一种抑制细水雾灭火初期火焰增强的复合气液两相灭火剂的制作方法

本发明涉及灭火技术，特别是一种抑制细水雾灭火初期火焰增强的复合气液两相灭火剂。
背景技术：
：细水雾作为灭火介质具有灭火迅速、清洁、环保等很多优点，是一种有广泛应用前景的哈龙替代品。然而，在细水雾初始喷雾阶段，由于液滴尺寸小，比表面积大，蒸发速度更快，对火焰的扰动也更强，加速了空气和燃料蒸汽的混合，致使火焰在短时间内得到强化，火焰的尺度会突然增大。这种火焰强化可大大增加引燃周围可燃物的可能性，对消防人员的生命安全也构成巨大威胁。因此发展更为安全、清洁、高效的细水雾灭火剂具有重要意义。为确保灭火安全，目前，在提高细水雾灭火效率方面国内外主要是通过表面活性剂实现水雾粒径的细小化，或加入碱金属等无机盐、过渡金属化合物等提高灭火的化学抑制作用，灭火效能受化学添加剂的种类与浓度的影响。然而，由于化学添加剂中灭火物质的释放受水雾蒸发的影响，单一含添加剂细水雾不可避免地对火焰形成扰动，灭火初期的火焰突然增强现象并不能被有效控制，未能有效解决，细水雾灭火仍存在安全问题。技术实现要素：针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种抑制细水雾灭火初期火焰增强的复合气液两相灭火剂，可有效解决改善水雾对火焰的控火效能，同时显著弱化细水雾灭火初期的火焰增强现象，提高灭火安全性的问题。本发明解决的技术方案是，一种抑制细水雾灭火初期火焰增强的复合气液两相灭火剂，包括液相部分和气相部分，液相部分和气相部分的体积比为260-280︰1，液相部分是由细水雾复合添加剂加水稀释制成，气相部分为惰性气体，所述的细水雾复合添加剂是由质量百分比计的：6.0%-12.0%碳氢表面活性剂，2.0%-6.0%氟碳表面活性剂，3.0%-20.0%钾盐，1.0%-10.0%异丙醇，余量为水制成，其中，将碳氢表面活性剂、氟碳表面活性剂、钾盐、异丙醇依次加入水中溶解，制成细水雾复合添加剂原液，将细水雾复合添加剂原液再加水稀释至质量浓度3-10%，成液相部分；所述的碳氢表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚或十六烷基三甲基溴化铵中的一种；所述的氟碳表面活性剂为全氟烷基羧酸盐、全氟烷基磺酸盐、全氟烷氧基苯磺酸盐或全氟丙氧基硫酸盐中的一种；所述的钾盐为碳酸钾、草酸钾、醋酸钾、硝酸钾、磷酸二氢钾或氯化钾中的一种；所述的惰性气体为二氧化碳、氮气或ig541中的一种；所述的ig541是一种混合气体，由体积百分计的：52%氮、40%氩、8%二氧化碳组成，是一种无色、无味、无毒、不导电的气体，臭氧耗损潜能值odp=0，温室效应潜能值gwp=0，其在大气中存留的时间很短，是一种绿色环保型灭火剂。本发明组方科学合理，使用方便，效果好，可有效防止水雾蒸发速率增加，在提高细水雾对火焰控火效能的同时，能显著弱化细水雾灭火初期的火焰增强现象，提高灭火安全性，是灭火剂上的一大创新，有显著的经济和社会效益。附图说明图1为本发明灭火与其他不同灭火剂作用下火焰温度随时间变化曲线图。具体实施方式以下结合具体情况和实施例对本发明的具体实施方式作详细说明。本发明在具体实施中可由以下实施例给出。实施例1本发明一种抑制细水雾灭火初期火焰增强的复合气液两相灭火剂，包括液相部分和气相部分，液相部分和气相部分的体积比为270︰1，液相部分是由细水雾复合添加剂加水稀释制成，气相部分为氮气，所述的细水雾复合添加剂是由质量百分比计的：十二烷基苯磺酸钠9%、全氟烷基羧酸盐4%、碳酸钾11%、异丙醇5.5%，余量为水制成，其中，将十二烷基苯磺酸钠、全氟烷基羧酸盐、碳酸钾、异丙醇依次加入水中溶解，制成细水雾复合添加剂原液，将细水雾复合添加剂原液再加水稀释至质量浓度6%，成液相部分。实施例2本发明一种抑制细水雾灭火初期火焰增强的复合气液两相灭火剂，包括液相部分和气相部分，液相部分和气相部分的体积比为265︰1，液相部分是由细水雾复合添加剂加水稀释制成，气相部分为二氧化碳，所述的细水雾复合添加剂是由质量百分比计的：十二烷基磺酸钠7%、全氟烷基磺酸盐5%、磷酸二氢钾5%、异丙醇9%，余量为水制成，其中，将十二烷基磺酸钠、全氟烷基磺酸盐、磷酸二氢钾、异丙醇依次加入水中溶解，制成细水雾复合添加剂原液，将细水雾复合添加剂原液再加水稀释至质量浓度9%，成液相部分。实施例3本发明一种抑制细水雾灭火初期火焰增强的复合气液两相灭火剂，包括液相部分和气相部分，液相部分和气相部分的体积比为275︰1，液相部分是由细水雾复合添加剂加水稀释制成，气相部分为惰性气体ig541，所述的细水雾复合添加剂是由质量百分比计的：十六烷基三甲基溴化铵11%、全氟烷氧基苯磺酸盐3%、草酸钾18%、异丙醇2%，余量为水制成，其中，将十六烷基三甲基溴化铵、全氟烷氧基苯磺酸盐、草酸钾、异丙醇依次加入水中溶解，制成细水雾复合添加剂原液，将细水雾复合添加剂原液再加水稀释至质量浓度4%，成液相部分。实施例4本发明一种抑制细水雾灭火初期火焰增强的复合气液两相灭火剂，包括液相部分和气相部分，液相部分和气相部分的体积比为260︰1，液相部分是由细水雾复合添加剂加水稀释制成，气相部分为氮气，所述的细水雾复合添加剂是由质量百分比计的：脂肪醇聚氧乙烯醚8%、全氟丙氧基硫酸盐4%、硝酸钾10%、异丙醇7%，余量为水制成，其中，将脂肪醇聚氧乙烯醚、全氟丙氧基硫酸盐、硝酸钾、异丙醇依次加入水中溶解，制成细水雾复合添加剂原液，将细水雾复合添加剂原液再加水稀释至质量浓度3-10%，成液相部分。本发明复合气液两相灭火剂在灭火使用时，将液相部分装入水箱中，水箱的出水口经水管连接双流体喷头进液口，气相部分装入储压式气瓶中，气瓶的出气口经气体管道与双流体喷头的进气口相连通，出水口的管道上装有第二止逆阀、液体控制流量计，气体管道上装有电磁阀、第一止逆阀、气体控制流量计，所述的双流体喷头为虹吸式，当打开气体管道上的电磁阀，惰性气体从储压式气瓶中经第一止逆阀、气体控制流量计喷向双流体喷头，在惰性气体的驱动下和在虹吸作用下，水箱中的液相部分的液体经第二止逆阀、液体控制流量计，吸入双流体喷头，并被驱动惰性气体雾化成细水雾，经气体控制流量计、液体控制流量计调节至气雾体积比为260-280︰1，由双流体喷头喷洒至火场，达到灭火目的。所述的双流体喷头为虹吸式双流体喷头，气相喷雾压力0.3mpa，气体消耗速率36l/min，喷雾速率8.0l/h。由上述可以看出，气相灭火剂通过双流体细水雾喷头快速、均匀地扩散到火场中，起到预先稀释惰化、降低火焰浮力湍流效应的作用；表面活性剂可减小雾滴尺寸，可降低水雾对火焰面的扰动，避免火焰面突然增大现象；同时由于细水雾粒径进一步细小化，可加快蒸发速率和化学抑制剂活性成分释放速率，一方面强化降温效果，另一方面阻断燃烧的链式反应，最终物理与化学灭火效能得到显著提高，灭火初期的火焰增强现象得到明显抑制，确保灭火安全性，并经实验得到了充分的证明，有关资料如下（以实施例1为例）：含复合添加剂气液两相灭火剂水雾粒径测试结果如表1所示。表1各工况水雾粒径序号工况平均粒径/µm1空气-双流体细水雾34.292氮气-双流体细水雾33.633含10%kh2po4氮气-双流体细水雾47.684含10%k2co3氮气-双流体细水雾42.015含10%kcl氮气-双流体细水雾47.116含10%k2c2o4氮气-双流体细水雾48.267含3%复合添加剂氮气-双流体细水雾23.288含5%复合添加剂氮气-双流体细水雾25.939含10%复合添加剂氮气-双流体细水雾29.93可以看出，氮气作为驱动气体可以使细水雾的直径减小，而钾盐添加剂可以增大细水雾的直径，从而延缓灭火活性物质的释放。复合添加剂降低了水的表面张力，促使水雾粒径进一步细小化，避免了因使用自由基抑制剂而造成水雾蒸发速率增加。具体实验情况：实验装置由燃烧室、双流体细水雾系统、温度采集系统、火焰图像采集与粒子图像测速系统等组成。燃烧室由钢板制成，尺寸为1.5m×1.5m×1.5m，前窗和侧窗各一个，视窗为石英玻璃，尺寸为0.8m×0.4m，位置居中。在燃烧室背板中心安装有一个热电偶树，由三个k型热电偶组成，垂直间隔0.3m，用于检测可燃物表面火焰、火焰中部和火焰上部的温度变化，在天花板中央设置虹吸式双流体细水雾喷嘴一个。为了评价含复合添加剂的气液两相灭火剂的控火效果与灭火效率。下面列举了空气-双流体细水雾、氮气双流体细水雾、含10%磷酸二氢钾的氮气双流体细水雾、含10%氯化钾的氮气双流体细水雾、含10%草酸钾的氮气双流体细水雾、含10%碳酸钾的氮气双流体细水雾和含3%-10%复合添加剂的氮气双流体细水雾作用下火焰温度和灭火时间的变化情况。具体结果如图1和表2所示。表2不同灭火剂作用下灭火时间对比序号工况灭火时间/s1空气-双流体细水雾60.522氮气-双流体细水雾29.573含10%kh2po4氮气-双流体细水雾19.894含10%k2co3氮气-双流体细水雾13.555含10%kcl氮气-双流体细水雾16.126含10%k2c2o4氮气-双流体细水雾12.317含3%复合添加剂氮气-双流体细水雾16.858含5%复合添加剂氮气-双流体细水雾12.219含10%复合添加剂氮气-双流体细水雾10.05通过上述试验结果可以看出，含3%、5%、10%复合添加剂溶液的n2双流体细水雾作用下温度曲线的平台期显著降低，且在水雾释放初期没有显著的温度突然上升；灭火时间明显缩短，分别缩短了43.01%、58.71%和66.12%。氟表面活性剂弥补了钾盐添加剂降低细水雾蒸发速率引起的物理抑制效果降低的空白。随着雾滴粒径的减小，细水雾的蒸发速度加快，同时释放出更多的活性成分抑制火焰链式燃烧反应，物理与化学灭火效能均得到显著提升，提高了整体灭火效率和灭火安全性。因此含复合添加剂的气液两相灭火剂实现了惰气、细水雾、化学添加剂的协同配合，适合于推广应用。在对实施例1实验的时，对其他实施例也进行了相同的实验，均取得了相同或相近似的结果，这里不再一一详述。实验表明，惰性气体作为驱动气体可以使细水雾的直径变小，钾盐可以增大细水雾的直径，从而延缓灭火活性物质的释放，复合添加剂的使用，降低了水的表面张力，促使水雾粒径进一步细小化，避免了因使用自由基抑制剂而造成水雾蒸发速率增加。气相部分过双流体细水雾喷头快速、均匀地扩散到火场中，通起到预先稀释惰化、降低火焰浮力湍流效应的作用；表面活性剂可减小雾滴尺寸，可降低水雾对火焰面的扰动，避免火焰面突然增大现象；同时由于细水雾粒径进一步细小化，可加快蒸发速率和化学抑制剂活性成分释放速率，一方面强化降温效果，另一方面阻断燃烧的链式反应，最终物理与化学灭火效能得到显著提高，灭火初期的火焰增强现象得到明显抑制，保证了灭火中的安全，是灭火剂上的一大创新，有显著的经济和社会效益。申请人要指出的是，本发明上述指出的实施例仅是用于说明本发明的具体实施方式，并不是用于限制本发明的保护范围，凡是用等同或等同替代手段所做出与本发明技术方案本质上相同的技术方案均属于本发明的保护范围。当前第1页1 2 3 

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