干粉灭火器压力升高的原因分析

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1、灭火系统设计干粉灭火器压力升高的原因分析庄爽，张少禹，李蛛(公安部天津消防研究所，天津300381)摘要：对手提式干扮灭火暴压力升高原因进行了理论分析和试验验证，确认是由于干粉灭火剂中的添加剂CaCO,与NH*HiP).发生化学反应.生成了CO2气体所致，关键词：干粉灭火剂；水分含量NH，H:，P04ICaC03中圈分类号：X924.TQ569.TU89文献标志码B文章编号：110090029(2008)01-0042-022007年上半年我国发生了严重的干粉灭火器爆炸事件，引起各界的广泛关注。干粉灭火器尤其是ABC干粉灭火器在储存期间，出现简体内压力升高现象，直观的反映是灭火器器头压力表示

2、值增高，严重时压力表的示值超过绿色安全区达到黄色警戒区。笔者在排除灭火器存在质量同题和充装压力过高导致爆炸的因素之后，认为灭火器简体内压力升高最为直接的原因是其中产生了气体.由于干粉灭火刺充装在手提式灭火器内与外界基本隔绝，产生气体的原因应是干粉灭火剂各组分之间发生了非预期的化学反应。笔者对干粉灭火剂某些组分之间发生接触反应的可能性进行了理论分析和试验验证。1理论分析干粉灭火剂由灭火剂(基科)和改进其物理性能的添加荆(疏水剂、防结块刺、流动促进剂等)组成。用作干粉灭火剂基料的主要化合物包括有：磷酸铵盐、NaHC03、K2S0、KHC03.KCI、(NH4)ZS04、NaCI、NaCzNzHa

3、O3或KCZNZH30}(Monnex)、BaCIz等.目前，我国BC干粉灭火剂主要以NaHCO,为基科.ABC干粉灭火剂主要以NH4H2P04为基料。NaHC03是一种强碱弱酸盐，水溶液呈碱性INH.H2PO.是一种强酸弱碱盐，水溶液呈酸性。当有水分存在时这两种物质有发生反应的可能.化学反应方程式为tNaHC()l+NH4H2PO4——.NaH2PO‘+COz+NH3.H20(1)由式(1)不难看出，在这个化学反应过程中有气体生成。由于一些生产企业存在着BC干粉灭火剂和ABC干粉灭火剂共用一条生产线的现象，转换生产时如果清理不好，很容易造成灭火剂中两种主要组分混合、接触、发生酸碱反应，导致

4、干粉出现发粘、流动性不好的现象，同时还会有C02气体产生。这样的干粉灭火刺如果充装在灭火器内，产生的气体会使灭火器简体内压力升高，由此带来严重的安全隐患。此外.CaC()a是干粉灭火剂中较为常见的一种添加剂，但它与NH4H2PO.发生接触反成能产生大量气体的事实还不被人们所熟知。CaC03是一种难溶弱酸盐，可被酸溶液溶解。根据溶度积规则，沉淀溶解的必要条件是Qt

5、或水)，以溶解某些弱碱盐、弱酸盐、酸性或碱性氧化物和氢氯化物等难溶物的方法，称为酸碱溶解法)。难溶弱酸盐CaC()a溶于NH4H2P04溶液的反应过程可分列，见式(2)〜式(7)：NH4H；PO<+H2O—^NHS•H,O+HF+H?PO;H，POHPO/-+H+CaCOaCs)—+CO，CO/+H+—HKX)3HCO,+H4―-H2C()3—-H2O+CO2CaC()'(s)+2H*—-Ca2<+H2O+CO2CaCO3与NH4H,PO<的反应可总结为:CaCOi+NHWO,—CaHPOJ+CO2NH,•H2O(2)(3)(1)⑹(7)(8)由公式(8)可以看出，1mol的CaCOs和1m

6、ol的NH4HzPO.反应就会产生1molCO2。根据CaCO3的摩尔质量和气体的摩尔体积，可以推算出100gCaC03完全反应可产生22.4L的CO2气体。根据理想气体状态方程，r’V=nRr;假设温度不变，则P1V1-P2V2;假设灭火器容积为3L,根据干粉灭火剂的密度，推算出灭火器内气体可占空间大约为1.71。SPV2为1.7L.则PZ=PIVI/’V2=0.1X22.4/1.7=1.3MPa.这就是说.3L灭火器中每1009gCaCO3和1159NH4HZP04发生反应，就会使灭火器压力增加大约1.3MPa.这个压力下有的灭火器就有可能发生爆炸。2、试验验证2.1定性验证在NH4HZ

7、PO4的水溶液中加入CaC()3.发现有气泡产生，可溶性磷的含量明显减少：而干燥的NH4HzPO4和CaCO3之间就很难发生反应。说明于粉灭火剂中水分的存在，为组分间的反应创造了条件。水分含量的多少可决定气体产生置的多少，从而也就决定了灭火器内压力升高的程度。这就解释了同样是在ABC干粉灭火剂中添加了CaC03,有些于粉灭火剂发生了化学反应，而有些干粉灭火刺却不会出现任何问题的原因。干粉灭火剂中实际含有的水分