CN107737431B - 一种用于扑灭煤粉阴燃深位火灾的水基灭火剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于扑灭煤粉阴燃深位火灾的水基灭火剂及制备方法，所述水基灭火剂添加了两种表面活性剂，能使灭火剂迅速润湿煤粉表面，有效避免灭火剂在煤粉表面上漂流移动而引发火灾的扩散，并能够快速渗透至煤粉内部，对内部阴燃火灾降温冷却，使其完全熄灭，防止复燃。本发明添加了改善水在煤粉中渗透性的表面活性剂，可以显著提高渗透速度，并且减少了表面活性剂的种类，可避免添加剂之间相互反应产生沉淀而影响灭火性能的问题，没有引入无机盐离子，避免了灭火剂溶液对设备的腐蚀，在保证灭火效果的前提下更易储存及运输。

Description

一种用于扑灭煤粉阴燃深位火灾的水基灭火剂及制备方法

技术领域

本发明属于消防技术领域；涉及一种水基灭火剂；尤其涉及一种针对煤粉阴燃引起的深位火灾的水基灭火剂及制备方法。

背景技术

煤是常见的化石燃料，在生产生活中占有重要地位，其分子以芳香结构单元为主，还含有羟基和羧基等含氧官能团。在工业生产中，常以煤粉(颗粒直径范围为0-1000μm)的形式使用，以堆垛方式进行仓储。由于煤粉颗粒很细，单位质量的煤粉具有较大的表面积，可吸附大量空气，较低的能量即可将其引燃，这种堆垛储存的煤粉深层极易发生阴燃。

阴燃是一种无火焰的放热燃烧方式，过程缓慢，温度为523K-1173K，是一种不完全的燃烧反应，产生的有毒气体比焰火燃烧更多；一旦遇到适宜的条件，会迅速转化为焰火燃烧，引起严重的火灾；熄灭困难，若不能及时加以扑救，将不可避免的引发大火。而形成的焰火燃烧被扑灭后易复燃，造成更大的损失。

现在煤粉的阴燃多用水喷淋***来灭火，但在用水喷淋***处理煤粉阴燃火灾过程中发现存在以下问题：

(a)由于煤粉表面带有大量的疏水基团，其亲水润湿性差，喷淋水快速从煤粉表面流失，不能渗透至煤粉内部和底层，仅能使表面温度稍有降低，灭火效果差；

(b)当细小煤粉被水冲刷掉之后，氧气更易从通道向内部渗透，极易引起复燃。

因此，针对上述缺陷提出本发明。煤粉的阴燃灭火剂应该具有良好的润湿性和渗透性，使煤粉能够被快速润湿，水不易从表面流失从而能够渗透到煤粉内部，起到有效降温灭火的作用。

专利201110121107.8公布了一种煤矿专用的阻燃灭火剂，该专利使用具有高吸水性的吸水凝胶与水形成凝胶状产物，在煤矿表面形成凝胶层，隔绝火源与空气从而达到灭火目的。但是该专利针对的是煤矿中的块状煤，且主要针对表面火灾，而很难渗透到细小颗粒的煤粉阴燃火灾内部。

专利201210062206，涉及到一种渗透型抗复燃灭火剂，可用于AB类和部分D类火灾，尤其适用于B类火灾。该专利是利用表面活性剂极强的油水亲和能力使油水介质溶解乳化，产生微乳包裹着介质从而达到降温、灭火的目的。但是煤粉比较特殊，煤粉是固体颗粒介质，粒径多在20μm-500μm之间，这些微型颗粒聚集在一起形成颗粒团体，形成的通道极细，且煤粉颗粒本身也是多孔介质，这些通道和孔径过于细小，微乳很难对煤粉颗粒或颗粒团体一样进行包裹而灭火。

专利201310255591.2公布了一种用于扑灭煤粉火灾的高渗透性水基灭火剂，但是该灭火剂配方中添加剂种类较多，产品不稳定，放置一段时间后会产生沉淀，影响灭火性能，且配方中有较多的无机盐离子，容易腐蚀灭火设备，不易存储。

专利201610118245.3公布了一种A类火灾用灭火剂，但是该专利针对的是A类火灾，使用过程中会产生丰富的泡沫，不利于向细小颗粒的煤粉堆垛内部渗透。且该灭火剂成本较高，工艺复杂。

发明内容

本发明为克服目前灭火剂在扑灭煤粉阴燃火灾及存储中的不足，提供一种简单高效的水基灭火剂，可快速润湿煤粉表面并渗透到煤粉内部，扑灭阴燃火灾，且在放置过程中不会产生沉淀也不易腐蚀设备。该用于煤粉阴燃火灾的水基灭火剂，由一种阴离子表面活性剂、一种非离子表面活性剂和水组成。

本发明的技术方案为：一种用于扑灭煤粉阴燃深位火灾的水基灭火剂，其特征是：

灭火剂的各组分成分及质量百分比为：

丁二酸二异辛脂磺酸钠 0.01％-3.5％；

聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 0.01％-3.5％；

其余组分为水。

如本发明所述的用于扑灭煤粉阴燃深位火灾的水基灭火剂制备方法，其特征是，配置方法按照以下顺序配制：

(1)将一定量的丁二酸二异辛酯磺酸钠加入水中，加热至30℃-50℃；

(2)搅拌至丁二酸二异辛酯磺酸钠完全溶解；

(3)静置直至丁二酸二异辛酯磺酸钠溶液温度降至室温；

(4)加入一定量的聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌至澄清，静置至少三分钟。

本发明提供的用于扑灭煤粉阴燃深位火灾的水基灭火剂，使用表面活性剂浓度较低，溶解丁二酸二异辛酯磺酸钠时，只需加热至30℃时搅拌即可快速溶解，加热至50℃时，无需搅拌也可较快溶解。而聚氧乙烯辛基苯酚醚-10极易溶于水，无需加热，搅拌即可溶于水中。当表面活性剂完全澄清后，静置至少三分钟，待液体完全静止，溶液中的阴离子和非离子表面活性剂混合均匀，产生协同效应，即可用于扑灭煤粉阴燃火灾，且本发明提供的灭火剂配方在静置较长时间内也不会产生沉淀，性能稳定，易于存放。

所述煤粉阴燃火灾灭火剂可用于细水雾***、自动喷淋、手持式灭火器、消火栓***、移动式喷水***中扑灭煤粉火灾。该发明中的丁二酸二异辛酯磺酸钠是一种阴离子表面活性剂，聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)是一种非离子表面活性剂，这两种表面活性剂复配不会发生化学反应，也不会影响原有表面活性剂的活性，还能够产生协同效应，显著降低水的表面张力，使灭火剂的铺展能力更强，流动性更好；由于煤粉表面疏水性较强，当表面活性剂分子与煤粉接触后，在范德华力的作用下，表面活性剂分子的疏水基会朝向煤粉表面，而亲水基朝外，使原本疏水的煤粉表面转换为亲水表面，从而改善煤粉表面的润湿性，使灭火剂能够迅速润湿煤粉颗粒，浮在水面上的煤粉团能够迅速下沉，不会四处漂移流动而引发火灾的扩散；其中丁二酸二异辛酯磺酸钠的分子结构式中，亲水基位于分子中间，而疏水基带有两个支链，根据表面活性剂的结构与性能理论，亲水基在中间的比在末端的渗透性好，带有支链的疏水基比不带支链的渗透性要好，因此丁二酸二异辛酯磺酸钠具有良好的渗透性，可使灭火剂快速渗透至煤粉内部，使煤粉被水包覆，起到隔绝氧气，降温灭火的作用，从而扑灭阴燃火灾。

本发明的优点是：所述制备水基灭火剂添加了两种表面活性剂，能使灭火剂迅速润湿煤粉表面，有效避免灭火剂在煤粉表面上漂流移动而引发火灾的扩散，并能够快速渗透至煤粉内部，对内部阴燃火灾降温冷却，使其完全熄灭，防止复燃。本发明添加了改善水在煤粉中渗透性的表面活性剂，没有引入无机盐离子，避免了灭火剂溶液对设备的腐蚀，在保证灭火效果的前提下更易储存及运输。使用本发明所述灭火剂，能够迅速润湿煤粉颗粒，不会使灭火剂从煤粉表面流失，并且可以快速渗透至堆积煤粉内部，起到降温灭火的作用，扑灭煤粉阴燃火灾。同时简化了配方原料，避免放置过程中产生沉淀影响灭火性能，不引入金属离子从而减少了对设备的腐蚀，易于存放。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明进行进一步阐释。

按如下方法布置灭火现场：将5kg粒径约为200目的铸造煤粉堆积在金属盘上，厚度约 20cm，加热至表面无火焰但翻开表层以下可见红色炙热燃烧。在距煤粉表面1m处的高度，使用本发明灭火剂以喷淋方式喷洒在发生阴燃的煤粉表面进行灭火。

实施例1

1)以下述原料按照质量百分比配制该灭火剂：丁二酸二异辛脂磺酸钠0.01％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 0.01％；百分组成中，其余成分为水。

2)配制方法为：首先将丁二酸二异辛酯磺酸钠加入水中，加热至30℃；搅拌至丁二酸二异辛酯磺酸钠完全溶解；然后静置直至丁二酸二异辛酯磺酸钠溶液温度降至室温；最后搅拌加入聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌至澄清，静置10分钟。

3)使用本发明涉及灭火剂进行灭火实验。发现灭火剂能够润湿煤粉表面并渗透到内部，煤粉表面上没有漂浮及流动的液体。10分钟后搅动表面以下的煤粉，发现湿润厚度达到2cm，有少量的干燥煤粉团也被湿润的煤粉包围，无法漂上水面。约1h后，在煤粉底部发现湿润的煤粉，未发现阴燃现象。

实施例2

1)以下述原料按照质量百分比配制该灭火剂：丁二酸二异辛脂磺酸钠1.0％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 1.0％；百分组成中，其余成分为水。

2)配制方法为：首先将丁二酸二异辛酯磺酸钠加入水中，加热至35℃；搅拌至丁二酸二异辛酯磺酸钠完全溶解；然后静置直至丁二酸二异辛酯磺酸钠溶液温度降至室温；最后搅拌加入聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌至澄清，静置100天。

3)使用本发明涉及灭火剂进行灭火实验。发现灭火剂迅速润湿煤粉表面并渗透到内部，煤粉表面上没有漂浮及流动的液体。10分钟后搅动表面以下的煤粉，发现湿润厚度已达8cm，有少量的干燥煤粉团也被湿润的煤粉包围，无法漂上水面。30分钟后，在煤粉底部发现湿润的煤粉，未发现阴燃现象。

实施例3

1)以下述原料按照质量百分比配制该灭火剂：丁二酸二异辛脂磺酸钠1.0％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 1.0％；百分组成中，其余成分为水。

2)配制方法为：首先将丁二酸二异辛酯磺酸钠加入去离子水中，加热至40℃；搅拌至丁二酸二异辛酯磺酸钠完全溶解；然后静置直至丁二酸二异辛酯磺酸钠溶液温度降至室温；最后搅拌加入聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌至澄清，静置45天。

3)使用本发明涉及灭火剂进行灭火实验。发现灭火剂迅速润湿煤粉表面并渗透到内部，煤粉表面上没有漂浮及流动的液体。10分钟后搅动表面以下的煤粉，发现湿润厚度已达8cm，有少量的干燥煤粉团也被湿润的煤粉包围，无法漂上水面。30分钟后，在煤粉底部发现湿润的煤粉，未发现阴燃现象。

实施例4

1)以下述原料按照质量百分比配制该灭火剂：丁二酸二异辛脂磺酸钠1.0％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 0.5％；百分组成中，其余成分为水。

2)配制方法为：首先将丁二酸二异辛酯磺酸钠加入去离子水中，加热至38℃；搅拌至丁二酸二异辛酯磺酸钠完全溶解；然后静置直至丁二酸二异辛酯磺酸钠溶液温度降至室温；最后搅拌加入聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌至澄清，静置10天。

3)使用本发明涉及灭火剂进行灭火实验。发现灭火剂迅速润湿煤粉表面并渗透到内部，煤粉表面上没有漂浮及流动的液体。10分钟后搅动表面以下的煤粉，发现湿润厚度已达6cm，有少量的干燥煤粉团也被湿润的煤粉包围，无法漂上水面。40分钟后，在煤粉底部发现湿润的煤粉，未发现阴燃现象。

实施例5

1)以下述原料按照质量百分比配制该灭火剂：丁二酸二异辛脂磺酸钠0.5％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 1.0％；百分组成中，其余成分为水。

2)配制方法为：首先将丁二酸二异辛酯磺酸钠加入去离子水中，加热至40℃；搅拌至丁二酸二异辛酯磺酸钠完全溶解；然后静置直至丁二酸二异辛酯磺酸钠溶液温度降至室温；最后搅拌加入聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌至澄清，静置1天。

3)使用本发明涉及灭火剂进行灭火实验。发现灭火剂迅速润湿煤粉表面并渗透到内部，煤粉表面上没有漂浮及流动的液体。10分钟后搅动表面以下的煤粉，发现湿润厚度约5cm，有少量的干燥煤粉团也被湿润的煤粉包围，无法漂上水面。45分钟后，在煤粉底部发现湿润的煤粉，未发现阴燃现象。

实施例6

1)以下述原料按照质量百分比配制该灭火剂：丁二酸二异辛脂磺酸钠3.5％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 1.0％；百分组成中，其余成分为去离子水。

2)配制方法为：首先将丁二酸二异辛酯磺酸钠加入去离子水中，加热至50℃；搅拌至丁二酸二异辛酯磺酸钠完全溶解；然后静置直至丁二酸二异辛酯磺酸钠溶液温度降至室温；最后搅拌加入聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌至澄清，静置3分钟。

3)使用本发明涉及灭火剂进行灭火实验。发现灭火剂迅速润湿煤粉表面并渗透到内部，煤粉表面上没有漂浮及流动的液体。10分钟后搅动表面以下的煤粉，发现湿润厚度约为15cm，有少量的干燥煤粉团也被湿润的煤粉包围，无法漂上水面。20分钟后，在煤粉底部发现湿润的煤粉，未发现阴燃现象。

实施例7

1)以下述原料按照质量百分比配制该灭火剂：丁二酸二异辛脂磺酸钠1.0％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 3.5％；百分组成中，其余成分为去离子水。

2)配制方法为：首先将丁二酸二异辛酯磺酸钠加入去离子水中，加热至40℃；搅拌至丁二酸二异辛酯磺酸钠完全溶解；然后静置直至丁二酸二异辛酯磺酸钠溶液温度降至室温；最后搅拌加入聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌至澄清，静置50天。

3)使用本发明涉及灭火剂进行灭火实验。发现灭火剂迅速润湿煤粉表面并渗透到内部，煤粉表面上没有漂浮及流动的液体。10分钟后搅动表面以下的煤粉，发现湿润厚度已达13cm，有少量的干燥煤粉团也被湿润的煤粉包围，无法漂上水面。22分钟后，在煤粉底部发现湿润的煤粉，未发现阴燃现象。

实施例8

1)以下述原料按照质量百分比配制该灭火剂：丁二酸二异辛脂磺酸钠3.5％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 3.5％；百分组成中，其余成分为去离子水。

2)配制方法为：首先将丁二酸二异辛酯磺酸钠加入去离子水中，加热至50℃；搅拌至丁二酸二异辛酯磺酸钠完全溶解；然后静置直至丁二酸二异辛酯磺酸钠溶液温度降至室温；最后搅拌加入聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌至澄清，静置至少三分钟。

3)使用本发明涉及灭火剂进行灭火实验。发现灭火剂迅速润湿煤粉表面并渗透到内部，煤粉表面上没有漂浮及流动的液体。10分钟后搅动表面以下的煤粉，发现煤粉底部已经完全湿润，未发现阴燃现象。

实施例9

1)以下述原料按照质量百分比配制该灭火剂：丁二酸二异辛脂磺酸钠0.05％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 0.05％；百分组成中，其余成分为水。

2)配制方法为：首先将丁二酸二异辛酯磺酸钠加入水中，加热至30℃；搅拌至丁二酸二异辛酯磺酸钠完全溶解；然后静置直至丁二酸二异辛酯磺酸钠溶液温度降至室温；最后搅拌加入聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌至澄清，静置30分钟。

3)使用本发明涉及灭火剂进行灭火实验。发现灭火剂能够润湿煤粉表面并渗透到内部，煤粉表面上没有漂浮及流动的液体。10分钟后搅动表面以下的煤粉，发现湿润厚度达到4cm，有少量的干燥煤粉团也被湿润的煤粉包围，无法漂上水面。约50分钟后，在煤粉底部发现湿润的煤粉，未发现阴燃现象。

实施例10

1)以下述原料按照质量百分比配制该灭火剂：丁二酸二异辛脂磺酸钠0.1％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 0.2％；百分组成中，其余成分为水。

2)配制方法为：首先将丁二酸二异辛酯磺酸钠加入水中，加热至40℃；搅拌至丁二酸二异辛酯磺酸钠完全溶解；然后静置直至丁二酸二异辛酯磺酸钠溶液温度降至室温；最后搅拌加入聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌至澄清，静置2小时。

3)使用本发明涉及灭火剂进行灭火实验。发现灭火剂能够润湿煤粉表面并渗透到内部，煤粉表面上没有漂浮及流动的液体。10分钟后搅动表面以下的煤粉，发现湿润厚度达到5cm，有少量的干燥煤粉团也被湿润的煤粉包围，无法漂上水面。约48分钟后，在煤粉底部发现湿润的煤粉，未发现阴燃现象。

实施例11

1)以下述原料按照质量百分比配制该灭火剂：丁二酸二异辛脂磺酸钠1.5％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 1.5％；百分组成中，其余成分为水。

2)配制方法为：首先将丁二酸二异辛酯磺酸钠加入水中，加热至50℃；搅拌至丁二酸二异辛酯磺酸钠完全溶解；然后静置直至丁二酸二异辛酯磺酸钠溶液温度降至室温；最后搅拌加入聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌至澄清，静置7天。

3)使用本发明涉及灭火剂进行灭火实验。发现灭火剂能够润湿煤粉表面并渗透到内部，煤粉表面上没有漂浮及流动的液体。10分钟后搅动表面以下的煤粉，发现湿润厚度达到8cm，有少量的干燥煤粉团也被湿润的煤粉包围，无法漂上水面。约30分钟后，在煤粉底部发现湿润的煤粉，未发现阴燃现象。

实施例12

1)以下述原料按照质量百分比配制该灭火剂：丁二酸二异辛脂磺酸钠2.0％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 2.0％；百分组成中，其余成分为水。

2)配制方法为：首先将丁二酸二异辛酯磺酸钠加入水中，加热至48℃；搅拌至丁二酸二异辛酯磺酸钠完全溶解；然后静置直至丁二酸二异辛酯磺酸钠溶液温度降至室温；最后搅拌加入聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌至澄清，静置1个月。

3)使用本发明涉及灭火剂进行灭火实验。发现灭火剂能够润湿煤粉表面并渗透到内部，煤粉表面上没有漂浮及流动的液体。10分钟后搅动表面以下的煤粉，发现湿润厚度达到15cm，有少量的干燥煤粉团也被湿润的煤粉包围，无法漂上水面。约25分钟后，在煤粉底部发现湿润的煤粉，未发现阴燃现象。

实施例13

1)以下述原料按照质量百分比配制该灭火剂：丁二酸二异辛脂磺酸钠2.5％；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 2.5％；百分组成中，其余成分为水。

2)配制方法为：首先将丁二酸二异辛酯磺酸钠加入水中，加热至45℃；搅拌至丁二酸二异辛酯磺酸钠完全溶解；然后静置直至丁二酸二异辛酯磺酸钠溶液温度降至室温；最后搅拌加入聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌至澄清，静置5天。

3)使用本发明涉及灭火剂进行灭火实验。发现灭火剂能够润湿煤粉表面并渗透到内部，煤粉表面上没有漂浮及流动的液体。10分钟后搅动表面以下的煤粉，发现湿润厚度达到16cm，有少量的干燥煤粉团也被湿润的煤粉包围，无法漂上水面。约20分钟后，在煤粉底部发现湿润的煤粉，未发现阴燃现象。

本发明提出的一种用于扑灭煤粉阴燃深位火灾的水基灭火剂已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的结配方进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (2)

1.一种用于扑灭煤粉阴燃深位火灾的水基灭火剂，其特征是：灭火剂的各组分成分及质量百分比为：

丁二酸二异辛酯 磺酸钠 0.01％-3.5％；

聚氧乙烯辛基苯酚醚-10 0.01％-3.5％；

其余组分为水。

2.权利要求1的用于扑灭煤粉阴燃深位火灾的水基灭火剂的制备方法，其特征是

(1)将丁二酸二异辛酯磺酸钠加入水中，加热至30℃-50℃；

(2)搅拌至丁二酸二异辛酯磺酸钠完全溶解；

(3)静置直至丁二酸二异辛酯磺酸钠溶液温度降至室温；

(4)加入聚氧乙烯辛基苯酚醚-10，搅拌至澄清，静置至少三分钟。