以有腐蝕性的氣溶膠滅火裝置不適用于保護精密儀器設備的場所。
(2)選擇質量好耐高電壓防雷擊的控制裝置并嚴格檢驗。
(3)安裝調試要嚴格按有關標準和工藝規程進行，在模擬負載狀態下進行相關聯動調試。
(4)在安裝過程中控制裝置要通過試運行考核無誤后再接滅火裝置。
(5)避免人為造成啟動誤噴，當發生誤操作而使控制器啟動后，應在30s內操作控制器上的緊急停止按扭或啟動按扭上的停止按鈕，終止啟動操作。
(6)定期檢查滅火系統組件、控制裝置是否正常運行，發現異常情況應及時反饋予以修復。
總之，氣溶膠滅火系統所造成的誤噴事故，大多情況下是由控制裝置的誤動作造成的。因此，對控制裝置的使用說明要有進一步的了解，對其設備要按要求定期進行維修，對有關人員要進行培訓，切勿人為誤啟動；對輸入電源必須定期檢查保證在允許規定電壓范圍內，要有防雷擊安全措施，那么誤噴事故的發生就可避免。 蘇州市智淼消防科技有限公司http://www.diuleng.cn/
蘇州智淼消防主營：應急管理部發布最新消防檢測儀器設備全套配備、防雷檢測裝置，火災現場勘查箱、消防監督檢查驗收箱、消防測試煙槍、試水裝置、建筑消防設施檢測箱、電氣防火檢測設備等,消防檢測設備網址：http://www.diuleng.cn/；電話：18910580194（何經理）
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