CN116459484A - 一种灭火剂组合物、灭火组合物的制备方法及灭火装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力设施灭火技术领域，更具体地，目的之一是提供一种灭火剂组合物，用于，按重量份数计，包括：全氟己酮35‑45份，溴代三氟丙烯20‑30份，氮气30‑40份。本发明的第二目的是提供该灭火剂组合物的制备方法，包括以下步骤：S1.将所述重量份数的全氟己酮和所述重量份数的溴代三氟丙烯混合，制得第一混合物；S2.将所述第一混合物与所述重量份数的氮气灌封至同一容器中，即制得所述灭火剂组合物。本发明的第三目的是提供一种装载有该灭火剂组合物的灭火装置，灭火装置具体为采用可弯曲高分子材料制得的柔性管，柔性管的两端设有封堵装置，其中，可弯曲高分子材料为感温材料，该感温材料在90℃‑100℃时受热≤10s即发生破裂。

Description

一种灭火剂组合物、灭火组合物的制备方法及灭火装置
技术领域
本发明涉及电力设施灭火技术领域，更具体地，涉及一种灭火剂组合物、灭火组合物的制备方法及灭火装置。
背景技术
在为广大用户输送电力的过程中，配电箱、柜式电气设备等担当着重要角色，但由于设备老化、接触不良、外部异物(如鼠、蛇等动物及水、污秽等)进入引起的温升和短路故障造成的电气火灾往往直接影响到电网的供电可靠性及用电安全。
目前广泛使用的灭火装置通常通过钢瓶存储干粉、二氧化碳及其他灭火剂，此外，传统高压开关柜火灾通过人工方式灭火，运维人员使用二氧化碳或者干粉灭火器对着火处进行灭火。然而，此方法存在着以下不足：1、需要人工发现火情后进行手工操作，及时性无法保证；2、难以对开关柜内部起火区域进行直接定向灭火；3、金属材质的灭火装置影响电场分布，存在引发局部放电的安全隐患；4、灭火过程中存在安全风险。
针对传统灭火方式存在的问题，有部分厂家采用钢瓶接探火管通过小孔插入开关柜的方式进行感温灭火。然而，钢瓶接探火管的方式由于钢瓶具有一定体积，在一些空间相对有限的小型电力设备中难以使用，即使是使用在具有一定空间的电力设施中，其也会影响其他必要装置的安装布局。
在灭火剂方面，随着近年来对环保重视程度的提高，要求开关柜灭火装置具有清洁环保、安全无毒等特点。同时，如果灭火剂选择不当，一次灭火后有可能造成开关柜内部不可恢复的绝缘故障。显然，常规的灭火剂无法满足配电箱柜的灭火需求。有鉴于此，部分用户开始采用七氟丙烷、全氟己酮等新型灭火剂。然而，单一组分的新型灭火剂虽可满足清洁环保、安全无毒且不影响通电等的要求，但由于其气化过程较快，持续灭火性能存在短板，有可能导致着火点复燃的情况。
因此，有必要针对现有的新型灭火剂以及灭火方式进行改进。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，第一方面是提供一种灭火剂组合物，用于解决现有灭火剂运用在电力设施灭火时气化过程快、持续灭火能力差的问题。
本发明采取的技术方案是，第一方面是提供一种灭火剂组合物，，按重量份数计，包括：全氟己酮35-45份，溴代三氟丙烯20-30份，氮气30-40份。
其中，全氟己酮的化学结构式如式1所示，化学名为全氟-2-甲基-3-戊酮,CAS号:756-13-8,化学代号为FK5112,分子式为C6F12O。沸点：49℃，密度为1.6g/cm3。全氟己酮(FK-5-1-12)在常温下是一种无色、透明、绝缘的液体,容易汽化，蒸汽压为水的12倍，蒸发热是水的1/25，这些性质使它在常温下可以液态方式储存，在使用时则是以气体形式全淹没或局部喷射进行灭火。气化过程中，通过吸热达到灭火的效果。它可以作为洁净灭火剂，不含固体颗粒、油脂、和氯溴等破坏臭氧的成分，释放后不留下残留余物，能在低压储罐保存，运输方便。具有灭火效率高、灭火浓度低和毒性低等优点，是一种环保清洁的新型灭火剂。
溴代三氟丙烯的化学结构式如式2所示，化学名为2-溴-3,3,3-三氟丙烯,CAS号:1514-82-5化学式为：C3H2BrF3，化学代号为：2-BTP。沸点：77.87℃，密度为1.706g/cm3。在室温和常压下为无色、无味的澄清液体。2-BTP分子中含有不饱和双键，能够在燃烧时释放Br·游离基，抑制燃烧反应。在大气中极易分解，一般仅存活三到五天，不会进入平流层破坏臭氧，是一种环境友好型卤代烃灭火剂。由于其具备较高的比热容，因此也可用作制冷剂。在本灭火剂配方中，溴代三氟丙烯沸点较全氟己酮高，且比重较空气重，在气化过程中对着火点温度吸收能力较强，可有效降低着火点温度。
氮气，是氮元素形成的一种单质，化学式N2。常温常压下是一种无色无味的惰性气体，用在灭火剂中可于存储过程保持灭火剂的压力，此外，还能隔绝燃烧过程中的氧气以及对灭火剂液体组分的气化过程起到缓释作用。
一种灭火剂组合物，其特征在于，按重量份数计，包括：全氟己酮35-45份，溴代三氟丙烯20-30份，氮气30-40份。
进一步地，所述氮气为工业用氮气。
本发明的第二方面是提供一种上述灭火剂组合物的制备方法，包括以下步骤：
S1.将所述重量份数的全氟己酮和所述重量份数的溴代三氟丙烯混合，制得第一混合物；
S2.将所述第一混合物与所述重量份数的氮气灌封至同一容器中，即制得所述灭火剂组合物。
优选地，步骤S1中，所述全氟己酮和所述溴代三氟丙烯均为液态。
优选地，步骤S2中，灌封至同一容器后，设定灌封压力为1.4MPa-1.8MPa。
本发明的第三方面是提供一种灭火装置，所述灭火装置装载有上述的灭火剂组合物或者上述制备方法制得的灭火剂组合物。
进一步地，所述灭火装置为采用高分子材料制得的可弯曲柔性管，所述柔性管的两端设有封堵装置。
进一步地，所述高分子材料为感温材料。
进一步地，所述感温材料在90℃-100℃时受热破裂。
进一步地，所述感温材料开始受热至发生破裂的时间≤10s。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本灭火剂组合物中的组分均为易挥发的洁净气体，在灭火过程中对人员无害，对大气无污染；
(2)在灭火剂释放过程中，不改变电气设备的绝缘性能，适用于电气火灾的预防和自动处理；
(3)本灭火剂组合物采用隔绝氧气和物理降温相结合的方式，降温效果明显且持续时间长，可有效避免火灾源复燃的情况；
(4)采用感温自启动材料制成的柔性管作为该灭火剂组合物的容器，使得灭火装置可自发启动，实现自动、即时灭火，同时，柔性管可根据不同空间进行适应性的外形调整，减少占用空间，避免影响电力设施其他零部件的布局。
(5)采用感温破裂温度为90℃-100℃的高分子材料，符合针对电力设施中绝缘材料的低着火点的预防要求，且该材料从受到破裂温度加热开始至发生破裂的时间≤10s，大大缩短灭火装置释放灭火剂的时间，实现即时、高效灭火的目的。
附图说明
图1为测试例1中试样、热电偶采集器位置示意图。
图2为测试例1中试样测试过程中的温度变化折线图。
图3为实施例6灭火装置及结构示意图。
图4为实施例6灭火装置的安装方式示意图。
附图标记：待测样品1、温度采集器2、柔性管3、封堵装置4。
具体实施方式
本发明实施例中采用的试剂均为市售常规产品。
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
按重量份数计，取40份全氟己酮(液态)和25份溴代三氟丙烯(液态)进行充分混合后，制得液体混合物，置于一容器中，将35份工业氮气和上述液体混合物在灌封设备中混合，并设定灌封压力为1.6MPa，即配制得到灭火剂组合物。
实施例2
按重量份数计，取35份全氟己酮(液态)和25份溴代三氟丙烯(液态)进行充分混合后，制得液体混合物，置于一容器中，将40份工业氮气和上述液体混合物在灌封设备中混合，并设定灌封压力为1.4MPa，即配制得到灭火剂组合物。
实施例3
按重量份数计，取45份全氟己酮(液态)和25份溴代三氟丙烯(液态)进行充分混合后，制得液体混合物，置于一容器中，将30份工业氮气和上述液体混合物在灌封设备中混合，并设定灌封压力为1.8MPa，即配制得到灭火剂组合物。
实施例4
按重量份数计，取45份全氟己酮(液态)和20份溴代三氟丙烯(液态)进行充分混合后，制得液体混合物，置于一容器中，将35份工业氮气和上述液体混合物在灌封设备中混合，并设定灌封压力为1.6MPa，即配制得到灭火剂组合物。
实施例5
按重量份数计，取40份全氟己酮(液态)和30份溴代三氟丙烯(液态)进行充分混合后，制得液体混合物，置于一容器中，将30份工业氮气和上述液体混合物在灌封设备中混合，并设定灌封压力为1.6MPa，即配制得到灭火剂组合物。
实施例6
如图3所示，本实施例提供一种灭火装置，该灭火装置具体是采用高分子材料制得的可弯曲柔性管3，可弯曲柔性管3的两端设有封堵装置4，柔性管3中灌封有实施例1-5任选一个制得的灭火剂组合物，其中，高分子材料为感温材料，具体是以高密度聚乙烯为基材，添加少量的增韧剂和耐老化材料一起复合制备得到，该感温材料制得的柔性管，当管内压力为0.5-2.0MPa，经90℃-100℃加热，则在10s内即可发生破裂。
结合图4所示，可以理解，采用上述高分子材料使柔性管3可根据电力设施的实际空间条件进行适应性的弯曲调整，从而可通过直接安装、S型安装、卷曲安装或是随柜体安装等多种方式安装设置，以符合各种电力设施的布局要求，同时，还使灭火剂喷出的角度可灵活调节，进一步提升灭火效果。此外，由于该高分子材料为感温材料，从而在相应的环境温度下可自发出现破裂，达到自动、即时灭火的效果，配合本发明的灭火剂组合物具有的不改变电气设备的绝缘性能的特性，可符合适电气火灾的预防和自动处理要求。
对比例1
本对比例采用与实施例1一致的灌封设备和灌封条件，灌封压力设定为1.6MPa，区别在于灭火剂组分只选用全氟己酮一种。
对比例2
本对比例采用与实施例1一致的灌封设备和灌封条件，灌封压力设定为1.6MPa，区别在于灭火剂组分，具体为：按重量份数计，由65份全氟己酮和35份氮气组成。
对比例3
按重量份数计，取60份全氟己酮(液态)和20份溴代三氟丙烯(液态)进行充分混合后，制得液体混合物，置于一容器中，将20份工业氮气和上述液体混合物在灌封设备中混合，并设定灌封压力为1.6MPa，即配制得到灭火剂组合物。
对比例4
按重量份数计，取20份全氟己酮(液态)和50份溴代三氟丙烯(液态)进行充分混合后，制得液体混合物，置于一容器中，将30份工业氮气和上述液体混合物在灌封设备中混合，并设定灌封压力为1.6MPa，即配制得到灭火剂组合物。
对比例5
按重量份数计，取70份全氟己酮(液态)和15份溴代三氟丙烯(液态)进行充分混合后，制得液体混合物，置于一容器中，将15份工业氮气和上述液体混合物在灌封设备中混合，并设定灌封压力为1.6MPa，即配制得到灭火剂组合物。
测试例1
测试条件：如图1所示，选择内腔体积为800mm×600mm×350mm的密闭烘箱(模拟典型配电箱的内部尺寸，采用密闭烘箱目的是为了减少外部散热对试验效果的影响)，将灭火剂待测样品1灌封到实施例6所述的柔性管3中，柔性管3两端通过封堵装置4密封，然后悬挂绑扎在密闭烘箱的上横梁上，烘箱内采用热电偶温度采集器2采集灭火剂待测样品1正下方250mm处温度。
测试方法：将烘箱的温度加热至85℃，静置30min待温度均匀后，将温度设定为100℃，以灭火剂待测样品受热破裂喷出灭火剂作为起始时间，关闭烘箱电源，分别测量不同实施例、对比例的灭火剂组合物在30s、1min、5min、10min的温度值。
测试结果：针对实施例1、对比例1和对比例2的测试数据如下表所示，
上述试样的温度变化折线图如图2所示，结果显示，采用本发明的配方及工艺达到了既定的效果，可以在配电箱柜电气设备灭火中起到有效降温，防止复燃的目的，而当采用对比例1、2的单组分灭火剂或者双组分灭火剂时，则在各个测试时间内的降温效果均明显劣于实施例的3组分灭火剂组合物配方，如此，扑灭明火的速度下降，着火点复燃的几率显然会提升。此外，还同时对实施例2-5以及对比例3-5的灭火剂组合物进行了上述的灭火测试，综合所有测试结果表明，实施例1-5在任意测试时间点，其降温效果均优于对比例1-5，说明本实施例的灭火剂组合物具有更持久、更快速的降温效果，而其中，实施例1的配方在测试的各个时间点具有所有实施例中最优的降温效果。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种灭火剂组合物，其特征在于，按重量份数计，包括：全氟己酮35-45份，溴代三氟丙烯20-30份，氮气30-40份。
2.根据权利要求1所述的灭火剂组合物，其特征在于，所述氮气为工业用氮气。
3.一种权利要求1或2所述灭火剂组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将所述重量份数的全氟己酮和所述重量份数的溴代三氟丙烯混合，制得第一混合物；
S2.将所述第一混合物与所述重量份数的氮气灌封至同一容器中，即制得所述灭火剂组合物。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述全氟己酮和所述溴代三氟丙烯均为液态。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，灌封至同一容器后，设定灌封压力为1.4MPa-1.8MPa。
6.一种灭火装置，其特征在于，所述灭火装置装载有权利要求1或2所述的灭火剂组合物或者权利要求3-5任一项所述制备方法制得的灭火剂组合物。
7.根据权利要求6所述的灭火装置，其特征在于，所述灭火装置为采用高分子材料制得的可弯曲柔性管，所述柔性管的两端设有封堵装置。
8.根据权利要求7所述的灭火装置，其特征在于，所述高分子材料为感温材料。
9.根据权利要求8所述的灭火装置，其特征在于，所述感温材料在90℃-100℃时受热破裂。
10.根据权利要求9所述的灭火装置，其特征在于，所述感温材料开始受热至发生破裂的时间≤10s。
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