某滅火劑燃燒性能測試實驗探究報告目錄TOC\o"1-3"\h\u10604某滅火劑燃燒性能測試實驗探究報告 145821.1引言 1182271.2滅火劑制備方法 191641.3滅火劑制備主要設備及原料 3323681.4初始配方的確定 5111161.5初始配方滅火實驗 68191.5.1實驗設備 6244091.5.2滅火實驗結果 7249341.5.3實驗結果分析 853661.6冷卻劑的選擇 1355181.6.1實驗原理 14103921.6.2實驗原料及設備 14156051.6.3添加冷卻劑實驗結果 15132191.6.4實驗分析 1681231.7冷卻劑含量實驗 16268081.7.1實驗結果 16114921.7.2實驗分析 17282051.8小結 171.1引言設計一個合適的滅火劑配方，從滅火劑原料的選擇、采集、制備，滅火劑配方的確定，到滅火劑的燃燒實驗和加入有關添加劑后的實驗，對其進行燃燒性能，出口溫度，滅火時間等相關數(shù)據的測試，通過實驗結果數(shù)據分析得出該配方是否有不妥之處，有什么需要改進的地方。1.2滅火劑制備方法“安全、可靠、經濟”是熱氣溶膠滅火劑的制備必須遵循的原則。想要保證藥劑能夠充分混合，初始藥劑的粒徑一定要選擇合適。并且一定要堅決摒棄危險操作，著重防范事故發(fā)生發(fā)生的可能性，最后簡化制備流程，提高經濟效益。原則上，各物質之間混合的混合程度與原料粒徑成反比關系，即原料粒徑越小，混合程度越高。但是原料粒徑越小，加工的難度就會越高，生產成本也會隨之上升。從過往的實驗可以看出，超過100目篩后，滅火劑的燃燒速度和滅火效果并無太大區(qū)別，所以應當采用100目篩的粒徑。濕混和干混是當前常用的兩種制備方法，將粉狀原材料按配比倒入溶劑中如（丙酮、無水乙醇）就是濕混，然后進行攪拌，這個方法不會產生粉塵飛揚的現(xiàn)象，降低了機械摩擦的熱效應，安全可靠、混藥均勻。干混則是將藥劑在牛皮紙上混合后重復過篩，這種方法方便快捷。但是粉塵容易飛散，摩擦產生靜電，危險性較大，大型生產一般不采用干混[42]。原料的檢查：購買原材料的時候一定要觀察外觀，檢驗規(guī)格、純度是否符合要求，并且查驗原材料出廠日期，確保藥劑在有效期限內；預干燥：在購買原料的時候，有很多水分都包含在原料中，需要將原材料放置在干燥室中進行預干燥；粉碎：將球磨機的轉速設置為60轉/分，粉碎時間40分鐘；干燥：將粉碎好的原料置于55℃的恒溫干燥箱中12小時；過篩：用100目網篩對各個原料進行過篩，分類放置；混藥（干）：按照配比將藥劑混合，為防止藥劑發(fā)生分層，將混合后的藥劑倒在６０目網篩上，用刷子反復刷Ｈ遍，確保混合均勻；配膠：將粘合劑倒入溶劑中，置于60℃恒溫水浴鍋，將粘合劑用玻璃棒攪拌到充分融化；混藥（濕）：將干混藥劑和溶劑混合，用玻璃棒緩慢進行混合；干燥：將濕混后的藥劑放置在60℃水浴鍋中進行初始烘干；造粒：烘干后藥劑通過60目網篩進行造粒，這樣藥劑便成為顆粒狀，易于裝填，同時消除了藥劑間發(fā)生分離的可能性，確保藥劑在后續(xù)工藝中能按照合適的比例混合，杜絕了燃燒不充分的現(xiàn)象；烘干：造粒后的藥劑再次烘干，確保無水分。此工序需要格外小也，由于藥劑已經混合均勻，烘干時溫度必須控制在50℃以內；壓藥：滅火劑的最后一道工序就是壓藥成型，本文利用自制壓藥模具沖子，在液壓機作用下進行壓制。壓制前，確保模具內壁無毛刺、空隙、雜質。由于是機械壓制，力度必須輕柔，隨時觀察液壓示數(shù)，一旦示數(shù)過高，必須停止壓藥。退模后檢查藥塊形狀，有裂痕破損的藥塊不能使用[13]。圖3-1藥粒1.3滅火劑制備主要設備及原料滅火劑制備所需設備見表3-1，表3-1實驗所用設備設備名稱型號生產廠家數(shù)顯恒溫水浴鍋MM-2耀星儀器有限公司變頻行星球磨機XQM-2南京科技實驗研究所網篩60目，100目上海新興絲網公司隔水式烘干箱WGP600重慶五環(huán)實驗有限公司壓藥機-自制模具-淮南劉華數(shù)控器材加工廠電子天平JY-1003上海舜宇恒平儀器有限公司顯微鏡E400日本尼康滅火劑制備所需原料見表3-2，表3-2實驗所用原料藥品名稱純度生產廠家硝酸鉀分析純東陵化工試劑有限公司硝酸鍶分析純東陵化工試劑有限公司苦味酸鉀分析純某廠雙氰胺分析純鄭州其昌化工有限公司酚醛樹脂化學純濟寧華凱樹枝有限公司丙酮分析純宿州化學試劑有限公司PVA分析純無錫輝泰化工有限公司蓖麻油化學純山東國泰化工有限公司蟲膠化學純上海臺正化工有限公司硝化棉化學純某廠硬脂酸分析純國藥集團化學試劑有限公司碳酸鍶分析純天津紅巖化工試劑廠草酸鈉分析純天津紅巖化工試劑廠1.4初始配方的確定復合可燃劑以苦味酸鉀和雙氰胺作為原材料，苦味酸鉀的作用是提高熱氣溶膠滅火劑的點火性能和燃燒速度，雙氰胺的主要功能是產生氣體形成氣流，將殘渣碰出，使用它們兩個作為可燃劑原料可以極大增加有效滅火產物的含量，提高產物使用率。苦味酸鉀火焰感度很高，用它作為可燃劑可以確保，即使滅火劑在經過多年不用后，仍能正常點燃。但是苦味酸鉀是一種髙能含能材料，如果在配方組分含量太大，反應會太過劇烈，發(fā)生爆炸的危險系數(shù)也會增加，所以本文設計的配方組分中，苦味酸鉀含量最大不超過25%。根據理論基礎及初始點火實驗，滅火速度和效果較好時，硝酸鍶與硝酸鉀比值為1.3-1.5時。本文設計了六種初始配方：配方1：苦味酸鉀：雙氰胺：氧化劑：粘結劑＝0％：25％：75％：5%（3-1）配方2：苦味酸鉀：雙氰胺：氧化劑：粘結劑＝5％：22.5％：72.5％：5％（3-2）配方3；苦味酸鉀：雙氰胺：氧化劑：粘結劑＝10％：20％：70％：5％（3-3）配方4：苦味酸鉀：雙氰胺：氧化劑：粘結劑＝15％：17.5％：67.5％：5％（3-4）配方5：苦味酸鉀：雙氰胺：氧化劑：粘結劑＝20％：15％：65％：5％（3-5）配方6：苦味酸鉀：雙氰胺：氧化劑：粘結劑＝25％：12.5％：62.5％：5％（3-6）苦味酸鉀合適的添加區(qū)間可以從燃燒時間、滅火時間和反應現(xiàn)象等綜合確定。自制了108L的長方體鐵箱（530×500×410mm），一側開有六個通氣小孔，模擬著火房間。里面放置一個直徑為200mm，深為100mm的不銹鋼材質的火盆，點燃后模擬著火點。根據公式計算，本實驗在自制鐵箱進行滅火的藥塊，使用量約為10g。圖3-2滅火劑1.5初始配方滅火實驗每個配方分別制作３個藥塊，預先將20mm厚的水倒入火盆內作為底層，而后約600ml的92#汽油倒入其中。特別說明的是：預先在滅火箱背部位置了6個出氣孔，使用滅火劑滅火前先將火盆點燃，關閉鐵箱，直到汽油完全燃燒殆盡共約4min，重新點燃火盆，沒有出現(xiàn)再次點燃的現(xiàn)象，說明關閉箱口，并不會使火盆熄滅。熱氣溶膠滅火劑是通過燃燒后產生的物質彌散到火場中進行滅火的，與普通滅火劑需要將噴口直接對準火源不一樣，而熱氣溶膠滅火劑只需在火場點燃后，產物會自動擴散彌漫到整個火焰區(qū)，為體現(xiàn)其獨特的滅火機理，將藥塊置于圓桶內，圓桶開孔方向朝上，可以看到產生的煙霧并沒有直接噴射到火焰區(qū)[40]。1.5.1實驗設備本實驗所用設備及其型號和生產廠家見表3-3：表3-3實驗所用設備名稱型號/規(guī)格生產廠家鐵箱530×500×410mm自制火盆Φ200mm正大不銹鋼用具公司攝像機S90佳能發(fā)爆器FD200隆泰礦業(yè)有限公司有機玻璃板600×550×500mm行華塑料玻璃加工廠圓桶-自制1.5.2滅火實驗結果配方1滅火參數(shù)見表3-4：表3-4配方1的滅火參數(shù)序號燃燒時間（s）滅火時間（s）19.66.439.36.239.06.3平均值9.36.3配方2滅火參數(shù)見表3-5：表3-5配方2的滅火參數(shù)序號燃燒時間（s）滅火時間（s）18.61.629.21.339.01.7平均值8.91.5配方3滅火參數(shù)見表3-6：表3-6配方3的滅火參數(shù)序號燃燒時間（s）滅火時間（s）18.13.628.23.337.91.0平均值8.13.6配方4滅火參數(shù)見表3-7：表3-7配方4的滅火參數(shù)序號燃燒時間（s）滅火時間（s）16.22.326.42.636.02.8平均值6.22.6配方5滅火參數(shù)見表3-8：表3-8配方5的滅火參數(shù)序號燃燒時間（s）滅火時間（s）11.61.921.92.031.61.9平均值1.71.9配方6滅火參數(shù)見表3-9：表3-9配方6的滅火參數(shù)序號燃燒時間（s）滅火時間（s）13.91.223.91.131.10.8平均值1.01.01.5.3實驗結果分析上述實驗結果顯示滅火時間均小于7min，滅火箱因缺氧和油料燃燒殆盡導致滅火的因素可以排除了，可以說明是由于滅火劑的作用導致了火的熄滅。各配方燃燒狀況見表3-10。表3-10初始配方滅火情況配方燃燒情況殘渣狀態(tài)產煙量1反應柔和糊狀、結塊一般2反應較劇烈、無火星少許結塊較濃3反應劇烈、無火星大量粉狀、少許團狀濃4反應劇烈、有少許火星大量粉狀、極少許團狀比較濃5反應劇烈、有較多火星粉狀非常濃6反應非常劇烈、有大量火星粉狀非常濃圖3-3實驗現(xiàn)象圖（1）圖3-4實驗現(xiàn)象圖（2）圖3-5實驗現(xiàn)象圖（3）圖3-6實驗裝置圖（1）圖3-7實驗裝置圖-大圓柱圖3-8實驗裝置圖圖3-96種配方燃燒性能對比圖配方1中沒有添加苦味酸鉀，反應比較柔和，殘渣主要為糊狀，其中部分聚集成塊狀，在實際應用中可能存在堵塞噴口的安全隱患。隨著苦味酸鉀添加量的増加，燃燒時間和滅火時間基本呈線性變化，逐漸變小。而殘留率在配方2到配方4時下降明顯，這是因為隨著苦味酸鉀添加量的增多，燃燒速度逐漸加快，反應溫度上升，產物中一部分物質被汽化，同時反應速度的加快，也導致單位時間的產氣量増加，部分產物被氣流吹散到空間中去，使殘留率有一個陡然下降的過程。配方6中，大量火星從桶口噴出，并在鐵箱內壁上繼續(xù)燃燒，說明有部分滅火劑未完全燃燒就被直接吹散到圓桶外。配方6反應溫度太高，雖然殘留率很低，滅火速度很快，但是實際應用中，極易引發(fā)爆炸事故，甚至燒穿外殼。通過六組實驗證明，苦味酸鉀的添加對滅火效果有非常大的影響，能夠顯著降低滅火時間，得出利用苦味酸鉀作為可燃劑是可行的。但是一旦過多的加入苦味酸鉀，也會有危險隱患，通過分析圖（3-9）6種配方燃燒性能對比圖，可以發(fā)現(xiàn)苦味酸鉀合適的添加區(qū)間在應該在10%-15%。這里選擇配方3。1.6冷卻劑的選擇1.6.1實驗原理高溫滅火技術在此類材料的滅火輔助劑材料工業(yè)應用中的廣泛開展和使用極有可能會直接造成工業(yè)中產生許多高溫滅火材料和輔助劑的應用密切相關的安全問題氣溶膠滅火劑是滅火系統(tǒng)的一個部分，它必須放置在特定的裝置中，不是直接裸露在外，這種裝置對氣溶膠滅火劑力學性能具有一定的補償作用，所以最新國家標準GA499.1-2010并未給出氣溶膠滅火劑的具體力學性能。本文在研究冷卻劑的選擇上主要熱氣溶膠滅火劑燃燒的噴口溫度作為參考[35]。在配方3基礎上改變冷卻劑得到下列配方，配方3：苦味酸鉀：雙氰胺：氧化劑：粘合劑：K2C2O4＝10%：20%：70%：5%：5%配方7：苦味酸鉀：雙氰胺：氧化劑：粘合劑：烏洛托品＝10%：20%：70%：5%：5%配方8：苦味酸鉀：雙氰胺：氧化劑：粘合劑：K2CO3＝10%：20%：70%：5%：5%1.6.2實驗原料及設備表3-11實驗所用原料名稱規(guī)格產地草酸鉀化學純500g上海凌峰化學試劑有限公司烏洛托品化學純500g上海凌峰化學試劑有限公司碳酸鉀化學純500g上海凌峰化學試劑有限公司氣溶膠滅火劑-自制表3-12實驗所用設備名稱型號/規(guī)格生產廠家鐵箱530×500×410mm自制火盆Φ200mm正大不銹鋼用具公司攝像機S90佳能點火器FD200隆泰礦業(yè)有限公司有機玻璃板600×550×500mm行華塑料玻璃加工廠圓桶-自制熱電偶導線-上海凱泰儀表有限公司記錄儀-上海凱泰儀表有限公司1.6.3添加冷卻劑實驗結果配方3滅火裝置出口溫度見表3-13：表3-13配方7的滅火裝置出口溫度序號燃燒溫度（℃）出口溫度）℃154412825501153546123平均值547122配方7滅火裝置出口溫度見表3-14：表3-14配方7的滅火裝置出口溫度序號燃燒溫度（℃出口溫度（℃）155218525611743557178平均值557179配方8滅火裝置出口溫度見表3-15：表3-15配方8的滅火裝置出口溫度序號燃燒溫度（℃出口溫度（℃）154815625561493550145平均值551150圖3-10配方種類與噴口最高溫度關系圖1.6.4實驗分析由上述實驗結果可以看出，相對于烏洛托品和碳酸鉀作為冷卻劑，當草酸鈉作為滅火劑時，噴口最高溫度較低，所以選擇草酸鈉作為滅火劑配方的冷卻劑。1.7冷卻劑含量實驗由上述實驗可知，在滅火劑中添加草酸鉀作為冷卻劑對滅火劑燃燒的降溫效果最好。本小節(jié)的主要內容研究草酸鉀冷卻劑含量對于氣溶膠滅火劑冷卻降溫的效果，本文設計了五種冷卻劑含量不同的滅火劑，其含量分別為3%、4%、5%、6%和7%。實驗時針對每個含量，測量滅火劑燃燒時噴口介質最高溫度Tm，每個含量測三次[41]。1.7.1實驗結果表3-15列出了不同冷卻劑含量與對應噴口處氣溶膠最高溫度：表3-15冷卻劑含量與噴口處