超细干粉灭火技术在档案库房中的应用_灭火设备类_慧聪消防网

前言

档案是文化的积淀，承载人类活动的大量信息，是人类社会各项实践活动的真实记录，是社会的宝贵财富，是人类重要的历史文化遗产。档案事业是维护历史真实面貌的永恒的事业，随着社会文明程度的提高，在经济发展、科技进步、精神文明建设中发挥着越来越重要的作用。

当年，风狂的战争大火，烧毁我多少珍贵的文物和档案，全国解放后，我国的档案、文博事业得到了长足的发展，特别是改革开放以来，随着经济的发展，档案、文博越来越被党和各级政府所重视；但是，日常的火灾仍然在侵蚀着历史留下的珍贵档案，如何加强文物和档案系统的火灾防范，有效提高档案库房防灭火技术，免除火灾给我们带来的损失，是新时期对消防行业提出的新课题。

我国当前应用于档案库房的消防主要是以哈龙灭火剂为主，但它是造成大气臭氧层严重破坏的罪魁祸首之一；1987年9月，24个国家的代表在加拿大蒙特利尔签订了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，对包括哈龙在内的给大气臭氧层造成损害物质的生产和消费进行了限制。中国于1991年正式成为《议定书》的缔约国，在2005年全面淘汰哈龙1211，2010年淘汰哈龙1301。因此，开发能够完全替代哈龙灭火剂的新型灭火剂，成了国际消防科技领域最热闹的研究课题之一；当前出现了很多新型灭火剂，先后有IG-541、七氟丙烷、三氟甲烷、气溶胶、细水雾等新产品问世。这些产品虽各有所长，但针对档案库房灭火都存在不同缺陷，不能完全替代哈龙。这时，武汉绿色消防器材有限公司自主研发的超细干粉灭火产品横空出世，并以“灭火效率最高、灭火速度最快、成本低、无毒无害”而引起人们的广泛关注。它的出现标志着一个灭火产品新纪元的到来。

第一章超细干粉灭火技术的发展历程

传统干粉灭火剂是一种干燥、流动性好的固体粉末，主要由一种或多种具有灭火能力的无机盐组分和疏水组分、惰性填料组成。灭火组分是干粉灭火剂的核心，疏水组分主要有硅油和疏水白炭黑，惰性填料种类繁多，主要起防振实、结块，改善干粉运动性能，催化硅油聚合等作用。主要应用于扑灭固体、液体、气体及电器设备火灾等。

干粉的优点主要有：灭火效率高、速度快。按照扑灭单位面积的可燃液体火灾的灭火剂用量来比较，干粉具有最高的灭火效率，干粉能够迅速地控制火势和扑灭火灾，灭火时间往往在几秒钟或十几秒钟内，而且不易受火场地形、温度等环境条件的影响。对人畜无毒或低毒，对环境的影响甚微；因而在淘汰哈龙灭火剂后，干粉灭火剂成为我国灭火产品的主力军。

干粉灭火剂灭火机理：在灭火过程中，干粉灭火剂既具有化学灭火剂的作用，同时又具有物理抑制剂的特点，其灭火机理如下：

(1)化学抑制作用：燃烧过程是一连锁反应过程，OH和H自由基是维持燃烧连锁反应的关键自由基，它们具有很高的能量，非常活泼，而寿命却很短，一经生成，立即引发下一步反应，生成更多的自由基，使燃烧过程得以延续且不断扩大。干粉灭火剂的灭火组分是燃烧的非活性物质，当把干粉灭火剂加入到燃烧区与火焰混合后，干粉粉末与火焰中的自由基接触时，自由基被瞬时吸附在粉末表面，通过上述反应，借助粉末的作用，消耗了燃烧反应中的自由基OH和H。当大量的粉末以雾状形式喷向火焰时，火焰中的自由基被大量吸附和转化，使自由基数量急剧减少，致使燃烧的链反应中断，最终使火焰熄灭。

(2)隔离作用：喷出的固体粉末覆盖在燃烧物表面，构成阻碍燃烧的隔离层。特别当粉末覆盖达到一定厚度时，还可以起到防止复燃的作用。

(3)冷却与窒息作用：粉末在高温下会放出结晶水或发生分解，这些都属于吸热反应，而分解生成的不活泼气体又可稀释燃烧区域的氧气浓度，从而起到冷却与窒息作用。

干粉灭火剂的干粉粒度对其灭火性能有显著的影响。单位灭火剂灭火效能与灭火剂粒子粒径密切相关，每种灭火粒子都存在上限临界粒径，小于临界粒径的粒子全部起灭火作用，大于临界粒径的粒子灭火效能急剧降低，小于临界粒径的灭火粒子分数愈大，则灭火效果愈好。

常用干粉灭火剂粒度在20µm-75µm之间，这种粒子弥散性相对较差，比表面积也相对较低。因而，定量的粉体所具有的总比表面积较小，每个粒子的质量较大，沉降速度较快，且其受热分解的速度较慢，所以其捕获自由基或活性基团的能力有限，灭火能力也就很有限；再就是普通的ABC干粉主成份为磷酸铵盐，易吸潮结块，且有一定的腐蚀性，进而限制了干粉灭火剂的使用范围。

所以，制备在着火空间可以均匀分散、悬浮的超细灭火粉体，保证灭火组分粒子活性，降低单位空间灭火剂使用量是提高干粉灭火剂灭火效能的一种很有效的手段；但由于普通磷酸铵盐类干粉灭火剂必须采用硅油包裹工艺进行防潮、防结块处理，无法将其加工到10µm以下，故而干粉生产技术在很长一段时间没有新的突破。

超细粉体技术是当代粉体工程技术的新发展，是各高新技术的基础，其应用正在不断扩大。超细粉体技术是当今世界上很重要的科学技术之一，英国KIDD公司采用喷雾干燥技术研制出粒径<5µm的碳酸氢钾超细高效干粉灭火剂，经全淹没式灭火实验表明:灭火效能是一般灭火剂的10倍；由于所需设备和工艺要求复杂，至今未能推广应用。

武汉绿色消防器材有限公司正是在这样的背景下，历经六年，耗资千万，成功研发了拥有完全知识产权的超细干粉灭火剂，并于二00二年八月同湖北省档案局共同承担了国家档案局下达的：“超细干粉灭火剂及其自动灭火装置应用于档案库房的研究”的科技攻关项目；经过一年多的工艺完善，几百次的反复试验，一举获得成功，并通过国家档案局组织的科技成果鉴定，指定为档案库房专用灭火产品。

超细干粉灭火剂可以长时间悬浮，并能绕过障碍物，散布到各个角落，以一种全淹没的方式或局部应用方式灭火，使干粉灭火技术拓展到自动灭火方面，它是干粉灭火技术和纳米技术发展的结晶，代表了目前干粉灭火的最高水平和发展方向。

第二章档案库房消防技术要求及应用现状

一、档案库房灭火对消防技术的要求

档案库房对灭火剂的使用有特殊要求，如：灭火剂不能对纸张、绸布、胶片、磁带、光盘等档案载体有腐蚀性，不能增加纸张、绸布等晚吸潮档案载体的含水量，不能对档案载体的物理、化学性能产生影响。

档案库房对使用的灭火剂要求无腐蚀、无毒、无害，除了符合档案管理安全要求外，还要符合国家环境保护要求。

档案库房对灭火方式也有特殊要求，要求迅速扑灭发生的初起火灾，防止火灾蔓延造成更大的损失，因而要求所使用的自动灭火装置灵敏可靠。

档案库房常有工作人员，要求灭火剂对人体无毒无害等等。

二、档案库房消防技术应用的现状

哈龙灭火剂自上世纪七十年代以来，以其灭火效能高和洁净等优越性能在省级以上大型档案库房普遍应用，在哈龙灭火剂停止使用后，目前能供档案库房选用的过渡性灭火产品有以下几种：

1、FM200七氟丙烷灭火系统。

它与哈龙灭火剂的灭火机理相似，属于化学灭火的范畴，灭火效率低于哈龙，而且，经过大量的实验证明，七氟丙烷灭火剂在灭火现场的高温下会产生大量的氟化氢（HF）气体，经与气态水结合，形成氢氟酸；氢氟酸是一种腐蚀性很强的酸，对皮肤、纸张、玻璃、精密仪器有强烈的腐蚀作用。

2、二氧化碳灭火系统（CO2）。

二氧化碳的灭火机理是物理灭火，靠稀释被保护空间的氧气，达到窒息灭火的效果；其灭火效率低，要求保护空间相对封闭，在时间上很难扑灭火初起火灾，通常采用高压或低压储存，高压系统需要的瓶组多，储瓶间占用面积大，对环境温度要求严格，而低压系统则需要外设制冷设备，造价更高；对输送管道的安装和维护要求也较严格，后期维护费用大，特别是能使未从防护区撤离的人员发生窒息死亡。

3、气溶胶灭火装置。

气溶胶是一种烟雾灭火剂，也属于化学灭火范畴，它靠燃烧产生烟雾灭火，因而伴有“热连带反应”出口温度在80度以上，并产生有害气体；由于其本身就是点火源，因而不适合用来抑爆和惰化；热气溶胶灭火技术无法进行管网系统设计，不适用于大空间灭火，灭火残留物有腐蚀性且很难清除，近年来国内很多行业禁用热气溶胶进行灭火保护。

4、惰性气体(LG541)灭火系统。

其缺点是喷放时噪声大，贮存瓶组多，贮存压力在常温下（21℃）为15MPa，喷射时喷口的最低压力为2.24MPa。高压增加了非常危险性，也相对容易泄露，对管道管件材料以及安装、维护水平要求高；同二氧化碳一样，其灭火机理为衡释氧气，窒息灭火，灭火速度慢是其致命弱点。前期费用和维护费用过高也是难已推广应用的原因之一。

5、细水雾灭火系统。

其灭火机理是物理灭火，利用水微粒吸收火场热量，降低温度，并窒息燃烧，细水雾灭火技术目前倘不成熟，主要是产生的雾滴过大，根本不适用于我国纸质、绸布类等受潮湿即毁的档案保护。

6、超细干粉灭火系统。

武汉绿色消防器材有限公司发明的“超细干粉灭火剂”，平均粒径<20µm，用于档案库房灭火堪称前沿技术。该灭火剂是一种绿色环保型灭火剂，经国家科技部门鉴定属国内首创并获国家发明专利，目前处于世界领先水平。它对大气臭氧层耗减潜能值（ODP）为零，温室效应潜能值(GWP)为零，对人体皮肤和无刺激，对保护物无腐蚀，无毒无害。灭火后残留物易清理，同期开发出的系列自动灭火装置，应用于档案库房灭火被国家档案局大力推荐。该灭火剂及装置于2003年底获得了由国家档案局颁发的《科学技术成果鉴定证书》；2004年荣获国家档案局科技成果二等奖；是全国唯一获得国家档案局科技奖项的消防产品。

第三章超细干粉灭火剂应用于档案库房的试验及对档案载体的影响

一、超细干粉灭火系统应用于档案库房灭火试验

档案库房中，因为存放大量纸质档案，同时还有音像、照片、胶片、磁盘等特殊载体，因而档案库房的火灾具有A类（即固体火灾）的特点；大量的试验证明，超细干粉灭火系统扑救A类火灾并防止复燃是非常有效的。

（一）灭A类火试验

试验方法：将一个ZFCX-5（5公斤）悬挂式灭火装置安装于室内顶部中央位置，距地面高度不小于3米；试验用木垛为40MM×40MM×635MM共112根干燥松木木条，分16层，每层7根，含水率为9-13％每层中木条的间隔均匀摆放并用铁钉固定，在试验室外点燃盘中的汽油，引燃支架上的木垛，预燃5-6分钟，再将点燃的木垛及支架摆放于试验室地面中心，关闭试验室门，观察灭火情况，抬出木垛，灭火成功！

（二）灭B类火（液体）试验

试验方法：将一个ZFCX-5（5公斤）悬挂式灭火装置安装于室内顶部中央位置，距地面高度不小于3米；试验用面积为1.63M2的油盘，直径：1.44M内深0.15M，底部加清水作垫层，倒入55升93号汽油，再将点燃的油盘摆放于试验室地面中心，关闭试验室门，观察灭火情况，抬出油盘，灭火成功！

（三）模拟档案库房灭火试验

灭火试验选用ZFCX-4/10-Ⅱ（0.8公斤）微型悬挂式灭火装置，试验室内置一个档案柜，放置书本等纸质制品，柜内装上微型悬挂式灭火装置，在书本上浇上汽油，人工点燃书本，关上柜门观察灭火情况，灭火成功！

（四）自动报警控制灭火试验

电控型超细干粉自动灭火装置可以与市场上通用的任何火灾报警控制器接口，构成自动控制模式，加上火灾探测器、声光报警器、气体释放门灯、手动控制盒、输入模块等组成档案库房超细干粉无管网自动灭火系统。

当保护区发生火灾，感烟探测器或感温探测器将探测到的信号送入控制主机，主机及保护区门口的声光报警器立即报警，当主机同时接收到同一保护区的二路信号，如果控制器设置为自动状态，则报警后延时三十秒自动启动超细干粉灭火装置，如果是设定为手动状态，则需要人工按下保护区门口的手动控制盒上的紧急启动开关，实施灭火。

现在点燃试验室内的油盘，观察整个自动报警控制过程，报警器报警、启动，灭火成功！

二、超细干粉灭火剂对档案载体的影响试验

档案是一种单一的、不可再生的资源，因此在选择应用于档案库房的灭火系统时，一方面要求灭火效果好、灭火速度快的灭火系统，另一方面要求灭火剂不能对档案载体有腐蚀和破坏，以利于档案的长期安全保存。

武汉绿色消防器材有限公司生产的超细干粉灭火剂，是一种完全区别于普通干粉的新型专利产品，经国家有关部门检测及大量的实验证明，该灭火剂对档案载体无腐蚀和破坏作用。

1、试验设备：

低温试验仪：控制范围-40℃～130℃，精度1℃～2℃

试验用容器：搪瓷盘300mm×200mm3个

试样：30mm×50mm，厚1～2mm的铜板、铝板各三块；印刷纸6张、胶片4卷、光盘点张。

2、试验

将超细干粉倒入容器内，把试验品分别埋入超细干粉灭火剂中，一并放入低温试验仪箱内，按试验温度及时间经受一次循环，并分别做空白试验进行对比分析。

经过二十四小时的试验，现在取出样品，铜板和铝板无锈斑，纸张没有变色，不结胶、无印染，字迹未变粗、退色；且灭火剂无任何变色现象，试验合格，完全符合档案保管要求！

第四章超细干粉灭火剂与常用灭火剂的性价比

通过上面的介绍，我们已经了解了超细干粉灭火剂的发展过程和原理，知道了超细干粉是干粉灭火剂发展的最新技术。请大家看这张图，我们将通过这张图为大家详细介绍超细干粉灭火剂与其它目前常见的气体灭火装置相比较，优势究竟在哪里。

各项指标产品名称

超细干粉

气溶胶

哈龙 1211、1301

IG-541

CO2

FM-200

灭火效率

高

中

低

中

贮存状况

常压贮存

高压专用钢瓶贮存

工程造价

低

中

高

中

维护状况

简便

复杂

毒性

无

低毒

无

窒息

低毒

对保护物的二次损害

无

大

无

臭氧耗损潜能（ODP值）

使用安全性

好

不好

较好

好

不好

较好

安装方式

有管网或无管网

无管网

有管网

发展阶段

正在发展

禁止使用

成型

逐步减少使用

过渡产品目前在国内市场上流行的灭火产品有：超细干粉、气溶胶、哈龙1211、1301、IG-541、高低压二氧化碳、七氟丙烷等几种产品。要在它们中间选择一个综合指标最好的产品并不困难。其中，气溶胶对保护物的损害较大，这一点我们在前面已经详细论述过，因此在这里可以将此类型排除。而哈龙灭火剂ODP值为10，严重损耗大气臭氧层，国家已经禁止使用，因此也可排除。二氧化碳灭火系统，喷发后会使人窒息，对人体损害较大，国家正逐步减少其使用，也可排除。

现在，只剩下这三种产品可以使用。其中这两项指标都相同，我们可以观察剩余的主要指标，来发现超细干粉灭火剂的独特优势。

产品名称各项指标

超细干粉

IG-541

FM-200

灭火效率

高

低

中

贮存状况

常压贮存

带压力专用钢瓶贮存

工程造价

低

高

中

维护状况

简单

复杂

第一，灭火效率高。

产品名称

超细干粉

IG-541

FM-200

灭火浓度

50~70g/m3

37.5%-42.8%

7%-10%

通过这个表，我们可以看到，在同样的体积的保护空间里，所需IG-541灭火剂与保护空间的体积比为37.5%-42.8%，FM-200为7%-10%，而超细干粉最低，以保护容积计算每立方米只需50~70克。可见其灭火效果最好。

第二，成本低，维护简单。

除超细干粉灭火剂外，IG-541，FM-200都在高压钢瓶中压缩或液化储存。而超细干粉灭火剂为固态低压存储，省略了大量复杂的设备，也大大降低了成本。在维护上，超细干粉灭火装置只需观察气压表检查驱动气体有否降压，非常简单可靠，费用极低，而不需要像其他气体灭火剂那样，每年都要检测瓶体是否漏气，阀门是否正常，还要进行试喷，程序极为复杂，容易出现泄漏，而且必须返回生产厂家才能充装。

无论从灭火效果，安装成本、还是使用维护的角度来看，超细干粉都有着不可比拟的优势。正是因为超细干粉灭火剂具备上述诸多优势，因此，倡导使用超细干粉灭火装置替代哈龙产品已是大势所趋。特别是应用于档案库房消防方面，在国家的大力支持下，超细干粉灭火产品质量不断提高，技术也取得了突破性进展。它所能提供的高效灭火，安全可靠和环保性能以及对未来技术开发的前瞻性，无疑使其成为业内人士最为理想的选择。

附：目前市场上其它类超细干粉灭火装置简介

在国内市场上，除了武汉绿色生产的超细干粉系列产品外，还有俄罗斯埃波托斯有限公司“暴风雪”超细干粉灭火装置，北京世纪联保公司的世纪星“脉冲”超细干粉灭火装置，陕西兰德森茂“闪电”超细干粉灭火装置等产品。该类产品的主要特征：

a)采用燃气驱动。把火药盒置于灭火装置内，火灾发生时引燃内置火药而产生气体进行驱动，因而此类灭火装置启动时伴随有巨大的爆炸声。一具碗状500g的车用灭火装置启动的响声类似于一颗手榴弹爆炸时的响声，一具2kg灭火装置启动时的响声就更大了。扑救火灾需多具同时启动时，其响声和冲击力非常大，对保护物和来不及撤离的人员均可造成伤害。

b)因本身就是火源，因此不宜用于抑爆场所，如：加油站，液化气站等。

c)灭火装置内充装ABC干粉，其灭火主要成分为磷酸铵盐，其粉粒90%粒径在20μm以上。而就化学灭火剂而言，其粒径与灭火效率成反比关系，即粒径越小，灭火效率越高。因此，其灭火效率仅为真正超细干粉灭火剂的1/4—1/6。

d)由于此类灭火装置喷射时间很短（<1s），对于有焰燃烧有较好的灭火效果，而对于固体表面燃烧，如纸张木材、电缆的阴燃，灭火效果差。灭火释放后，有焰燃烧虽被扑灭，但这种阴燃往往很快又发展为有焰燃烧。

档案是文化的积淀，承载着人类活动的大量信息，具有记载、延续人类文化的功能。一个单位的档案，记载着该单位历史和现在的重要信息。档案是一种单一的，不可再生的资源。因此在选择档案库房的灭火系统时，一方面要求灭火效果好，能有效地扑救火灾，防止火灾蔓延；另一方面，要求灭火剂不能对档案载体有腐蚀，灭火装置在释放灭火剂时不能对档案载体有物理性损害，以利于档案的长期安全保存。

以往在档案库房使用的灭火系统有哈龙（卤代烷）灭火系统、七氟丙烷（FM200）灭火系统、二氧化碳（CO2）灭火系统、细水雾灭火系统等。按我国政府制定《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》规定，我国已于2005年12月31日完全停止哈龙1211灭火剂的生产和使用。其它几种灭火剂及系统也有其固有的缺陷：七氟丙烷灭火剂在火灾现场产生大量的氢氟酸，对档案载体有严重酸蚀作用；二氧化碳灭火系统容易造成人员窒息，且系统对库房门、窗等技术要求高；细水雾灭火系统用于库房大空间灭火，需建大容量专用水池和专用水泵，不仅使用成本高，灭火系统释放后还会给档案载体带来大量水分，给档案安全管理带来隐患。

近年，也有在档案库房使用“脉冲”超细干粉灭火装置的。该类灭火装置使用于档案库房也存在其固有缺陷：

a)档案库房存放有大量的纸质档案，同时还有音像，照片、胶片、磁盘等特殊载体的档案，因而档案库房的火灾具有A类火灾的特点。其特点之一是档案库房的火灾刚开始往往是表面燃烧（阴燃），然后发展为有焰燃烧。而“脉冲”类灭火装置由于使用燃气爆炸式驱动，灭火剂喷射时间小于1秒，由于喷射时间极短，对于扑救有焰燃烧火灾有较好效果，而对于阴燃火灾效果差。档案库房的阴燃火灾不能及时扑灭，很快又会发展成为有焰燃烧火灾，给库房档案造成更大损失。

b)由于该灭火装置是靠点燃内部的火药产生的气体进行驱动，灭火装置启动时伴随有和手榴弹一样的爆炸声和冲击力，多具同时启动时其爆炸声和冲击力就更大了。对档案库设施、档案载体及人员均易造成损害。

c)该类灭火装置的启动盘实际上是点火器。当室内温度到达设定温度时，启动盘内点火器动作（类似于手榴弹的拉火索拉火方式），点燃通往各灭火装置的导火索，通过导火索再引燃灭火装置内的火药爆炸而驱动灭火剂。启动盘动作时，其本身就是火源，容易引燃纸张等档案载体。

d)该类灭火装置内充装的是普通的ABC干粉，其灭火组分主要为磷酸铵盐，喷发后附在档案载体上，对纸张的白度、PH值等指标影响很大，对光盘等铜、铝制品有腐蚀。

第五章超细干粉应用于档案库房案例

超细干粉灭火系统已在武汉桥口区档案馆、武汉城建档案馆、上海远东证券公司、国务院长江水利委员会档案馆、山东兖州档案馆等多家投入使用，客户反应良好，无论是从技术性能特征还是工程造价考虑，超细干粉均是档案库房防火灭火的最佳选择。

由武汉绿色消防器材有限公司、湖北消防总队参加起草的公安部《超细干粉灭火剂》GA578-2005和《干粉灭火装置》GA602-2006行业标准已颁布实施，这标志着超细干粉灭火剂在全国大范围推广应用的时机已经到来；我们可以自豪地宣布，在超细干粉的技术上，中国已走在世界前列，中国担当了世界的领跑者。我们坚信，超细干粉灭火剂必将引领着世界干粉灭火的发展方向，为祖国档案事业的发展保驾护航！