CN104606838B

CN104606838B - 能够自行发泡的泡沫灭火剂及其制备方法

Info

Publication number: CN104606838B
Application number: CN201510071231.6A
Authority: CN
Inventors: 吴京峰; 谈龙妹; 牟善军; 邹兵; 姜素霞; 张红星; 郎需庆; 尚祖政
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Qingdao Safety Engineering Institute
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Qingdao Safety Engineering Institute
Priority date: 2015-02-11
Filing date: 2015-02-11
Publication date: 2018-03-02
Anticipated expiration: 2035-02-11
Also published as: CN104606838A

Abstract

本发明提供了一种自行发泡的泡沫灭火剂，其包括发泡剂、成膜剂、匀泡剂、降凝剂、增稠剂、防腐剂和水。该泡沫灭火剂不需要吸入空气，而是将二氧化碳溶入灭火剂中；当压力减小，二氧化碳就从灭火剂中释放出来，从而生成泡沫。泡沫的发泡倍数与溶解的二氧化碳的量有关，不受泡沫液流速、压力的影响，形成的泡沫细腻、均匀、稳定，析液时间长。

Description

能够自行发泡的泡沫灭火剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及消防技术领域，尤其涉及一种能够自行发泡的泡沫灭火剂及其制备方法。

背景技术

泡沫灭火剂种类很多，主要包括蛋白、氟蛋白、水成膜、抗溶水成膜及A类泡沫灭火剂等，其生产工艺各异。蛋白、氟蛋白泡沫灭火剂是在反应釜中，以动物蛋白或植物蛋白为基料，加碱部分水解，浓缩，再加入稳定剂、防腐剂、防冻剂、氟碳表面活性剂等添加剂而成；水成膜泡沫灭火剂是由成膜剂、发泡剂、泡沫稳定剂、抗烧剂、抗冻剂、助溶剂、防腐剂等组成，在混合釜中进行充分搅拌即可；抗溶水成膜是在水成膜灭火剂的基础上加入水溶性高分子；A类泡沫灭火剂除发泡剂、稳定剂、抗烧剂、抗冻剂外，还增加了渗透剂。

普通泡沫灭火剂溶入二氧化碳后，泡沫性能遭到破坏，发泡倍数降低，析液时间减小，25％析液时间一般不超过1min，特别是水成膜泡沫灭火剂等合成类泡沫灭火剂。

目前我国市场上灭火剂采用吸气式泡沫发生装置，这种吸气式装置的吸气效果受流速、管路压力等多种因素的影响，吸气量从而变的不稳定，形成的空气泡沫也不稳定。在传统的泡沫灭火系统中，泡沫流量受设备参数的制约；并且，从启动到形成泡沫需5～10min，延误了最佳灭火时机。

公开号CN1627972A提及一种特别用于大型烃储罐的固定自动泡沫灭火设备，由泡沫储罐、喷射灭火泡沫的装置、管线和位于管线中的主阀以及探测器组成。泡沫罐存储了成泡化合物、水以及可溶解于成泡化合物水溶液的发泡气体和驱动气体(二氧化碳)，喷射灭火泡沫的装置是膨胀喷嘴，探测器至少由两个气动探测器组成，用来彼此独立地以大体相似的方式探测火情，管线中的主阀连接到膨胀喷嘴和泡沫罐，该主阀是气动型的，其中监控同一区域的两个气动型探测器，彼此的排列是起共同监控作用的，它们与主阀直接或间接地气动控制连接，一旦检测到火苗，就向主阀发出开启的控制信号。该专利仅提到成泡化合物和二氧化碳气体，未提及成泡化合物具体成分。

CN 1087380A提及一种自身可以立即形成泡沫的液体清洁组合物，包装在柔性材料中，组合物主体为水，含有表面活性剂和双效压力剂。该专利属于个人护理及家庭清洁范畴，提到的双效压力剂为碳氢化合物。

ZL 99801361.7、CN 97102057.4皆提及一种低温下发泡性、成膜性优良的水系泡沫灭火剂，这是使含有选自碳酸氢钾、磷酸铵、硫酸铵、溴化铵、氧化硼、四硼酸钾中至少一种以上的水溶液中含有凝固点下降剂，将凝固点调节到-20℃以下，得到的水系泡沫灭火剂，含有氟碳表面活性剂全氟烷基三甲铵乙内酯以及酰胺基氨基酸型表面活性剂。该专利提及的水系灭火剂在二氧化碳气氛下，发泡性能不佳。

CN 10136699B提供一种包含氟表面活性剂、乳化剂或脂肪醇、阻燃剂、阴离子表面活性剂、增稠剂、尿素和水以及任选的防冻剂组成的灭火剂，具有很好的灭火性能和抗复燃性能，具有灭A类火灾、B类火灾、可溶性液体燃料火灾、电器火灾的性能。预混液配制不同比例的防冻剂可在-5℃～-40℃低温条件下直接使用，特别是在灭火结束后数小时内不会复燃，泡沫持续可达10小时。从该专利实施例来看，灭火剂预混液“可在-5℃～-40℃低温条件下直接使用”是由加入有机溶剂来实现的。从我们研究来看，该方法不现实，要降低凝固点到-5℃～-40℃，加入了10％～45％的有机溶剂来实现的，而加入大量有机溶剂的溶液具有一定的可燃性，特别是熄灭油火时，泡沫带油，在泡沫与油面的交界处燃烧；并且该灭火剂在二氧化碳气氛下，发泡性能不佳。

发明内容

本专利提及的灭火剂不需要吸入空气，而是将二氧化碳溶入灭火剂中；当压力减小，二氧化碳就从灭火剂中释放出来，从而生成泡沫。泡沫的发泡倍数与溶解的二氧化碳的量有关，不受泡沫液流速、压力的影响，形成的泡沫细腻、均匀、稳定，析液时间长。

由于没有泡沫液供给强度的限制，泡沫液可在极短时间内完成释放，泡沫喷射速率高、供给强度大，泡沫受火焰和热辐射影响的时间较短，这可大大减少火焰和热辐射对泡沫的破坏，降低泡沫的损失率。

根据使用地区的天气环境，添加筛选出的无机盐、有机盐、有机物等组成的组合物，可使灭火剂的凝固点可在-5℃～-20℃低温条件下直接使用，并且不影响泡沫性能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种自行发泡的泡沫灭火剂，其包括发泡剂、成膜剂、匀泡剂、降凝剂、增稠剂、防腐剂和水。

其中，所述泡沫灭火剂中各原料的重量百分比为发泡剂0.1～2.0％、成膜剂1～0.5％、匀泡剂0.1～0.3％、降凝剂5～40％、增稠剂0.1～0.5％、防腐剂0.1～0.2％和余量的水。

其中，所述降凝剂具体为硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐、尿素和羧酸盐的混合物。

其中，所述增稠剂具体为羟乙基纤维素或羟丙基纤维素、聚丙烯酰胺或水解聚丙烯酰胺等。

其中，所述泡沫灭火剂还可以包括氟碳表面活性剂、水溶性硅油、碳氢表面活性剂、助溶剂等。

本发明还提供了上述泡沫灭火剂的制备方法，其包括：

第一步，在混合釜中加入水，随后加入尿素、无机盐、有机盐等固体原料，搅拌溶解；

第二步，进一步加入水溶性高分子，搅拌溶解；

第三步，依次加入助溶剂、降凝剂、碳氢表面活性剂、氟碳表面活性剂等，搅拌均匀；

第四步，密闭反应釜，在5～10℃、搅拌下充二氧化碳0.5～1h至1.2～1.5MPa。静置，消泡，将釜压提高0.01～0.03MPa，使灭火剂恰好压入储罐中，储罐预先充入设定压力的压缩空气，多余的空气通过溢流阀排出。

本发明还提供了上述泡沫灭火剂的制备方法，其包括：

第一步，在第一反应釜中加入水，开动搅拌，加热至20～35℃，加热温度以混合液最终温度保持在5～10℃为准，依次将增稠剂、降凝剂缓缓加入，搅拌、溶解；

第二步，将成膜剂、发泡剂、匀泡剂、防腐剂加至第二反应釜中，搅拌均匀；

第三步，将第一反应釜中的物料与可溶性气体充分混合，并泵入气液混合釜中，搅拌均匀；

第四步，将气液混合釜中的物料与第二反应釜中的物料混合至储罐中，得成品。

本发明还提供一种上述灭火剂的灌装工艺，方法如下：

灭火剂储罐侧下方装有一排灭火器灌装的快速接头，可迅速充装灭火器。

灭火器中预先充装设定压力的二氧化碳，灭火器与储罐的压力平衡，则灭火器充装完毕。

本发明还提供了制备上述泡沫灭火剂的装置，其包括第一反应釜、液体流量计、两个二氧化碳钢瓶、泵、电磁阀、气液混合釜、生产储罐、压力表、安全阀、排空阀、喷淋装置、灭火器储罐、第二反应釜和混合器。

本发明的有益效果：

目前我国市场上灭火剂采用吸气式泡沫发生装置，这种吸气式装置的吸气效果受流速、管路压力等多种因素的影响，吸气量从而变的不稳定，因此，形成的空气泡沫也不稳定。并且，在传统的泡沫灭火系统中，从启动到形成泡沫需5～10min，延误了最佳灭火时机。

本发明的泡沫灭火剂不需要吸入空气发泡，而是将二氧化碳溶入灭火剂中，当压力减小，二氧化碳从灭火剂中释放出来，从而生成泡沫，提高了火灾处置速度。

附图说明

附图1：制备泡沫灭火剂装置的结构图。

具体实施方式

本发明提供了一种自行发泡的泡沫灭火剂，其包括发泡剂、成膜剂、匀泡剂、降凝剂、增稠剂、防腐剂和水。

所述泡沫灭火剂中各原料的重量百分比为发泡剂0.1～2.0％、成膜剂1～0.5％、匀泡剂0.1～0.3％、降凝剂5～40％、增稠剂0.1～0.5％、防腐剂0.1～0.2％和余量的水。

所述降凝剂具体为硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐、尿素和羧酸盐的混合物。

所述增稠剂具体为羟乙基纤维素或羟丙基纤维素、聚丙烯酰胺或水解聚丙烯酰胺等。

所述泡沫灭火剂还可以包括氟碳表面活性剂、水溶性硅油、碳氢表面活性剂、助溶剂等。

氟碳表面活性剂具体为甜菜碱型或氧化胺型(如F1157N)。

水溶性硅油具体为聚氧乙烯醚类聚有机硅氧烷。

碳氢表面活性剂具体为为椰油酰胺丙基甜菜碱或月桂酰胺丙基甜菜碱、烷基多糖苷、α-烯基磺酸盐的混合物。

助溶剂具体为乙二醇或乙二醇丁醚。

本发明还提供了上述泡沫灭火剂的制备方法，其包括：

第二步，进一步加入水溶性高分子，搅拌溶解；

本发明还提供了上述泡沫灭火剂的制备方法，其包括：

本发明还提供一种上述灭火剂的灌装工艺，方法如下：

其中，第一反应釜与液体流量计的一端相连接，液体流量计的另一端与泵的一端连接，泵的另一端与气液混合釜的一端相连接，在泵和气液混合釜的连接路径上安装有第一二氧化碳钢瓶，通过电磁阀控制二氧化碳的注入，气液混合釜的另一端连接到生产储罐的喷淋装置上，在生产储罐上安装有压力表、安全阀、排空阀以及第二二氧化碳钢瓶，在生产储罐的底部安装有混合器，第二反应釜与混合器相连接，混合器与灭火器储罐相连接。

本发明通过流量计计量混合液A，经多级离心泵加压，进入气液混合器，与气路的二氧化碳充分混合、溶解，喷淋进入生产储罐，再与储罐中的二氧化碳相溶、饱和，吸收了二氧化碳的混合液A在比例混合器中喷射，形成负压，将混合液B吸入、混合，进入灭火剂储罐，通过快速接头，灭火剂可压入手提式或推车式灭火器中。

以下采用实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1所示，本发明提供的制备泡沫灭火剂的装置包括第一反应釜1、液体流量计2、两个二氧化碳钢瓶、泵3、电磁阀5、气液混合釜6、生产储罐7、压力表8、安全阀9、排空阀10、喷淋装置11、灭火器储罐15、第二反应釜17和混合器16，第一反应釜1与液体流量计2的一端相连接，液体流量计2的另一端与泵3的一端连接，泵3的另一端与气液混合釜6的一端相连接，在泵3和气液混合釜6的连接路径上安装有第一二氧化碳钢瓶4，通过电磁阀5控制二氧化碳的注入，气液混合釜6的另一端连接到生产储罐7的喷淋装置11上，在生产储罐7上安装有压力表8、安全阀9、排空阀10以及第二二氧化碳钢瓶12，在生产储罐7的底部安装有混合器16，第二反应釜17与混合器16相连接，混合器16与灭火器储罐15相连接，灭火器储罐15进一步与推车式灭火器13、手提式灭火器14。

实施例1

在5m³带夹套的反应釜中，加入2560kg水，加热使水温达到20℃，停止加热。加入6kg羟乙基纤维素，搅拌5～10min。

搅拌下，缓缓加入160kg碳酸氢钠，至全部溶解后，加入400kg碳酸氢钾，搅拌溶解10～15min；加入800kg尿素，搅拌溶解。

降低搅拌速度，依次缓缓加入24kg椰油酰胺丙基甜菜碱、20kg烷基多糖苷、12kg氟碳表面活性剂F1157N、14kg乙二醇丁醚、甲醛8kg。灭火剂溶液的最终温度为10℃。

关闭反应釜，缓慢搅拌。反应釜夹套通冰水，使灭火剂溶液的温度维持在5～8℃。打开二氧化碳钢瓶，在1.5MPa下充二氧化碳45min左右。静置，消泡，将釜压提高0.01～0.03MPa，使灭火剂恰好压入储罐中，储罐预先充入设定压力的压缩空气，多余的空气通过溢流阀排出。

该自行发泡的灭火剂的凝固点为-15.5℃，发泡倍数为8.8，25％析液时间为7.7min。用6L手提式灭火器，成功扑灭55B油盘的汽油火，火焰熄灭后1min内不出现复燃，满足GB 15308-2006《泡沫灭火剂》的要求。

实施例2：

在5m³的混合釜中，加入3840kg水，加热使水温达到25℃。加入0.6kg水解聚丙烯酰胺(分子量2×10⁷)，搅拌30min。搅拌下，缓缓加入100kg三聚磷酸钠、150kg碳酸氢钠，至全部溶解后，加入600kg碳酸氢钾，搅拌溶解10～15min；加入1200kg尿素，搅拌溶解。此溶液为混合液A，其最终温度为5℃。

在150L的混合釜中，低速搅拌下，依次缓缓加入36kg椰油酰胺丙基甜菜碱、30kg烷基多糖苷、18kg氟碳表面活性剂F1157N、21kg乙二醇丁醚、甲醛12kg，此溶液为混合液B。

将二氧化碳减压阀通电预热3～5min。打开二氧化碳钢瓶的阀门，调节减压阀，缓缓充气至储罐的背压为1.0MPa；打开另一个二氧化碳钢瓶的阀门，调节减压阀至1.2～1.4MPa。启动气液混合装置的开关，开始正常生产。当液位达到一定位置时，装置自动停止。

将充入二氧化碳的混合液A与混合液B按98∶2的比例灌装的灭火剂储罐中，得成品。此灭火剂的凝固点为-15.0℃，发泡倍数为7.7，25％析液时间为9.5min。用6L手提式灭火器，成功扑灭55B油盘的汽油火，火焰熄灭后1min内不出现复燃，满足GB 15308-2006《泡沫灭火剂》的要求。

实施例3：

在5m³带夹套的反应釜中，加入2510kg水，加热使水温达到25℃。加入0.4kg水解聚丙烯酰胺(分子量2×10⁷)，搅拌30min。

降低搅拌速度，依次缓缓加入24kg椰油酰胺丙基甜菜碱、24kgα-烯基磺酸盐、10kg氟碳表面活性剂F1157N、4kg乙二醇丁醚、甲醛8kg。灭火剂溶液的最终温度为5℃。

此灭火剂的凝固点为-15.5℃，发泡倍数为6.8，25％析液时间为14.5min。用6L手提式灭火器，成功扑灭55B油盘的汽油火，火焰熄灭后1min内不出现复燃，满足GB 15308-2006《泡沫灭火剂》的要求。

实施例4：

在5m³的混合釜中，加入3840kg水，加热使水温达到28℃。加入0.6kg水解聚丙烯酰胺(分子量2×10⁷)，搅拌30min。搅拌下，缓缓加入1500kg硫酸铵、1200kg尿素，搅拌溶解。加入12kg甲醛，此溶液为混合液A，其最终温度为6℃。

在150L的混合釜中，低速搅拌下，依次缓缓加入180kg烷基多糖苷、18kg氟碳表面活性剂F1157N，此溶液为混合液B。

将充入二氧化碳的混合液A与混合液B按97∶3的比例灌装的灭火剂储罐中，得成品。此灭火剂的凝固点为-23℃，发泡倍数为6.3，25％析液时间为7.8min。用6L手提式灭火器，成功扑灭55B油盘的汽油火，火焰熄灭后1min内不出现复燃，满足GB 15308-2006《泡沫灭火剂》的要求。

实施例5：

在5m³的混合釜中，加入3840kg水，加热使水温达到23℃。加入0.6kg水解聚丙烯酰胺(分子量2×10⁷)，搅拌30min。搅拌下，缓缓加入1200kg七水硫酸锰、1500kg尿素，搅拌溶解。降低搅拌速度，依次缓缓加入180kg烷基多糖苷、18kg氟碳表面活性剂F1157N、甲醛12kg，其最终温度为7℃。

将二氧化碳减压阀通电预热3～5min。打开二氧化碳钢瓶的阀门，调节减压阀，缓缓充气至储罐的背压为1.0MPa；打开另一个二氧化碳钢瓶的阀门，调节减压阀至1.2～1.4MPa。启动气液混合装置的开关，调节灭火剂的流量为1.5～2.5m3/h，开始正常生产。当液位达到一定位置时，装置自动停止。

静置0.5h，将灭火剂罐装到储罐中。开始下一轮生产。

此灭火剂的凝固点为-16℃，发泡倍数为7.8，25％析液时间为7.3min。用6L手提式灭火器，成功扑灭55B油盘的汽油火，火焰熄灭后1min内不出现复燃，满足GB 15308-2006《泡沫灭火剂》的要求。

所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种自行发泡的泡沫灭火剂，其特征在于：由发泡剂、成膜剂、匀泡剂、降凝剂、增稠剂、防腐剂、水和二氧化碳气体构成；

所述灭火剂中各固液原料的重量百分比为发泡剂0.1～2.0％、成膜剂1～0.5％、匀泡剂0.1～0.3％、降凝剂5～40％、增稠剂0.1～0.5％、防腐剂0.1～0.2％和余量的水，二氧化碳的充入量由预设压力而定。

2.如权利要求1所述的泡沫灭火剂，其特征在于：所述降凝剂具体为硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐、尿素和羧酸盐的混合物。

3.如权利要求1或2所述的泡沫灭火剂，其特征在于：所述增稠剂具体为羟乙基纤维素或羟丙基纤维素、聚丙烯酰胺或水解聚丙烯酰胺。

4.如权利要求1或2所述的泡沫灭火剂，其特征在于：所述泡沫灭火剂还包括氟碳表面活性剂、水溶性硅油、碳氢表面活性剂、助溶剂。

5.权利要求1或2所述泡沫灭火剂的制备方法，其特征在于，包括：

第三步，将第一反应釜中的物料与二氧化碳气体充分混合，并泵入气液混合釜中，搅拌均匀；

6.制备权利要求1或2所述泡沫灭火剂的装置，其特征在于：包括第一反应釜、液体流量计、两个二氧化碳钢瓶、泵、电磁阀、气液混合釜、生产储罐、压力表、安全阀、排空阀、喷淋装置、灭火器储罐、第二反应釜和混合器。