本發(fā)明涉及一種潔凈高效的氣體滅火劑組合物。

背景技術(shù)：

“哈龍”滅火介質(zhì)由于具有滅火高效、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定及電絕緣性能良好等優(yōu)點，曾在工業(yè)生產(chǎn)、民用建筑等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，上世紀(jì)80年代，環(huán)境科學(xué)家發(fā)現(xiàn)南極上空出現(xiàn)臭氧層空洞，而“哈龍”分子是造成臭氧層空洞的元兇之一。為了保護(hù)大氣臭氧層，聯(lián)合國通過一系列公約對“哈龍”滅火劑的生產(chǎn)和使用進(jìn)行嚴(yán)格的限制，并制定了明確的淘汰時間表。因此，尋找新一代滅火高效、環(huán)境友好的“哈龍”替代產(chǎn)品成為了消防領(lǐng)域的熱點問題。

目前市場上使用的氣體滅火劑中，氫氟烷烴(hfcs)滅火系統(tǒng)的占有率為最高，占市場份額的70％左右，惰性氣體占?xì)怏w滅火劑市場份額的20％左右，其它類氣體滅火劑約占10％的市場份額。關(guān)于氫氟烷烴的滅火機理，zegers等人對此進(jìn)行了深入研究并得出以下結(jié)論:不含溴原子和碘原子的氫氟烷烴(hfcs)和全氟烷烴(pfcs)，其化學(xué)滅火作用在整個滅火過程中所占比例小于35％，可見，hfcs的滅火機理是以物理滅火作用為主導(dǎo)。此外，hfcs和pfcs在大氣中分解困難，溫室效應(yīng)值較高，且滅火濃度為7-10％左右，遠(yuǎn)高于“哈龍”1301的3.5％，并且在釋放過程中，大部分hfcs類滅火劑沸點高，流動性不佳，在使用過程中需要高壓氣體的驅(qū)動。惰性氣體滅火介質(zhì)雖然作為天然氣體，滅火過程中清潔、無污染，釋放性能好，但惰性氣體主要依靠降溫和稀釋氧氣濃度達(dá)到滅火目的，滅火濃度高達(dá)30-50％，故惰性氣體介質(zhì)的儲存占用體積較大，從而限制了惰性氣體滅火劑的使用范圍。

為了克服惰性氣體和鹵代烴滅火劑的缺陷，t.noto等提出“復(fù)合”滅火劑的概念，即鹵代烴與惰性氣體混合形成復(fù)合介質(zhì)。鹵代烴的存在使得復(fù)合滅火劑對火焰具有一定的化學(xué)抑制作用，滅火效率相對惰性氣體大為提高，存儲體積也相應(yīng)降低；此外，惰性氣體的加入大幅度的改善了鹵代烷在輸送和釋放性能方面的不足，并且減少了鹵代烴的用量，減輕了鹵烴對環(huán)境的影響。而且大量研究表明，含溴烴與惰性氣體組成的復(fù)合滅火介質(zhì)能夠表現(xiàn)出協(xié)同滅火作用，復(fù)合滅火介質(zhì)的滅火效率大于兩種滅火劑單獨使用時的滅火效率之和。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明其目的就在于提供一種潔凈高效的氣體滅火劑組合物，所述氣體滅火劑組合物能夠提高惰性氣體的滅火濃度，縮小存儲體積，降低氫氟烷烴的溫室效應(yīng)潛能值，改善環(huán)境，增強滅火作用，且性質(zhì)穩(wěn)定，長期保存不會產(chǎn)生沉淀，原料易得，生產(chǎn)成本低廉。

實現(xiàn)上述目的而采取的技術(shù)方案，包括5％-15％2-溴-3,3,3-三氟丙烯(btp)、95％-85％氫氟烷烴滅火劑或惰性氣體滅火劑，所述氣體滅火劑組合物的百分比以摩爾體積為基準(zhǔn)，其中，所述氫氟烷烴滅火劑包括七氟丙烷、五氟乙烷、三氟甲烷、1,1,2,2,3,3,4-七氟環(huán)戊烷中的一種或多種，所述惰性氣體滅火劑包括氮氣和二氧化碳中的一種或兩種。

有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點。

1.本發(fā)明所述的氣體滅火劑組合物能夠提高惰性氣體的滅火濃度，縮小存儲體積；

2.本發(fā)明所述的氣體滅火劑組合物能夠降低氫氟烷烴的溫室效應(yīng)潛能值，改善環(huán)境友好型；

3.本發(fā)明所選用的化學(xué)滅火劑btp，對火焰有一定抑制作用，故可以增強滅火作用；

4.本發(fā)明所選用的添加劑均為無毒或低毒物質(zhì)，對人體合滅火現(xiàn)場基本無污染，環(huán)境友好性好；

5.本發(fā)明提供的氣體滅火劑性質(zhì)穩(wěn)定，長期保存不會產(chǎn)生沉淀；

6.本發(fā)明的組合物原料易得，生產(chǎn)成本低廉；

7.本發(fā)明所述的氣體滅火劑的制備方法是各組分間的一種物理混合過程，且操作條件全部是常溫常壓，因此操作簡便。又由于各成分性質(zhì)穩(wěn)定，對設(shè)備無腐蝕。不僅可以采用人工操作，更適合工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。

圖1為本發(fā)明的試驗平臺原理示意圖。

具體實施方式

一種潔凈高效的氣體滅火劑組合物，包括5％-15％2-溴-3,3,3-三氟丙烯(btp)、95％-85％氫氟烷烴滅火劑或惰性氣體滅火劑，所述氣體滅火劑組合物的百分比以摩爾體積為基準(zhǔn)，其中，所述氫氟烷烴滅火劑包括七氟丙烷、五氟乙烷、三氟甲烷、1,1,2,2,3,3,4-七氟環(huán)戊烷中的一種或多種，所述惰性氣體滅火劑包括氮氣和二氧化碳中的一種或兩種。

2-溴-3,3,3-三氟丙烯(btp)是新一代哈龍?zhí)娲鷾缁饎?，其cupburner熄滅乙醇火的臨界滅火濃度僅為2.6％，而且btp的臭氧損耗潛能值(odp)為零，溫室效應(yīng)潛能值(gwp)只有0.005，btp滅火介質(zhì)符合新一代哈龍?zhí)娲鷾缁饎┑幕疽?，是一種非常優(yōu)良且具有很好應(yīng)用前景的哈龍?zhí)娲?。然而，btp的沸點(34℃)較高，常溫下為液態(tài)，導(dǎo)致其流動性不佳。本發(fā)明提供了一種氣體滅火劑組合物。該組合物以btp為基材，通過與其他氣體滅火劑進(jìn)行混合，形成復(fù)合滅火劑。這種復(fù)合滅火劑滅火高效、環(huán)境友好，能夠較好地解決2-溴-3,3,3-三氟丙烯流動性差的問題。btp與惰性氣體滅火劑混合，滅火效率相對惰性氣體大為提高，存儲體積也相應(yīng)降低；btp與氫氟烷烴滅火劑混合，不僅可以提高氫氟烷烴的滅火效率，而且可以有效改善氫氟烷烴溫室效應(yīng)潛能值過高的問題。

下述實施例中，實施例1為本發(fā)明的原料為七氟丙烷、btp按照不同比例添加情況下的實施過程；實施例2、3主要為本發(fā)明將氫氟烷烴滅火劑換為五氟乙烷和1,1,2,2,3,3,4-七氟環(huán)戊烷的情況下的實施過程；實施例4、5主要為本發(fā)明將惰性氣體滅火劑(氮氣、二氧化碳)與btp復(fù)合的情況下的實施過程。

下述實施例所用的原料和設(shè)備，如果沒有特殊的說明，均是通過公開的商業(yè)化渠道獲得。下述實施例所用的方法，如果沒有特殊的說明，均是本領(lǐng)域常規(guī)的方法。其中：

2-溴-3,3,3-三氟丙烯(btp)：由九江中船化學(xué)科技有限公司自行合成制備(發(fā)明專利已授權(quán))

1,1,2,2,3,3,4-七氟環(huán)戊烷、五氟乙烷：百靈威科技有限公司

七氟丙烷、氮氣、二氧化碳：九江中船消防設(shè)備有限公司

實施例1

本實施例的所述復(fù)合氣體滅火劑原料的組成為：btp+七氟丙烷

1.滅火效果的測試

1.1實驗設(shè)備：

試驗平臺如圖1所示，主要組成部分包括杯式燃燒器、燃料供給裝置、滅火介質(zhì)供給裝置及各部分測量控制裝置。杯式燃燒器的燃燒杯為圓柱形，材料為耐熱玻璃，外徑為30mm，壁厚為1.5mm，杯頂部的邊緣倒角為45°，杯內(nèi)和混合腔內(nèi)分別安裝有熱電偶，熱電偶1可測量混合腔的溫度，熱電偶2用于測量杯式燃燒器中氣體的溫度，熱電偶3測試燃料燃燒火焰的外焰溫度?？拷紵鞯牡撞坑腥剂先肟冢肟谂c燃料罐相連，利用連通器原理，通過調(diào)節(jié)鐵架臺的高度來調(diào)節(jié)燃燒杯中液面的高度。燃燒器的煙囪為圓柱形，由石英制成，內(nèi)徑為85mm?？諝庥煽諝鈮嚎s機提供并有質(zhì)量流量計來調(diào)節(jié)流速，氣體滅火劑通過質(zhì)量流量計控制進(jìn)料(注：btp通過蠕動泵進(jìn)料，并用電子天平進(jìn)行在線標(biāo)定)。試驗時，空氣和滅火劑在混合腔先進(jìn)行混合，再進(jìn)入燃燒器底部?；旌锨挥蓽乜匮b置和加熱裝置來調(diào)節(jié)溫度。燃燒器底部有高約100mm、直徑為7mm的玻璃球，用來對空氣和滅火劑進(jìn)行再一次混合。各個熱電偶的溫度通過溫度測量裝置進(jìn)行實時測量。

1.2實驗過程

實驗過程中，首先打開空氣壓縮機，調(diào)節(jié)空氣流速，使之保持在40l/min；接著調(diào)節(jié)燃燒器中液面的高度，使之距杯口約2mm,混合腔的溫度從室溫逐漸上升到100℃并保持不變。各方面就緒后，開始點火，并將杯中液面高度調(diào)至距杯口約1mm；預(yù)燃60s，待火焰穩(wěn)定后，開始通入滅火劑。通入滅火劑的過程中，保持七氟丙烷和btp的摩爾流量比例一定，逐漸調(diào)節(jié)控制質(zhì)量流量計和蠕動泵，直至火焰完全熄滅。增加滅火劑的流量時，采用逼近法，每次以3％的增幅增大。在調(diào)節(jié)滅火劑流速后時間延時為10s，以使空氣和滅火劑能按照新的比例及時混合并到達(dá)燃燒器中。待火焰熄滅時，記錄空氣的流速、質(zhì)量流量計示數(shù)、壓力和溫度數(shù)據(jù)。改變七氟丙烷與btp的摩爾流量比例，重復(fù)以上步驟。在下一次測試前，先降低燃燒器中液面的高度，并除去杯中的沉淀、殘余物等，以免影響測量的準(zhǔn)確性。

1.3復(fù)合滅火劑滅火濃度理論計算公式

如果兩種復(fù)合氣體滅火劑相互間不存在協(xié)同滅火作用，復(fù)合氣體臨界滅火濃度的理論預(yù)測模型如式(1)所示，

式中和分別代表滅火劑1和滅火劑2獨立使用時的臨界滅火摩爾分?jǐn)?shù)；c0表示復(fù)合氣體滅火劑的臨界滅火摩爾分?jǐn)?shù)。x1和x2分別代表滅火劑1和滅火劑2在復(fù)合滅火劑中所占的比例，即x1+x2＝100％

如果已知兩種滅火劑的臨界滅火濃度和它們的復(fù)合比例，便可用(1)式求出不存在協(xié)同作用下復(fù)合滅火劑的臨界滅火濃度理論預(yù)測值。

1.4實驗結(jié)果

由實驗結(jié)果可以看出，當(dāng)90％的七氟丙烷與10％的btp混合滅火時，不考慮協(xié)同作用下滅火濃度的理論計算值為5.65％，而實驗測量的滅火濃度只有4.55％。由此證明，七氟丙烷與btp形成的復(fù)合滅火介質(zhì)表現(xiàn)出很好的正協(xié)同滅火作用。

實施例2

本實施例的復(fù)合氣體滅火劑的原料配比為：五氟乙烷+btp

1.滅火效果的測試：

將試驗例中的氣體滅火劑改為五氟乙烷，以試驗例1相同的設(shè)備和操作步驟，測定實施例2氣體滅火劑的的滅火濃度。

由實驗結(jié)果可以看出，當(dāng)90％的五氟乙烷與10％的btp混合滅火時，不考慮協(xié)同作用下滅火濃度的理論計算值為7.05％，而實驗測量的滅火濃度只有5.6％。由此證明，五氟乙烷與btp形成的復(fù)合滅火介質(zhì)表現(xiàn)出很好的正協(xié)同滅火作用。

實施例3

本實施例的復(fù)合氣體滅火劑的原料配比為：1,1,2,2,3,3,4-七氟環(huán)戊烷+btp

1.滅火效果的測試：

將試驗例中的氣體滅火劑改為1,1,2,2,3,3,4-七氟環(huán)戊烷，以試驗例1相同的設(shè)備和操作步驟，測定實施例4氣體滅火劑的的滅火濃度。

由實驗結(jié)果可以看出，當(dāng)90％的1,1,2,2,3,3,4-七氟環(huán)戊烷與10％的btp混合滅火時，不考慮協(xié)同作用下滅火濃度的理論計算值為6.87％，而實驗測量的滅火濃度只有5.6％。由此證明，1,1,2,2,3,3,4-七氟環(huán)戊烷與btp形成的復(fù)合滅火介質(zhì)表現(xiàn)出很好的正協(xié)同滅火作用。

實施例4

本實施例的復(fù)合氣體滅火劑的原料配比為：氮氣+btp

1.滅火效果的測試：

將試驗例中的氣體滅火劑改為氮氣，以試驗例1相同的設(shè)備和操作步驟，測定實施例3氣體滅火劑的的滅火濃度。

由實驗結(jié)果可以看出，當(dāng)90％的氮氣與10％的btp混合滅火時，不考慮協(xié)同作用下滅火濃度的理論計算值為15.21％，而實驗測量的滅火濃度只有11.2％。由此證明，氮氣與btp形成的復(fù)合滅火介質(zhì)表現(xiàn)出很好的正協(xié)同滅火作用。

實施例5

本實施例的復(fù)合氣體滅火劑的原料配比為：二氧化碳+btp

1.滅火效果的測試：

將試驗例中的氣體滅火劑改為二氧化碳，以試驗例1相同的設(shè)備和操作步驟，測定實施例4氣體滅火劑的的滅火濃度。

由實驗結(jié)果可以看出，當(dāng)90％的二氧化碳與10％的btp混合滅火時，不考慮協(xié)同作用下滅火濃度的理論計算值為12.29％，而實驗測量的滅火濃度只有9.2％。由此證明，二氧化碳與btp形成的復(fù)合滅火介質(zhì)表現(xiàn)出很好的正協(xié)同滅火作用。