气溶胶灭火系统及其误喷事故原因分析

前言

气溶胶灭火系统在运行过程中误喷事故屡屡发生。所谓误喷，即灭火装置在无火灾的情况下非正常启动而喷放灭火剂。出现误喷以后整个系统所属部件提供者都受牵连，常常引起相关厂家、使用单位和管理部门的相互争议、推诿，严重影响着气溶胶灭火技术的健康发展。为此，有必要从烟火技术理论及系统中各部件所起的功能作用加以论述，以求统一认识，找出误喷症结和解决办法，消除误喷事故的发生。

1 气溶胶的灭火机理

热气溶胶是由凝集法形成的凝集性气溶胶，生成的燃烧产物在离开火焰后冷却而凝集成固态粒子。由于其粒径小，扩散性能好，可以扩散到灭火空间的任一角落，而且沉降作用较弱，粒子可以在防火保护空间长时间地保持悬浮状态，而作为全淹没灭火剂使用。

气溶胶中占绝对多数的是气体，固体颗粒主要是金属氧化物和碳酸盐类，气体产物是N2，少量CO2和CO，主要靠固体微粒吸热分解降温作用，气相和固相的化学抑制作用及惰性气体的稀释作用实现灭火。

形成的气溶胶固体微粒直径在1μm左右，这个粒级的粒子粒径远小于干粉灭火剂的极限粒径。进入到火焰中的微粒，从火焰中吸收热量自身温度升高(热熔作用)，当温度上升到一定值时，微粒发生熔化，气化或分解，进一步吸收热量，其吸热降温作用是很明显的。例如K2O在温度大于350ºC时分解，K2CO3，温度大于891℃就会分解起吸热反应。

对于小粒子来说，气化分解生成的气体物质对火焰均相抑制作用过程起主导作用，并且由于小粒子在火焰中的驻留时间较长，其非均相抑制作用也得到增强。此外小粒子的气化分解能使火焰得到冷却，因而在气溶胶灭火过程中存在着物理灭火作用和化学灭火作用的协同效应，灭火效率较高。

由于形成的气溶胶微粒非常小，具有较强的扩散性，气溶胶可以绕过障碍物流动，可以进入到微小空隙之内，具有类似于气体的性质。气溶胶固体微粒具有较大的表面积，并能在可燃物火焰中吸热，发生气化和分解反应而降低火焰温度，其均相和非均相化学抑制作用都非常强，因而具有较高的灭火效力。

2 气溶胶灭火系统组件及功能作用

灭火系统主要包括三部分：灭火装置、控制装置和报警装置。

灭火装置主要由药筒、气体发生器、箱体组成。药筒由电点火器、引燃药、灭火药剂和外壳组成，药简装在气体发生器内。气体发生器一般由消焰冷却室和冷却室组成，发生器装在箱体内。箱体只起保护装饰作用，根据不同型号一个箱体可装数个气体发生器。

报警装置包括：感烟探测器、感温探测器、放气指示灯、声光报警盒、紧急启停按钮等。

控制装置一般均具有双回路火警探测报警功能，提供故障报警输出、火警报警输出，可贮存火警、操作记录等。

当有火灾发生时，温感、烟感探测器均探测到火灾信号后，控制装置发出复合火警报警声。此时，若控制装置处在手动状态下，值班人员可立刻通过紧急启停按钮和控制装置本身的急启按钮启动灭火装置，实现灭火。若控制装置处在自动状态下，一般经过30s延时后，控制装置便输出一个启动电流至灭火装置引发电点火器，由电点火器点燃引燃剂，使点火能量扩大，再点燃灭火剂，灭火剂进行燃烧化学反应产生气溶胶。产生的气溶胶经消焰、冷却后由喷口喷出，到达保护空间实现灭火目的。

3 气溶胶灭火剂

气溶胶灭火剂是由氧化剂、可燃剂、粘合剂及添加剂组成的一种烟火剂。氧化剂提供燃烧时所需要的氧，可燃剂在烟火药燃烧时产生所需要的热量和产生所需的气体产物，粘合剂则使药剂具有一定的可塑强度并起可燃剂的作用。此外还有一些附加成分用以产生灭火所需的固体微粒和惰性气体成分。氧化剂和可燃剂是组成灭火剂的基础。氧化剂如硝酸盐、氯酸盐等；可燃剂有无机可燃剂、有机可燃剂；粘合剂也有有机、无机类。

灭火剂的配方一般是通过氧平衡来设计和调整的，氧平衡是指每克灭火剂燃烧反应时，药剂含氧量与可燃剂被完全氧化所需氧量之间的关系，当二者之差为正值时，称为正氧平衡，为负值时称负氧平衡，为零时称零氧平衡。

合理的选用药剂组分是降低药剂敏感度不可缺少的条件，也是药剂配方安全性的基础。所以灭火剂中应选用安全性好和低感度的氧化剂，而且易放出氧，在一定温度范围内稳定，受水作用不分解，耐潮性好，对人机体无害，保证其药剂具有所要求的燃烧速度，且机械感度低没有爆炸性。可燃剂要有足够的热效应，以保证烟火剂能达到最佳的特种效应，燃烧反应时需要的氧要少，易被氧化，要有足够的化学物理安定性，吸湿性小，对人体无害。

气溶胶固体微粒直径小(1 μm以下约占50％)，主要成份是金属氧化物和碳酸盐，空中悬浮时间长，通过吸热和化学抑制两个方面作用灭火，具有良好的抑制火焰的作用。通过调整灭火剂的配方，不仅可以有效地降低气溶胶释放的温度，同时生成的金属氧化物和碳酸盐本身不吸湿，即使生成氢氧化物也是属弱碱性和不吸湿，因而腐蚀性就不会存在或很微弱。有效的降低火焰温度，提高灭火效率，且没有腐蚀性微粒的生成，这是气溶胶灭火技术研究和发展的方向。

4 气溶胶发生器点火、引燃、灭火工作过程

为提高灭火剂的燃速，而采用了引燃剂。通常灭火剂是由引燃剂来引燃，引燃剂是一种燃速快，热值相对大且点火感度高的药剂，以提供足够的点火能量和点火压力，且又易被点火元件点燃的药剂。引燃剂是靠点火元件点燃的，点火元件是由桥丝点火头构成的，当其接受到一个能引发它的启动电流时，它的桥丝发热，在桥丝周围的点火药剂发生燃烧反应，产生爆燃形式点燃引燃药，引燃药能量得到扩大而点燃灭火剂，使灭火剂纵、横向燃烧产生灭火气溶胶。可以说，不给点火元件能量时，点火元件是不会工作的，那么，引燃药及灭火剂也不会作用。所以说误喷绝大多数情况是由控制装置误动作或外接电源出现的特殊故障造成的。

5 灭火控制器工作原理及故障原因分析

控制装置是由众多电子元件组装而成的，是通过复杂的电路逻辑判断来实现其控制目的的。所以元件的质量好坏是关键因素，实践证明，劣质的电子元器件很易引起控制装置不工作和失误。主电源也是引起控制装置误动的一个主要原因，突然出现的高压也可使其因电路烧坏而失控。所以说关键要提高控制装置的质量，以保证工作的安全性和可靠性，同时安装过程中要严格按照安装调试验收规范进行，防止杂散电流对控制装置及灭火装置的干扰，这些是可以预防的。

通过以上分析，笔者认为发生误喷的原因主要有以下几个可能：一个是由于控制装置质量不稳定，短路导致非正常输出而引起，另一个是由于维修保养、安装调试时未能切断系统相关的启动线路就进行维护保养、调试而造成误喷。还有在雷雨季节在雷击情况下也可能造成电流激发灭火装置喷发。

6 解决办法

防止误喷的办法主要有以下几点：

(1)研究、设计化学安定性好的灭火剂、引燃剂、点火元件。一旦事故发生尽管大多情况是由控制装置造成的，但灭火装置也要负连带责任，如果误喷后再造成对电器元件的腐蚀或二次火灾，则主要责任就在装有灭火剂的灭火装置上，所以有腐蚀性的气溶胶灭火装置不适用于保护精密仪器设备的场所。

(2)选择质量好耐高电压防雷击的控制装置并严格检验。

(3)安装调试要严格按有关标准和工艺规程进行，在模拟负载状态下进行相关联动调试。

(4)在安装过程中控制装置要通过试运行考核无误后再接灭火装置。

(5)避免人为造成启动误喷，当发生误操作而使控制器启动后，应在30s内操作控制器上的紧急停止按扭或启动按扭上的停止按钮，终止启动操作。

(6)定期检查灭火系统组件、控制装置是否正常运行，发现异常情况应及时反馈予以修复。

总之，气溶胶灭火系统所造成的误喷事故，大多情况下是由控制装置的误动作造成的。因此，对控制装置的使用说明要有进一步的了解，对其设备要按要求定期进行维修，对有关人员要进行培训，切勿人为误启动；对输入电源必须定期检查保证在允许规定电压范围内，要有防雷击安全措施，那么误喷事故的发生就可避免。
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