一、概述

　　氣溶膠的介質是氣體，氣溶膠是微細的固體顆粒，或微細的液體顆粒和惰性氣體在氣體介質中懸浮、彌散形成的溶膠狀態。氣溶膠滅火技術近年來發展較快，國內外的研究人員對各類氣溶膠及其應用技術進行了大量的有成效的研究、開發，并取得了一些成果。

　　氣溶膠，按形成的方式可分為：“高溫技術氣溶膠”（通常稱“熱氣溶膠”）和“非高溫技術氣溶膠”（通常稱“冷氣溶膠”）。熱氣溶膠滅火技術，是將固體燃料混合劑通過自身燃燒反應，產生足夠濃度的懸浮固體顆粒和惰性氣體，釋放于著火空間，抑制火焰燃燒，并且使火焰熄滅。煙霧滅火技術就屬于熱氣溶膠技術范疇。冷氣溶膠滅火技術通過壓力使容器內的超細干粉經噴頭噴出，使其懸浮于著火空間，使火焰熄滅。實際上，細水霧滅火技術，也是一種冷氣溶膠滅火技術。

　二、熱氣溶膠滅火技術

　　熱氣溶膠滅火劑為前蘇聯最先研制。該滅火劑中含有35%—50%的氧化劑，15%—40%的燃料（含氮有機物），約22%—35%的銨、鈉、鉀、鈣、鎂的碳酸鹽，以及3%的艾杜糖醇，其中氧化劑為KClO3，KNO3，NaNO或NH4NO3，燃料為二氰胺，硝基胍和尿素。俄羅斯研制的一種熱氣溶膠滅火劑，是由固體燃料混合劑燃燒時產生的氣體與微粒的混合物，這種固體燃料混合劑稱TTK藥柱，是由含鉀的無機氧化劑（如氯酸鹽和硝酸鉀）和有機還原劑（包括各種樹脂、增塑劑和硬化劑等）構成。
國內熱氣溶膠滅火技術研究開發比較早，經吸收國外技術，并進一步研究改進，在技術上有新的改進，如降低了熱氣溶膠滅火裝置的出口溫度，由原來的300℃降到現在的80℃等，其產品已達到國外同類產品的先進水平。

　　表1為氣溶膠與幾種主要氣體滅火劑性能參數一覽表

名 稱 項 目	超細干粉滅火劑（冷氣溶膠）	高溫技術氣溶膠（熱氣溶膠）	1301 鹵代烷	FM200 七氟丙烷	混合 惰性氣體
物質狀態	微粒粒徑 平均＜5μm	微粒粒徑 平均＜1μm	液/氣	液/氣	氣體
滅火濃度g/m³	50-70	70-100	200-300	200-620	800-1000
空間能見度	較低	較低	較高	較高	較高
毒性	無毒	無毒	低毒	低毒	無毒
儲存方式	常壓儲存	常壓儲存	高壓儲存	高壓儲存	高壓儲存
使用安全性	好	不好	較好	較好	較好
安裝方式	無管網、 有管網	無管網	有管網	有管網	有管網
對臭氧層的影響	無	無	有	無	無
使用周期 成本	低	較低	較高	高	高
運用滅火 器具	常壓鋼瓶	特別裝置	高壓鋼瓶	滅火系統	高壓鋼瓶

　　注：表1資料出處

　　1、《1301滅火系統規范》GB50163-92

　　2、《1211滅火系統規范》GB2110-87

　　3、《氣體滅火系統—物理性能及系統設計》ISO/CD/14520—9，第9部分HFC227ea滅火劑。

　　4、西安堅端化工有限責任公司《固定式DKL自動滅火系統》。

　　5、江西三星氣龍新材料有限公司《氣溶膠自動滅火裝置》。

　　6、《超細干粉無管網滅火系統設計、施工及驗收標準》DB42/294—2004。

　　熱氣溶膠滅火裝置是通過燃燒裝置內的藥柱而產生的微粒和惰性氣體進行滅火，其滅火機理主要是氣相、固相的化學抑制燃燒作用及生成的惰性氣體對保護區氧氣的稀釋作用。熱氣溶膠滅火裝置的特點：

　　1、滅火效率高。由于其滅火機理主要是化學抑制，滅火濃度低，滅火效率高。熱氣溶膠一般最低滅火濃度為70—100g/m3，是目前在用的幾種滅火劑中較低的一種。

　　2、毒性小，不破壞大氣臭氧層，有利于環境保護。

　　3、使用專用的滅火裝置，不需要采用耐壓容器（油罐專用煙霧滅火裝置除外）。

　　4、全淹沒應用滅火，可撲救A類、B類、C類和帶電設備火災。不能用于局部保護應用滅火，極大的限制了熱氣溶膠滅火劑及其滅火裝置的應用范圍。

　　5、安全性能較差。1995年我國推出第一代EBM熱氣溶膠自動滅火裝置，在使用過程中相繼發生了一些事故。公安部消防產品行業管理辦公室于1997年6月3日下發公消行（1997）040號《關于禁止使用第一代固定式全淹沒EBM自動滅火裝置的通知》。經過科研人員不斷研究改進，1999年又推出第二代EBM熱氣溶膠，但熱氣溶膠滅火裝置仍不時發生事故。看來，熱氣溶膠的安全性能需進一步研究和改進。

　　6、有“熱連帶反應”。第一代熱氣溶膠滅火裝置滅火劑釋放的出口溫度超過300℃，這對于一般易燃固體已是可產生燃燒的溫度。第二代熱氣溶膠滅火裝置的出口溫度降到80℃，但仍然很高，對保護區來不及撤離的人員和保護物均可能造成損害。

　　7、熱氣溶膠滅火技術不適合用來抑暴和惰化，因其靠燃燒產生氣溶膠滅火劑，本身就是點火源。對陰燃物的火災，熱氣溶膠的滅火效果也較差。

　　8、滅火速度慢。熱氣溶膠是通過滅火劑的燃燒時產生的固體微粒和惰性氣體來滅火的，滅火裝置內藥柱的燃燒時間≤60S,滅火時間≤60S。

　三、冷氣溶膠滅火技術

　　熱氣溶膠滅火技術具有滅火效率高，電絕緣性好，不破壞大氣臭氧層等優點。也存在缺陷如：有“熱連帶反應”、不能進行局部保護應用、滅火速度慢等問題。如何發揮氣溶膠應用滅火的長處，克服其固有的缺陷，國內外進行了大量的卓有成效的研究。近幾年，冷氣溶膠滅火技術的研究和應用，就是哈龍替代技術研究的新成果。

　　1、超細干粉滅火技術

　　超細干粉滅火劑是國內最新研制的一種“非高溫氣溶膠滅火技術”，也稱“冷氣溶膠”。滅火劑以氮氣（N2）、等惰性氣體為驅動體，超細干粉為被分散體，釋放后形成氣粉混合的霧狀氣溶膠進行滅火，滅火機理以化學滅火為主，物理滅火為輔，可全淹沒滅火應用，也可局部保護滅火應用。

　　超細干粉滅火劑按基料成分可分為：磷酸銨鹽超細干粉、碳酸氫鈉超細干粉、還有其它滅火材料組成的超細干粉。以磷酸銨鹽為基料的超細干粉粒徑為10—20μm，由于粒子細化，滅火時能充分反應，滅火效果顯著增加。原料磷酸銨鹽在制備過程中需硅化，粒子質量較大，經氮氣驅動噴射后，大部分粉粒很快落于地面，沒有形成氣溶膠參與滅火反應，因而用于全淹沒滅火效果不很理想。

　　英國科技工作者采用噴霧造粒技術，用小型噴霧干燥器制造出粒徑在5μm以下的超細粉體，經加壓噴射形成冷氣溶膠滅火，全淹沒滅火使用效率可達哈龍滅火劑的3—5倍。由于所需設備和工藝要求復雜，產品生產能耗巨大，至今未能推廣應用。武漢綠色消防器材有限公司科研人員應用國內外最新技術，采用新型的滅火材料，研制成功一種新型的超細干粉高效滅火劑。表2為該滅火劑的主要技術參數。

　　表2 超細干粉滅火劑主要技術參數

項    目		技術要求
松密度，g/ml		≥0.30
含水率，%（m/m）		≤0.25
吸濕率，%（m/m）		≤3.00
斥水性		無明顯吸水，不結塊
抗結塊性（針入度），mm		≥16.0
耐低溫，s		≤5.00
90%粒徑，μm		≤5
電絕緣性，KV		≥7.00
滅火效能，g/m³	B、C類火	65
	木垛火	65
	聚丙烯火	65

　　超細干粉滅火劑滅火機理以化學滅火為主，物理滅火為輔。

　　A、對有焰燃燒的抑制作用。有焰燃燒是一種鏈式反應過程。燃燒分子在燃燒的高溫下或其它形成的能量下被活化，在氧的存在下產生燃燒自由基或活性基團，并靠這些具有很高能量的自由基傳播反應，維持燃燒持續進行。燃燒自由基具有很高的能量，非常活潑，它們一旦生成，就立即發生下一步的反應，生成更多的自由基。超細干粉中的滅火組分是對燃燒反應的不活性物質，當它們的粒子進入燃燒區與火焰結合時，可以同時捕獲燃燒自由基，其結果使火焰中的自由基被消耗速度大于生產的速度，燃燒自由基很快耗盡，鏈式反應的歷程終止，火焰即熄滅。以上作用被稱為對燃燒的化學抑制作用和負催化作用。

　　B、對表面燃燒的熄滅作用。超細干粉滅火劑不僅能有效撲滅有焰燃燒，而且還可以撲滅一般固體物質的表面燃燒。超細干粉晶體粉粒與灼燒的燃燒物表面接觸時，發生一系列化學反應，并在固體表面的高溫作用下被熔化并形成一個玻璃狀覆蓋層，將固體表面與周圍空氣的氧隔開，使燃燒窒息

　　C、對熱的遮隔作用。使用超細干粉滅火時，濃云般的粉霧（氣溶膠）與火焰相混合，可以降低火焰對燃燒物表面的輻射熱，使火焰的溫度降低，使燃燒過程變得緩慢。

　　D、對燃燒區氧氣的稀釋作用。超細干粉滅火劑滅火時，在火焰的高溫作用下會發生一系列的分解反應，這些反應一般為吸熱反應，可吸收火焰的部分熱量，并產生一些不活性體如二氧化碳（CO2）等，對燃燒區的氧濃度進行稀釋，使燃燒變得緩慢，同時用作驅動噴放超細干粉的壓力氣體氮氣隨著超細干粉一起釋放于燃燒區，也進一步稀釋燃燒區的氧氣，抑制燃燒，使燃燒熄滅。

　　超細干粉滅火劑的特點：

　　（1）、綠色環保。超細干粉滅火劑對大氣臭氧層耗減潛能值（ODP）為零，溫室效應潛能值（GWP）為零，無毒無害，對人體無刺激，對保護物無腐蝕。

　　（2）、滅火效率高。超細干粉滅火劑的滅火速率是水的40倍，是熱氣溶膠滅火劑的20倍，是混合氣體滅火劑的6倍。滅火效率是水的30倍，是熱氣溶膠滅火劑的2倍，是哈龍滅火劑的2—3倍，是七氟丙烷滅火劑的4—8倍，是混合氣體滅火劑的12—16倍，是普通干粉滅火劑的6—10倍。

　　（3）、應用范圍廣。超細干粉滅火劑可在封閉的空間全淹沒滅火，也可在開放的場所大面積局部應用滅火，具有全淹沒全方位滅火的優點。滅火劑的流動性、電絕緣性等指標優良，可充裝通常使用的手提式滅火器、固定滅火裝置（無管網滅火系統）、有管網滅火系統、森林滅火彈等，廣泛應用于國防軍事和民用設施，用以撲救A類、B類、C類火災和帶電設備火災。

　　眾所周知，作為化學滅火劑，其粒徑與其滅火效率成反比關系，即粒度越小，滅火效率越高。超細干粉滅火劑，由于受加工技術及成本的制約，目前平均粒徑已可做到≤5μm，其滅火速率，滅火效率已很優良。如果將超細干粉的粒徑加工至更細，以至于達到納米級，并解決在運用過程中的一系列技術性問題，其滅火效率將急劇提高幾十甚至上百倍。

　　2、細水霧滅火技術

　　細水霧技術首先是由芬蘭、美國、加拿大等少數發達國家開發的滅火技術。由于哈龍滅火劑即將被淘汰，在各國紛紛研究開發哈龍替代物的大背景下，細水霧滅火技術得到重視。上世紀九十年代，細水霧滅火技術得到飛躍發展。1997年，由美國開發和工程部門、細水霧滅火系統制造商、保險公司、法律機構及客戶代表組成了細水霧滅火系統NFPA技術委員會，提出了設計、安裝及標準化的相關文件，并正式出版了《細水霧系統標準》（NFPA750）。我國90年代末開始進行細水霧滅火技術的研究開發和試驗工作，并列為國家“九五”科技攻關項目。目前已相繼開發出各類型細水霧滅火系統產品問世。

　　目前國內外已有不少企業生產細水霧滅火系統。根據系統的壓力、滅火劑在管道中的流相，應用方式、系統的形成及安裝方式等，細水霧滅火系統分成以下幾類：見表3

　　表3 細水霧滅火系統分類

分類依據	系統名稱		系統特點
系統壓力	中高壓細水霧系統 低壓細水霧系統		P>3.45MPa P<1.21MPa
滅火劑 流相	單相細水霧系統		管道中只有水流
	兩相細水霧 系統	氣水同管	增壓氣體在管道內混合，通過噴嘴噴出細水霧。
		氣水異管	增壓氣體與水分別通過管道與噴嘴相連，在噴嘴處混合，噴出細水霧。
系統應用方式	全淹沒細水霧系統		保護有限封閉空間
	局部應用細水霧系統		保護封閉、敞開、半敞開空間內的具體部位
	區域應用細水霧系統		保護有限空間內的特定部分
系統形式	濕式細水霧系統		采用閉式噴嘴， 管道內長期充壓力水
	雨淋細水霧系統		采用開式噴嘴，管道為空管，需用探測系統啟動
	預作用細水霧系統		采用閉式噴嘴，管道內充壓縮空氣，需用探測系統啟動。
	干式細水霧系統		采用閉式噴嘴，管道內充壓縮空氣，不需探測系統，管道泄壓后自動啟動。
安裝方式	預安裝系統		儲水瓶組，氮氣瓶組和控制閥已預制在一起，現場只安裝管道和噴嘴

　　細水霧滅火系統的滅火機理主要為物理滅火。

　　1）、氣相冷卻作用。細水霧的霧滴一般情況下DV0.90小于400μm,比表面積較一般水噴霧大，在火場中能完全蒸發，可吸收大量的熱，使燃燒變得緩慢。

　　2）、窒息作用。細水霧噴入火場后，迅速蒸發形成蒸汽，體積急劇膨脹，排除空氣，在燃燒區或燃燒物周圍形成屏障，阻止新鮮空氣的進入，使燃燒區氧氣濃度降低，使火焰窒熄。

　　3）、阻隔輻射熱作用。細水霧蒸發后，蒸汽迅速將燃燒物火焰、煙羽流籠罩，對火焰的輻射具有良好的阻隔作用，能夠有效抑制輻射熱引燃周圍其它物品，達到防止火焰蔓延的效果。

　　細水霧滅火系統的特點：

　　1）、細水霧滅火系統可以撲救A類、B類、C類火災。如果霧滴直徑大部分在40—200μm的范圍內，細水霧還可以有效撲救電氣火災。

　　2）、細水霧滅火系統以易取價廉的水為滅火劑，資源利用率和環境保護方面的指標均優于其它滅火系統。細水霧滅火系統使水的利用率大大提高，和水噴霧滅火系統相比，水的利用率提高3倍以上；和水噴淋滅火系統相比，水的利用率提高6倍以上。

　　3）、細水霧滅火系統滅火機理為物理滅火，滅火速度比起化學滅火慢得多。

　　4）、細水霧滅火系統對水和環境溫度要求嚴格。細水霧儲水器應充裝純凈水，一般應采用經過處理的可飲用水。儲水器的水應定期更換，防止水存放時間長后滋生物堵住噴孔。細水霧滅火系統應設置在環境溫度4-50℃的專用設備間內，因為溫度過低會使水結冰，溫度過高會使儲罐內的水溫升高，產生氣化或熱交換，并可能產生水垢或滋生物，影響水質。因為水易受到污染或其它環境影響，所以細水霧系統應設置在專用房間。

　　5）細水霧滅火系統應用于全淹沒滅火，其滅火能力更多地依賴于噴頭的技術參數的選擇以及保護對象的形狀和位置。就目前產品的技術水平，細水霧產品還達不到將水霧霧滴均勻分布到整個保護空間。細水霧系統滅遮擋火有很大難度，當噴頭與火焰之間有障礙物時，火焰附近的溫度不能很快地降下來，滅火時間將會延長，所以并不總能使其熄滅。這是由于障礙物的阻擋作用使細水霧在障礙物的表面沉積下來，減少了水霧的數量和動量。特別是預制型懸掛式滅火裝置，由于其儲水的數量和動量有限，還不能全淹沒滅火應用，其局部保護應用的范圍也很有限。在該項技術應用指標上，目前細水霧滅火系統比超細干粉滅火系統差得多，也比不上氣體滅火系統。

　　6）、細水霧滅火系統的性能取決于兩個能力。一個是生產足夠小的水滴的能力，一個是將足夠數量的水分布到整個空間的能力。這兩種能力又受液滴的大小、速度、分布、沖量以及噴頭幾何特性等因素的影響，同時也受保護對象的幾何形狀和保護空間的形狀、大小等其它客觀因素的影響。如何提高上述的兩個能力，將是細水霧滅火系統應用和發展的關鍵。

　　7）、細水霧滅火技術應用于手提式滅火器，目前已有一部分產品上市，但效果還不理想。原因是受噴頭技術參數影響以及儲水的數量和動能的影響，噴出的水霧較近，很難對火形成隔氧的效應。對B類火，主要是由噴射到油面上的覆蓋層隔絕氧來滅火，細水霧噴射距離近，同時在油面形成覆蓋膜也比直接用一般輕水膜滅火器慢得多。