CN116474306B - 一种降温型干粉灭火剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降温型干粉灭火剂及其制备方法和应用，属于消防技术领域。通过静态混合技术，将水溶液和固体疏水化材料进行高效分散混合，形成降温型干粉灭火剂，该类灭火剂微观上为疏水化材料包裹水溶液的微米级固体颗粒，宏观上为干粉状态，可以显著降低灭火剂的导电性；同时采用现场快速制备方法，可实时制备，制备方法简单高效。该技术可用于电池火的扑救，降温抗复燃效果显著并且可以避免传统水系灭火剂的导电问题。
Description
技术领域
本发明涉及消防技术领域，更具体的说是涉及一种降温型干粉灭火剂及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，由锂电池导致的电动交通工具和储能电站火灾事故频发，高效的灭火技术是保障锂电池安全应用的关键手段之一，但是由于锂电池火灾的复杂性，其扑救难度较大，特别是锂电池极易复燃，容易导致二次着火，给火灾扑救带来巨大挑战。根据已有研究，对锂电池进行快速降温是抑制其复燃的有效方法。现有灭火剂中水系灭火剂(包括：水喷淋、细水雾、泡沫灭火剂等)降温效果最好，但是由于水的导电性，该类灭火剂容易引发锂电池的外短路继而产生二次灾害。因此，如何解决水系灭火剂的导电性问题，开发出降温效果好、灭火能力强并且不导电的灭火剂是防控锂电池火灾的关键。
发明内容
为了解决上述问题，本发明专利提供了一种可用于锂电池火的降温型干粉灭火剂快速制备方法。该技术的主要原理：通过非水溶性的固体疏水化材料将水溶液分散成固体疏水化材料包裹的微型颗粒，这些颗粒宏观上为干粉状态，水溶液在干粉颗粒内部，从而降低传统水溶液灭火剂的导电性；在灭火时，颗粒内部的水溶液挥发吸热，从而产生降温效果；同时，通过在水溶液中添加各种高效化学灭火成分，可大幅提升该类灭火剂的灭火效能；另外，针对该类灭火剂易挥发、难以长期存储的问题，本发明专利采用现场快速制备方法，可实时制备，现用现制，并且采用压缩气为动力，无需额外电动搅拌分散设备，制备方法简单高效。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种降温型干粉灭火剂，包括：水溶液和固体疏水化材料；
其中，所述水溶液和固体疏水化材料的比例为质量比1:1～60:1。
优选的，所述所述水溶液为纯水、磷酸二氢铵水溶液、聚磷酸铵水溶液、尿素水溶液、磷酸二氢钠水溶液、碳酸氢钾水溶液、碳酸氢钠水溶液、碳酸钠水溶液、碳酸钾水溶液、氯化钠水溶液、氯化钾水溶液、溴化铵水溶液、硫酸铵水溶液、硫酸氢铵水溶液、硫酸铝铵水溶液、硼酸钠水溶液、铁氰化钾水溶液、硝酸镧水溶液、硫酸镧水溶液、碳酸镧水溶液、磷酸镧水溶液、硝酸铈水溶液、硫酸铈水溶液、碳酸铈水溶液、磷酸铈水溶液、硝酸钇水溶液、硫酸钇水溶液、碳酸钇水溶液、磷酸钇水溶液中的一种或多种组分的复合物。
上述水溶液中包含有具有灭火性能的成分，可以大幅提升灭火剂的灭火效能。
优选的，所述固体疏水化材料为氟化碳粉末、疏水化二氧化硅粉末、疏水化陶瓷粉末、疏水化金属氧化物粉末、疏水化难溶盐粉末中的一种或多种组分的复合物。
上述固体疏水化材料均为难燃或不燃物质，具有疏水性能高和比表面积大的优点，可实现高效疏水化性能且不会降低灭火剂的灭火性能。
优选的，所述水溶液的质量浓度为5％-60％,所述固体疏水化材料的比表面积为100-400m2/g
本发明的另一个目的在于提供上述的降温型干粉灭火剂的制备方法，包括：以压缩气为动力源，先将水溶液和固体疏水化材料在一定流速下按照比例通过预混器进行预混合，然后通过静态混合器进行分散混合，最终形成降温型干粉灭火剂。
优选的，所述预混器为超音速喷射混合器、文丘里喷射混合器中的一种。
优选的，所述静态混合器为SV型静态混合器、SK型静态混合器、SX型静态混合器、SZ型静态混合器、SY型静态混合器、SH型静态混合器、SL型静态混合器、SD型静态混合器中的一种或多种的组合。
优选的，所述降温型干粉灭火剂中未被固体疏水化材料包裹的液态水溶液含量不高于10％。
优选的，其特征在于，所述流速为100-800mL/s。
本发明还有一个目的在于提供上述的降温型干粉灭火剂在电池火灭火中的应用，所述电池包括：锂电池、锌锰电池、镍氢电池、燃料电池、锌空电池或镉镍电池。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明制备的干粉灭火剂宏观上为固体粉末状态，没有连续状水溶液存在，解决了传统水系灭火剂的导电性问题；
(2)本发明制备的干粉灭火剂微观颗粒内为液态水溶液，在高温条件下易挥发，实现快速降温功能；
(3)本发明干粉灭火剂的制备方法为现场实时制备，水溶液和固体疏水化材料单独存放，仅在灭火时实时形成干粉灭火剂，能够解决该类灭火剂不稳定难长期存储的问题；
(4)本发明干粉灭火剂的制备方法以压缩空气为动力源，无需额外电动装置，较传统机械搅拌法更快速高效，使用方法与传统灭火器类似，易于推广使用。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
首先，配制浓度为30％的磷酸二氢铵水溶液并置于储液罐中，以比表面积为200m2/g的疏水化二氧化硅为固体疏水化材料并置于储粉罐中，以压缩氮气为动力源，分别将磷酸二氢铵水溶液和疏水化二氧化硅传送至超音速喷射混合器，混合比例为12:1，然后，混合液以500mL/s的流速通过SV型静态混合器，得到降温型干粉灭火剂。
经测试，粉灭火剂中未被固体疏水化材料包裹的液态水含量为1％，粉体颗粒D90粒径为31mm。采用该灭火剂对加热起火的200Ah锂离子电池进行扑救，试验结果表明，5s内扑灭明火，并且电池没有复燃。通过杯式燃烧器(Cup-burner)测试，本高效超细粉体灭火剂对标准甲烷火的灭火浓度为33g/m-3。
实施例2
首先，配制浓度为10％的聚磷酸铵水溶液并置于储液罐中，以比表面积为100m2/g的氟化碳为固体疏水化材料并置于储粉罐中，以压缩氮气为动力源，分别将磷酸二氢铵水溶液和氟化碳传送至超音速喷射混合器，混合比例为10:1，然后，混合液以400mL/s的流速通过SZ型静态混合器，得到降温型干粉灭火剂。
经测试，粉灭火剂中未被固体疏水化材料包裹的液态水含量为0.5％，粉体颗粒D90粒径为28mm。采用该灭火剂对加热起火的200Ah锂离子电池进行扑救，试验结果表明，5s内扑灭明火，并且电池没有复燃。通过杯式燃烧器(Cup-burner)测试，本高效超细粉体灭火剂对标准甲烷火的灭火浓度为30g/m-3。
实施例3
首先，配制浓度为11％的磷酸镧水溶液并置于储液罐中，以比表面积为98m2/g的疏水化难溶盐(疏水化碳酸钙)为固体疏水化材料并置于储粉罐中，以压缩氮气为动力源，分别将磷酸镧水溶液和疏水化碳酸钙传送至文丘里喷射混合器，混合比例为9:1，然后，混合液以600mL/s的流速通过SH型静态混合器，得到降温型干粉灭火剂。
经测试，粉灭火剂中未被固体疏水化材料包裹的液态水含量为2％，粉体颗粒D90粒径为30mm。采用该灭火剂对加热起火的200Ah锂离子电池进行扑救，试验结果表明，5s内扑灭明火，并且电池没有复燃。通过杯式燃烧器(Cup-burner)测试，本高效超细粉体灭火剂对标准甲烷火的灭火浓度为39g/m-3。
实施例4
首先，配制浓度为16％的尿素水溶液并置于储液罐中，以比表面积为93m2/g的疏水化金属氧化物(疏水化氧化镧)为固体疏水化材料并置于储粉罐中，以压缩氮气为动力源，分别将尿素水溶液和疏水化氧化镧传送至文丘里喷射混合器，混合比例为12:1，然后，混合液以500mL/s的流速通过SD型静态混合器，得到降温型干粉灭火剂。
经测试，粉灭火剂中未被固体疏水化材料包裹的液态水含量为1％，粉体颗粒D90粒径为21mm。采用该灭火剂对加热起火的200Ah锂离子电池进行扑救，试验结果表明，5s内扑灭明火，并且电池没有复燃。通过杯式燃烧器(Cup-burner)测试，本高效超细粉体灭火剂对标准甲烷火的灭火浓度为41g/m-3。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种降温型干粉灭火剂的制备方法，其特征在于，包括：以压缩气为动力源，先将水溶液和固体疏水化材料在一定流速下按照比例通过预混器进行预混合，然后通过静态混合器进行分散混合，最终形成降温型干粉灭火剂；
所述水溶液和固体疏水化材料的质量比为1:1～60:1；
所述水溶液的质量浓度为5％-60％,所述固体疏水化材料的比表面积为100-400m2/g；
所述预混器为超音速喷射混合器、文丘里喷射混合器中的一种；
所述静态混合器为SV型静态混合器、SK型静态混合器、SX型静态混合器、SZ型静态混合器、SY型静态混合器、SH型静态混合器、SL型静态混合器、SD型静态混合器中的一种或多种的组合。
2.根据权利要求1所述的一种降温型干粉灭火剂的制备方法，其特征在于，所述所述水溶液为纯水、磷酸二氢铵水溶液、聚磷酸铵水溶液、尿素水溶液、磷酸二氢钠水溶液、碳酸氢钾水溶液、碳酸氢钠水溶液、碳酸钠水溶液、碳酸钾水溶液、氯化钠水溶液、氯化钾水溶液、溴化铵水溶液、硫酸铵水溶液、硫酸氢铵水溶液、硫酸铝铵水溶液、硼酸钠水溶液、铁氰化钾水溶液、硝酸镧水溶液、硫酸镧水溶液、碳酸镧水溶液、磷酸镧水溶液、硝酸铈水溶液、硫酸铈水溶液、碳酸铈水溶液、磷酸铈水溶液、硝酸钇水溶液、硫酸钇水溶液、碳酸钇水溶液、磷酸钇水溶液中的一种或多种组分的复合物。
3.根据权利要求1所述的一种降温型干粉灭火剂的制备方法，其特征在于，所述固体疏水化材料为氟化碳粉末、疏水化二氧化硅粉末、疏水化陶瓷粉末、疏水化金属氧化物粉末、疏水化难溶盐粉末中的一种或多种组分的复合物。
4.根据权利要求1所述的一种降温型干粉灭火剂的制备方法，其特征在于，所述降温型干粉灭火剂中未被固体疏水化材料包裹的液态水溶液含量不高于10％。
5.根据权利要求1所述的一种降温型干粉灭火剂的制备方法，其特征在于，所述流速为100-800mL/s。
6.如权利要求1所述的降温型干粉灭火剂的制备方法制得的降温型干粉灭火剂在电池火灭火中的应用，其特征在于，所述电池包括：锂电池、锌锰电池、镍氢电池、燃料电池、锌空电池或镉镍电池。
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