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超细干粉灭火技术在档案库房中的应用
当年,风狂的战争大火,烧毁我多少珍贵的文物和档案,全国解放后,我国的档案、文博事业得到了长足的发展,特别是改革开放以来,随着经济的发展,档案、文博越来越被党和各级政府所重视;但是,日常的火灾仍然在侵蚀着历史留下的珍贵档案,如何加强文物和档案系统的火灾防范,有效提高档案库房防灭火技术,免除火灾给我们带来的损失,是新时期对消防行业提出的新课题。

    我国当前应用于档案库房的消防主要是以哈龙灭火剂为主,但它是造成大气臭氧层严重破坏的罪魁祸首之一;1987年9月,24个国家的代表在加拿大蒙特利尔签订了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》,对包括哈龙在内的给大气臭氧层造成损害物质的生产和消费进行了限制。中国于1991年正式成为《议定书》的缔约国,在2005年全面淘汰哈龙1211,2010年淘汰哈龙1301。因此,开发能够完全替代哈龙灭火剂的新型灭火剂,成了国际消防科技领域最热闹的研究课题之一;当前出现了很多新型灭火剂,先后有IG-541、七氟丙烷、三氟甲烷、气溶胶、细水雾等新产品问世。这些产品虽各有所长,但针对档案库房灭火都存在不同缺陷,不能完全替代哈龙。这时,武汉绿色消防器材有限公司自主研发的超细干粉灭火产品横空出世,并以“灭火效率最高、灭火速度最快、成本低、无毒无害”而引起人们的广泛关注。它的出现标志着一个灭火产品新纪元的到来。

    第一章 超细干粉灭火技术的发展历程

    传统干粉灭火剂是一种干燥、流动性好的固体粉末,主要由一种或多种具有灭火能力的无机盐组分和疏水组分、惰性填料组成。灭火组分是干粉灭火剂的核心,疏水组分主要有硅油和疏水白炭黑,惰性填料种类繁多,主要起防振实、结块,改善干粉运动性能,催化硅油聚合等作用。主要应用于扑灭固体、液体、气体及电器设备火灾等。

    干粉的优点主要有:灭火效率高、速度快。按照扑灭单位面积的可燃液体火灾的灭火剂用量来比较,干粉具有最高的灭火效率,干粉能够迅速地控制火势和扑灭火灾,灭火时间往往在几秒钟或十几秒钟内,而且不易受火场地形、温度等环境条件的影响。对人畜无毒或低毒,对环境的影响甚微;因而在淘汰哈龙灭火剂后,干粉灭火剂成为我国灭火产品的主力军。

    干粉灭火剂灭火机理:在灭火过程中,干粉灭火剂既具有化学灭火剂的作用,同时又具有物理抑制剂的特点,其灭火机理如下:

    (1)化学抑制作用:燃烧过程是一连锁反应过程,OH和H自由基是维持燃烧连锁反应的关键自由基,它们具有很高的能量,非常活泼,而寿命却很短,一经生成,立即引发下一步反应,生成更多的自由基,使燃烧过程得以延续且不断扩大。干粉灭火剂的灭火组分是燃烧的非活性物质,当把干粉灭火剂加入到燃烧区与火焰混合后,干粉粉末与火焰中的自由基接触时,自由基被瞬时吸附在粉末表面,通过上述反应,借助粉末的作用,消耗了燃烧反应中的自由基OH和H。当大量的粉末以雾状形式喷向火焰时,火焰中的自由基被大量吸附和转化,使自由基数量急剧减少,致使燃烧的链反应中断,最终使火焰熄灭。

    (2)隔离作用:喷出的固体粉末覆盖在燃烧物表面,构成阻碍燃烧的隔离层。特别当粉末覆盖达到一定厚度时,还可以起到防止复燃的作用。

    (3)冷却与窒息作用:粉末在高温下会放出结晶水或发生分解,这些都属于吸热反应,而分解生成的不活泼气体又可稀释燃烧区域的氧气浓度,从而起到冷却与窒息作用。

    干粉灭火剂的干粉粒度对其灭火性能有显著的影响。单位灭火剂灭火效能与灭火剂粒子粒径密切相关,每种灭火粒子都存在上限临界粒径,小于临界粒径的粒子全部起灭火作用,大于临界粒径的粒子灭火效能急剧降低,小于临界粒径的灭火粒子分数愈大,则灭火效果愈好。

    常用干粉灭火剂粒度在20µm-75µm之间,这种粒子弥散性相对较差,比表面积也相对较低。因而,定量的粉体所具有的总比表面积较小,每个粒子的质量较大,沉降速度较快,且其受热分解的速度较慢,所以其捕获自由基或活性基团的能力有限,灭火能力也就很有限;再就是普通的ABC干粉主成份为磷酸铵盐,易吸潮结块,且有一定的腐蚀性,进而限制了干粉灭火剂的使用范围。

    所以,制备在着火空间可以均匀分散、悬浮的超细灭火粉体,保证灭火组分粒子活性,降低单位空间灭火剂使用量是提高干粉灭火剂灭火效能的一种很有效的手段;但由于普通磷酸铵盐类干粉灭火剂必须采用硅油包裹工艺进行防潮、防结块处理,无法将其加工到10µm以下,故而干粉生产技术在很长一段时间没有新的突破。

    超细粉体技术是当代粉体工程技术的新发展,是各高新技术的基础,其应用正在不断扩大。超细粉体技术是当今世界上很重要的科学技术之一,英国KIDD公司采用喷雾干燥技术研制出粒径<5µm的碳酸氢钾超细高效干粉灭火剂,经全淹没式灭火实验表明:灭火效能是一般灭火剂的10倍;由于所需设备和工艺要求复杂,至今未能推广应用。

    武汉绿色消防器材有限公司正是在这样的背景下,历经六年,耗资千万,成功研发了拥有完全知识产权的超细干粉灭火剂,并于二00二年八月同湖北省档案局共同承担了国家档案局下达的:“超细干粉灭火剂及其自动灭火装置应用于档案库房的研究”的科技攻关项目;经过一年多的工艺完善,几百次的反复试验,一举获得成功,并通过国家档案局组织的科技成果鉴定,指定为档案库房专用灭火产品。

    超细干粉灭火剂可以长时间悬浮,并能绕过障碍物,散布到各个角落,以一种全淹没的方式或局部应用方式灭火,使干粉灭火技术拓展到自动灭火方面,它是干粉灭火技术和纳米技术发展的结晶,代表了目前干粉灭火的最高水平和发展方向

第二章 档案库房消防技术要求及应用现状

   一、档案库房灭火对消防技术的要求

    档案库房对灭火剂的使用有特殊要求,如:灭火剂不能对纸张、绸布、胶片、磁带、光盘等档案载体有腐蚀性,不能增加纸张、绸布等晚吸潮档案载体的含水量,不能对档案载体的物理、化学性能产生影响。

    档案库房对使用的灭火剂要求无腐蚀、无毒、无害,除了符合档案管理安全要求外,还要符合国家环境保护要求。

    档案库房对灭火方式也有特殊要求,要求迅速扑灭发生的初起火灾,防止火灾蔓延造成更大的损失,因而要求所使用的自动灭火装置灵敏可靠。

    档案库房常有工作人员,要求灭火剂对人体无毒无害等等。

    二、档案库房消防技术应用的现状

    哈龙灭火剂自上世纪七十年代以来,以其灭火效能高和洁净等优越性能在省级以上大型档案库房普遍应用,在哈龙灭火剂停止使用后,目前能供档案库房选用的过渡性灭火产品有以下几种:

    1、FM200七氟丙烷灭火系统

    它与哈龙灭火剂的灭火机理相似,属于化学灭火的范畴,灭火效率低于哈龙,而且,经过大量的实验证明,七氟丙烷灭火剂在灭火现场的高温下会产生大量的氟化氢(HF)气体,经与气态水结合,形成氢氟酸;氢氟酸是一种腐蚀性很强的酸,对皮肤、纸张、玻璃、精密仪器有强烈的腐蚀作用。

    2、二氧化碳灭火系统(CO2)。

    二氧化碳的灭火机理是物理灭火,靠稀释被保护空间的氧气,达到窒息灭火的效果;其灭火效率低,要求保护空间相对封闭,在时间上很难扑灭火初起火灾,通常采用高压或低压储存,高压系统需要的瓶组多,储瓶间占用面积大,对环境温度要求严格,而低压系统则需要外设制冷设备,造价更高;对输送管道的安装和维护要求也较严格,后期维护费用大,特别是能使未从防护区撤离的人员发生窒息死亡。

    3、气溶胶灭火装置。

    气溶胶是一种烟雾灭火剂,也属于化学灭火范畴,它靠燃烧产生烟雾灭火,因而伴有“热连带反应”出口温度在80度以上,并产生有害气体;由于其本身就是点火源,因而不适合用来抑爆和惰化;热气溶胶灭火技术无法进行管网系统设计,不适用于大空间灭火,灭火残留物有腐蚀性且很难清除,近年来国内很多行业禁用热气溶胶进行灭火保护。

    4、惰性气体(LG541)灭火系统。

    其缺点是喷放时噪声大,贮存瓶组多,贮存压力在常温下(21℃)为15MPa,喷射时喷口的最低压力为2.24MPa。高压增加了非常危险性,也相对容易泄露,对管道管件材料以及安装、维护水平要求高;同二氧化碳一样,其灭火机理为衡释氧气,窒息灭火,灭火速度慢是其致命弱点。前期费用和维护费用过高也是难已推广应用的原因之一。

    5、细水雾灭火系统。

    其灭火机理是物理灭火,利用水微粒吸收火场热量,降低温度,并窒息燃烧,细水雾灭火技术目前倘不成熟,主要是产生的雾滴过大,根本不适用于我国纸质、绸布类等受潮湿即毁的档案保护。

    6、超细干粉灭火系统。

       第三章 超细干粉应用于档案库房案例

    超细干粉灭火系统已在武汉桥口区档案馆、武汉城建档案馆、上海远东证券公司、国务院长江水利委员会档案馆、山东兖州档案馆等多家投入使用,客户反应良好,无论是从技术性能特征还是工程造价考虑,超细干粉均是档案库房防火灭火的最佳选择。

    由武汉绿色消防器材有限公司、湖北消防总队参加起草的公安部《超细干粉灭火剂》GA578-2005和《干粉灭火装置》GA602-2006行业标准已颁布实施,这标志着超细干粉灭火剂在全国大范围推广应用的时机已经到来;我们可以自豪地宣布,在超细干粉的技术上,中国已走在世界前列,中国担当了世界的领跑者。我们坚信,超细干粉灭火剂必将引领着世界干粉灭火的发展方向,为祖国档案事业的发展保驾护航! 


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