火灾探测和灭火化学原理省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第四章第四章 火灾探测与灭火火灾探测与灭火化学问题化学问题第第1页页本章主要由以下几个部分组成：本章主要由以下几个部分组成：火灾防治概述火灾防治概述基于化学原理火灾探测技术基于化学原理火灾探测技术灭火剂及惯用灭火系统灭火剂及惯用灭火系统 新型灭火剂及其灭火原理新型灭火剂及其灭火原理第第2页页火灾探测技术是“防”主要组成部分，有部分基本工作原理与化学相关。灭火是“治”主体，灭火剂大多由化学物质按一定配比制备而成，需依据燃烧物类型选择不一样灭火剂，这里面也包含相当多化学问题。本章从以上两方面着手，分析与火灾防治相关化学原理及防治过程中碰到各种化学问题。第第3页页第一节第一节 火灾防治概述火灾防治概述一、火灾防治技术概念（1）“防”阻燃、防火、探测、报警等；（2）“治”灭火；（3）“防”和“治”是降低火灾损失基本路径；（4）分为主动和被动两种方式：前者如探测、报警、疏散和灭火等；后者如阻燃、抑烟和防火等。第第4页页二、火灾防治主要性1.火灾是发生最频繁且极具毁灭性灾害。2.火灾危害：（1）造成人员伤亡和经济损失；（2）造成环境和生态系统破坏；（3）给社会带来不安定原因。为了预防火灾给人类带来危害，需要发展响应更加快、可靠性更高火灾防治技术。第第5页页三、火灾防治主要任务（1）研究火灾燃烧机理，探讨发生火灾固有特征和阶段特征；（2）经过对火灾固有特征和阶段特征分析和比较，判断火灾是否发生、在哪一阶段最具危险性、怎样有效地扑灭火灾；（3）为选择或设计火灾探测报警伎俩以及火灾扑救和灭火方法提供理论依据。第第6页页四、火灾防治主要方法：1.火灾探测技术：火灾探测器：将火灾中产生物理参量如火焰、烟雾、温度、气体、光和声音等转换成电信号，向火灾报警控制器发送信号报警一个自动火灾探测装置。火灾探测器可分为：感光、感温、感烟、感气以及复合火灾探测器等类型。第第7页页2.灭火技术：依据可燃物燃烧机剪发展出各种扑灭火灾方法：如：气体灭火、泡沫灭火等或者各种灭火伎俩相结合方式；用水灭火也含有各种形式，如喷淋、水雾、消防水炮以及细水雾等方式。第第8页页因为可燃物燃烧特征以及产物不一样，对不一样可燃物引发火灾所采取火灾探测报警伎俩以及灭火方式也不一样。研究不一样可燃物燃烧特征以及扑救灭火方式，探索对特定可燃物引发火灾所采取火灾探测伎俩以及灭火方式优化组合。第第9页页五、火灾防治主要场所：各种火灾形式中，建筑火灾和森林火灾发生最普遍、危害最严重，也是火灾防治最主要场所。一些人口密集场所，如大型体育场、大型会展中心、大型仓库、国际机场等建筑。这类建筑含有覆盖空间范围大、容纳人员多、火灾防治难度加大特点。第第10页页第第11页页第二节第二节 基于化学原理火灾探测技术基于化学原理火灾探测技术一、火灾探测技术发展现实状况和发展趋势：1.火灾探测器发展历程：19世纪40年代20世纪40年代，1间，感温探测器一直占据着主导地位；20世纪50年代70年代，出现了感烟探测器；20世纪80年代后火灾探测技术与信号处理技术、人工智能技术和自动控制等技术开始了更广泛交叉和结合；20世纪90年代开始提倡极早期火灾智能报警系统，它能在火灾发生早期对火灾进行识别并发出报警信号，将火灾抑制在萌芽状态。第第12页页2.火灾探测技术发展方向：现今火灾探测研究焦点是怎样量化探测器所处火灾和非火灾环境，其发展主要有两个方向：（1）纵向延伸：发展新火灾判据、新火灾识别模式和对应火灾探测器或复合探测器；（2）横向延伸：基于现有探测原理和方法，与其它技术交叉，经过改进信号采集和处理方法来改进系统性能。第第13页页3.火灾探测基础研究发展方向有：（1）怎样预知现有探测扑救系统在非理想实际情况下性能；（2）怎样区分与火灾现象含有相同或相同产物背景源、加热和燃烧情况下材料行为；（3）怎样探测低浓度热解或燃烧产物（光、热、烟气）等。第第14页页4.火灾探测应用研究发展方向有：（1）提升探测系统性能，在现有工艺基础上，准确区分火灾与非火灾环境改变；（2）采取新型探测技术和探测器，扩展现有系统能力；（3）发展特殊环境下（如电信大楼、计算机网络中心和载人航天器）或动态环境下火灾探测技术。第第15页页在火灾探测应用技术方面，还将在以下方面取得深入发展：（1）其它领域新技术引发怒灾探测技术新路径；（2）多元复合探测和多判据探测，其中尤以气体复合探测器为代表；（3）激光技术在火灾探测中应用。激光图象粒径分群将是一个有效火灾/非火灾识别方法，激光前向/后向散射应用将极大改进光点激光感烟探测性能；（4）含糊逻辑、神经网络算法和其它小波变换信号处理方法在探测算法中引入；（5）探测技术与自动化、当代通讯技术、智能大厦技术深入结合，探测系统更趋自动化、开放化和模块化。第第16页页二、火灾探测器分类二、火灾探测器分类在火灾初始阶段会出现不少特殊现象或征兆，如发光、发烧、发声以及散发出烟尘和可燃气体等。这些特征为发觉火灾提供了信息和依据。依据不一样火灾现象特征，人们发展了各种火灾探测方法。感烟探测器、感温探测器、感光探测器、复合探测器、可燃气体探测器第第17页页三、可燃气体火灾探测技术三、可燃气体火灾探测技术火灾早期阶段，因为热和气化作用会产生各种可燃挥发物，其中普通包含成份有：一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氢气（H2）、碳氢化合物（CxHy）、水蒸气（H2O）等。这些气体比烟雾粒子产生得早，在感烟探测器还未发出信号之前就能到达相当大浓度。利用气敏元（器）件实现对可燃气体探测在理论上是可行，而且早期报警效果比感烟探测器好。可燃气体探测器主体部分是气敏传感器气敏传感器。第第18页页气敏传感器：把气体（多数为空气）中特定成份检验出来，并将其转化成电信号器件，方便提供相关待测气体分布及其浓度大小信息。气敏传感器用途：（1）可燃气体和瓦斯泄漏报警器（2）有毒气体检测、容器或管道检漏、环境检测、锅炉及汽车燃烧监测和控制、工业过程检测和自动控制（3）医疗、空气净化、家用燃气灶和热水器等第第19页页气敏传感器种类主要有：半导体式接触燃烧式定电位电解式气体热传导式隔膜Galvanic电池式油敏感性电阻式等半导体气敏材料主要有：氧化锌系、氧化锡系和氧化铁系第第20页页几个惯用可燃气体探测器几个惯用可燃气体探测器（一）催化燃烧型火灾探测器（一）催化燃烧型火灾探测器（二）固体电解质型火灾探测器（二）固体电解质型火灾探测器（三）感烟型火灾探测器（三）感烟型火灾探测器第第21页页（一）催化燃烧型火灾探测器（一）催化燃烧型火灾探测器催化燃烧型火灾探测器是一个基于化学原理气敏探测器；它广泛用于矿井瓦斯探测，对保障煤矿生产安全、预防瓦斯爆炸事故发生起了主要作用。第第22页页1铂丝催化型铂丝催化型铂丝催化型传感器是当前比较惯用一个，它主要由铂丝、载体和催化剂组成，其结构如图所表示。铂丝催化型传感器结构示意图第第23页页2气敏半导体型气敏半导体型（1）工作原理：在气敏元件被加热到稳定状态后，被测气体接触元件表面而被吸附，元件电导率（电阻）会产生改变。在N型半导体气敏元件（SnO2、ZnO等）上吸附还原性气体，如H2、NO、碳氢化合物（CH4、C3H8等）和酒精等，元件电阻减小；吸附氧化性气体，如O2或NOx（如NO2等），元件电阻增加。若是P型半导体气敏元件，情况则相反，氧化性气体使其电阻减小，还原性气体使其电阻增加。气敏传感器通电后，气敏元件电阻会急剧下降，过一段时间（2-10min）后，又逐步上升到一稳定值（初始稳定状态），到达该状态才能用于气体检测。第第24页页气敏传感器气体选择性十分主要。若其气体选择性不佳或使用过程中逐步变劣，都会给气体测试、控制或报警带来很大困难，甚至造成重大事故。半导体气体传感器主要是以氧化物半导体为基本材料，使气体吸附于该半导体表面，利用由此产生电导率改变测量被测气体成份和浓度。半导体气体传感器含有灵敏度高、响应速度快等优点，当前是产量最大、应用最广传感器之一。按检测不一样气敏特征量方式，半导体式气体传感器可分为电阻式和非电阻式两种。第第25页页半导体气体传感器分类半导体气体传感器分类分类主要物理主要物理特征特征传感器举例工作温度代表性被测气体电阻式表面控制型氧化锡、氧化锌室温450可燃气体体探测型-Fe2O3、氧化钛、氧化钴、氧化镁、氧化锡300450酒精、可燃性气体、氧气非电阻式表面电位氧化银室温硫醇二极管整流特征铂/硫化镉、铂/氧化钛室温200氯气、CO、酒精晶体管特晶体管特征征铂栅MOS场效应管150氢气、硫化氢第第26页页以SnO2为气敏材料表面控制型多孔质烧结体气体传感器在当前工艺比较成熟、应用比较广泛。它是以SnO2为基体材料，经过添加不一样物质，同时将加热丝和测量电极放在一起进行烧结而成，其器件结构如图所表示。SnO2气体传感器第第27页页以SnO2半导体感应CO和H2S为例，说明其感应原理。工作温度为300时，因为SnO2晶粒表面吸附氧增多，薄膜表现为P型半导体导电特征，当CO浓度比较小时，CO与SnO2晶粒表面吸附氧发生反应：将电子释放到SnO2导带中，使得SnO2晶粒中空穴浓度减小，薄膜电阻增大；当CO浓度继续增大时，SnO2薄膜逐步转变为N型导电，薄膜电阻随CO浓度增大而升高。工作温度为150时，随CO浓度增大薄膜电阻没有显著改变。因为CuO在含H2S气氛中很活泼，SnO2-CuO表面会发生化学反应：其次，反应生成CuS在空气中被氧化，经过可逆反应回到CuO。实际上，正是这两个反应支配着SnO2-CuO薄膜响应与恢复。这能够解释为何低温下恢复差。第第28页页（2）一些新型气敏半导体材料超细掺锑SnO2掺镁YFeO3固溶体（3）提升半导体气敏元件气体选择性方法a.向气敏功效材料掺杂其它金属氧化物及不一样添加物。b.控制元件烧结温度。c.改变气敏元件工作时加热温度。d.晶粒尺寸大小会影响半导体材料灵敏度。第第29页页（二）固体电解质型火灾探测器（二）固体电解质型火灾探测器燃烧过程中会产生一些挥发物，如氢气、水蒸气、CO2和SO2等。针对这些气体进行监控和探测，需要开发一些专用型探测器。1氢气传感器氢气传感器2水蒸气传感器水蒸气传感器3二氧化碳传感器二氧化碳传感器第第30页页1、氢气和水蒸气传感器、氢气和水蒸气传感器一些含有AB1-aMaO3-a（M为一些三价稀土元素，a为单位化合物晶胞中氧空位）分子式钙钛矿型化合物在高温无氢、无水蒸气存在情况下为P型导电体，但当有氢或水蒸气存在时，却展现出质子导电性，成为质子导电体。经典化合物：SrCe0.95Yb0.05O(3-a)、BaCe0.9Nd0.1O(3-a)、CaZr0.9In0.1O(3-a)、SrZr0.94Y0.06O(3-a)等。这些质子导体在其两侧存在不一样氢分压或水蒸气分压时即可组成氢浓差或水蒸气浓差电池，依此可作氢传感器或水蒸气传感器。其适用温度普通在1000以下。第第31页页（1）氢传氢传感器感器氢浓差电池电动势表示式为：式中，和分别为高氢分压和低氢分压，其中任一侧均可作为参比电极。第第32页页（2）水蒸气）水蒸气传传感器感器当含有不一样湿度空气分别引入水蒸气浓差电池两个电极室时，产生以下电极反应：高侧低侧电池反应为：电池理论电动势为第第33页页J.Maier等人依据化合物热力学性质研究启示，采取了平衡固相氧化物或复合氧化物作为参比电极，得到稳定性良好且使用寿命较长CO2传感器，设计原理以下：假定有以下类似弱酸盐被强酸置换。弱酸游离反应为：（3）CO2传感器传感器第第34页页上面反应能够看作这种类型，此反应也能够看作碱性氧化物B(Na2O)与酸性氧化物A（ZrO3）形成更稳定化合物Na2ZrO3而CO2游离反应。为此，可设计以下电池：负极：正极：比如，电池反应：第第35页页氧即使参加了电极反应，固定了基本组分化学位，但并不介入总电池反应。电池电动势和电池反应自由能改变为：G0，反应自发由左向右进行，而CO2不能与Na2ZrO3反应。也可用其它含Na2O稳定复合氧化物代替Na2ZrO3。第第36页页（三）感烟型火灾探测技术（三）感烟型火灾探测技术感烟探测器是较早发展起来一类探测器，它是经过对火灾发生过程中产生各种烟气组分进行探测。烟气组分包含主要气体组分和微量有害气体组分。主要气体组分包含氮、氧、二氧化碳和水蒸气等。1.探测原理感烟探测器响应燃烧或热解产生固体微粒（或烟雾粒子），主要用来探测可见或不可见燃烧产物及起火速度迟缓早期火灾。离子型是利用烟雾粒子改变电离室电流原理，而光电型是利用烟雾粒子对光线产生散射、吸收或遮挡原理。第第37页页探测器对不一样烟粒径响应A-散射型光电感烟探测器；B-减光型光电感烟探测器；C-离子感烟探测器2.感烟探测器分类依据感烟原理不一样分为：离子型；光电型；电容型；激光光束型；红外光束型等五种。其中离子感烟探测器利用电离室中烟雾与其中离子相互作用进行识别;光电感烟探测器利用烟粒子对光散射和吸收原理对火灾烟雾进行识别，从而判断火灾是否发生。第第38页页当物体燃烧时，向空中散射粒径为0.01-10m固体及液体粒子，即烟雾。这些烟雾有三个特点：当存在温度梯度时，烟粒子向低温方向漂移，在烟粒接触物体时，因分子力作用而附着；这些微粒运动因粒径而异，由大粒子开始依次遵照牛顿法则、斯拉克斯法则、布朗运动等法则运动；这些烟雾颗粒会使光产生散射，这种经烟粒子散射光就成为探测器采样信号。感烟探测器可分为减光式和散射光式两类；当前主要以散射光式为主。第第39页页3.几类常见感烟探测器几类常见感烟探测器（1）离子型感烟火灾探测器基本原理：经过放射性元素镅射线使探头内部电离室空气产生电离，当烟雾微粒进入电离室时，将使电离空气离子流动情况发生改变。烟浓度愈高，离子电流愈小，从而可利用离子电流改变来探测烟存在。离子感烟探测器是利用两片放射性物质241镅（AM）源，组成两个电离室（检测电离室和赔偿电离室）及场效应晶体管（EFT）等电子元器件组成电子线路，把物质早期燃烧所产生烟雾信号转换成支流电压信号，经过导线传输给报警器，发出声光汇报信号。第第40页页电离电流形成原理主要应用家庭火灾报警系统；大型厂房、会场、餐厅等场所火灾报警系统。包含：宾馆、饭店、办公写字楼、教学楼、高层公寓等；计算机房、通讯控制室、影视娱乐场所；图书馆、档案室、仓库等；楼梯、走廊、电梯机房等；电器火灾危险场所等。第第41页页（2）激光型感烟火灾探测器）激光型感烟火灾探测器应用烟雾粒子吸收激光原理制成线型感烟火灾探测器。激光器在脉冲电源激发下发出同一束脉冲激光，在正常情况下发出警报，但如激光束在经过途中被大量烟雾遮挡而减弱到一定程度时，光电接收信号减弱，便会发出报警信号。第第42页页 探测原理探测原理火灾早期物质阴燃产生烟雾粒子浓度是最主要火灾参数，且烟雾颗粒粒径范围普通在0.0110m之间，进行微小颗粒分析对早期火灾探测含有实际意义。采取普通光电感烟探测原理无法测量早期火灾烟雾中微小粒子，基于米氏散射原理激光感烟探测方法在这里有实用性。烟雾粒子光散射受到很多原因制约，接收散射光强度与入射光强度大小和波长、颗粒几何尺度、折射率、接收方向和距离等多个原因相关。第第43页页 适用场所适用场所基于光散射火灾烟雾粒子激光图像探测技术是对传统光电感烟探测技术新发展，它含有灵敏度高、对灰尘等非火灾原因无误报、反应快速等优异性能，适合用于从洁净空间到恶劣复杂场所下火灾早期、灵敏、快速、可靠自动探测报警。第第44页页（3）红外光束型感烟火灾探测器）红外光束型感烟火灾探测器探测原理该种探测器主要包含一个光源、一套光线照准装置和一个接收装置，应用烟雾粒子吸收或散射红外光束后光强度发生改变原理进行工作，普通用于保护大面积空间。探测器工作原理与光电感烟探测器类似，只是烟无须进入点型光电感烟探测器采样室中，在保护空间任何地点上烟都可能使红外光束衰减。第第45页页线型光束探测器在一个长达100米路径上可代替若干个点型感烟探测器，含有保护面积较大、安装位置较高、在相对湿度较高和较强电场环境中反应速度快等优点。适用场所这种探测器主要适合用于大型库房、博物馆、档案馆、飞机库等无遮挡大空间情形。也可用于发电厂、变配电站、古建筑文物保护建筑厅堂馆所等。第第46页页（4）光电感烟探测器）光电感烟探测器探测原理线型光束感烟和点型光电感烟探测器都采取红外光源探测火灾，但其工作方式有所不一样。点型光电感烟探测器在它光电室内含有一个红外光源和一个光敏器件光电接收器。这种布置红外光源方式可确保在正常条件下接收器不能接收任何光线。然而，当烟粒子进入光电室时，红外光源发射光线被散射开并反射到光电接收器上。当其接收光线足够大时，便发出火灾报警信号。第第47页页 适用场所适用场所与离子型感烟探测器类似可用于：宾馆、饭店、办公写字楼、教学楼、高层公寓、计算机房、通讯控制室、影视娱乐场所、图书馆、档案室、仓库、楼梯、走廊、电梯机房等场所。第第48页页（5）光敏烟雾火警探测器）光敏烟雾火警探测器由英国THORN企业推出。无放射性污染、体积小、重量轻、价格廉价，可取代惯用离子烟雾探测器。探测原理是气室内有一个光源和一个特殊光敏栅，平时因为光轨径角度和屏障堵住了光源，使光源抵达不了光栅。当烟雾进入气室后，光碰击烟雾颗粒，光被扩散并反射于光栅上，造成光敏电路作出反应，导通报警电路发出报警信号。气室外有防尘网，以预防尘埃进入而引发误报。第第49页页感烟探测器误报及防止办法感烟探测器误报及防止办法潮湿引发感烟火灾探测器误报（1）冬季因为探测器周围温度较低，水蒸气易凝结为液态小颗粒，从而形成类似烟颗粒物质，引发探测腔室内发生光散射。（2）夏季因为温度较高，液态小水珠不易形成，所以即使探测器周围湿度达饱和之后，探测器输出值也不升高，（3）探测器输出值不因为环境中水蒸气含量增加而增加，而受是否形成能发生光散射现象液体小颗粒影响，而水蒸气凝结成液态小颗粒过程与环境温度有亲密关系。第第50页页2厨房油烟引发感烟火灾探测器误报为了防止或降低感烟探测器误报，能够采取以下办法：经过对非火灾报警数据调查分析，能够确定非火灾报警多数发生在一些特殊场所，而恰当地选择和配置探测器类型，对那些特殊场所进行改换，能够大大降低非火灾报警率。第第51页页四、多传感四、多传感/多判据火灾探测技术多判据火灾探测技术多传感器/多判据探测器技术可从响应火灾不一样现象多个传感器取得信号，并从这些信号寻出多样报警和诊疗判据。一些特殊材料燃烧后产生烟雾很小或烟粒子颜色是黑色，采取光电探测方式时响应幅度很低。因为有较大温度改变，假如采取单一方式探测会有一定不足，不能适应各种火源。把两种或两种以上探测方式融合在一起制成复合探测器，可增强探测器功效，同时填补各种探测方式缺点。第第52页页五、多传感火灾探测器五、多传感火灾探测器因为单元探测技术所采取单一参数火灾探测器对火灾特征信号响应灵敏度不均匀性，造成它对实际火灾探测能力受到了限制。鉴于单元火灾探测技术已无法满足现实火灾报警需要，一个崭新多元信息融合火灾探测技术悄然兴起。多元信息融合火灾探测系统绝不是原有单一参数火灾探测器简单组合，而是实施多元同时探测，并及时进行综合智能信号处理。第第53页页（一）基本原理（一）基本原理1.火灾探测能力是火灾信号强度和传感器灵敏度函数。对于一个高灵敏度探测器，假如探测信号强度值与周围环境噪音值相近，则会产生大量误报警，因为非火灾信号和电磁信号噪声可能超出火灾信号。2.燃烧产物是燃烧过程和燃烧物函数。聚苯乙烯和汽油燃烧产物中CO2体积分数和生成率相近，而纸张和木材就显著不一样。3.CO2生成率是燃烧热、热释放速率和房间形状函数。CO2体积分数能够经过区域模型方法来预计。第第54页页对于含有固定垂直横截面稳定火源，从燃烧物顶部到烟层高度为式中h为房间高度；kr为夹带常数；q为热释放速率；a为房间面积；n为热释放因子。烟层中CO2体积分数能够由含有恒定CO2量稳定火源决定，其值为：第第55页页式中为CO2体积分数；为空气密度；xa为燃烧因子；ha为燃烧热。将式（1）代入式（2），则能够得到CO2体积分数和时间方程：上式对时间取微分，得到CO2上升率方程。它是时间、燃烧物和房间几何形状函数。图4-6给出了不一样燃烧物对CO2上升率影响。第第56页页图4-6不一样燃烧物CO2上升率第第57页页六、火灾探测技术最新进展六、火灾探测技术最新进展近年来，气体传感技术有了长足进步，将气体传感器等传统火灾探测器结合形成多元参数复合探测技术以及开发研究新型火灾气体传感器已成为火灾探测领域新动向。第第58页页（一）电子鼻（智能气体传感器）（一）电子鼻（智能气体传感器）这种装置模拟人鼻嗅觉机理运作，电子鼻内布置一排特异性能传感器，对产生化学气味气体分子发生反应，并将结果与“大脑”（电脑）已经有信息进行比较，该过程类似于我们在闻到某种气味时依据经验进行判断过程。所以，有些人尝试将新型电子传感技术电子鼻技术应用于火灾探测器。由Aro-maScan企业生产。第第59页页气敏传感器阵列气体或气味定量/定性输出气味或气体气敏传感器阵列模式识别信号预处理电子鼻系统组成工作原理（1）气敏传感器阵列，相当于初级嗅觉神经元（2）信号预处理单元（3）模式识别单元第第60页页（二）（二）高灵敏度吸气式红外探测技术高灵敏度吸气式红外探测技术基本原理：红外吸收式气体传感器原理是基于Lambert-Beer定律，即若对两个分子以上气体照射红外光，则分子动能发生改变，吸收特定波长光，这种特定波长光是由分子结构决定。红外吸收式气体传感器能够检测各种气体，且含有灵敏度高、气体选择性好、可靠性好、响应速度快等优点。第第61页页（三）（三）CO气体探测技术气体探测技术欧洲六种标准火CO最大生成量标准火CO气体最大致积分数气体最大致积分数（106/V）TF1木材明火（t=720s）46TF2木材热解火（t=720s）105TF3棉绳阴火（t=540s）35TF4聚氨酯塑料明火（t=140s）45TF5正庚烷火（t=180s）30TF6酒精明火（t=360s）16第第62页页六种试验火对7种探测器对照试验火灾探测器类型试验火试验火TF1TF2TF3TF4TF5TF6点型感温*光束型感温*点型光电感烟*点型离子感烟*光束感烟*紫外火焰*一氧化碳*注：*符号表示响应英国研究人员作了有限区域（封闭衣橱起火，废纸篓起火）燃烧试验，在任何感烟探测器响应前25min，火灾产生CO浓度便到达5010-6，CO传感器就能够响应。第第63页页CO探测器及其应用探测器及其应用半导体式半导体式CO探测器探测器当前比较成熟CO传感器方法就是金属氧化物二氧化锡薄膜气体传感器。经过制备含有多晶结构SnO2膜，在高温下晶格表面氧被吸收而产生负电荷，然后晶格表面电子又转移到被吸收氧分子中使空间电荷层形成正电荷，这么产生了阻挡电流电势垒。当CO气体存在时，带负电荷氧离子数降低，使得电势垒减小，也就是传感器阻抗降低，经过测量传感器电阻，从而能够检测出CO浓度。第第64页页其阻抗与气体浓度关系呈对数关系改变。以下式：其中R为传感器电阻，A和a为常数，C为CO气体浓度。火灾产生CO浓度水平，尤其是惯用试验火CO浓度，是关系到能否使用CO传感器探测火灾另一个主要问题。第第65页页当前金属氧化物二氧化锡薄膜气体传感技术含有灵敏度高，响应速度快等优点，发展较快，市场上已经有一些成品可供选择。其CO探测灵敏度1010-6，功耗HBrH3PO4H2SO4HNO3。第第147页页受热分解能产生强酸物质如氨基酸无机酸盐、烷基卤化物等对碳酸氢钠、磷酸铵盐、monnex干粉灭火剂都有催化作用。水溶性Cu、Ni、Mn、Co、Cr、Fe金属盐可作为各种干粉灭火剂催化剂。这些金属盐以水溶液形式沉淀到灭火组分表面，如用量仅为0.1%10%NiCl2、CoCl2、Cr2(SO4)3可显著提升灭火剂灭火效能。另外，红磷、黑磷和黄磷异构体是磷酸铵盐灭火剂良好催化剂，使用时能够是简单添加或用有机物（可溶性苯酚树脂）、无机物（Mg(OH)2、Al(OH)3）以及二者混合物包覆使用。第第148页页三、三、载体型干粉灭火剂载体型干粉灭火剂将灭火组分吸附或结晶、包覆于固体物料表面制备干粉灭火剂称载体型干粉灭火剂。干粉灭火剂灭火时，只有临界粒径以下小粒子全部起灭火作用，大粒子仅表面层起灭火作用。灭火效果与粒子比表面积亲密相关。所以，将灭火组分负载到廉价、多孔、大比表面积载体上，不但使灭火粒子比表面积大大增加，还对应地降低了灭火剂使用量，现有利于灭火效能充分发挥，还降低了生产成本。第第149页页如同化学工程中负载型金属催化剂一样，有时利用载体技术来制备一些灭火效能非常高而价格异常昂贵特殊高效灭火剂。载体有水溶型和非水溶型。非水溶型主要为一些比表面积大矿物如Al2O3、沸石、珍珠岩、膨润土和石棉等。水溶型载体在非水溶剂中负载上灭火组分，非水溶型载体在水溶剂中负载上灭火组分。第第150页页比如，在NH4HCO3或(NH4)2CO3水溶液存在条件下，monnex粒子经浸渍后吸附在A12O3、沸石等载体上，然后一起经共同喷雾干燥制成负载型monnex干粉灭火剂。这是一个以尿素和碳酸氢钾反应物氨基甲酸钾KC2H2N2O3为主要基料干粉灭火剂。商品名Monnex。其灭火效率相当于碳酸氢钠干粉两倍，高出碳酸氢钾干粉12%15%，但价格较昂贵。KHCO3+(NH2)2COKC2H3N2O3+H2O负载型灭火剂内核为Al2O3或沸石等，外表面覆盖着起灭火作用monnex。细度为80目标Na2CO3亦可做载体：Na2CO3以粒子状态分散到环己烷有机溶剂中去，然后滴加溶有草酸乙醇溶液，草酸从乙醇中析出，在Na2CO3表面结晶，可制得以Na2CO3为载体草酸干粉。第第151页页四、四、多元组分干粉灭火剂多元组分干粉灭火剂将本身含有灭火效能各个灭火剂组分按照一定性质和百分比混合可制得灭火性能更佳多组分干粉灭火剂，称为多元干粉灭火剂。在NaHCO3干粉灭火剂中如加入适量氯化钠、氯化钾，则灭B、C类火灾干粉最小用量将降低二分之一，而灭火效能提升一倍多。NaCl、KCl晶体性脆易于粉碎，假如预先降低其水分含量，则会产生更多超细粉末。第第152页页五、气溶胶灭火剂五、气溶胶灭火剂气溶胶灭火剂是由氧化剂、还原剂、粘合剂及少许特定功效添加剂组成固态含能化学物质，属于烟火型灭火剂。气溶胶灭火系统由气溶胶灭火剂以及对应贮存和开启装置组成，灭火剂在贮存装置内开启燃烧反应后直接喷放到防护区，属于无管网灭火系统。第第153页页胶粒主要成份为金属盐类、金属氧化物以及水蒸汽、CO2、N2等，其中碱金属盐（钾盐等）及其氧化物（K2O等）起主要灭火作用，灭火效率较高。气溶胶灭火机理主要是化学抑制，其次是降温冷却。下面介绍几个较有代表性类型：第第154页页（一）气溶胶干粉灭火剂（一）气溶胶干粉灭火剂当干粉灭火剂粒子被粉碎到直径为100.25m之间、符合尘雾粒径范围以后，它在空气中形成气溶胶干粉灭火剂就将具备以下物理化学性质：1气溶胶中干粉粒子与空气中分子一样，都按分子运动论规律在不停地运动着。2干粉灭火剂粒子被粉碎以后，作为分散相分散度越高，总面积越大，界面能也越大，越轻易与周围介质相互作用。干粉灭火剂化学活泼性被提升以后，干粉灭火剂灭火效能也被大幅度提升，能够到达普通干粉灭火剂610倍。第第155页页表不一样类别粉尘在静止空气中沉降性质粉尘名称粒子直径（m）沉降性质尘埃10010加速沉降尘雾100.25等速沉降尘云0.1以下不会沉降，作布朗运动3不一样类别粉尘在静止空气中沉降性质不一样，见表4-12。第第156页页假如按尘雾粒子直径范围100.25m加工固体灭火剂，把干粉颗粒粉碎成为呈等速沉降尘粒，其沉降速度符合斯托克斯公式改变。这么，在火场上空就会出现暂时稳定气溶胶，灭火剂灭火浓度会在较长时间内保持不变。所以，火场上已经被扑灭火焰就不可能再复燃。第第157页页4在有些人经常活动场所，空气不是静止。在这种条件下，直径小于2m粉尘粒子实际上会长久悬浮。所以，为了在火灭以后火场上不会留下灭火剂无法沉降粉尘而污染环境、形成对人健康有害气溶胶，气溶胶干粉粒径小于3m粒子应尽可能降低。第第158页页（二）烟火气溶胶（二）烟火气溶胶（PGAs）烟火气溶胶PGAs灭火剂是一类正在被开发和应用新型灭火剂，含有氧化剂、还原剂和粘合剂等。烟火剂燃烧时会产生可抑制火焰微米级固体微粒气溶胶，含有灭火效力高、无毒、不导电、贮存周期长、空间/重量比低特点，可作为哈龙灭火剂替换物使用。PGAs灭火装置容积效率在各种哈龙替换物中最高，初始成本和使用周期造价最低。第第159页页1吸热作用PGAs技术形成气溶胶固体微粒直径在1m左右，这个粒径远小于灭火粉末极限粒径。进入到火焰中微粒从火焰中吸收热量本身温度升高（热容作用），当温度上升到一定值时，微粒发生熔化、气化或分解，深入吸收热量。以KHCO3为例，其吸热分解反应以下：第第160页页（T150，Ho=47kJ/mol）（T1000，Ho=747kJ/mol）单位质量（每g）KHCO3完全分解需要吸收4.2kJ热量，其吸热降温作用比较显著。第第161页页2化学抑制作用气溶胶形成时各种物质从化学上干预火焰链反应，有效地中止有焰燃烧。当气溶胶作用于火焰燃烧区时，发生均相和非均相反应使火焰熄灭。非均相化学抑制作用发生在固体粒子表面，即火焰中自由基被固体粒子表面吸附而消失，从而减弱了链反应。非均相抑制过程以下：第第162页页式中，A是被熄灭火焰中自由基；S代表固体气溶胶微粒表面；A2代表分子。从上述反应能够看出，新产生AS与另一个自由基反应生成稳定分子，同时又重新产生了能深入与自由基反应固体粒子表面。固体粒子起到了负催化剂作用。均相抑制过程主要发生在气相之间。微粒在火焰中分解气化形成气体产物与火焰中自由基发生反应，使自由基重组，链反应得到抑制。以钾盐为例，其均相抑制过程以下：第第163页页式中M代表输入能量。对大于极限粒径大粒子来说，非均相化学抑制过程起到主要作用。第第164页页因为PGAs技术形成气溶胶微粒非常小且含有较强扩散性，气溶胶能够绕过障碍物流动，能够进入到微小空隙之内，含有类似于气体性质。气溶胶固体微粒含有较大表面积并能够在可燃物火焰中吸热发生熔化、气化和分解反应而降低火焰温度，其均相和非均相化学抑制作用都非常强，因而含有较高灭火效力。第第165页页（三）固体微粒气溶胶（三）固体微粒气溶胶固体微粒气溶胶发生剂可应用于火灾扑救，是一类正在被研究开发和应用哈龙灭火剂替换物。这种气溶胶发生剂是含有氧化剂、燃烧剂和粘合剂固体材料，能够经过燃烧产生微米级固体微粒气溶胶。第第166页页六、新型植物蛋白泡沫灭火剂六、新型植物蛋白泡沫灭火剂植物蛋白作泡沫灭火剂与当前惯用动物蛋白泡沫灭火剂、合成活性剂类灭火剂和哈龙灭火剂相比含有显著优势。它不含硫化氢、硫醇、硫醚等恶臭物质，环境保护性能优良。同时灭火性能高，贮存稳定性强。它还能够与干粉灭火剂联合使用，灭火速度更加快。另外，其生产原料起源广泛、价格廉价且贮存使用时间长达八年左右，大大降低了使用成本。第第167页页七、七、植物型复合阻燃灭火剂植物型复合阻燃灭火剂植物型复合阻燃灭火剂不一样于其它灭火剂，其利用生物化学和物理化学原理和技术产生阻燃活性，使燃烧物质燃烧性质从根本上改“性”，使其由易燃变为难燃、不燃，到达灭火目标。这种灭火机理和功效是其它灭火剂所不具备，尤其是从它阻燃灭火效果、对于人类环境保护以及替换哈龙灭火剂可行性来说，都显示了巨大优越性。它诞生为国内外消防灭火领域填补了一项空白，其应用前景十分辽阔和乐观。第第168页页（一）植物型复合阻燃灭火剂组成它是以水、天然植物和草木灰为主要原料，连同助剂制成一个多功效、多用途复合阻燃灭火剂，在高效阻燃灭火同时实现安全和保护人类环境目标。第第169页页（二）原料选择（二）原料选择植物型复合阻燃灭火剂要求选做原料植物有：蒿类、榆类、艾类、青菜类、皂苷类和含树胶植物根。对其还有一定质量要求：必须最少含有一个符合产品功效要求阻燃物质（如磷酸盐、碳酸钾）、活性物质（如脂肪酸、多糖）、起泡物质（如皂苷、蛋白）、结膜物质（如树胶、纤维素）等。另外，要有符合生物活性制备要求季节性植物。第第170页页（三）阻燃灭火机理（三）阻燃灭火机理植物型复合阻燃灭火剂阻燃灭火机理以下：1改变物质燃烧性质植物型复合阻燃灭火剂中含有一定量复合阻燃活性物质，这些物质本身含有很强改变物质燃烧性质能力。当这些物质与燃烧物质相体接触时，可快速对燃烧物质相体产生强烈亲和性相体渗透，并同时快速进行相体乳化。在再渗透、再乳化同时，将复合阻燃活性物质溶含在被乳化相体中，由此改变原物质燃烧性质，使其变为不易燃、难燃和不燃物质，从根本上改变物质燃烧性质。第第171页页2吸热降温水水是植物型复合阻燃灭火剂主要成份。水比热为4.2J/g。当1L水蒸发气化时，需要吸收约2253J热量，体积扩大1720倍。在水蒸气占到燃烧空间30%体积或降温至燃烧物质闪点和燃点以下时，燃烧自行停顿。3稀释阻燃植物型复合阻燃灭火剂不但本身是阻燃性物质，而且极易溶于水，所以对于水溶性易燃可燃物质还能同时含有稀释、阻燃双重作用。当灭火剂供给强度使燃烧物体可燃浓度或燃烧强度下降到维持燃烧极限值以下时，火焰可自行熄灭。第第172页页4结膜封闭因为植物型复合阻燃灭火剂中所含活性物质和结膜物质对温度敏感性很强、易聚结成膜，并能在燃烧物质温度和界面张力改变条件下形成不一样结膜（如泡膜、胶膜、焦膜、复合膜等）覆盖在燃烧物质表面上，起到隔氧隔热作用，从而封闭了可燃气化物，切断了燃烧热传递，最终迫使燃烧停顿。植物型复合阻燃灭火剂阻燃灭火剂功效优异、潜力大，适于扑救A、B和C类火灾。第第173页页