PVC電纜熱解時(shí)鹵酸氣體生成規律實(shí)驗研究

消防理論研究PVC電纜熱解時(shí)鹵酸氣體生成規律實(shí)驗研究程潔群,賈文娜,舒中俊,楊守生,陳南(中國人民武裝警察部隊學(xué)院,河北廊坊065000)摘要:利用高溫管式爐對PVC電纜在不同條件下其鹵2.1主要實(shí)驗儀器酸氣體的生成規律進(jìn)行了實(shí)驗研究。實(shí)驗結果表明溫度對鹵酸KsS-14G型高溫管式爐,洛陽(yáng)市永泰實(shí)驗電爐氣體產(chǎn)量的影響最大,鹵酸氣體的含量與溫度近似呈對數函數廠(chǎng)制造。的關(guān)系,研究PVC電現受熱時(shí)鹵酸氣體的釋放規律,對評價(jià)電2.2實(shí)驗材料纜的火災危險和相關(guān)消防工程設計具有重要意義。鋁芯鋼帶聚氯乙烯絕緣護套,武漢市第二電纜廠(chǎng)關(guān)鍵詞:PC電纜;毒性;火災危險性生產(chǎn)。中圖分類(lèi)號:X924,TM246,TK121文獻標識碼:A藥品:濃硝酸,硝酸銀,硫酸氰銨,硫酸鐵銨和硝基文章編號:1009-0029(2007)04-0383苯(均為分析純)。2.3實(shí)驗原理及方法1引言隨著(zhù)社會(huì )的進(jìn)步和經(jīng)濟的發(fā)展,電線(xiàn)電纜的使用(1)實(shí)驗裝置。測定電纜護套料熱解釋放鹵酸氣量不斷增加。由于普通電線(xiàn)電纜的絕緣護套層都是由體質(zhì)量的實(shí)驗裝置主要由供氣系統,髙溫管式爐和吸可燃的高聚物材料制成,一旦電纜發(fā)生短路卷入火災收系統三部分組成,圖1為實(shí)驗裝置的示意圖或暴露于強熱輻射環(huán)境時(shí),極易導致火災的蔓延擴大。減壓閥‖流量計管式爐特別是電纜中高聚物燃燒所產(chǎn)生的大量有毒有害煙氣將對火災現場(chǎng)人員的生命安全造成極大的威脅同時(shí)氣體洗瓶也會(huì )對財產(chǎn)和環(huán)境造成嚴重影響。認識電纜在火災中燃燒釋放鹵酸氣體的規律,對電線(xiàn)電纜火災危險的預防與控制具有重要意義楚試樓盤(pán)燃燒皿盛試樣的燃燒皿聚氯乙烯(PVC)材料不僅具有優(yōu)良的機械、物理及電絕緣性能,而且在常溫環(huán)境下,還具有自熄性,這磁力攪拌器磁力攪拌棒些優(yōu)良性能使其一直是市場(chǎng)上最常見(jiàn)、用量最大的電圖1實(shí)驗裝置示意圖線(xiàn)電纜護套絕緣材料。但是,作為典型的含鹵產(chǎn)品,(2)鹵酸氣含量的測定原理。在酸性條件下,加入PVC電纜在火災燃燒中,釋放的毒性氣體主要是一氧過(guò)量硝酸銀溶液使試樣中的鹵化物形成鹵化銀沉淀,化碳和鹵酸(HCl)氣體。盡管有文獻對PVC材料的熱用硝基苯萃取鹵化銀沉淀后,以硫酸鐵銨為指示劑,滴解機理、HCl氣體的釋放與抑制進(jìn)行過(guò)研究,但是,加硫氰酸銨回滴過(guò)量的硝酸銀,根據消耗的硫氰酸銨PVC材料在不同環(huán)境條件下釋放HCl氣體的規律鮮的量,計算出鹵化物的含量,反應過(guò)程如下(鹵素均以見(jiàn)報導。高溫管式爐是現行國標GB/T17650-1998C1表示)(取自電纜的材料燃燒時(shí)釋出氣體的實(shí)驗,等效IECg+(過(guò)量)+ClgCl+Ag+(剩余量60754-1994)的規定使用的標準實(shí)驗裝置,用于試驗Ag+(剩余量)+SCN= AgSCN↓電纜護套材料在規定條件下鹵酸氣體的總釋放量。筆終點(diǎn)時(shí):SCN(剩余量)+Fe3+=[Fe(SCN)]2者采用上述標準規定的高溫管式爐,以PVC電纜護套終點(diǎn)時(shí)的[Fe(SCN)]2+為橙紅色。為實(shí)驗材料,研究了PVC電纜護套材料在不同溫度、(3)實(shí)驗方法。先將材料在烘干箱中,于60C干不同升溫速率、不同(恒溫)持續時(shí)間、不同空氣流量和燥12h備用,稱(chēng)取500mg試樣(精確到0.1mg),盛于不同氣氛下,其鹵酸氣體的逸出規律。瓷舟燃燒皿中。再將瓷舟用細鐵絲送入高溫管式爐中2實(shí)驗部分部中國煤化工所產(chǎn)生的氣體用0.1基金項目:公安部科研課題“電線(xiàn)電纜火災燃燒性能實(shí)驗研究CNMHG逋防科學(xué)與披術(shù)2007年7月第26卷第4期M氫氧化鈉溶液中吸收。試樣熱解完成后,拆開(kāi)洗氣=83.498lnx-336.31瓶,將吸收氣體的溶液倒入容量為1000mL的容量瓶式中x為管式爐的終止溫度;y為試樣熱解的鹵酸氣中并用蒸餾水清洗洗氣瓶、連接管和冷卻后的燃燒管體的含量。相關(guān)系數R為0.96,相關(guān)性較好。的端部將清洗液一并倒入容量瓶,待溶液冷卻到環(huán)境因此,在電線(xiàn)電纜密集敷設的場(chǎng)所,只要獲得了火溫度后,繼續加入蒸餾水,直到凹液面與容量瓶的刻度災條件下的溫度和電線(xiàn)電纜荷載,就可以根據所擬合線(xiàn)相切,搖勻靜置。用電導率測試儀測定溶液的電導的曲線(xiàn)方程得到這種條件下鹵酸氣體的生成量,這有率。使用移液管,將200mL的待測溶液移入燒瓶,然后助于更直觀(guān)的了解電線(xiàn)電纜密集敷設場(chǎng)所的火災危險依次加入濃硝酸4mL、硝酸銀20mL和硝基苯3mL。性,也有助于對這類(lèi)場(chǎng)所的風(fēng)險性進(jìn)行定量分析評估。均勻地搖晃溶液,使氯化銀沉淀析出。然后加入40%的32持續時(shí)間對鹵酸氣體含量的影響硫酸鐵銨水溶液1mL和數滴6M硝酸,并使完全混將制備好的500mg試樣送入管式爐內,把空氣流合。在磁力攪拌器攪拌下,用0.1M硫氰酸銨滴定溶液量設為0.5L/min,將管式爐的初始溫度設為100℃至終點(diǎn)。最后依據滴定量計算鹵酸氣體的含量。試樣終止溫度設為300℃,按10C/min的升溫速率設定升熱解所產(chǎn)生的鹵酸氣體含量由式(1)計算:溫時(shí)間為20min,管式爐的溫度達到300C后,分別將3.65×(B-A)M×1000/200/500=3.65X(B-管式爐恒溫持續時(shí)間設為指定時(shí)間(5、10、15、20、25、A)M/100(1)30min)。熱分解實(shí)驗結束后,按前文所述實(shí)驗方法測式中:A為測定時(shí)使用的0.1M硫氰酸銨溶液的體積,定鹵酸氣體的含量。mL;B為作空白實(shí)驗時(shí)使用的0.1M硫氰酸銨溶液的不同持續時(shí)間下,試樣熱解的鹵酸氣體的含量見(jiàn)體積,mL;M為硫氰酸銨溶液的摩爾濃度,mol/L。表2,熱解的鹵酸氣體的含量隨持續時(shí)間的變化見(jiàn)圖33結果與討論當持續時(shí)間小于15min時(shí),試樣熱解的鹵酸氣體含量3.1溫度對鹵酸氣體含量的彰響呈顯著(zhù)增加趨勢,這是由于試樣暴露在高溫下的時(shí)間將制備好的500mg試樣送入管式爐內,將管式爐變短了,而且分解的鹵酸氣體來(lái)不及完全被吸收液吸的空氣流量設為0.5L/min,初始溫度設為100℃,分收所致。而持續時(shí)間大于15mn后,持續時(shí)間對鹵酸別將終止溫度設定到指定溫度(200256,30.500氣體含量并無(wú)顯著(zhù)的影響。其變化規律可采用對數函℃),按10℃/min的升溫速率升溫,達到指定溫度后,數來(lái)擬合,方程式見(jiàn)式(3)恒溫持續15min。熱分解實(shí)驗結束后按前文所述實(shí)驗y=28.569Inx+71.127方法測定試樣鹵酸氣體的含量,不同溫度下鹵酸氣體式中:x為管式爐的持續時(shí)間;y為試樣熱解的鹵酸氣的含量見(jiàn)表1。體的含量。相關(guān)系數R為0.94,相關(guān)性較好。衰1不同溫度下試樣熱解的鹵酸氣體的含量表2不同持續時(shí)間下試樣熱解的鹵酸氣體的含量300350400450500鹵酸氣體含1022|11.8153.3160.6164.3167.91789鹵酸氣體含量109.5146.0153.315.0|164.3160.6圖2是鹵酸氣體的含量隨溫度的變化曲線(xiàn)。豳12028.569lnx+71.127如100R=0.8888y=83498lnx336.312000250300350400450500515溫度/℃持續時(shí)間/min圖2不同終止溫度下試樣鹵酸氣體的含量3不同持續時(shí)間下試樣鹵酸氣體的含量從圖1可以看出,隨著(zhù)溫度的升高,鹵酸氣體的含3.3中國煤化工影響量顯著(zhù)增大,其變化規律可采用對數函數來(lái)擬合,方程CNMHG管式爐內,把空氣流式見(jiàn)式(2)。量設為0.5L/min,將管式爐的初始溫度設為100CFire Science and Technology, July 2007. Vol 26, No終止溫度設為300C。試樣在管式爐內的升溫時(shí)間分0.5L/min時(shí),盡管空氣流速變大有利于試樣分解,但別設為指定時(shí)間(10、15、20、2530、35min),即升溫速同時(shí)空氣對試樣也起到了冷卻的作用,而不利于試樣率分別為5.71、6.67、8.00、10.00、13.33、20.00C/分解,因此當空氣流量大于0.5L/min時(shí),鹵酸氣體min,管式爐的溫度達到300C后,恒溫持續15min熱的含量就不再發(fā)生顯著(zhù)變化了?？諝饬髁繉υ嚇訜峤夥纸鈱?shí)驗結束后按前文所述實(shí)驗方法測定鹵酸氣體的鹵酸氣體的含量的影響可采用對數函數來(lái)擬合,方的含量不同升溫速率下,試樣熱解的鹵酸氣體的含量見(jiàn)y=142.94lnx+225.1表3試樣熱解的鹵酸氣體的含量隨升溫速率的變化見(jiàn)式中:x為管式爐的空氣流量;y為試樣熱解的鹵酸氣圖4。升溫速率的升高有助于試樣的分解,但升溫速率體的含量。相關(guān)系數R為0.93,相關(guān)性較好。對分解率的影響遠不及溫度的影響顯著(zhù)。隨著(zhù)升溫速表4不同空氣流量下試樣熱解的鹵酸氣體的含量率的增加試樣熱解的鹵酸氣體的含量也緩慢上升其[空氣流量//mn020.30.4.50.607變化規律可采用對數函數來(lái)擬合,方程式見(jiàn)式(4)。鹵酸氣體含量3714.6116.8153.3153.3153.3y=32.111nx+79.255式中:x為管式爐的升溫速率;y為試樣熱解的鹵酸氣體的含量。相關(guān)系數R為0.98,相關(guān)性很好142941nx+225.19160R2=087233不同升溫速率下試樣熱解的鹵酸氣體的含量1升溫時(shí)間/ming100升溫速率5716.678.0010.0013.3320.00鹵酸氣體含量135.05142.35146.00153.301569517885/mg/g空氣流量L/min圖5不同空氣流量下試樣鹵酸氣體的含量=32.111lnx+79.255R2=0.96013.5氛圍對鹵酸氣體逸出的影響將制備好的500mg試樣送入管式爐內,將管式爐的空氣流量設為0.5L/min,初始溫度設為100C,終2葉止溫度設為300C,按10C/min的升溫速率設定升溫10121416182時(shí)間為20min。管式爐的溫度達到300C后,恒溫持續升溫速率/t/min15min。試樣分別在空氣、氮氣條件下進(jìn)行實(shí)驗,熱分圖4不同升溫速率下試樣鹵酸氣體的含量解實(shí)驗結束后,按前文所述實(shí)驗方法測定鹵酸氣體的34空氣流量對鹵酸氣體逸出的影響含量和吸收液的電導率結果見(jiàn)表5。將制備好的500mg試樣送入管式爐內將管式爐表5在空氣氮氣條件下試樣熱解鹵酸氣體的含量的空氣流量分別設為指定流量(0.2、0.3、0.7L/電導率/s/cm鹵酸氣體含量/mg/gmin),初始溫度設為100C,終止溫度設為300C,按空氣153.3010C/min的升溫速率設定升溫時(shí)間為20min管式爐氮氣11.40120.45的溫度達到300℃后,恒溫持續15min。熱分解實(shí)驗結從表5可以看出,試樣在氮氣條件下比在空氣條束后,按前文所述實(shí)驗方法測定鹵酸氣體的含量。件下的鹵酸氣體含量要少,但這個(gè)差別并不大。不同空氣流量下,試樣熱解的鹵酸氣體的含量見(jiàn)3結論表4。其熱解的鹵酸氣體的含量隨空氣流量的變化見(jiàn)圖通過(guò)上述實(shí)驗,得出如下結論:5。從圖5中可以看出,當空氣流量小于0.5L/min時(shí)(1)溫度對試樣熱解的鹵酸氣體含量的影響最為由于空氣流量比較小,試樣周?chē)諝饬魉傩?不利于試顯著(zhù);樣的分解,也對鹵酸氣體導人吸收液中造成一定影響中國煤化工、空氣流量對試樣熱因此隨著(zhù)空氣流量的增加,試樣周?chē)諝饬魉僮兇?鹵解的CNMHG用對數函數來(lái)擬合,酸氣體的含量顯著(zhù)上升。在空氣流量達到一定程度即隨著(zhù)溫度、升溫速率持續時(shí)間空氣流量的增加,鹵酸科學(xué)與杖術(shù)2007年7月第26卷第4期性能化設計與實(shí)踐疏散模型的探討及應用研究張曉明,胡忠日,李風(fēng),余锍洋1.公安部四川消防研究所,四川都江堰61830;2.四川法斯特消防安全性能評估有限公司,四川都江堰611830)摘要:主要介紹了兩種國內自主開(kāi)發(fā)的人員疏散軟件在于建筑使用功能改變和建筑環(huán)境等多方面原因,使建實(shí)際工程中的應用,與國際上公認的疏散時(shí)間計算法相比校,筑的人員疏散功能不能完全滿(mǎn)足現階段的需要。較主并分析其適用范圍要的問(wèn)題集中在建筑結構復雜、建筑面積太大以及由關(guān)鍵詞:疏散;疏散樸擬;性能化防火設計于建筑功能的需要導致疏散出口布置不合理等方面中圖分類(lèi)號:X924,TU972文獻標識碼:A這些問(wèn)題會(huì )導致火災時(shí)建筑內人員不能快速尋找到疏文章編號:1009-0029(2007)04-0386-04散路徑、疏散路徑過(guò)長(cháng)或者疏散人員分流不合理等情1引言況,阻礙人員快速有效的進(jìn)行疏散。如何能保證建筑內20世紀90年代以來(lái),我國經(jīng)濟快速發(fā)展同時(shí)城市人員在火災時(shí)的安全,同時(shí)又能兼顧建筑的使用功能化速度加快,新建建筑不再僅僅看中建筑的實(shí)用性,還和設計,是疏散研究的重要課題。正是由于這種需求,要求建筑有新穎的外觀(guān)及內部設計;而改造建筑則由人員疏散模擬軟件的開(kāi)發(fā)得到了廣泛的重視。氣體含量以對數函數趨勢向上增長(cháng);Experimental research on rules of releasing of(3)持續時(shí)間和空氣流量都存在一個(gè)臨界值,在小the halogen gas of PvC cable under于這個(gè)值(持續時(shí)間小于15min,空氣流量小于0hydrogenation conditionL/min)時(shí),其對鹵酸氣體含量的影響比較明顯,而超過(guò)這個(gè)臨界值時(shí),影響較小;CHENG Jie-qun, JIA Wen-na, SHU Zhong-jun(4)在氮氣條件下比在空氣條件下的鹵酸氣體含YANG Shou-sheng, CHEn Na量要少,但差別不大(The Chinese Pecple's Armed Police Force Academy參考文獻Abstract: It will be very valuable for evaluating the fire risk[]張字航國內外電纜火災事故及對策綜述[華北電力技術(shù),193. and designing the fire engineering to study the nature of thehalogen gas releasing of the Pvc cable under heat[2]李風(fēng),覃文清,丁敏,等阻燃電線(xiàn)電纜及其性能實(shí)驗方法探討[]decomposition condition. This paper utilized the tube furnace消防科學(xué)與技術(shù),200322(5):391-393to research the rule of the releasing of the halogen gas of the[3]陳玉珍,劉振華.電纜材料中鹵素含量測試的影響因素討論[J電線(xiàn)電纜,2005PVC cable under different heat conditions. The experimental[4]蔣旭光李香排,池涌,等.木屑焚燒過(guò)程中氯化氫排放特性研究results indicates that temperature is the most notable factor to[J]燃料化學(xué)學(xué)報,200432(3)the halogen gas yield, and there is a relationship of logarithmic5門(mén)吳立,鄧福生垃圾焚燒煙氣中氯化氫的干法去除研究[門(mén),新疆環(huán) function between the halogen gas yield of the Pvc cable and境保護,2004,26(4):30-33tion condit[6]Loay Saeed, Ron Zevenhoven Comparison between two-stage waste Key words: PVC cable; toxicity fire riskcombustion with HCI recovery and conventional incineration plants[]. Energy Sources, Taylor &Francis. 2002, 24: 41-57.作者簡(jiǎn)介:程潔群(1983-),女,中國人民武裝警[7] E Arks X, D Balkose. Thermal stabilizations of poly察部隊學(xué)院訓練部研究生隊碩士研究生,河北省廊坊hloride) by organizing compounds [j]. Polymer Degradation市,065000[8]何蘭珍,鐘杰平,楊磊,等.受熱歷程中氯化天然橡膠脫氯化氫的研究[門(mén)]北京化工大學(xué)學(xué)報,2004,31(3):77-81中國煤化工NMHG基金項目:國家重點(diǎn)基礎研究專(zhuān)項經(jīng)費資助項目“火災風(fēng)險評估方法學(xué)”(2001CB40960Fire Science and Technology, July 2007, Vol 26, No 4