可燃制冷劑泄漏的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析及預(yù)防對(duì)策

崔麗超

(江蘇省蘇州市吳中區(qū)消防救援大隊(duì)，江蘇 蘇州 215600)

0 引言

2022年7月以來，中央氣象臺(tái)連續(xù)發(fā)布高溫紅色預(yù)警，我國(guó)各地普遍出現(xiàn)超記錄的高溫天氣，江浙滬等地的最高溫度達(dá)40 ℃以上。高溫天氣“超長(zhǎng)待機(jī)”，使人們?cè)谏钪袑?duì)制冷劑的需求越來越多。然而，制冷劑的可燃性、爆炸性等問題少為人知，空調(diào)設(shè)備的安全隱患問題頻發(fā)，格外令人憂慮。為此，應(yīng)特別重視高溫天氣發(fā)生空調(diào)設(shè)備可燃制冷劑的泄漏問題，對(duì)可燃制冷劑予以系統(tǒng)性的安全研究。

1 典型案例

2022年7月10日位于蘇州市吳中區(qū)通達(dá)路與東方大道南面的車輛發(fā)生火災(zāi)，經(jīng)調(diào)查，汽車后備箱內(nèi)存放R22、R290、R404、R606、R134制冷劑儲(chǔ)罐。起火部位位于轎車后備箱，起火原因系可燃?xì)怏w泄漏與空氣形成混合物，遇高熱能引發(fā)轟燃所致，事故導(dǎo)致兩輛汽車燒損。

在2002年的盛夏7月，北京一住戶在進(jìn)行空調(diào)安裝時(shí)，制冷劑泄漏爆炸，兩名工人現(xiàn)場(chǎng)身亡，戶主重傷。2005年10月，甘肅省鎮(zhèn)原縣某自然村發(fā)生了類似嚴(yán)重的丁烷泄漏事故。

2 典型制冷劑的物理參數(shù)

制冷劑在常溫下通常以氣的形式存在，因此爆炸極限是衡量火災(zāi)危險(xiǎn)性的最重要參數(shù)之一[1]。可燃?xì)怏w，自燃溫度、燃燒熱、燃燒速度、最小靜電點(diǎn)火能也是衡量其火災(zāi)危險(xiǎn)性的重要參數(shù)。在表1中可見，HFCS類的可燃制冷劑的爆炸下限遠(yuǎn)高于HCs類的可燃性制冷劑，換言之，HCs類別的制冷劑爆炸發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)將遠(yuǎn)高于HFCs類。典型可燃制冷劑與部分物性參數(shù)的比較如表1所示。

表1 典型可燃制冷劑部分物性參數(shù)

3 空調(diào)使用火災(zāi)危險(xiǎn)性分析

3.1 室外機(jī)自身導(dǎo)致火災(zāi)的原因

3.1.1 短路

短路問題總共由兩方面因素組成，一方面是機(jī)械損傷，線路內(nèi)部線芯通過與不同部位導(dǎo)體的接觸，從而短路；另一方面則是由于電氣線路自身受到陽光輻射、水侵等影響，或是自身過熱致使線路絕緣水平下降，深受電氣外因所觸發(fā)，擊穿絕緣系統(tǒng)發(fā)生短路[2]。

3.1.2 接觸電阻故障

空調(diào)的室機(jī)深受環(huán)境影響，電氣線路連接部分極易發(fā)生氧化反應(yīng)，所連接的接觸面相繼覆蓋薄膜，該薄膜整體導(dǎo)電性較差，電阻較大，所連接部位就會(huì)異常高溫。此外，該部分的連接較不牢靠也將會(huì)產(chǎn)生電弧火花。其電弧溫度最高可達(dá)3000 ℃，電線絕緣材料將極易引燃，甚至也將極易引燃周邊可燃物，引發(fā)火災(zāi)。

3.1.3 長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行導(dǎo)致電氣線路發(fā)熱

空調(diào)夏季利用率極高，一般夏季天氣較為炎熱，且空調(diào)處于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行狀態(tài)，致使電氣線路在天氣問題影響合自身長(zhǎng)期運(yùn)行下發(fā)熱，極易引發(fā)火災(zāi)。此外，若是空調(diào)機(jī)器短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行頻繁開關(guān)機(jī)行為，也將極易導(dǎo)致空調(diào)壓縮機(jī)的進(jìn)氣、排氣兩側(cè)壓力差值較大，壓縮機(jī)在啟動(dòng)過程中，電流較大，極易發(fā)熱，導(dǎo)致著火。

3.2 空調(diào)室外機(jī)制冷劑的泄漏分析

家用空調(diào)器制冷劑常使用R290，因此，一旦出現(xiàn)室外機(jī)泄漏，引燃引火源，極易導(dǎo)致燃燒，甚至爆炸情況的出現(xiàn)。

3.2.1 壓縮機(jī)泄漏

空調(diào)長(zhǎng)時(shí)間使用過程中，其壓縮機(jī)會(huì)不斷震動(dòng)，從而損壞接線柱，引發(fā)制冷劑泄漏。依據(jù)相關(guān)資料記載，壓縮機(jī)接線柱的泄漏占據(jù)泄漏故障的2%左右。

3.2.2 室外熱交換器的泄漏

空調(diào)室外熱交換器主要由鋁箔、銅管制成。因此，空調(diào)室外機(jī)的銅管泄漏較為常見，主要原因在于銅管的管壁較薄，整體材質(zhì)較差，若是完成U型管后，將極易出現(xiàn)小裂紋，壓縮機(jī)在具體工作過程中，會(huì)進(jìn)行震動(dòng)，從而加大裂紋，致使制冷劑出現(xiàn)泄漏。

3.2.3 室外機(jī)連接閥的泄漏

引發(fā)閥芯泄漏的原因較多，但是大多都在機(jī)器移除后出現(xiàn)，在移動(dòng)機(jī)器的過程中，會(huì)將開關(guān)閥門軸進(jìn)行來回反復(fù)的旋出、旋進(jìn)。若是橡膠圈老化現(xiàn)象嚴(yán)重，密封橡膠圈也將會(huì)在出現(xiàn)磨壞現(xiàn)象，導(dǎo)致截止閥出現(xiàn)泄漏情況。

3.2.4 毛細(xì)管的泄漏

空調(diào)不制冷，室外機(jī)器毛細(xì)管經(jīng)過震動(dòng)后出現(xiàn)磨漏現(xiàn)象，將引發(fā)制冷劑的泄漏。還有可能是在壓縮機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的震動(dòng)，導(dǎo)致兩個(gè)管子摩擦共振，管壁在摩擦過程中磨漏，導(dǎo)致制冷劑的泄漏。

3.3 空調(diào)室內(nèi)機(jī)制冷劑泄漏分析

空調(diào)室內(nèi)機(jī)制冷劑泄漏分析如圖1所示。

圖1 是房間面積同其可燃性制冷劑平均濃度之間的關(guān)系曲線。如房間體積大于10 m2，縱然發(fā)生制冷劑的泄漏量高達(dá)600 g，但是房間內(nèi)最大可燃制冷劑平均濃度也僅接近于20 g/m3，很少甚至不會(huì)達(dá)到爆炸下限，將不會(huì)在整個(gè)房間內(nèi)出現(xiàn)爆炸極限情況，僅僅是在可燃制冷劑泄漏的附近局部區(qū)域內(nèi)，其可燃制冷劑濃度將會(huì)達(dá)到或是超過其爆炸下限，若遇到火源將極易發(fā)生火災(zāi)或是爆炸的現(xiàn)象[3]。

4 可燃性制冷劑儲(chǔ)存方面危險(xiǎn)性分析

4.1 儲(chǔ)罐泄漏分析

可燃性制冷劑泄漏的影響因素較多，其風(fēng)險(xiǎn)也各不相同。以儲(chǔ)罐中可燃性制冷劑的泄漏為例，其泄漏將會(huì)受到初始的沖罐率、當(dāng)量泄漏半徑、初始溫度等要素的共同影響?？扇贾评鋭┰趦?chǔ)存狀態(tài)下。系統(tǒng)會(huì)收集可燃性制冷劑泄漏相關(guān)的數(shù)據(jù)，并依據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行初步判定。但是，縱然這些變量因素的科學(xué)表達(dá)能夠顯著降低可燃制冷劑的泄漏，但是在可燃制冷劑的儲(chǔ)存階段，會(huì)受到環(huán)境因素影響極易發(fā)生泄漏隱患。例如，可燃制冷劑的儲(chǔ)存方式不夠科學(xué)，尚未放置于陰涼干燥處，而是在露天情況下，深受太陽暴曬等自然環(huán)境所影響，極易導(dǎo)致可燃制冷劑儲(chǔ)罐泄漏。

4.2 運(yùn)輸方面危險(xiǎn)性分析

可燃制冷劑因其特殊性，在運(yùn)輸方面有一套規(guī)定，必須要選擇專用車輛。若是尚未選擇專用車輛，就會(huì)導(dǎo)致車廂內(nèi)通風(fēng)效果較差，極易導(dǎo)致制冷劑的泄漏堆積。同時(shí)，在運(yùn)輸可燃制冷劑的過程中，相關(guān)操作人員也必須明確操作程序科學(xué)運(yùn)輸，稍有不慎將極易出現(xiàn)制冷劑的泄漏，操作人員受到凍傷等不同程度的傷害。

5 可燃性制冷劑泄漏預(yù)防對(duì)策

5.1 降低可燃性制冷劑的制造儲(chǔ)存過程的風(fēng)險(xiǎn)

首先強(qiáng)化生產(chǎn)線過程工藝和質(zhì)量控制，同時(shí)選擇高品質(zhì)的材料、零配件，以此來提高其密封程度。其次，強(qiáng)化各個(gè)環(huán)節(jié)的焊接質(zhì)量，嚴(yán)謹(jǐn)夾渣、咬邊、焊瘤、未焊透、燒穿、氣孔等缺陷問題。同時(shí)提高對(duì)系統(tǒng)整體的抽真空、打壓、保壓、檢漏等環(huán)節(jié)的復(fù)檢操作，重點(diǎn)關(guān)注高壓型可燃制冷劑。提高機(jī)組涂層的均勻度、防腐蝕度、覆蓋度。包裝要滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，及可燃性化學(xué)物品的運(yùn)輸規(guī)定。因此，生產(chǎn)線相關(guān)負(fù)責(zé)人員要對(duì)此予以絕對(duì)重視，嚴(yán)格避免任何形式可燃性制冷劑的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，保障各環(huán)節(jié)工作流程能夠科學(xué)有效、穩(wěn)步推進(jìn)?？扇贾评鋭┑膬?chǔ)存條件一定要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，庫(kù)房應(yīng)干燥、通風(fēng)、避光、密閉，禁止同其他助燃?xì)怏w共同儲(chǔ)存。在此同時(shí)，嚴(yán)禁防護(hù)點(diǎn)火源。庫(kù)房?jī)?nèi)儲(chǔ)存操作也要嚴(yán)格滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)流程，同時(shí)主動(dòng)全面防護(hù)，保證庫(kù)房?jī)?nèi)有足夠充足的應(yīng)急物資。

5.2 降低可燃性制冷劑的運(yùn)輸過程的風(fēng)險(xiǎn)

首先，對(duì)于空調(diào)內(nèi)部的可燃性制冷劑充注量要嚴(yán)格控制，并依據(jù)空調(diào)使用環(huán)境，依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，制定出科學(xué)合理的各單元充注量。其次，科學(xué)設(shè)計(jì)單機(jī)模塊，靈活調(diào)整制冷量需求，同時(shí)技術(shù)創(chuàng)新，以此來降低產(chǎn)生單位制冷量所需的制冷劑循環(huán)量，例如可以通過縮小換熱器、提高換熱能力、優(yōu)化循環(huán)過程、應(yīng)用高精度高密度加注機(jī)等。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)報(bào)廢機(jī)組而言，要嚴(yán)格控制排放量，配套科學(xué)專業(yè)的回收方式。運(yùn)輸之前要對(duì)其進(jìn)行密封性的檢查、維護(hù)，再進(jìn)行多點(diǎn)采樣及系統(tǒng)分析。運(yùn)輸時(shí)要嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，滿足相應(yīng)條件后，方可進(jìn)行運(yùn)輸。

5.3 降低可燃制冷劑應(yīng)用過程的危險(xiǎn)性分析

首先，要向相關(guān)用戶明確警示。在機(jī)組表面銘牌、側(cè)身、用戶說明書等方面，通過醒目的字體及時(shí)告知用戶本機(jī)組所使用的可燃性制冷劑，通常將使用三角形加內(nèi)火苗的方式標(biāo)注。同時(shí)，嚴(yán)格禁止利用明火或是高溫?zé)岜砻妫哺裢庾⒁饨轨o電及火花。其次，車間管理要足夠嚴(yán)格，職工教育方面嚴(yán)肅認(rèn)真，嚴(yán)禁任何明火，嚴(yán)控電氣火花、靜電等等潛在形式的點(diǎn)火源，同時(shí)也要充分考慮到氟代烴所燃燒的產(chǎn)物中所存在HF等有毒物質(zhì)，以此來保障相關(guān)器具的科學(xué)安全。其次，所應(yīng)用的關(guān)鍵部件需要達(dá)到相應(yīng)的防爆等級(jí)，其配件則要特殊訂做，保障其足夠安全。對(duì)于不需要應(yīng)用常規(guī)焊接方法的區(qū)域而言，則要針對(duì)性的調(diào)整焊接方案，保障該焊接過程能夠足夠科學(xué)有效。最后，要定期組織安裝維修人員進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)，開展風(fēng)險(xiǎn)安全教育，提高其業(yè)務(wù)能力的同時(shí)，強(qiáng)化其安全意識(shí)[4]。

6 結(jié)語

綜上所述，可燃制冷劑泄漏的火災(zāi)危險(xiǎn)難以估量，對(duì)其預(yù)防刻不容緩。設(shè)備制造商必須精選生產(chǎn)線，嚴(yán)格保障可燃性制冷劑在場(chǎng)內(nèi)充注足夠安全，沒有任何疏漏，從源頭上避免空調(diào)使用中可燃性制冷劑泄漏引發(fā)火災(zāi)、爆炸事故；空調(diào)安裝和用戶使用要科學(xué)合規(guī)，阻斷可燃性制冷劑泄漏的必要條件。