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新型高效灭火材料性能测试文献综述

 2020-05-16 08:05  

石油化工行业是国民经济、社会发展的重要支柱产业之一,具有涉及物料多、存储量大、生产工艺复杂、产业链长等特点。行业生产的特殊性使得其具有较高的危险性。在石油化工行业各类事故中,烃类气体泄漏引起的火灾、爆炸事故因其具有速度快、温度高、破坏性强、损失大、影响恶劣、预防和扑救困难等特点而尤为突出。近年来,国内烃类气体重特大事故频繁发生,对人民生命财产造成了巨大损失、对生态环境造成了巨大破坏,给整个行业与社会蒙上了阴影。

在1987年以前,哈龙是一种极为有效的灭火剂,它属于卤代烷系列,主要指1301(CF3Br)和1211(CF2ClBr)两种气体灭火剂,其灭火机理为卤代物在火焰的高温中分解产生活性游离基,消除维持燃烧所必需的自由基,使燃烧过程的链锁反应中断而灭火。哈龙灭火剂具有电绝缘性好、化学性能稳定、灭火速度快、毒性和腐蚀性小、释放后不留残渣痕迹或者残渣很少的优点,并且具有良好的储存性能和灭火效能,可用于扑救可燃气体火灾、甲乙丙类液体火灾、可燃固体表面火灾、电气火灾等[1]。但后来研究发现,哈龙灭火剂会分解产生氯、溴原子催化臭氧分子转化成稳定的氧分子,从而对臭氧层构成了巨大的破坏。因此,1987年联合国环境计划署制定的《关于破坏臭氧物质的蒙特利尔议定书》,明确规定了限制、淘汰哈龙灭火抑爆材料的生产和使用。在哈龙灭火剂被逐渐淘汰之际,研究清洁、高效、对环境友好的替代灭火剂变得尤为重要。

潘仁明[2]等人提到了卤代烷中的哈龙替代物、二氧化碳灭火剂、超细水雾灭火剂、气溶胶灭火剂、混合气体灭火剂等潜在的哈龙灭火剂替代品,并从性能上进行了概述,得出至今尚未有一种能完全取代哈龙的替代型灭火剂的结论,并认为发展气溶胶灭火剂产品符合国情的发展方向。

朱渝生[3]对已生产并推广的美国NAFS-111 HCFC Blend A、HCFC-124、HFC-227ea、IG541烟烙尽,加拿大HALOTRON I HCFC Blend D和中国胜龙灭火剂从不同角度进行了比较,并得出应继续开发理想型灭火剂,同时使用性能相对较好的胜龙灭火剂的结论。

郑艳琼[4]等人从灭火原理、适用范围等方面对蒸汽灭火系统进行了详细的介绍,虽然它有经济简单、用途广等优点,但同时也有会造成水渍损失、冷却作用小等缺点。

周彪[5]等人对三氟甲烷灭火过程中HF的生成量进行了研究,三氟甲烷作为氢氟烷烃的一种,被认为是一种优良的哈龙替代品[6],但其在与火焰作用过程中热分解释放的HF对人和物都有一定的破坏作用[7]

惰性气体灭火剂主要通过窒息作用达到灭火抑爆目的,其主要由氮气、氩气以及二氧化碳等气体单一或按一定质量比例混合组成,包括IG-01(氩气)、IG-100(氮气)、IG-55(50%氩气 50%氮气)和IG-541(40%氩气 52%氮气 8%二氧化碳)[8],惰性气体灭火抑爆材料具有无色、无味、无毒,且对大气层无破坏作用,但其灭火抑爆过程主要采用全淹没式的作用方法,因此其容易对人员产生中毒、窒息作用。段武波[9]专门谈到了二氧化碳系统的人身安全问题,他指出二氧化碳系统虽然有洁净、廉价、维修简单等特点,但人们对二氧化碳危险性认识的不足容易导致意外释放情况的发生,从而造成损伤。此外,二氧化碳属于温室气体,其使用会对环境造成潜在影响。

泡沫灭火剂通过在可燃物质表面生成泡沫隔离层,通过窒息和冷却等作用达到阻断燃烧反应的目的。泡沫灭火剂在烃类气体行业应用广泛,被认为是替代哈龙的最佳选择之一。李亚东[10]等人尝试利用剩余活性污泥水解蛋白质来制备蛋白质泡沫灭火剂,该方法不仅能较为有效的处理剩余活性污泥,并且得到蛋白质泡沫灭火剂,若能产业化,或许能取得较为不错的效果。冯伟[10]等人对蛋白泡沫灭火剂的除臭和储存寿命问题进行了讨论,发现利用某种环氧化物可以除臭并延长储存寿命,这将推动蛋白泡沫灭火剂的发展。

此外,周文英[11]、杨立军[12]、徐晓楠[13]、郑迪莎[14]等人分别对超细干粉灭火剂、超细气水雾灭火剂、气溶胶灭火剂、三相泡沫灭火剂等进行了研究,并得到了一些成果。

在过去20多年中,围绕新一代灭火剂的筛选、评价和推广应用,人类进行了系统深入的研究,在灭火理论、灭火技术、灭火剂筛选评价和应用技术等方面取得了丰富研究成果[15],但目前为止,尚未有一种灭火剂能完全满足实际工作要求,这也成为了烃类气体行业安全生产的重要难题之一,安全迫切需要研发针对烃类烃类气体泄漏火灾爆炸的防火抑爆技术装备。

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