谈高压细水雾对烟草磷化铝熏蒸安全的影响_磷化铝熏蒸应急预案

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谈高压细水雾对烟草磷化铝熏蒸安全的影响

作者： 丛北华 薛岗 金翔/文 来源：《中国烟草》2010年第23期 2010-12-01 《烟草仓库安全技术管理暂行规定》第二十一条规定：“库房应按有关规定安装、使用自动灭火系统。所选用的自动灭火系统应符合国家有关标准和烟草行业实际使用要求，防止因系统配置不当造成或扩大损失。”这就要求自动灭火系统不仅能够在火灾发生初期及时有效灭火，同时应最大程度减少灭火损失。

灭火机理

高压细水雾灭火系统符合环保要求、灭火对烟草产品损害最小，又节约投资和资源，该新型高效灭火系统在烟草行业具有广阔前景。高压细水雾主要是靠吸热冷却降温和隔氧窒息作用灭火，其灭火机理为：一是吸热冷却降温作用。高压细水雾的水滴直径不到水喷淋水滴的十分之一，表面积比其扩大了百倍，雾滴在空气中的滞留时间延长百倍以上。在火场中高压细水雾迅速汽化，吸热效率是普通喷淋水滴的百万倍，能够大量吸收燃烧热量，快速降低火场温度。二是隔氧窒息作用。高压细水雾在汽化过程中吸收大量热量，同时体积迅速膨胀，可扩大1700多倍，从而最大限度地稀释和排斥火焰附近的空气，使燃烧物周围的氧含量迅速降低。当燃烧物周围的氧气浓度降低到一定程度时，燃烧即会因缺氧而受到抑制或中断。三是高压细水雾具有屏蔽辐射热和洗涤烟气的作用，可以有效地保护现场人员、设备和物资。

高压细水雾柱塞泵组

目前，烟叶醇化仓库广泛使用磷化铝进行杀虫。仓库发生火灾一般是磷化铝熏蒸仓库杀虫时，大雨渗漏，磷化铝遇水发生自燃所致。经验告诉我们，熏蒸药剂磷化铝遇水会发生反应，产生熏蒸杀虫的有效气体—磷化氢，但是磷化氢是可燃性气体，达到一定浓度时可能会自燃，引发火灾。由于高压细水雾系统的灭火介质是细小水滴，高压细水雾喷放时会不会对磷化铝熏蒸的安全造成不利影响，这一点可以充分论证。

反应验证

磷化铝遇到空气中的水分，反应产生磷化三氢（自燃点为150℃）。磷化三氢是一种无色剧毒气体，有乙炔气味，略重于空气。它的渗透性和扩散性比较强，在烟堆内的渗透深度可达3.3米以上，空间扩散距离可达15米。磷化铝分解后的残渣应为灰白色，主要有氢氧化铝、碳酸铵、滑石粉等成分。在熏蒸反应的化学产物磷化氢中，还混杂有少量的副产物磷化四氢，磷化四氢是无色的液体，沸点约为51℃。磷化四氢的蒸气极不稳定，在光的作用下可分解为单质磷（P）和磷化氢。单质磷常附着在磷化氢上，在常温下可闪燃，单质磷的燃烧热是3093.2千焦/千克。如果磷化三氢的局部浓度达到最低可燃浓度下限2.6克/立方米以上，这个热量就足以引燃磷化三氢。磷化铝药剂熏蒸分解速度取决于空气温度和相对湿度，空气越潮湿，磷化铝反应生成磷化氢的速度就越快。在温湿度较高时，磷化铝分解较快，一般在12℃～15℃时需密封5天，16℃～20℃时需密封4天，20℃以上需密封3天，而磷化铝直接接触大量水时，反应速度很快，反应时间是按分钟计算的。

磷化铝熏蒸主要有仓外环流熏蒸和仓内投药熏蒸。仓外环流熏蒸是一种熏蒸杀虫技术。它的作用原理是在仓外磷化氢发生器内，将磷化氢药片按照一定速度加入水桶中，生成磷化氢气体，并在水桶内与加入的二氧化碳气体按照1:49的比例混合，再利用环流熏蒸设备强制熏蒸气体循环，促使熏蒸气体在烟垛内快速均匀分布。仓外环流熏蒸技术的好处是可以快速高效杀虫，同时输入库房的磷化氢浓度分布均匀，局部的浓度不会高于磷化氢的燃烧下限。仓内没有磷化铝药片，不会因为下雨或水滴凝结掉落在药片上。故采用仓外环流熏蒸，仓内发生火灾的危险性很小。

仓内投药熏蒸是在库房内放置药片，靠药片与空气中的水分反应，缓慢放出磷化氢气体杀虫。仓内投药熏蒸又分为整仓杀虫和烟叶堆垛包杀，烟叶堆垛包杀属于局部杀虫，好处是可节省药剂和杀虫时间，在烟草行业使用较多。仓内投药熏蒸在烟叶熏蒸杀虫过程中是否会发生自燃，主要取决于磷化铝和空气中水蒸气的反应速度和反应热是否及时散发。如果反应过快，磷化氢浓度急剧上升，反应热得不到及时散发，局部温度就会急剧上升。由于磷化氢气体在空气中的爆炸极限是2.12％～15.3％，存在磷化氢自燃而引发火灾的危险。但是，磷化氢设计杀虫浓度是300ppm（ppm是指溶质质量占全部溶液质量的百万分比），磷化铝的用量按照7～9克/立方米的用量投放，正常条件下，磷化氢气体只可能在局部范围内达到燃烧极限，而不可能在全库或整个烟垛内达到燃烧极限，由此引起的火灾，在火灾初期只会表现为局部起火。

高压细水雾对磷化铝熏蒸有何影响？在烟叶醇化仓库采用闭式高压细水雾灭火系统灭火，该系统只有在确认起火，且顶部烟气温度超过57℃时，喷头才会开启灭火。如果在熏蒸时，因其他情况不慎引起火灾，闭式系统在火灾发生时只会打开顶部烟气超过57℃的区域的喷头，非起火区域的喷头不会打开，因此高压细水雾不会造成非火灾区域的磷化氢浓度超标，从而导致火灾的蔓延。高压细水雾的吸热效果优异，快速降低火场温度，将其控制在常温下，达不到磷化氢的燃烧温度。即使四磷化氢自燃，也只能是闪燃，不会引燃磷化氢气体。高压细水雾还能降低氧气浓度，现场氧气浓度一旦下降，就会导致磷化氢气体的燃点和燃烧下限上升，破坏其燃烧条件。此外细水雾对磷化氢也有稀释作用，能够降低磷化氢的浓度，实现阻燃。

在具体操作中，磷化铝熏蒸时高压细水雾是怎样喷放的？可做一个实验证实。实际仓库高5米，顶部喷头的安装间距为3米，试验中打开3个喷头同时喷放，喷雾时间可持续5分钟。在喷头的正下方，是由烟叶组成的堆垛。实验分两组进行，分别采用完全敞开式熏蒸盘和伞状熏蒸盘，分别放在地面和堆垛顶部，处在喷头直喷范围内。实验时在每个熏蒸盘内装上8～10片磷化铝片剂，然后开启喷雾并观察五分钟。整个实验过程中，两种形式的投药器都没有引起任何爆燃和闪燃，其中盛药器已经有5毫米深的积水，盘内的药片已经部分浸泡在水中，即使如此，实验中和试验后均未有任何爆燃和火星。由此可以得出结论，高压细水雾直接作用于磷化铝熏蒸片剂上，不会引发火灾。

实验证明，使用高压细水雾不会引发磷化铝熏蒸火灾。如果在熏蒸时，因其他情况不慎引起火灾，高压细水雾可通过发挥冷却、窒息和惰化作用有效扑灭火灾，防止磷化铝熏蒸引发的自燃。

（作者单位：同济大学上海防灾救灾研究所、同济安泰工程防灾研发中心、公安部天津消防研究所，供图单位：上海同泰消防系统有限公司）