气溶胶灭火剂燃烧温度影响因素的理论研究(2)
1.引言
1.1研究目的与意义
近年来，哈龙灭火剂由于其良好的灭火效果和对周围的物品损害较小等优点而在扑灭火灾中应用广泛。但是在20世纪80年代，哈龙灭火剂的副作用被人们所发现，即：对臭氧层有较大的破坏。于是，相关的国际公约应运而生，各国政府纷纷表示将逐步淘汰哈龙灭火剂。我国政府也承诺：在2005年禁止使用1211灭火剂，在2010年停止生产1301灭火剂[1]。
由于哈龙灭火剂被淘汰，气溶胶灭火技术凭借着其特有的优势闯入人们的视线[2]。较高的灭火效率、较低的成本、并不复杂的灭火装置、文修手段的简便以及无需耐压容器等优点使得气溶胶灭火技术受到社会各界的广泛关注[3,4]。
虽然气溶胶灭火剂有诸多优点，但是其在燃烧生成气溶胶时温度很高，如果不采取措施就直接释放，会形成二次危害。另外，如果灭火产物的温度很高，那么灭火产物就会因为浮力的原因而向上运动，使得灭火介质分布不均，从而影响灭火效果。因此，控制适当的气溶胶出口温度[5-7]，研究气溶胶灭火剂燃烧温度的影响因素具有很重要的意义。
1.2气溶胶灭火剂国内外研究现状
1.2.1气溶胶灭火剂及其灭火机理
气溶胶灭火剂有两种类型：一种是在气溶胶灭火剂释放之前，气体分散介质和被分散介质是稳定存在的，气溶胶灭火剂的释放即气体分散液体或固体灭火剂形成气溶胶的过程；另一种是气溶胶灭火剂的释放经过了燃烧反应，反应产物中既有气体又有固体，气体分散固体颗粒形成气溶胶，也可称为气溶胶发生剂[8]。在气溶胶灭火剂燃烧生成的气溶胶中，气体产物与固体产物的比约为6:4，其中固体产物主要是碳酸盐或碳酸氢盐、金属氧化物和炭粒等，气体产物则主要是N2、少量的CO2和CO。本文将主要讨论第二种类型的气溶胶灭火剂。
通常认为，气溶胶灭火剂在释放后是通过多种机理的协同作用共同发挥灭火效果的。例如：碳酸盐的吸热分解的降温灭火作用，惰性气体的隔离、窒息作用以及气相和多项化学抑制作用[9]。
下面以K型气溶胶灭火剂为例，讨论气溶胶灭火剂的灭火机理:
（1）.吸热分解的降温灭火作用。
K型气溶胶灭火剂在燃烧后的固体产物主要为K2O、K2CO3以及KHCO3等微粒。其中，K2O在温度超过350℃时就会发生分解反应，K2CO3温度超过891℃时也会发生分解，这些都是强烈的吸热反应。另外，K2O和C在高温下也可能发生强烈的吸热反应：
K2O+C→CO+2K；
2K2O+C→CO2+4K
并且在这些颗粒在发生吸热反应之前，还需要吸收大量的热，从而达到反应所需的温度。由于上述过程都会吸收大量的热，火焰的温度便会因此而降低，火灾燃烧的速率也就会降低，火灾也就得到了一定的抑制
（2）气相化学抑制作用。
气溶胶灭火剂在经过上述反应后，K元素便以蒸汽或阳离子的形式存在的，它们会与活性基团•H、•OH和•O发生多次链反应：
K+•OH→KOH；
K+•O→KO；
KO+•H→KOH；
KOH+•OH→KO+H2O；
KOH+•H→K+H2O。
这样经过反复的反应，消耗这些活性基团，并抑制他们之间反应，从而中断它们的燃烧链，对燃烧反应起到抑制作用。
（3）多项化学抑制作用。
气溶胶灭火剂燃烧后的产物很小，是微米级的。微米级气溶胶离子有较大的比表面积和较强的表面能，具有极不稳定的热力学体系，能够吸附链式反应传播者•OH、•H和•O，使自己达到稳定的状态。虽然它的微粒很小，但是相对于这些活性基团来说，它的体积是很大的，所以其对于这些活性基团具有很强的吸附能力，使得活性基团不能够参与反应，从而使火源中燃烧过程的分支链式反应中断，从而抑制燃烧。上述反应可示意表示如下：
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