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各类灭火剂分类及合用边界

日期:2019-10-17 05:48 来源:

  各种灭火剂分类及适用范围_化学_自然科学_专业资料。各种灭火剂分类及适用范围 一、水 水是应用最广泛的天然灭火剂,它可以单独使用,也可以与不 同的化学剂组成混合液使用。现有消防器材中,用水灭火的占很大比 例。例如:作为重要灭火工具的消防车,多数是离

  各种灭火剂分类及适用范围 一、水 水是应用最广泛的天然灭火剂,它可以单独使用,也可以与不 同的化学剂组成混合液使用。现有消防器材中,用水灭火的占很大比 例。例如:作为重要灭火工具的消防车,多数是离不开水的;在固定灭 火装置中,水喷淋系统使用的最多最广;对于泡沫灭火系统来说,泡沫 混合液中就含有94%或97%的水。因此,水不仅现在,而且将来也是 重要的和不可缺少的灭火剂。 (一)水的物理化学性质 纯水是一种五色、无味、无嗅的透明液体。水具有三种不同形 态,即气态、液态和固态。水的比热、汽化热较大,所以用水灭火的效 果很好。 水能与许多物质发生化学反应,如活性金属、金属氢化物、碳 化碱金属、硅金属化合物、磷化物、硼氢类物质等,产生可燃气体,同 时放出一定热量,当温度达到可燃气体的自燃点或可燃气体接触到火源 时,便会立即引起燃烧或爆炸,水在1 500℃时还会发生分解,生成氢 气和氧气,形成气体爆炸性混合物,如遇见火会发生爆炸。 仓库消防用水一般取自于自燃界,含有一定杂质,有一定的电 导率,水中的电解质越大,其电导率越大,因此,一般不能用水扑救电 气火灾。此外,一般水的比重比油品的密度大,用水直接灭火会引起油 品流散飞溅,造成火灾蔓延,因此不能用水直接灭油品火灾。 (二)水的灭火作用 1.冷却作用 冷却是水的主要灭火作用。水的热容量和汽化潜热很大,水的 比热为4.184焦/(克·度),也就是说,每公斤水的温度升高1℃,就会 吸收4184焦的热量;水的蒸发潜热为2.259千焦/克,即每公斤水蒸 发汽化时,要吸收2259千焦的热量。因而当水与炽热的燃烧物接触 时,在被加热和汽化的过程中,就会大量吸收燃烧物的热量,使燃烧物 冷却。 当水与炽热的含碳可燃物接触时,还会发生化学反应,并吸收 大量的热。 由此可见,水与炽热的燃烧物接触后,就会通过上述物理作用 和化学反应,从燃烧物吸收大量的热,迫使燃烧物的温度大幅度下降, 而最终停止燃烧。 在扑救油罐火灾时,需要用大量的水对着火油罐及相邻的油罐 进行冷却,以降低油罐温度,防止油罐变形、倒塌,并使泡沫免受高温 油品和炽热罐壁的破坏,提高灭火效率。同时可以延缓油品的沸腾、喷 溅,为扑救工作赢得时间。 2.窒息作用 水灭火时,遇到炽热燃烧物而汽化,产生大量水蒸气,1公斤水 可生成1 700升(100℃)水蒸气。当温度t升高,生成的水蒸气更多。水生 成水蒸气后,体积急剧增大,大量的水蒸气占据了燃烧区的空间,阻止 了周围的空气进入燃烧区,从而显著地降低燃烧区域内的含氧量,迫使 氧逐渐减少,一般情况下,空气中含有35%体积的水蒸气,燃烧就会停 止。 3.乳化作用 用水喷雾灭火设备扑救油类等非水溶性可燃液体火灾时,由于 雾状水射流的高速冲击作用,微粒水珠进入液层并引起剧烈的扰动,使 可燃液体表面形成一层由水粒和非水溶性液体混合组成的乳状物表层, 这样就可减少可燃液体的蒸发量而难于继续燃烧。 4.水力冲击作用 水在机械的作用下,密集的水流具有强大动能和冲击力,可达 数十甚至数百顿每平方厘米。高压的密集水流强烈地冲击着燃烧物和火 焰,使燃烧物冲散和减弱燃烧强度进而达到灭火目的。 由此可见,水的灭火作用不是某一种作用,而是几种综合作用 的结果。但是,冷却是水的主要灭火作用。 二、泡沫灭火剂 凡能够与水混溶,并可通过化学反应或机械方法产生灭火泡沫 的灭火药剂,称为泡沫灭火剂。泡沫灭火剂一般由发泡剂、泡沫稳定 剂、降粘剂、抗冻剂、助溶剂、防腐剂及水组成。 (一)泡沫灭火剂的分类 按照泡沫的生成机理,泡沫灭火剂可分为化学泡沫灭火剂和空 气泡沫灭火剂。化学泡沫是通过两种药剂的水溶液发生化学反应生成 的,泡沫中所包含的气体为二氧化碳。空气泡沫是通过搅拌而生成的, 泡沫中所包含的气体一般为空气。空气泡沫灭火剂按其发泡倍数又可分 为低倍数泡沫、中倍数泡沫和高倍数泡沫三类。根据发泡剂的类型和用 途,低倍数泡沫灭火剂又可分为蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、水成膜泡沫、 抗溶性泡沫和合成泡沫灭火剂五种类型。 发泡倍数是指泡沫灭火剂的水溶液变成灭火泡沫后的体积膨胀 倍数。低倍数泡沫的发泡倍数一般在20倍以下,中倍数泡沫的发泡倍数 一般在20~200倍之间;高倍数泡沫的发泡倍数一般在200~1 000倍之 间。 (二)泡沫灭火剂的灭火原理 通常使用的灭火泡沫,发泡倍数范围为2~1 000,比重在0. 001~0.5之间。由于泡沫的比重远远小于一般可燃液体的比重,因而 可以漂浮于液体的表面,形成一个泡沫覆盖层。同时泡沫又有一定的粘 性,可以粘附于一般可燃固体的表面。其灭火作用表现在以几个方面。 1.阻隔作用。灭火泡沫在燃烧物表面形成的泡沫覆盖层,可使 燃烧表面与空气隔离。 泡沫层封闭了燃烧物表面,可以遮断火焰对燃烧物的热辐射, 阻止燃烧物的蒸发或热解挥发,使可燃气体难以进入燃烧区。 2.冷却作用。泡沫析出的液体对燃烧表面有冷却作用。 3.释稀作用。泡沫灭火剂产生的泡沫受热蒸发,产生的水蒸气 有稀释燃烧区氧气浓度的作用。 (三)化学泡沫灭火剂 化学泡沫是指由两种药剂的水溶液通过化学反应产生的灭火泡 沫,这两种药剂称为化学泡沫灭火剂。 化学泡沫灭火剂主要有YP型、YPB型和YPD型三种型号。 YP型化学泡沫灭火剂利用于100L以下的泡沫灭火器中,是由内 药剂(酸性粉)和外药剂(碱性粉)组成。作为内药剂的酸性粉有磷酸、硫 酸铝、酸式硫酸铝,目前国内生产的化学灭火剂内药均为硫酸铝。化学 灭火剂的外药是由碱性粉,如碳酸氢钠、碳酸氢钾等,最常用的是碳酸 氢钠,加上少量经喷雾干燥成粉沫状的蛋白泡沫灭火剂组成。 YP型化学泡沫灭火剂出厂时,酸性粉和碱性粉分别装于两个不 同标志的塑料袋中,配制时组成每付药剂的内药剂和含18mol结晶水的 硫酸铝外药剂的重量比应在1.2:1~1.35:1的范围内效果最佳。 使用YP型化学泡沫剂灭火时,通常倒置灭火器,使酸性内药与 碱性外药混合,发生化学反应,反应中产生的二氧化碳,一方面在溶液 中形成大量微细的泡沫;同时使灭火器中的压力很快上升,在压力的作 用下,将生成的泡沫从灭火器的喷嘴中喷出;反应生成胶状氢氧化钠则 分布在泡膜上,使泡膜具有一定的粘性,易于粘附在燃烧物上,形成一 个连续的泡沫层,并通过冷却、抑制燃烧蒸发和隔离氧气的作用灭火。 YPB型化学泡沫灭火剂是在YP型化学泡沫灭火剂基础上研制成 功的一种新型化学泡沫灭火剂。它与YP型化学泡沫灭火剂相比,具有 泡沫粘度小,流动性和自封性好,而且具有很好的疏油能力和抑制油品 蒸发的能力,灭火效率高的特点,比同容量YP型化学泡沫灭火剂的灭 火效率高2~3倍,而且全部采用合成原料,保存期长。 YPB型化学泡沫以硫酸铝、碳酸氢钠作为发泡剂,并以氟碳表 面活性剂、碳氢表面活性剂为增效剂组成,它的泡沫产生原理、灭火原 理与YP型相同,但由于在碱性药剂中含有一定量的泡沫增效剂、氟氢 表面活性剂等,使灭火效率大大提高。 YPD型多功能金属皂化学泡沫灭火剂主要适用于极性液体火 灾,当内药和外药的水溶液混合时发生反应,形成金属皂沉淀,沉淀的 微粒分布在泡沫上,阻止了极性液体对泡沫的破坏,保证了泡沫层的形 成和灭火。 目前,化学泡沫灭火剂主要用于充装手推式和推车式化学泡沫 灭火器。 YP型和YPB型化学泡沫灭火剂,适用于扑救A类火灾和B类火 灾中的非水溶性液体火灾。YPD型化学泡沫灭火剂,适于扑救油品火灾 以及水溶性可燃液体火灾。 (四)蛋白泡沫灭火剂 蛋白泡沫灭火剂是由动物性蛋白质或植物性蛋白质的水解产物 组成的泡沫液,并加入稳定剂、防冻剂、缓蚀剂、防腐剂和粘度控制剂 等添加剂而制成的起泡性浓缩液。它是扑救原油及石油产品火灾最适宜 的灭火剂之一。 蛋白泡沫灭火剂是由动物性蛋白质,如牛、马、羊、猪的蹄 角,毛血或植物性蛋白质如豆饼、菜籽饼等,在碱性(氢氧化钠或氢氧 化钙)的作用下,经过部分水解后,再加工浓缩而成。蛋白泡沫液按与 水的混合比例分为6%和3%两种;按制造原料分为动物蛋白和植物蛋白 两类。 蛋白泡沫灭火剂适用于扑救石油和石油产品火灾,如汽油、煤 油、柴油、原油、重油、沥表、石蜡等的火灾;动物性和植物性油脂的 火灾;由于蛋白泡沫具有较好的粘附和覆盖作用,同时又具有一定的冷 却和润湿作用,所以,适用于扑救一般固体物质火灾;由于蛋白泡沫具 有较好的稳定性,因而常用于防止火灾的发生和蔓延,如输油管道、油 罐的石油产品发生泄漏或溢流时,可用蛋白泡沫覆盖,防止火灾发生, 然后再采取其他措施。在油罐区,当一个油罐着火时,对着火罐附近的 其他油罐可以喷射蛋白泡沫保护,以防止着火罐的热辐射引燃。 蛋白泡沫灭火剂不能用于扑救醇、醛、醚等水溶性可燃液体火 灾,因为极性液体有强烈的消泡作用,也不能用于扑救加醇汽油(含醇 量在10%以上)、电气、气体等火灾;不能采用液下喷射的方式扑救油 罐火灾;不能与一般干粉灭火剂联用。 (五)氟蛋白泡沫灭火剂 氟蛋白泡沫灭剂就是含有氟碳表面活性剂的蛋白泡沫灭火剂, 也称氟蛋白泡沫液。它是在蛋白泡沫液中加入2%或1%(体积比)的氟碳 表面活性剂预制液制成的。目前氟蛋白灭火剂是扑救石油及石油产品火 灾的主要灭火剂之一。 氟蛋白灭火剂除了具有蛋白泡沫稳定性和热稳定性好的优点 外,由于加入氟碳表面活性剂等成分,克服了蛋白泡沫流动性差,抵抗 燃烧污染能力低,灭火缓慢且不能与干粉灭火剂联合使用等缺点,其灭 火性能较蛋白泡沫灭火剂有了较大提高。 (六)水成膜泡沫灭火剂 水成膜泡沫灭火剂,又称“轻水”泡沫灭火剂或氟化学泡沫灭火 剂。它主要是由氟碳表面活性剂,碳氢表面活性剂、稳定剂以及其他添 加剂和水等组成。 在扑救石油产品火灾时,依靠泡沫和水膜的双重作用进行灭 火,而泡沫起主导作用。实验表明,水成膜泡沫灭火剂的灭火效力约为 蛋白泡沫的3倍。 水成膜泡沫灭火剂适用于通用的低倍数泡沫灭火设备,主要用 于扑救一般非水溶性可燃、易燃液体的火灾,且能迅速地控制火灾的蔓 延,还能与干粉灭火剂联用。也可采用液下喷射方法扑救油罐火灾,扑 救流淌液体火灾效果较好。但泡沫不够稳定,消失较快,而且对油面的 封闭时间和阻回燃时间也短,所以在防止复燃与隔离热液面的性能方 面,不如蛋白泡沫和氟蛋白泡沫。 (七)高倍数泡沫灭火剂 高倍数泡沫灭火剂是以合成表面活性剂为基料的空气泡沫灭火 剂,水按一定比例混合后,通过高倍数泡沫产生器而生成泡沫,泡沫倍 数一般在200~1 000倍之间,我国于1980年研制的YEGZ的型高倍泡沫 已推广应用。 高倍数泡沫灭火剂按其配制混合液时使用水的类型,分为淡水 型和海水型两种。 高倍数泡沫是按一定比例混合的高倍数泡沫灭火剂水溶液通过 高倍数泡沫产生器而生成的,它的发泡倍数高达200~1000倍,气泡直 径一般在10mm以上。由于它的体积膨胀大,再加上高倍数泡沫产生器 的发泡量大(大型的高倍数泡沫产生器可在一分钟内产生1 000m3以上 泡沫),泡沫可以迅速充满着火空间,覆盖燃烧物,使燃烧物与空气隔 绝;泡沫受热后产生的大量水蒸气大量吸热,使燃烧区温度急骤下降, 并稀释空气中含氧量,阻止火场的热传导、对流和热辐射,防止火势蔓 延。因此,高倍数泡沫灭火技术具有混合液供给强度小,泡沫供给量 大,灭火迅速,安全可靠,水渍损失少,灭火后现场处理简单等特点。 高倍数泡沫主要适用于扑救A类火灾和B类火灾中的非水溶性液 体火灾。特别适用于扑救有限空间内的火灾,如洞库、库房等的火灾。 对于这些场所,高倍数泡沫既可以灭火,又有助于排烟和驱除有毒气 体。 高倍数泡沫也适用于扑救大面积液体火灾,但在室外使用时, 应用防火堤等把覆盖物限制在一定的范围内。 三、干粉灭火剂 干粉灭火剂是一种干燥的、易于流动的固体粉末,一般借助于 灭火器或灭火设备中的气体压力,将干粉从容器喷出,以粉雾形态扑救 火灾。 (一)分类 干粉灭火剂按使用范围可分为普通干粉和多用于粉两大类。 1.普通干粉 普通干粉主要用于扑救可燃液体火灾、可燃气体火灾以及带电 设备火灾。主要品种有: (1)以碳酸氢钠为基料的碳酸氢钠干粉; (2)以碳酸氢钠为基料,但又添加增效基料的改性钠盐干粉; (3)以碳酸氢钾为基料的紫钾盐干粉; (4)以氯化钾为基料的钾盐干粉; (5)以硫酸钾为基料的钾盐干粉; (6)以尿素与碳酸氢钾(或碳酸氢钠)反应生成物为基料的氨基干 粉。 2.多用干粉 多用干粉不仅适用于扑救可燃液体、可燃气体和带电设备的火 灾,还适用于扑救一般固体物质火灾。主要品种有: (1)以磷盐为基料的干粉; (2)以硫酸铵与磷酸铵盐的混合物为基料的干料; (3)以聚磷酸铵为基料的干料。 (二)灭火机理 干粉灭火剂灭火时,主要是抑制作用。燃烧反应是一种链锁反 应。燃烧在高温作用下,吸收了活化能而被活化,产生了大量的活性基 团,它们与燃烧分子作用,不断生成新的活化基团和氧化物,同时放出 大量的热量维持燃烧链锁反应继续进行。当大量干粉以雾状形式喷向火 焰时,可以大大吸收火焰中的活性基团,使其数量急剧减少,中断燃烧 的链锁反应,从而使火焰熄灭。 此外,以磷酸铵盐为基料的干粉,当喷射到灼热的燃烧物表面 时,产生一系列化学反应,在固体表面生成一玻璃状覆盖层,使燃烧物 表面占空气中的氧隔开,从而使燃烧窒息。 (三)应用范围 1.普通干粉(碳酸氢钠干粉)灭火剂一般装于手提式、推车式灭 火器及干粉消防车中使用。主要用于扑救各种非水溶性及水溶性可燃、 易燃烧体的火灾,以及天然气和液化石油气等可燃气体火灾和一般带电 设备的火灾。 在扑救非水溶性可燃、易燃烧体火灾时,可与氟蛋白泡沫联 用,以取得更好的灭火效果,并可有效地防止复燃。 2.多用干粉(磷酸铵盐)灭火剂除与普通干粉灭火剂一样,能有 效地扑救易燃、可燃液(气)体和电气设备火灾外,还可用于扑救木材、 纸张、纤维等A类固体可燃物质的火灾。一般装于手提式和推车式灭火 器中使用。 四、二氧化碳灭火剂 二氧化碳是一种不燃烧、不助燃的惰性气体,而且价格低廉易 于液化,便于灌装和储存,是一种常用的灭火剂。 (一)灭火机理 二氧化碳灭火剂主要灭火作用是窒息作用。此外,对火焰还有 一定冷却作用。 二氧化碳灭火剂平时以液态的形式储存在灭火器或压力容器 中,灭火时从灭火器或设备中喷出,一般情况下1kg液态的二氧化碳汽 化产生0.5m3的二氧化碳气体,相对密度较大的二氧化碳能够排除燃 烧物周围的空气,降低空气中氧的含量。当燃烧区或空间含氧量低于 12%,或者二氧化碳浓度达到30~35%时,绝大多数燃烧都会熄灭。 当二氧化碳喷出时,汽化吸收本身热量,使部分二氧化碳变为 固态的干冰,干冰汽化时要吸收燃烧物的热量,对燃烧物有一定冷却作 用,但这种冷却作用远不能扑灭火焰,不是二氧化碳的主要灭火作用。 (二)应用范围 二氧化碳来源广泛,无腐蚀性,灭火时不会对火场环境造成污 染,灭火后能很快逸散,不留痕迹。它适用于扑救各种易燃液体火灾, 以及一些怕污染、损坏的固体火灾。另外,二氧化碳不导电,可用于扑 救带电设备的火灾。 由于二氧化碳灭火器的压力随温度而变化。温度过低,压力迅 速降低,其喷射强度也大大降低,失去灭火作用;温度过高,压力迅速 升高,影响安全使用。因此,国家规定二氧化碳灭火器使用的温度范围 为-20~55℃;二氧化碳液相在汽化时,吸收本身热量使温度很快降 到-79℃,使用时应防止冻伤;二氧化碳是一种弱毒气体,主要是对人 有窒息作用。空气中含有2%~4%的二氧化碳时,中毒者呼吸如快,当 浓度增加至4%~6%时,开始出现头痛,耳鸣和剧烈的心跳,呼吸次数 明显加快,当空气中含有20%的二氧化碳时,人便会死亡。因此,灭火 后人员应迅速离开,室内灭火后要打开门窗。 五、卤代烷灭火剂 卤代烷灭火剂是以卤原子取代烷烃分子中的部分氢原子或全部 氢原子后得到的一类有机化合物的总称。一些低级烷烃的卤代物具有不 同程度的灭火作用,这些具有灭火作用的低级卤代烷统称为卤代烷灭火 剂。 通常用作灭火剂的多为甲烷和乙烷的卤代物,分子中的卤素原 子为氟、氯、溴。氟原子的存在增加了卤代烷的惰性和稳定性,同时降 低了卤代烷的毒性和腐蚀性,氯原子和溴原子的存在,尤其是溴原子, 提高了卤代烷的灭火效能。 卤代烷灭火剂的命名原则是:用四个阿拉伯数字分别表示卤代 烷中碳和卤族元素的原子数,其排列顺序为,碳、氟、氯、溴。如果末 尾数字为零则略去。并在代号前面冠以Halon(哈龙),以区别一些其他 化合物。因此,卤代烷灭火剂也称“哈龙”灭火剂。 (一)灭火机理 卤代烷灭火剂主要通过抑制燃烧的化学反应过程,使燃烧中 断,达到灭火目的。其作用是通过夺去燃烧链锁反应中的活性基团来完 成,这一过程称为抑制过程。这一过程所需的时间比较短,所以灭火比 较迅速。而其他灭火剂大都是通过冷却和稀释等物理过程进行灭火的。 卤代烷灭剂具有灭火效率高、灭火迅速、用量省、汽化性强, 热稳定性和化学稳定性好,对环境和设备不会造成污染,长期储存不变 质(有效储存使用期达5年以上)等特点。 (二)应用范围 卤代烷灭火剂可用于扑救可燃气体、可燃液体火灾,可燃固体 的表层火灾,带电设备火灾。特别适宜扑救电子计算机、通讯设备等精 密仪器火灾。 (三)安全要求 1.卤代烷灭火剂一般都是以液化气的形式充装在压力容器中 的,因此充装时要遵守压力容器的安全充装规定; 2.使用时不能直接接触气体,防止冻伤; 3.在室内使用卤代烷灭火剂扑救火灾后,要立即打开门窗,防 止中毒; 4.卤代烷灭火剂应保存在-20~55℃的范围内,注意防止泄 漏。 5.由于卤代烷对大气臭氧层破坏严重,为了保护大气臭氧层, 美国等国家于1987年在加拿大签定了控制破坏大气臭氧层物品的协 定,这些破坏性物品其中包括有1211和1301灭火剂。因此,卤代烷灭 火剂在全世界范围内已逐步停止生产和禁止使用。 六、烟雾灭火剂 (一)组成 烟雾灭火剂是由硝酸钾、木炭、硫磺、三聚氰胺和碳酸氢钾组 成,呈深色粉状混合物。它是在发烟火药的基础上加以改进而研制成的 一种新型灭火剂。其典型配比为销酸钾50.5%、木炭12.5%、硫磺 3%、三聚氰胺26%和碳酸氢钾8%。 (二)灭火原理 烟雾灭火剂的灭火原理主要是窒息作用。烟雾灭火剂的各种组 分,可以在密闭系统中持续燃烧,而不须外界供给氧气,燃烧时产生大 量气体,其中85%以上是二氧化碳、氮气等惰性气体。所谓烟雾,就是 灭火剂燃烧反应的气态产物及浮游于其中的固体颗粒。用它扑救油罐火 灾时,这些烟雾从发烟器喷嘴喷出,能迅速充满油罐内空间,排挤罐内 的其他气体,阻止外界空气流人罐内,大大稀释了罐内的氧气和可燃气 体浓度,从而使燃烧窒息。 除窒息作用外,烟雾灭火剂还有以下灭火作用,烟雾灭火剂能 阻断燃油蒸气进入燃烧区,将油面封闭,此外烟雾灭火剂颗粒有一定的 捕捉活性基团,抑制燃烧链锁反应的作用,没燃完的灭火剂残渣散落在 油面上,有一定的覆盖作用。 (三)应用范围 烟雾灭火剂具有灭火速度快;设备简单,投资少;不用水,不 用电,节省人力物力;灭火后杂质少,对油品污染小。特别适用于缺 水,交通不便,油罐少而分散的偏远地区。 烟雾灭火剂主要用于扑救2000m3下的柴油、原油、重油等小 型的钢质油罐火灾;对直径3m以下的酮、酯、醇的储罐火灾,也有较 好的灭火效果。 目前,只限于在1 000m3以下的新建柴油储罐使用。

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