CN106975192B - 一种变压器油火灾安全灭火剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器油火灾安全灭火剂，以质量百分含量计，包括以下组分：0.1％‑10％非离子型含氟表面活性剂；5％‑50％非离子型碳氢表面活性剂；0.5％‑5％非离子型有机硅表面活性剂；0.2％‑15％非离子型乳化降燃剂；1％‑15％非离子型增溶剂；0.01％‑2％非离子型缓蚀剂和15％‑50％水。本发明的灭火剂利用了含氟环氧烷类表面活性剂和含氟聚氧乙烯醚类表面活性剂、烷基多糖苷类表面活性剂、聚硅氧烷聚醚共聚物表面活性剂三种非离子表面活性剂的复配效益，灭火能力优异，且价格适中；适用于高压变压器油火灾带电安全灭火，特别适合作为细水雾添加剂使用，有效期长达八年以上，不易变质失效。

Description

一种变压器油火灾安全灭火剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及电力变压器油火灾场所所使用的灭火剂，尤其涉及一种变压器油火灾安全灭火剂及其制备方法。

背景技术

水系灭火剂通过在水中添加一些高效的灭火物质，以水为载体实施物理和化学机理的灭火。现今，国内外研发的水系灭火剂主要包括两大类：第一类为无机盐类灭火剂，其中主要为碱金属盐和碱土金属盐，如KCl、NaCO₃、NaHCO₃等；第二类为改变水表面张力的化合物，主要包括氟碳和碳氢表面活性剂等。GB4351.1-2005《手提式灭火器第1部分：性能与结构要求》中第6.6.4条和第7.13条中规定了灭E类电气火灾的要求和试验方法，“当灭火器喷射到带电的金属板时，整个过程，灭火器提压把或喷嘴与大地之间，以及大地与灭火器之间的电流不应大于0.5mA”。此外，大型的变压器油火灾要求灭火药剂具有良好的绝缘能力，实现带电安全灭火和带电误喷淋不影响电气绝缘性能。但是，现今国内外研制的水系灭火剂中大部分的添加剂均具有离子导电性，不适合应用于带电安全灭火。

综观国内外有关专利和文献，发现目前为止，国内外缺少具有带电安全灭火能力的水系灭火剂。例如，CN1188678A中记载的发泡性、成膜性水系灭火剂中包括磷酸及其盐类、硼酸及其盐类、碳酸盐和硅酸盐，均是无机盐类，具有很强的导电性和腐蚀性；再如CN1743031A中记载的高浓度耐寒海水型水成膜泡沫灭火剂，采用的氟碳表面活性剂为阳离子全氟烷基季胺盐DF14、两性全氟烷基甜菜碱FN1167或/和混杂型氟碳表面活性剂DF614，采用的碳氢表面活性剂为阴离子C8-C12脂肪醇聚氧乙烯醚、月桂醇硫酸钠K12、烯烃磺酸盐AOS或/和两性表面活性剂的咪唑啉-发泡剂TML及甜菜碱BS-12，同时还采用了螯合剂羟基乙叉二磷酸盐、EDTA二钠等，这些物质均为离子型化合物，具有较强的导电能力，不适合应用于电力、电气火灾的带电安全灭火。

因此，开发一种灭火能力优异、绝缘性能突出、具备很好的带电安全灭火能力的适合变压器油火灾安全灭火剂是很有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种绝缘性能好、灭火性能优异的变压器油火灾安全灭火剂及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种变压器油火灾安全灭火剂，以质量百分含量计，包括以下组分：

本发明的灭火剂中添加适量的水，水起混溶作用，并在灭火过程中起冷却作用，灭火机理包括冷却、水受热产生大量的水蒸气，起到稀释氧气、窒息火焰的作用等。

上述的灭火剂，优选的，针对灭火剂的绝缘性要求，所述非离子型含氟表面活性剂选自含氟环氧烷类表面活性剂和含氟聚氧乙烯醚类表面活性剂中的一种或几种；所述非离子型含氟表面活性剂选自型号为FS-30、FS-31、FS-10、FC-001、FN-6810、KX-106、DX-3071中的一种或者几种表面活性剂。

上述的灭火剂，优选的，所述非离子型碳氢表面活性剂选自烷基多糖苷类表面活性剂；所述非离子型碳氢表面活性剂选自型号为APG0810、APG0814、APG1214、APG0816、APG1216和APG1618中的一种或几种。

上述的灭火剂，优选的，所述非离子型有机硅表面活性剂选自聚硅氧烷聚醚共聚物表面活性剂；所述非离子型有机硅表面活性剂选择型号为Skytype 608、XL-40、DC-190、3225C、DC-193、水溶性硅油中的一种或者几种。

上述的灭火剂，优选的，所述非离子型乳化降燃剂选自聚氧乙烯醚类物质、聚氧乙烯醚-聚丙乙烯醚共聚物、聚多元醇中的一种或者几种。

上述的灭火剂，优选的，所述聚氧乙烯醚类物质选自辛基酚聚氧醚、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯(7)醚、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚中的一种或多种；所述聚氧乙烯醚-聚丙乙烯醚共聚物选自丙二醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段式共聚物中的一种或多种；所述聚多元醇选自聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000中的一种或两种。

上述的灭火剂，优选的，为了提升灭火剂的应用性能，增强各组分的混溶性，采用非离子型增溶剂，所述非离子型增溶剂选用乙二醇单丁醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚、乙二醇、正丁醇、正戊醇中的一种或者几种；为了提升灭火剂的防腐蚀性，降低对设备的抗腐蚀性要求，本发明采用添加少量的缓蚀剂的方式，所述缓蚀剂选用聚氧乙烯醚丙三醇膦酸酯、一乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺、苯并三唑、疏基苯并三氮唑中的一种或者几种。

本发明的灭火剂的使用方法为通过罐装灭火器具喷出灭火，或者利用中、高压细水雾灭火系统喷出实施灭火。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的变压器油火灾安全灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)先将非离子型乳化降燃剂与水混合均匀，获得混合物A；该步骤中水的用量占水总量的45％-55％；保证了非离子型乳化降燃剂在水中能够分散均匀；

(2)将所述混合物A与非离子型含氟表面活性剂、非离子型碳氢表面活性剂、非离子型有机硅表面活性剂、非离子型增溶剂、非离子型缓蚀剂及余量的水混合均匀，即得到所述变压器油火灾安全灭火剂。

变压器油属于重油，分子量比汽油和柴油显著更大，不容易燃烧，但燃烧热值高，且密度和粘稠度大于汽油和柴油，因此灭火机理也会不同于后两者。汽油和柴油的油火灭火机理主要为物理覆盖窒息灭火，如利用泡沫灭火剂覆盖灭火。

本发明的发明人通过研究发现，变压器油火的灭火机理除了物理覆盖灭火机理外，还特别需要利用乳化降燃灭火机理。乳化降燃灭火机理是指在油类粘稠度较高时，水和油乳化形成悬浊物，使得油的可燃性大大降低，使灭火速度大大提升，实现阻止燃烧的功能。

对于油类火灾，利用表面活性剂可以在其表面快速形成一层阻隔氧气的薄膜，降低水的表面张力，使灭火剂快速铺张在燃烧物表面上，阻碍燃烧物与氧气的接触，窒息火焰燃烧。本发明的实现方式是将非离子型的氟碳表面活性、非离子型的碳氢表面活性剂、非离子型的有机硅表面活性剂进行复配，产生协同效应，进一步降低水系灭火剂与燃烧物表面的界面张力，增强其与燃烧物的亲和力，提升灭火剂的整体灭火性能；其中添加的非离子型的有机硅表面活性剂特别能降低灭火剂的表面张力，降低灭火剂与油表面的界面张力，提升灭火剂的铺展和灭火速度；而且，非离子型氟碳表面活性剂价格较昂贵，复配其它类表面活性剂使用可有效降低经济成本。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的灭火剂利用了含氟环氧烷类表面活性剂和含氟聚氧乙烯醚类表面活性剂、烷基多糖苷类表面活性剂、聚硅氧烷聚醚共聚物表面活性剂三种非离子表面活性剂的复配效益，灭火能力优异，且价格适中。

(2)本发明的灭火剂特别添加乳化降燃剂，利用乳化降燃作用，显著提升变压器油火灾的灭火性能。

(3)本发明的灭火剂全部采用非离子型成分，因此绝缘性能很好，是一种具备优异带电安全灭火能力的水系灭火剂。

(4)本发明的灭火剂主要成分和添加剂均无毒、无污染，属于环保型的灭火剂。

(5)本发明的灭火剂适合应用于高压变压器油火灾带电安全灭火，特别适合作为细水雾添加剂使用，有效期长达八年以上，不易变质失效。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

一种本发明的变压器油火灾安全灭火剂，包括以下组分：2kg辛基酚聚氧醚(2％)、2kg脂肪醇聚氧乙烯(7)醚(2％)、4kg聚乙二醇4000(4％)、4kg FS-30(4％)、40kg APG0814(40％)、3kg XL-40(3％)、5kg二乙二醇丁醚(5％)、50g三乙醇胺(0.05％)、50g苯并三唑(0.05％)、39.9kg水(39.9％)。

本实施例的变压器油火灾安全灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别称取辛基酚聚氧醚2kg、脂肪醇聚氧乙烯(7)醚2kg、聚乙二醇4000 4kg、水20kg，在100L玻璃搅拌反应釜中均匀搅拌1小时，获得混合物A；

(2)再将混合物A与FS-30 4kg、APG0814 40kg、XL-40 3kg、二乙二醇丁醚5kg、三乙醇胺50g、苯并三唑50g、水19.9kg混合，搅拌1小时，即获得变压器油火灾安全灭火剂。

对比例1：

本对比例的变压器油火灾安全灭火剂，包括以下组分：2kg辛基酚聚氧醚(2.08％)、2kg脂肪醇聚氧乙烯(7)醚(2.08％)、4kg聚乙二醇4000(4.17％)、40kg APG0814(41.67％)、3kg XL-40(3.13％)、5kg二乙二醇丁醚(5.21％)、50g三乙醇胺(0.05％)、50g苯并三唑(0.05％)、39.9kg水(41.56％)。

本对比例的变压器油火灾安全灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别称取辛基酚聚氧醚2kg、脂肪醇聚氧乙烯(7)醚2kg、聚乙二醇4000 4kg、水20kg，在100L玻璃搅拌反应釜中均匀搅拌1小时，获得混合物A；

(2)将混合物A与APG0814 40kg、XL-40 3kg、二乙二醇丁醚5kg、三乙醇胺50g、苯并三唑50g、水19.9kg混合，搅拌1小时，即获得对比例1灭火剂。

对比例2：

本对比例的变压器油火灾安全灭火剂，包括以下组分：2kg辛基酚聚氧醚(3.33％)、2kg脂肪醇聚氧乙烯(7)醚(3.33％)、4kg聚乙二醇4000(6.67％)、4kg FS-30(6.67％)、3kg XL-40(5.0％)、5kg二乙二醇丁醚(8.33％)、50g三乙醇胺(0.08％)、50g苯并三唑(0.08％)、39.9kg水(66.5％)。

本对比例的变压器油火灾安全灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别称取辛基酚聚氧醚2kg、脂肪醇聚氧乙烯(7)醚2kg、聚乙二醇4000 4kg、水20kg，在100L玻璃搅拌反应釜中均匀搅拌1小时，获得混合物A；

(2)将混合物A与FS-30 4kg、XL-40 3kg、二乙二醇丁醚5kg、三乙醇胺50g、苯并三唑50g、水19.9kg混合，搅拌1小时，即获得对比例2灭火剂。

对比例3：

本对比例的变压器油火灾安全灭火剂，包括以下组分：2kg辛基酚聚氧醚、2kg脂肪醇聚氧乙烯(7)醚、4kg聚乙二醇4000、4kg FS-30、40kg APG0814、5kg二乙二醇丁醚、50g三乙醇胺、50g苯并三唑和39.9kg水。

本对比例的变压器油火灾安全灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别称取辛基酚聚氧醚2kg、脂肪醇聚氧乙烯(7)醚2kg、聚乙二醇4000 4kg、水20kg，在100L玻璃搅拌反应釜中均匀搅拌1小时，获得混合物A；

(2)将混合物A与FS-30 4kg、APG0814 40kg、二乙二醇丁醚5kg、三乙醇胺50g、苯并三唑50g、水19.9kg混合，搅拌1小时，即获得对比例3灭火剂。

对比例4：

本对比例的变压器油火灾安全灭火剂，包括以下组分：4kg FS-30、40kg APG0814、3kg XL-40、5kg二乙二醇丁醚、50g三乙醇胺、50g苯并三唑、19.9kg水。

本对比例的变压器油火灾安全灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

将FS-30 4kg、APG0814 40kg、XL-40 3kg、二乙二醇丁醚5kg、三乙醇胺50g、苯并三唑50g、水19.9kg混合，搅拌1小时，即获得对比例4灭火剂。

对比例5：

本对比例的灭火剂，包括以下组分：4kg阴离子表面活性剂F1157、40kg阴离子表面活性剂K12、19.9kg水。

本对比例的变压器油火灾安全灭火剂的制备方法，包括以下步骤：

将F1157 4kg、K12 40kg、水19.9kg混合，搅拌1小时，即获得对比例5灭火剂。

应用效果一：

首先将直径为100cm的油盘放在水平地面上，先在油盘中添加20L水(起降温作用，防止油盘烧坏)，再加10L 25#克拉玛依变压器油，最后再加500mL汽油用于引燃。采用纯水和添加实施例1-5中配置灭火剂的水进行灭火，采用高压细水雾泵组和喷头进行灭火，泵组压力为12MPa，流量为750mL/min。引燃火盘，首先预燃360s，然后启动水泵组，升高水泵压力，实施灭火，明火熄灭后停止喷射灭火剂，并记录灭火时间。为保证可重复性，每组试验开展至少两次，取平均值。以上灭火剂的有效灭火时间对比如下：

样品	纯水	实施例1	对比例1	对比例2	对比例3	对比例4
							灭火时间(s)	100	25	61	44	58	57

以上灭火试验结果表明，实施例1的灭火效果强于对比例1-4。实施例1较对比例1，前者特别加入了非离子含氟表面活性剂，可以在其表面快速形成一层阻隔氧气的氟碳表面活性剂薄膜，使灭火剂快速铺张在燃烧物表面上，阻碍燃烧物与氧气接触，窒息火焰燃烧，因此灭火速度显著提升。实施例1较对比例2，前者特别加入了非离子烷基多糖苷类表面活性剂APG0814；非离子氟碳表面活性剂与非离子烷基多糖苷类表面活性剂产生协同效应，进一步降低水系灭火剂与燃烧物表面的界面张力，增强其与燃烧物的亲和力，提升灭火剂的整体灭火性能，因此灭火效率更高。实施例1较对比例3，前者特别加入了非离子型有机硅表面活性剂聚硅氧烷聚醚共聚物，该类表面活性剂和非离子型氟碳表面活性剂、烷基多糖苷类表面活性剂一起复配，特别能降低灭火剂与油表面的界面张力，提升灭火剂的铺展和灭火速度。因此，实施例1的灭火效果强于对比例3。此外，本发明的申请人研究发现，变压器油火属于重油，其灭火机理不同于汽油、柴油等，除了物理覆盖灭火机理外，还特别需要利用乳化降燃灭火机理，因此，本发明在实施例1中添加了非离子型乳化降燃剂聚氧乙烯醚类成分，使得变压器油的可燃性大大降低，使灭火速度大大提升，实现阻止燃烧的功能，因此灭火能力更强。最终，实施例1展现了很好的扑灭变压器油火灾的效果。

应用效果二：

根据国标GB15308-2005《泡沫灭火剂》第5.10.5.2中的规定设置灭火剂阻燃性试验，记录25％的燃料面积被引燃的时间，即25％阻燃时间。以上灭火剂的25％阻燃时间对比如下：

样品	纯水	实施例1	对比例1	对比例2	对比例3	对比例4
							灭火时间(分钟)	3	15	11	13	11	6

以上试验说明，实施例1和对比例4中添加有非离子型乳化降燃剂聚氧乙烯醚类成分，对比例1至3未添加非离子型乳化降燃剂。因此，实施例1和对比例4的被引燃时间明显低于对比例1至3，体现了本发明灭火剂很好的乳化阻燃效果。

应用效果三：

根据国标GB4351.1-2005《手提式灭火器第1部分：性能与结构要求》中第7.13条中规定要求设置带电绝缘性试验。将一块尺寸为(1±0.025)m×(1±0.025)m的金属板垂直悬挂在绝缘的支架上，将金属板连接到变压器上，使金属板与大地之间建立一个(36±3.6)kV的交流电压。这回路的阻抗应是：当一个等于通常初级10％的电压被加在初级上，且次级短路时，则次级电流不小于0.1mA。然后，固定灭火器在绝缘支架上，使喷嘴保持距离金属板中心l m，并与金属板成直角对准金属板中心，灭火器与大地连接，对配有喷射软管的灭火器，喷嘴应与手把连接，再与大地连接。金属板通电，打开灭火器喷射，测量流过灭火器与大地间的电流，直至喷射结束。

样品	纯水	实施例1	对比例1	对比例2	对比例3	对比例4	对比例5
								电流值(mA)	0.22	0.18	0.20	0.18	0.15	0.19	89

以上试验说明，实施例1和对比例1-4均采用了本发明的非离子型成分，因此带电灭火能力强，泄露电流值均在0.5mA以下，对人体是安全的，因此可以实现带电灭火。而对比例5采用了现今常见灭火剂的离子型组分，造成泄露电流值显著大于0.5mA，极易造成人体触电，不能实现带电灭火。

以上实施例和应用实验结果表明，本发明变压器油火灾带电安全灭火剂灭火性能优异、乳化降燃能力强、电气绝缘性能好，可广泛应用于电气、电力带电安全灭火。

上述实施例仅为说明本发明所用举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员而言，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。在此不一一列举。而这些属于本发明所引申的显而易见的变化或变动仍然处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种变压器油火灾安全灭火剂，其特征在于，以质量百分含量计，包括以下组分：

0.1%-10% 非离子型含氟表面活性剂；所述非离子型含氟表面活性剂选自型号为FS-30、FS-31、FS-10、FC-001、FN-6810、KX-106、DX-3071中的一种或者几种表面活性剂；

5%-50% 非离子型碳氢表面活性剂；

0.5%-5% 非离子型有机硅表面活性剂；所述非离子型有机硅表面活性剂选自型号为Skytype 608、XL-40、DC-190、3225C、DC-193中的一种或者几种；

0.2%-15% 非离子型乳化降燃剂；所述非离子型乳化降燃剂选自聚氧乙烯醚类物质、聚氧乙烯醚-聚丙乙烯醚共聚物、聚多元醇中的一种或者几种；

1%-15% 非离子型增溶剂；

0.01%-2% 非离子型缓蚀剂和15%-50% 水。

2.如权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述非离子型碳氢表面活性剂选自烷基多糖苷类表面活性剂。

3.如权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述非离子型碳氢表面活性剂选自型号为APG0810、APG0814、APG1214、APG0816、APG1216和APG1618中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述聚氧乙烯醚类物质选自辛基酚聚氧醚、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯(7)醚、脂肪醇聚氧乙烯(3)醚中的一种或多种；所述聚氧乙烯醚-聚丙乙烯醚共聚物选自丙二醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、丙三醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段式共聚物中的一种或多种；所述聚多元醇选自聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000中的一种或两种。

5.如权利要求1所述的灭火剂，其特征在于，所述非离子型增溶剂选用乙二醇单丁醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇乙醚、乙二醇、正丁醇、正戊醇中的一种或者几种；所述缓蚀剂选用聚氧乙烯醚丙三醇膦酸酯、一乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺、苯并三唑、疏基苯并三氮唑中的一种或者几种。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的变压器油火灾安全灭火剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将非离子型乳化降燃剂与水混合均匀，获得混合物A；该步骤中水的用量占水总量的45%-55%；

（2）将所述混合物A与非离子型含氟表面活性剂、非离子型碳氢表面活性剂、非离子型有机硅表面活性剂、非离子型增溶剂、非离子型缓蚀剂及余量的水混合均匀，即得到所述变压器油火灾安全灭火剂。