CN103751940A - 多元d类干粉灭火剂在灭金属镁和金属钠火灾中的应用 - Google Patents

Abstract

多元D类干粉灭火剂在灭金属镁和金属钠火灾中的应用，按照A979-2012《D类干粉灭火剂》要求的试验模型、试验步骤、试验要求，对燃烧的金属镁干屑，金属镁干粉，油浸金属镁屑，油浸金属镁粉或金属钠进行灭火试验，灭火成功率100%；多元D类干粉灭火剂喷射结束后检查：灭火时间小于3min；灭火效能小于20Kg/m²；测量灭火后的金属镁和金属钠表面温度降到48℃以下；灭火后的金属镁干屑表面温度降到130℃以下；喷射结束2h后,对燃烧熄灭后的金属镁和金属钠的反应剩余物翻动、搅拌，不复燃；才能认定灭火应用成功。

Description

多元D类干粉灭火剂在灭金属镁和金属钠火灾中的应用

技术领域

本发明属于消防灭火剂应用技术领域，尤其涉及一种多元D类干粉灭火剂在灭金属镁和金属钠火灾中的应用。

背景技术

D类火灾指金属火灾，如钾、钠、镁、钛、锆、锂、铝镁合金火灾等。

随着技术的不断发展,工业生产的原料和程序与过去相比有很大的进步，一是不再只局限于使用钢材、木材和砖石等原料,钛、镁、钠和锂等特殊金属原料也成为人们生活中很重要的部分；二是在生产技术方面,目前广泛使用的计算机控制和自动碾磨机械等使生产达到更高的精度，新型原料和生产技术对今天的消防工作提出了特殊的挑战。

中国是镁的大国，世界上90%金属镁产自中国。金属镁属易燃易爆危险物品，遇水极易发生爆炸，易燃，燃烧时产生强烈的白光并放出高热。遇水或潮气猛烈反应放出氢气，大量放热，引起燃烧或爆炸。遇氯、溴、碘、硫、磷、砷、和氧化剂剧烈反应，有燃烧、爆炸危险。粉体与空气可形成爆炸性混合物，当达到一定浓度时，遇火星会发生爆炸。

镁是可以在空气中燃烧，镁能和二氧化碳发生燃烧反应，能和N₂和O₂反应，镁粉与铝粉一样，受潮会产生自燃、自爆。镁粉具有易燃易爆、燃烧时产生高温和耀眼的白光的特征。金属钠的化学性质非常活泼，通常贮存在液体石蜡中。

镁、钠氧化释放的混合气体的比重都超过大气比重不易散发。它的氧化现象是成波浪形扩散离氧化中心点越近热量积累越高，也容易发生起火燃烧，

对于D类火灾，不允许使用任何以水为基础的灭火剂，而气体灭火剂也是不可使用的,因为即使是少量的潮气与二氧化碳、卤代烷或其他洁净气体相结合,也会在灭金属火时产生意想不到的反应,这种反应往往会使火势加剧。事实上,卤代烷灭火剂甚至可以在没有潮气的情况下与一些金属发生反应。通常采用干粉灭火剂来扑灭金属火灾。因此，现有技术中对D类火灾的扑灭是一个比较棘手的问题。

发明内容

本申请的发明的目的在于提供一种多元D类干粉灭火剂在扑灭金属镁和金属钠火灾中的应用。

该灭火剂是一种完全区别于普通干粉的新型高效灭火剂，是一种在常态下不分解、不吸湿、不结块，具有良好的流动性和电绝缘性的新型灭火剂，该灭火剂利用多孔高效渗透的设计，通过物理、化学双重灭火机理，迅速包裹燃烧物，隔绝轻质金属表面的活泼分子与火焰中的燃烧链，在燃烧的物质表面形成包覆阻燃效果，促使其热链断裂迫使火燃窒息自行熄灭。特别是对金属火灾的快速降温作用，解决了其他灭火剂灭火速度慢以及明火扑灭后火场温度降不下来，燃烧物表面包覆层易发生烧穿、引起复燃等方面的不足。

其技术方案为：

研制一种多元D类干粉灭火剂在灭金属镁和金属钠火灾中的应用，其特征是按照A979-2012《D类干粉灭火剂》要求的试验模型、试验步骤、试验要求，对燃烧的金属镁干屑，金属镁干粉，油浸金属镁屑，油浸金属镁粉或金属钠进行灭火试验，灭火成功率100%；

多元D类干粉灭火剂喷射结束后检查：

⑴灭火时间小于3min；灭火效能小于20Kg/m²；

⑵测量灭火后的金属镁和金属钠表面温度降到48℃以下；灭火后的金属镁干屑表面温度降到130℃以下；

⑶喷射结束2h后,对燃烧熄灭后的金属镁和金属钠的反应剩余物翻动、搅拌，不复燃；才能认定灭火应用成功。

上述的在灭金属镁和金属钠火灾中应用的多元D类干粉灭火剂，其特征是由以下重量组分的材料构成：

改性氯化钠     40～50

阻断剂         20～30

填充剂          5～10

催化剂          1～5

所述的改性氯化钠是用是用纳米SiO2颗粒和表面活性剂F127包覆改性的无团聚的氯化钠微粒，芯层是粒径25～30μm的氯化钠微粒，外衣层是厚度为5～200nm的包覆材料，水分含量≤0.2%；

所述的阻断剂是疏水性二氧化硅，硅酸钠，高岭土或沸石，粒径大小为10～100μm；

所述的填充剂是氯化钾，硅藻土，滑石粉或碳酸钙，其粒子大小为10～100μm；

所述的催化剂为淀粉、纤维素或季戊四醇，其粒子大小为10～20μm。

上述的在灭金属镁和金属钠火灾中应用的多元D类干粉灭火剂的制法，其特征是步骤如下：

⑴将阻隔剂微粉加入到改性氯化钠中在≥0.5MPa压力的气流中混合均匀，备用；

⑵将填充剂和催化剂加入到⑴项所得的混合微粉中在≥1.6MPa压力的气流中二次混合均匀，备用；

⑶将⑵项所得的混合微粉，采用真空干燥炉经120～160℃加温处理10～60min,进行干燥。

⑷获得含水率                      ≤0.20%；

      抗结块性（以针入度计）      ≥16.0mm；

      流动性                      ≤6.5／s；

      耐高、低温性                ≤3.0～3.5

      斥水性            无明显吸水，不结块。

      腐蚀性                    无明显锈蚀

性能指标均优于GA979-2012《D类干粉灭火剂》的标准要求的，专门用于灭金属镁和金属钠火灾中应用的多元D类干粉灭火剂。

改性氯化钠类干粉灭火剂中添加了一些结壳物质,这种灭火剂无毒,无腐蚀,不导电,性质稳定不变化,无需周期更换,是一种很好的D类灭火剂。主要是通过在燃料和空气之间形成屏障把火焰熄灭,同时也存在有限的化学反应,并以此来钝化金属表面。

金属钠燃烧是表层或一定深度的表层燃烧,生成白色氧化物。这些反应安全、迅速,钝化层薄而不透气,窒息性好,加入的结壳物质也能有效地保护钝化层。其中一些反应还可以带走大量热量从而冷却金属使之达到燃点以下、并使周围的环境温度也同步下降。

因此,D类干粉灭火剂实现灭火的关键是形成致密的覆盖层。然而,这种覆盖层很可能在灭火过程中产生裂缝,从而使空气进入,进而使燃料在覆盖层下复燃。一旦覆盖层被破坏,就必须补充药剂,保持覆盖层厚度以确保火焰不会复燃。

本发明提供的在灭金属镁和金属钠火灾中应用的多元D类干粉灭火剂具有以下优点：

1、灭火速度快，其它D类干粉灭火剂的灭火时间大约是200s以上，而我们的只需要120s左右。

2、用量少，其它灭火剂的灭火效能在40～70Kg/m²以上，而我们的仅需16～20Kg/m².

3、降温快，喷粉3min内灭火，此时测量表面温度降到48℃以下，干镁屑降到130℃以下。

4、灭火后的剩余物、生成物化学性质稳定，不再复燃。

具体实施方式

实施例1

所用的阻断剂疏水性二氧化硅，硅酸钠，高岭土或沸石是市售商品，其粒径大小为10～100μm；

所用的填充剂氯化钾，硅藻土，滑石粉或碳酸钙是市售商品，其粒径大小为10～100μm；

所用的催化剂淀粉、纤维素或季戊四醇为市售商品，其粒径大小为10～20μm。

原料用量

改性氯化钠          50kg

疏水性二氧化硅      30kg

氯化钾              10kg

淀粉                 5kg

所用的疏水性二氧化硅，是经二甲基二氯硅烷单体进行化学改性，或经聚甲基硅氧烷进行掺混物理改性处理的；

其制法步骤如下：

⑴将二氧化硅微粉加入到改性氯化钠中在≥0.5MPa压力的气流中混合均匀，备用；

⑵将其余填充剂和催化剂加入到⑴项所得的混合微粉中在≥1.6MPa压力的气流中二次混合均匀，备用；

⑶将⑵项所得的混合微粉，采用真空干燥炉经120～160℃加温处理10～60min,进行干燥。

⑷获得含水率                       ≤0.20%；

      抗结块性（以针入度计）       ≥16.0mm；

      流动性                       ≤6.5／s；

      耐高、低温性                 ≤3.0～3.5

      斥水性             无明显吸水，不结块。

      腐蚀性                     无明显锈蚀

性能指标均优于GA979-2012《D类干粉灭火剂》的标准要求的，专门用于金属镁或金属钠火灾的D类干粉灭火剂。

应用于灭燃烧的金属镁干屑，金属镁干粉，油浸金属镁屑，油浸金属镁粉或金属钠火灾中；

试验在室外进行；试验用金属镁分别放入钢盘，把正方形钢盘放置于试验区地面偏离喷头的位置，用气焊枪点燃试验金属，当燃烧进展到整个试验金属表面时，启动灭火系统灭火；喷射结束后，保持钢盘静止2h；喷射结束后2h内未复燃，且盘内有剩余金属镁，为灭火成功；

试验用金属钠、置入正方形钢盘中，钢盘放在高度为300±5mn的托架上、在钢盘下面点燃橡胶工业用溶剂油进行加热；当钢盘内金属钠加热到全部液化，燃烧扩展到整个钢盘时，把钢盘移至试验区偏离喷头位置的地面上启动灭火系统灭火；灭火剂喷射结束后，保持钢盘静止2h，喷射结束2h内不出现复燃，且盘内有剩余金属钠，为灭火成功；

试验结果，灭火时间小于3min，干粉有剩余，且喷射2h后搅动，不出现复燃；试验灭金属镁或金属钠燃烧火灾成功率100%。

实施例2

原料用量

改性氯化钠     40kg

硅酸钠         20kg

硅藻土          5kg

淀粉            1kg

其余同实施例1。

实施例3

原料用量

改性氯化钠          50kg

高岭土              30kg

滑石粉              10kg

纤维素              5kg

其余同实施例1。

实施例4

改性氯化钠     50kg

沸石           30kg

滑石粉         10kg

季戊四醇       5kg

其余同实施例1。

实施例5

原料用量

改性氯化钠     40kg

二氧化硅       20kg

氯化钾         10kg

淀粉            1kg

其余同实施例1。

实施例6

原料用量

改性氯化钠     50kg

高岭土         20kg

滑石粉         10kg

纤维素         5kg

其余同实施例1。

实施例7

改性氯化钠     50kg

沸石           20kg

滑石粉         10kg

季戊四醇       5kg

其余同实施例1。

实施例8

改性氯化钠     40kg

硅酸钠         30kg

滑石粉         10kg

季戊四醇       5kg

其余同实施例1。

实施例9

⑴分别检测实施例1-8的干粉指标，均达到或好于规定指标。

⑵取上述实施例1-8的干粉各20kg，分别充装推车式灭火器，再充装氮气充压至1.2MPa，分别进行灭燃烧的金属镁干屑，金属镁干粉，油浸金属镁屑，油浸金属镁粉或金属钠火灾试验。

⑶灭火实验

试验在室外进行；试验金属镁分别放入钢盘，把正方形钢盘放置于试验区地面偏离喷头的位置，用气焊枪点燃试验金属，当燃烧进展到整个试验金属表面时，开启推车式灭火器阀门，控制灭火器阀门使试样以适当流量尽可能落在钢盘中，并且不能使燃料喷溅到钢盘之外的地方。

灭火时间不大于3min，干粉尚有剩余，且喷射结束后立即搅拌，不出现复燃，认为灭燃烧的金属镁干屑，金属镁干粉，油浸金属镁屑，油浸金属镁粉或金属钠火灾试验成功。

启动灭火系统火火；喷射结束后，保持钢盘静止2h；喷射结束后2h内未复燃，且盘内有剩余金属镁，认定灭火成功；

试验金属钠，置入正方形钢盘中，钢盘放在高度为300±5mn的托架上、在钢盘下面点燃溶剂油进行加热；当钢盘内金属钠加热到全部液化并燃烧，当燃烧扩展到整个钢盘时，把钢盘移至试验区偏离喷头位置的地面上启动灭火系统灭火；灭火剂喷射结束后，保持钢盘静止2h，喷射结束2h内不出现复燃，且盘内有剩余金属钠，为灭火成功；

试验结果，灭火时间小于2min，干粉有剩余，且喷射结束后立即搅拌，不出现复燃；认定试验灭金属镁或金属钠燃烧火灾成功率100%。

试验结果如下：

D类干粉灭火系统试验结果汇总

Claims (3)

1.一种多元D类干粉灭火剂在灭金属镁和金属钠火灾中的应用，其特征是按照A979-2012《D类干粉灭火剂》要求的试验模型、试验步骤、试验要求，对燃烧的金属镁干屑，金属镁干粉，油浸金属镁屑，油浸金属镁粉或金属钠进行灭火试验，灭火成功率100%；

多元D类干粉灭火剂喷射结束后检查：

⑴灭火时间小于3min；灭火效能小于20Kg/m²；

⑵测量灭火后的金属镁和金属钠表面温度降到48℃以下；灭火后的金属镁干屑表面温度降到130℃以下；

⑶喷射结束2h后,对燃烧熄灭后的金属镁和金属钠的反应剩余物翻动、搅拌，不复燃；才能认定灭火应用成功。

2.按照权利要求1所述的在灭金属镁和金属钠火灾中应用的多元D类干粉灭火剂，其特征是由以下重量组分的材料构成：

改性氯化钠     40～50

阻断剂         20～30

填充剂          5～10

催化剂          1～5

所述的改性氯化钠是用是用纳米SiO2颗粒和表面活性剂F127包覆改性的无团聚的氯化钠微粒，芯层是粒径25～30μm的氯化钠微粒，外衣层是厚度为5～200nm的包覆材料，水分含量≤0.2%；

所述的阻断剂是疏水性二氧化硅，硅酸钠，高岭土或沸石，粒径大小为10～100μm；

所述的填充剂是氯化钾，硅藻土，滑石粉或碳酸钙，其粒子大小为10～100μm；

所述的催化剂为淀粉、纤维素或季戊四醇，其粒子大小为10～20μm。

3.按照权利要求1所述的在灭金属镁和金属钠火灾中应用的多元D类干粉灭火剂的制法，其特征是步骤如下：

⑴将阻隔剂微粉加入到改性氯化钠中在≥0.5MPa压力的气流中混合均匀，备用；

⑵将填充剂和催化剂加入到⑴项所得的混合微粉中在≥1.6MPa压力的气流中二次混合均匀，备用；

⑶将⑵项所得的混合微粉，采用真空干燥炉经120～160℃加温处理10～60min,进行干燥。

⑷获得含水率≤0.20%；

抗结块性（以针入度计）       ≥16.0mm；

流动性                      ≤6.5／s；

耐高、低温性                ≤3.0～3.5

斥水性            无明显吸水，不结块。

腐蚀性                    无明显锈蚀

性能指标均优于GA979-2012《D类干粉灭火剂》的标准要求的，专门用于灭金属镁和金属钠火灾中应用的多元D类干粉灭火剂。