一、概述
三乙基鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑,易燃、易爆。此類危險品儲存設(shè)備、庫房的消防滅火工作。一直是一個令國內(nèi)外消防業(yè)界十分苦惱的問題,由于被保護(hù)物的特殊屬性使得應(yīng)用于此類一級自燃物品的滅火劑十分有限,傳統(tǒng)上只能用干沙或蛭石粉等不燃材料進(jìn)行覆蓋或吸收,滅火速度慢,效率低;更由于火災(zāi)危險性大,人員不便接近,人們往往面對這類火災(zāi)而無可奈何。近年來,消防界開始采用干粉對其進(jìn)行滅火保護(hù),使這類化學(xué)火災(zāi)防滅火技術(shù)有了一定的進(jìn)展,由于被保護(hù)物遇空氣即燃燒、遇水即爆炸的特性對滅火劑無形中形成了特殊要求,對付此類火情的滅火劑目前只局限于干粉類滅火劑,且滅火能力大多都有所缺憾。
目前國內(nèi)的一些化工企業(yè)在石化產(chǎn)品生產(chǎn)和儲存過程中,消防安全一直是一項持久關(guān)注的重要工作,每年都投入大量人力物力來保證油品與化工原料的儲備安全;國外對三乙基鋁類的化學(xué)火災(zāi)研究較早,有美國、德國、以色列等國家擁有特殊干粉撲滅這類火災(zāi),其滅火劑價格昂貴再加上設(shè)備、工程專業(yè)設(shè)計等高額費用,使多數(shù)企業(yè)望而卻步,幸喜國內(nèi)多家公司開發(fā)出一種全新的D類干粉滅火劑,據(jù)國家權(quán)威檢測機(jī)構(gòu)的專家認(rèn)定,對防滅三乙基鋁類的化學(xué)火災(zāi)有獨到的優(yōu)勢和特點,在此,筆者就三乙基鋁火災(zāi)的預(yù)防與撲救發(fā)表個人的膚淺見解。
二、三乙基鋁的特征
三乙基鋁(英文名:Aluminum Triethyl)無色透明液體,熔點:-52.5℃,沸點:186℃/101.3Kpa,閃點:<-52℃,引燃溫度<-52℃,穩(wěn)定性:在低于120℃的氮氣中是穩(wěn)定且安全的,溶于鏈烷烴,當(dāng)三乙基鋁濃度低于15%(m/m)時,無發(fā)火性;禁配物:空氣、水、含活潑氫化合物、鹵素或鹵素化合物、二氧化碳等;避免接觸的條件:120℃以上的高溫、空氣。其化學(xué)性質(zhì)活潑, 與氧反應(yīng)劇烈, 在空氣中能自燃, 遇水爆炸分解 成氫氧化鋁和乙烷, 與酸、鹵素、醇、胺類接觸發(fā)生劇烈反應(yīng), 對人體有灼傷作用, 熱 穩(wěn)定性差, 主要用于有機(jī)合成,也用作火箭燃料,一級自燃物品遇空氣冒煙, 能發(fā)生自燃. 對潮濕及微量氧反應(yīng)靈敏, 易引起爆炸,:對人體具有強烈刺激和腐蝕作用,主要損害呼吸道和眼結(jié)膜,高濃度吸入可引起肺水腫。吸入其煙霧可致煙霧熱。皮膚接觸可致灼傷,引起充血、水腫和起水皰,疼痛劇烈。
a) 用于軍事
武器:70年代以前,美軍裝備液柱式噴火器。1969年以后美國已有采用火箭彈燃燒方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液柱式噴火方式的意向。70年代初,美國開始對XM191式多發(fā)便攜式噴火器進(jìn)行改造,研制火焰武器。該武器從圖紙設(shè)計、野外實驗、小批量生產(chǎn)及戰(zhàn)場評價使用,總共還不到3年的時間,于70年代中期定型為M202式火焰武器,并開始裝備美國陸軍和海軍陸戰(zhàn)隊使用。現(xiàn)今裝備的是稍有改進(jìn)的M202A2式。M202式燃燒火箭彈發(fā)射器由火箭發(fā)射管和火箭彈彈夾組成,采用可自燃的燃燒劑三乙基鋁作燃料,以M54式火箭發(fā)動機(jī)為動力。
彈藥:燃燒火箭彈彈長535mm,戰(zhàn)斗部內(nèi)裝稠化三乙基鋁燃燒劑600g,配機(jī)械觸發(fā)引信,用M54式火箭發(fā)動機(jī)推動彈丸飛行。采用這種燃燒劑,遇空氣自燃,遇水會爆炸。這不但省去點火機(jī)構(gòu),而且增加了滅火的難度,即使暫時用沙土掩蓋,再遇空氣仍會燃燒。它還有一定的粘附性,不易除去,適應(yīng)戰(zhàn)斗要求。
燃燒彈:裝有燃燒劑的航空炸彈、炮彈、火箭彈、槍榴彈和手榴彈。又稱縱火彈。主要用于燒傷有生力量,燒毀易燃的軍事技術(shù)裝備和設(shè)備。通常由彈體、燃燒劑、炸藥或拋射藥、引火管、引信等組成。燃燒劑多選用鋁熱劑、黃磷、凝固汽油、稠化三乙基鋁和稠化汽油等,用于產(chǎn)生高溫火焰,毀傷目標(biāo);拋射藥或炸藥用于將彈體炸碎,將燃燒劑引燃拋散至目標(biāo)。在現(xiàn)代戰(zhàn)場中使用較多的是燃燒航空炸彈,常用的有混合燃燒航空炸彈和凝固汽油航空炸彈。前者裝有稠化三乙基鋁,彈體較小,彈重約10~50千克;后者裝有凝固汽油和黃磷,彈重可達(dá)500千克?,F(xiàn)代燃燒彈彈種日趨增多,燃燒劑所產(chǎn)生的熱量和燃燒時間等性能在不斷提高,稠化三乙基鋁是主要原料之一。
b)用于化工生產(chǎn)
目前三乙基鋁應(yīng)用最廣的是化工行業(yè)的有機(jī)合成,如聚丙烯塑料等產(chǎn)品的活化劑,因用途不一樣,其純度也不盡相同,國內(nèi)的較大型化工企業(yè)均使用三乙基鋁,擁有三乙基鋁的儲罐及裝置,三乙基鋁平時為無壓儲存,在生產(chǎn)使用中采用氮氣加壓輸送給工藝設(shè)備,其壓力一般不超過0.2Mpa,生產(chǎn)停機(jī)時即恢復(fù)為無壓狀態(tài),要求對儲罐及管道的密封性好,一旦泄露就會發(fā)生火災(zāi),由于傳統(tǒng)型滅火器材在對付此類特殊品火情上一直有些使不上力,此前化工企業(yè)一直苦惱于此類一級自燃物品火災(zāi)的消防安保工作。
四、三乙基鋁火災(zāi)的防范
三乙基鋁的特性確實讓人感到有些可怕,給操作人員帶來安全上的威協(xié),給企業(yè)的安全管理帶來困難,但我們只要了解了三乙基鋁的基本特征,那么對其消防保護(hù)也并不難,首先在操作人員的基本知識培訓(xùn)方面,讓操作人員掌握如何應(yīng)急處理事故,熟悉設(shè)備的流程,在發(fā)生事故時不慌不亂。二是要建立健全的安全制度,非操作人員禁止接近三乙基鋁設(shè)備,嚴(yán)格值班交接,防止出現(xiàn)安全上的真空。三是裝備干粉類自動滅火裝置,防患于未然,通過現(xiàn)代電子監(jiān)控技術(shù),對三乙基鋁儲罐及設(shè)備進(jìn)行全天候監(jiān)控,一有火情即報警并能自動控制滅火。
五、三乙基鋁火災(zāi)的形成及滅火機(jī)理
三乙基鋁火災(zāi)的發(fā)生主要是設(shè)備或管道發(fā)生泄漏而形成的,在生產(chǎn)過程中,因為三乙基鋁儲罐及管道內(nèi)加有0.2 Mpa壓力,一旦密封不嚴(yán)就會出現(xiàn)泄漏,當(dāng)三乙基鋁與空氣接觸就會發(fā)生燃燒,如不及時撲滅,就會釀成大火;因而要減少火災(zāi)損失就必須要求滅火劑及滅火裝置能快速抑制、早期發(fā)現(xiàn)、高效滅火。
干粉(尤其是滅火效率高的超細(xì)干粉)對三乙基鋁火災(zāi)是有效的,其滅火機(jī)理是以化學(xué)滅火為主,通過化學(xué)、物理雙重滅火機(jī)能撲滅火焰,在三乙基鋁儲罐或輸送管道發(fā)生火情時,由自動滅火裝置釋放出的云霧狀超細(xì)干粉滅火劑粉末通過與燃燒物火焰接觸,產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)奪取燃燒自由基與熱量,從而切斷燃燒鏈實現(xiàn)對火焰的撲滅,滅火劑與火焰反應(yīng)產(chǎn)生的大量玻離狀物質(zhì)吸附著在三乙基鋁表面形成一層隔離層,從而從物理上實現(xiàn)了被保護(hù)物與空氣的隔絕,阻斷再次燃燒所需的氧氣,以物理方式防止復(fù)燃;當(dāng)滅火劑噴射到火場使火熄滅后,此時應(yīng)迅速切斷給三乙基鋁儲罐加壓的氮氣,使三乙基鋁儲罐成為無壓狀態(tài),防止干粉覆蓋層被氣壓沖破而再度復(fù)燃。
六、應(yīng)用于三乙基鋁火災(zāi)滅火劑及自動滅火裝置的選擇
1)滅火劑
能撲滅三乙基鋁火災(zāi)的滅火劑目前主要以干粉滅火為主,現(xiàn)在市場上使用的干粉一般分為:ABC普通干粉,BC普通干粉,D干粉(特種干粉),超細(xì)干粉等。
①ABC 和BC干粉普通干粉流動性能、斥水性能差,滅火效率也較低,易吸潮結(jié)塊,BC干粉只能應(yīng)用于油類和氣體類火災(zāi),而ABC干粉是磷酸銨鹽為主要成分,在滅火時殘留酸性覆蓋物,對金屬產(chǎn)生腐蝕作用,其粒徑在60-70μm,全淹沒滅火效果差,只能用于手提式、推車式等移動滅火器,所以在對三乙基鋁的滅火保護(hù)方面,現(xiàn)在基本上不再使用磷酸銨鹽類干粉滅火劑。
?、贒干粉是撲救金屬火災(zāi)的干粉滅火劑,其主要成分為硼砂、氯化鈉、氯化鉀、氯化鋇、碳酸鈉、石墨等。因碳酸鈉熔點低,能在燃燒的金屬表面形成薄膜,使燃燒的金屬與周圍的空氣隔絕,從而使火熄滅。目前國內(nèi)少有生產(chǎn),進(jìn)口D干粉主要來自美國、德國、以色列等國家,其實在撲滅三乙基鋁火災(zāi)方面要求是滅火效率和滅火速度,因為三乙基鋁需要與氧發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生燃燒,不同于其它金屬火災(zāi)的燃燒方式,而D干粉(所謂特殊干粉)的滅火效率還不及普通的ABC干粉,但價格卻是普通干粉的近二百倍,就性價比來說,實在沒有此種必要,且國內(nèi)很多企業(yè)都難已接受,據(jù)有關(guān)人士透露,國內(nèi)一些設(shè)計和施工企業(yè)熱衷于進(jìn)口產(chǎn)品,而業(yè)主方在價格上又不能接受,往往造成只設(shè)計而不安裝的局面,甚至有人懷疑因使用進(jìn)口產(chǎn)品的價格不可比性,給一些不法份子從中大撈好處提供了空間。
③D類干粉滅火劑是一種完全區(qū)別于普通干粉的新型高效滅火劑,這是一種無毒、無害,對人體皮膚無刺激,對保護(hù)物無腐蝕;在常態(tài)下不分解、不吸濕、不結(jié)塊,具有良好的流動性、彌散性和電絕緣性的新型滅火劑,特別是國內(nèi)多家公司最新研發(fā)成功的D類干粉滅火劑,其平均粒徑小于5μm,滅火效率是普通干粉的6-10倍;它與普通ABC干粉滅火劑的區(qū)別在于能自然防潮,不須硅油包裹,粒徑能加工至5μm以下,全淹沒滅火性能很好,具有滅火效率高、滅火速度快、滅火濃度低等特點,將干粉滅火拓展到自動滅火領(lǐng)域;完全可以撲滅三乙基鋁火災(zāi)。
2)滅火裝置
干粉自動滅火裝置的種類很多,使用較多的干粉自動滅火裝置有超細(xì)干粉無管網(wǎng)滅火系列(包括懸掛式、壁裝式、柜式)、超細(xì)干粉有管網(wǎng)系列。
?、僖匀?xì)怛?qū)動的超細(xì)干粉自動滅火裝置(又稱脈沖啟動或超音速啟動,充填的都是磷酸銨鹽類干粉,):這類自動滅火裝置的主要特征是靠燃?xì)怛?qū)動,當(dāng)保護(hù)區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時,大火點燃導(dǎo)火線(或稱為熱敏線),裝置內(nèi)的發(fā)射火藥瞬間爆炸,產(chǎn)生大量氣體推出干粉滅火劑滅火;它的應(yīng)用較成功地解決了磷酸銨鹽類干粉結(jié)塊的問題,并能達(dá)到快速滅火的目的。但仍存在很明顯的缺陷:一是沒有從根本上解決磷酸銨鹽類干粉對保護(hù)物的腐蝕、難清除、全淹沒效果差等固有的缺陷;二是火藥產(chǎn)生的巨大爆炸聲音和沖擊波對保護(hù)物的損傷,一些場所需要多具聯(lián)動,巨大的沖擊波和火光極有可能產(chǎn)生二次災(zāi)害,尤其是化工企業(yè)的防爆場所等,故在防爆場所被禁用。
?、谝缘獨怛?qū)動的超細(xì)干粉自動滅火裝置:這類滅火裝置用氮氣作動力,驅(qū)使滅火裝置內(nèi)超細(xì)干粉滅火劑噴出進(jìn)行滅火;屬無聲啟動,類似氣體方式滅火,氮氣壓力為1.2MPA,安全可靠,對保護(hù)物無任何損害,除滅火劑的綠色環(huán)保特征外,其滅火效率高、滅火速度快、滅火濃度低的特點完全符合當(dāng)今消防最高要求,且氮氣剛好對三乙基鋁是安全的;重要的是這種滅火裝置科技含量高,懸掛式、柜式、壁裝式、管網(wǎng)式均能與火災(zāi)報警系統(tǒng)接口,組成自動滅火系統(tǒng);其無管網(wǎng)滅火系統(tǒng)(懸掛式、柜式、壁裝式)安裝簡便,成本低;管網(wǎng)和無管網(wǎng)都能撲滅較大空間的火災(zāi),全淹沒滅火或局部保護(hù)滅火的應(yīng)用方式靈活選擇;有多種啟動方式:電控啟動、定溫啟動??筛鶕?jù)現(xiàn)場環(huán)境靈活運用,應(yīng)用范圍非常廣泛。
七、結(jié)束語
D類干粉滅火劑經(jīng)過大量試驗表明能撲滅需要氧氣助燃的金屬火災(zāi),三乙基鋁類的火災(zāi)其實并不可怕,國內(nèi)的消防企業(yè)完全有能力對付這類火災(zāi),比如江西進(jìn)賢消防化工實業(yè)有限公司的超細(xì)干粉滅火劑,其技術(shù)處于世界領(lǐng)先,在干粉滅火方面代表了目前的最高水平和今后的干粉滅火發(fā)展方向,D類干粉滅火劑及自動滅火裝置是我國目前撲滅三乙基鋁火災(zāi)的最佳方案。