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電纜受熱時(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:PVC電纜;毒性;火災危險性中圖分類(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- 0383-04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,高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?；虮┞队趶姛彷椛洵h(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針形閥上石英玻璃管將對火災現場(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。救賽這性的燃燒血b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.礎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)驗裝置示意圈線(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,加人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(HC)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、HCI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HCI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/T 17650- 1998Cl表示):(取自電纜的材料燃燒時(shí)釋出氣體的實(shí)驗,等效IECAg+ (過(guò)量)+C1--AgCl↓+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)+Fe2+--[Fe(SCN)]+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60 C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500 mg試樣(精確到0.1 mg),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人高溫管式爐中2實(shí)驗部分部,對試樣進(jìn)行加熱，加熱過(guò)程中所產(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”消防科學(xué)與技術(shù)2007年7月第26卷第4期383M氫氧化鈉溶液中吸收。試樣熱解完成后,拆開(kāi)洗氣y=83. 498 Inx- 336. 31(2)瓶,將吸收氣體的溶液倒人容量為1 000 mL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,將清洗液一并倒人容量瓶,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,繼續加人蒸餾水，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4 mL、硝酸銀20 mL和硝基苯3 mL.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3.2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500 mg試樣送人管式爐內,把空氣流合。在磁力攪拌器攪拌下,用0.1 M硫氰酸銨滴定溶液量設為0.5 L/min,將管式爐的初始溫度設為100 C，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300C,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3.65X (B-A)MX1 000/200/500= 3.65X (B一管式爐恒溫持續時(shí)間設為指定時(shí)間(5,10、15、20、25、A)M/100(130min)。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3。3結果與討論當持續時(shí)間小于15 min時(shí),試樣熱解的鹵酸氣體含量3.1溫度對鹵 酸氣體含量的影響呈顯著(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500 mg試樣送人管式爐內,將管式爐變短 了,而且分解的鹵酸氣體來(lái)不及完全敏吸收液吸的空氣流量設為0.5 L/min,初始溫度設為100 C,分收所致。 而持續時(shí)間大于15 min后,持續時(shí)間對鹵酸別將終止溫度設定到指定溫度(200.250、300、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C),按10C/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= 28.569 Inx+71. 127(3)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。表1不同溫度下試樣熱解的鹵酸氣體的含量喪2不同持續時(shí)間下試樣熱解的鹵酸氣體的含量溫度/C200 250 300 350400450 500持續時(shí)間/min10| 1520鹵酸氣體含量102.2 116.8|153. 3160.6164.3|167.9|178.9109.5 | 146.0| 153.3|157.0| 164.3 |160.6/mg/g圖2是鹵酸氣體的含量隨溫度的變化曲線(xiàn)。180r200 fo180t140省160t中140畫(huà)120y=28.569lnx + 71.127和120如100R'=0.8888b 100y=83.498 In x-336.3130 t80R'=0.92480+604082020 t200250 300 350 400 450 50015 202530溫度/C .圖2 不同終止溫度下試樣鹵酸氣體的含量圈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 升溫速率對鹵酸氣體含量的影響量顯著(zhù)增大,其變化規律可采用對數函數來(lái)擬合,方程將制備好的500 mg試樣送入管式爐內,把空氣流式見(jiàn)式(2)。量設為0.5 L/min,將管式爐的初始溫度設為100 C,384Flre Science and Technology ,July 2007 . Vol 26,No. 4終止溫度設為300C。試樣在管式爐內的升溫時(shí)間分0.5 L/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、25 ,30、35 min) ,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. 00 C/分解,因此,當空氣流量大于0.5 L/min時(shí),鹵酸氣體min.管式爐的溫度達到300 C后,恒溫持續15 min。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。程式見(jiàn)式(5)。不同升溫速率下,試樣熱解的鹵酸氣體的含量見(jiàn)y=142.94 lnx+225. 19 :(5)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)升溫速費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//min 0.2 0.3 0.40.5 0.6 0.7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3.7 14.6 116.8 153.3| 153.3| 153.3/mg/gy=32.111 ln.t +79.255(4)200式中:x為管式爐的升溫速率;y為試樣熱解的鹵酸氣180y=142.941nx+ 225.19 .體的含量。相關(guān)系數R為0.98,相關(guān)性很好。160- R'=0.8723表3不同升溫速辜下試樣熱解的鹵酸氣體的含量; 140-120升溫時(shí)間/min 35 30 25 20 15 10s 100升溫速率|5.71|6.678.00|10.00|13.3320.00; 801 C/min; 6(135. 05 142.35|146.00153. 30|156. 95|178. 852(020.0:空氣流量/L/min160-140圄5不同空氣流量下試樣鹵酸氣體的含量y=21111nx+ 79.2553.5氛圍對鹵 酸氣體逸出的影響R'=0.960 11008將制備好的500mg試樣送入管式爐內,將管式爐60的空氣流量設為0.5L/min,初始溫度設為100C,終40止溫度設為300 C ,按10 C/min的升溫速率設定升溫058 1012141618 20時(shí)間為20min。管式爐的溫度達到300C后,恒溫持續升溫速率/C /min15 min.試樣分別在空氣、氮氣條件下進(jìn)行實(shí)驗,熱分圈4不同升溫速率下試樣 鹵酸氣體的含t解實(shí)驗結束后,按前文所述實(shí)驗方法測定鹵酸氣體的3.4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500 mg試樣送入管式爐內,將管式爐表5在空氣、氯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、0.7 L/電導率/us/cm鹵酸氣體含量/mg/gmin),初始溫度設為100 C,終止溫度設為300 C,按空氣11. 29153. 30.10C/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300C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0.5 L/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，也對鹵酸氣體導入吸收液中造成一定影響，(2)溫度、升溫速率、持續時(shí)間、空氣流量對試樣熱因此隨著(zhù)空氣流量的增加,試樣周團空氣流速變大,鹵解的鹵酸氣體含量的影響都可以用對數函數來(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，鹵酸消防科學(xué)與技術(shù)2007年7月第26卷第4期385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611830;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)間計算法相比較，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;疏散模掀;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，中圈分類(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15 min,空氣流量小于0.5hydrogenation conditionL/min)時(shí),其對鹵酸氣體含量的影響比較明顯,而超CHENG Jie -qun, JIA Wen-na, SHU Zhong -jun,過(guò)這個(gè)臨界值時(shí),影響較小;YANG Shou- sheng, CHEN Na(4)在氮氣條件下比在空氣條件下的鹵酸氣體含量要少,但差別不大。(The Chinese Pecple's Armed Police Force Academy,Langfang 065000,China)參考文獻:Abstract;It will be very valuable for evaluating the fire risk[1]張宇航.國內外電纜火災事故及對策綜述[].華北電力技術(shù),1993,and designing the fire engineering to study the nature of the(6)36--44.halogen 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. 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