哈龍?zhí)娲鷾缁饎┰诿荛]空間平臺的應用探析

唐 耀，吳如坤，方善義

（海軍潛艇學院防險救生系，山東 青島 266042）

0 引言

哈龍（鹵代烷）滅火劑優(yōu)越于泡沫滅火劑等常用滅火劑，具有電絕緣性好、腐蝕性較小、釋放后不留殘渣痕跡（或者殘渣很少）且化學性能穩(wěn)定便于儲存等優(yōu)點［1］，可用于撲救密閉空間平臺可燃固體火災、可燃液體火災、可燃氣體火災以及電氣火災等，在密閉空間平臺上得到廣泛和長期的應用，主要有1211，1301及2402等。但由于哈龍滅火劑使用之后，具有極大的副作用，會嚴重破壞臭氧層，使用漸漸受到限制，并逐步被禁止使用。從長遠看，急需尋找一種替代品，以下簡稱哈龍?zhí)娲鷾缁饎?/p>

1 密閉空間平臺滅火對哈龍?zhí)娲鷾缁饎┑募夹g要求

密閉空間平臺由于空間資源寶貴、電氣設備眾多、火災情況復雜，結合密閉空間平臺滅火實際［2］，對哈龍?zhí)娲诽岢鲆韵?個方面的滅火技術要求：

（1）環(huán)境效應良好。滅火器的反應物不會對設備造成影響以及損壞儀器。

（2）滅火劑的無毒性。包含兩層含義：一是滅火劑本身無蒸汽毒性或蒸汽毒性低，滅火劑本身在滅火設計質量濃度范圍內對人體無毒害；二是滅火劑無反應毒性或反應性毒性低，滅火劑在滅火過程中分解產物在一定范圍內對人體無毒害。

（3）滅火系統(tǒng)占用空間小。密閉空間平臺上的空間資源非常少，對體積和重量的限制條件多。

（4）滅火系統(tǒng)保障性好。主要體現(xiàn)在兩個方面：一是對滅火劑而言，便于運輸以及便于維護保養(yǎng)。

（5）滅火系統(tǒng)成本少。一套滅火系統(tǒng)的經濟性通常從滅火劑成本、和日常維護成本3方面進行評價。

2 典型哈龍?zhí)娲鷾缁饎┑募夹g性能

目前國內外典型的哈龍?zhí)娲鷾缁饎┲饕校浩叻椤⑷淄?、煙烙燼、二氧化碳、氣溶膠、超細水霧、Novec 1230以及CFA等。其中七氟丙烷和三氟甲烷為典型的鹵代烷烴類滅火劑；煙烙燼和二氧化碳為典型的惰性氣體滅火劑；Novec 1230和CFA滅火劑均為新型滅火劑，Novec 1230是美國3M公司產品，而CFA滅火劑為國內最新自主研制。

2.1 鹵代烷烴類滅火劑

常用的主要是七氟丙烷和三氟甲烷滅火劑［3］。

2.1.1 七氟丙烷

七氟丙烷是無色、無味、不導電、無二次污染的氣體，具有清潔、低毒、電絕緣性好的特點，特別是它對臭氧層無破壞，環(huán)保性能明顯優(yōu)于哈龍，是研究開發(fā)比較成功的一種潔凈氣體滅火劑，被認為是替代哈龍1301，1211較理想產品之一。其優(yōu)點：滅火效率高、速度較快；液相儲存具有良好的穩(wěn)定性，可長期貯存不泄漏；滅火劑質量分數(shù)（8%～10%）較低，滅火設計質量分數(shù)低于其對生理無不良反應的最大質量分數(shù)，能夠用于有人的火災區(qū)域；滅火劑揮發(fā)性能好，滅火后無殘留，對保護對象基本無影響。其缺點：七氟丙烷滅火系統(tǒng)制造成本較高；滅火劑輸送距離短；需定期充加氮氣；在滅火過程中分解出的HF的質量分數(shù)達到一定值時，會對人體產生傷害；與空氣中水蒸氣結合形成氫氟酸，也會對精密儀器造成損害；具有溫室效應和較長的大氣存活壽命。

2.1.2 三氟甲烷

三氟甲烷是一種人工合成的無色、幾乎無味、不導電氣體，密度為空氣的2.4倍，消耗臭氧潛能（Ozne Depleting Potential，ODP）值為零，符合環(huán)保要求。三氟甲烷的最大特點是對人員的安全系數(shù)較高，非常適合保護經常有人活動的場所。其優(yōu)點：滅火速度快，滅火效率較高；滅火后無殘留物，對設備無污染，電絕緣性能好；毒性低，對人體安全；成本在氟系列氣體中最低；工作溫度范圍大；蒸氣壓高，不需要氮氣加壓。其缺點：輸送距離不宜大于60 m；蒸氣壓隨溫度變化大，需要安裝檢漏裝置；大氣殘留壽命長，環(huán)保性能差；滅火劑灌裝困難，鋼瓶充裝率受限，需要的鋼瓶數(shù)量較多；滅火濃度高，噴射時間短，管網要求相對粗大。

2.2 惰性氣體滅火劑

2.2.1 二氧化碳

二氧化碳滅火劑使用的廣泛程度遠勝于其他任何氣體滅火劑。二氧化碳是成熟的傳統(tǒng)滅火技術，是可用于局部滅火系統(tǒng)的氣體滅火劑［4］。其優(yōu)點：二氧化碳是一種無色、無味、干燥的惰性氣體，無毒、無腐蝕、不導電，滅火后能很快散逸，不留痕跡；在高壓或低溫下被液化，噴放時吸收大量的熱，可降低火災現(xiàn)場或保護區(qū)內的溫度；對大氣臭氧層無破壞；對絕大多數(shù)物質沒有破壞作用。其缺點：使用量大，會產生溫室效應；最小滅火設計濃度高，能夠使人喪失意識甚至死亡；滅火過程中會產生白霧，降低保護區(qū)的能見度，影響人員逃離；高壓二氧化碳存儲時容易泄漏，釋放時易造成圍護結構和被保護物的損害；低壓系統(tǒng)日常維護較為復雜。

2.2.2 煙烙燼

美國安素公司生產的煙烙盡燼惰性氣體滅火劑由52%的氮氣、40%的氬氣和8%的二氧化碳組成。三者均為無色、無味、不導電、無毒、無污染的氣體，不支持燃燒也不與絕大部分物質發(fā)生反應。其優(yōu)點：完全由大氣中的惰性氣體組成，來源豐富，對環(huán)境完全無害；在規(guī)定的滅火濃度下對人體完全無害，人員短時間停留不會造成生理影響；火災高溫下的化學分解物對精密設備和其他財物等無任何腐蝕作用；較其他氣體滅火系統(tǒng)可以輸送更長的距離，在系統(tǒng)采用組合分配方式下，可以連接更多的保護區(qū)域，節(jié)約系統(tǒng)的投資。其缺點：煙烙燼系統(tǒng)在所有的消防設備中價格最昂貴；滅火劑存儲壓力高，對環(huán)境要求嚴格；釋放時產生較大的噪聲和噴射氣流，容易造成圍護結構和被保護物的損害；系統(tǒng)屬于窒息滅火，滅火劑質量分數(shù)高，滅火效率比其他滅火系統(tǒng)低。

2.3 超細水霧

超細水霧滅火技術在密閉空間平臺火災應用中需重點研究、解決以下幾方面問題［5］：

（1）超細水霧具有彌散性。理論上水霧可以實現(xiàn)空間全方位覆蓋，但密閉空間平臺內電氣元件多，阻擋障礙復雜，超細水霧對復雜障礙阻擋火源滅火效能需進一步研究驗證。

（2）超細水霧的滅火效能在一定程度上與火源功率和水源用量相關。超細水霧滅火所用水量大，對應密閉空間平臺艙室空間內相對濕度提高，必然會對空間內的電氣設備形成威脅。超細水霧的滅火效能、用水量、空間濕度、水霧粒徑和電氣絕緣等臨界參數(shù)的相互影響關系需進一步研究并進行試驗驗證。

（3）超細水霧滅火用水水源和高壓源問題。水源選擇主要考慮依賴艇用生活淡水和直接利用海水，二種水源對應超細水霧的滅火效能和對系統(tǒng)要求需進行比較研究。

（4）由于關鍵技術尚未得到解決，噴頭的霧化效能達不到技術要求。由于噴頭無法長期、穩(wěn)定地制造超細水霧，常伴有水滴滴落，容易導致電氣短路，因此，無法可靠應用于機電設備密集的艙室部位。

2.4 新型哈龍?zhí)娲鷾缁饎?/h3>

Novec 1230和CFA滅火劑為兩型具有一定發(fā)展前景的新型哈龍?zhí)娲鷾缁饎?-5］，Novec 1230是國外產品，而CFA滅火劑為國內最新自主研制。

2.4.1 Novec 1230

2001年美國3M公司推出商品名為Novec 1230的新型清潔滅火劑，分子式為CF3CFC(O)CF(CF3)2，簡稱為全氟乙基異丙基酮或氟化己酮。滅火時，Novec1230氣體與空氣形成氣態(tài)混合物，這種空氣混合物的熱容量比單獨的空氣大很多。在合適的系統(tǒng)設計濃度下，混合物會吸收充足的熱量消耗火場環(huán)境中的熱量值，從而降低燃燒區(qū)溫度，達到熄滅火焰的目的。與其他哈龍?zhí)娲鷾缁饎┫啾?，Novec1230滅火劑具有更高的熱容量，意味著這種氣體混合物在溫度上每變化1℃就會吸收更多的熱量。因此，對于既定燃料，其滅火濃度也更低。

Novec1230滅火劑不導電、潔凈、高效，對人、財產、環(huán)境不造成二次損害，同時，常溫下呈液態(tài)，故而存儲氣壓低、運輸性能好，具有良好的市場應用前景。

2.4.2 CFA

CFA滅火劑為九江中船消防設備有限公司研制的一種環(huán)保、高效、清潔、低毒的新型滅火劑。該滅火劑是可降解含溴烯烴與其他物質復配所形成的新一代滅火劑，其主要成分為一溴三氟丙烯，質量分數(shù)約為90%，其化學分子式為C3H2BrF3。CFA屬鹵代不飽和烯烴滅火劑，當其揮發(fā)到空氣中時，在光子的作用下滅火劑迅速分解為對環(huán)境無害的物質，而非類似于1301在大氣中長期穩(wěn)定存在，破壞臭氧層，破壞大氣環(huán)境。

依據(jù)實驗測試數(shù)據(jù)以及最新研究成果：CFA滅火效果很好，其熄滅丙烷火的臨界滅火濃度僅為2.6%，優(yōu)于哈龍1301滅火能力，即在滅火系統(tǒng)設計中，對于相同劑量的CFA和哈龍1301滅火劑，CFA能夠對更大面積提供火災防護；在環(huán)境友好性方面，因CFA分子結構中含碳-碳雙鍵，很容易被大氣中的自由基氧化而發(fā)生光解反應，造成其在大氣中的存活壽命非常短，僅為0.011～0.019年，故CFA的全球變暖潛能值（GWP）約為二氧化碳的1/400，對全球變暖的影響微乎其微，ODP值為零，不會對臭氧層造成破壞；在化學毒性方面，CFA的急性吸入性毒性的半數(shù)致死質量濃度LC50（4 h）＞7.54 mg/L，基本無毒，在正常滅火過程中對現(xiàn)場人員的傷害較小；潔凈滅火劑，對大部分金屬基本無腐蝕、與密封材料相容性好、絕緣性強，在釋放后不遺留殘留物；不屬于危險品，常溫下為無色液體，儲存穩(wěn)定性好，運輸方便。通過上述有關CFA滅火效能、環(huán)境友好性和毒性特征等方面分析可知，CFA符合新一代哈龍?zhí)娲鷾缁饎┑幕疽螅且环N非常優(yōu)良且應用前景廣闊的哈龍?zhí)娲贰?/p>

3 哈龍?zhí)娲鷾缁饎┰诿荛]空間平臺的應用建議

通過上述分析，基本結論如下：

（1）七氟丙烷和三氟丙烷大氣存活時間長，溫室效應明顯，且滅火后產生的HF氣體，具有一定的毒性和腐蝕性。只能是一種過渡性的哈龍?zhí)娲?，不能作為理想的哈龍?zhí)娲鷾缁饎?/p>

（2）二氧化碳和煙烙燼由于其較高的滅火濃度、較低的滅火能力并不能作為理想的哈龍?zhí)娲鷾缁饎?/p>

（3）Novec 1230是一種較為理想的哈龍?zhí)娲a品，有諸多優(yōu)點，但目前還沒有實現(xiàn)國產化，這是其不足之處，同時Novec 1230也存在高溫反應毒性的缺點，滅火劑接觸到火焰或者其他高于570℃的熱的表面時，會產生HF，產生HF的質量濃度要比1301滅火劑高10倍，且其單位防護區(qū)域滅火成本最高，建議充分消化吸收并開展深入研究論證。

（4）CFA滅火劑符合新一代哈龍?zhí)娲鷾缁饎┑幕疽?，綜合性能優(yōu)于1211，1301和2402，是一種非常優(yōu)良且應用前景廣闊的哈龍?zhí)娲?。建議開展以CFA滅火技術替換密閉空間平臺2402和1301固定式滅火系統(tǒng)，以CFA滅火技術替換密閉空間平臺1211和1301便攜式滅火器材的深入研究工作和裝備研制工作。

4 結語

經過多年的研究和發(fā)展，哈龍?zhí)娲鷾缁鸺夹g已有大量的研究成果，然而新型滅火技術若要在密閉空間平臺上推廣運用，必須經過全面的技術論證和嚴格的實驗測試。本文依據(jù)密閉空間平臺滅火要求，嘗試給出典型哈龍?zhí)娲鷾缁饎┰诿荛]空間平臺的應用建議，旨在為密閉空間平臺哈龍?zhí)娲鷾缁饎┑倪x型和滅火裝備發(fā)展提供理論參考。