工业场景常用灭火介质浅析.pdf

第37卷第5期2023年9月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.37No.5Sep.2023工业场景常用灭火介质浅析杨全军袁赵朝辉袁孙敬华袁李广涛（平高集团储能科技有限公司，天津 300301）摘要院 消防体系发展进步任重道远，消防介质的合理选用仍是横亘在工程设计人员面前的一座大山。如何确保在快速、精准、持久灭火的同时，不造成二次污染和环境影响是一直以来需要解决的问题。本文对工业场景几种常用灭火介质特性和优缺点进行了介绍，提出灭火介质柔性搭配、各用其长是未来市场应用的一种重要方向。关键词院哈龙替代；七氟丙烷；氮气；细水雾doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2023.05.024中图分类号院 TQ0569文献标志码院 A文章编号院1008-1267(2023)05-0082-03收稿日期：2023-02-03作者简介：杨全军，女，工程师，研究方向为电化学储能和机械储能的工程性应用等。本文主要对几种常用灭火介质的特性进行简析袁便于工程设计人员快速熟悉袁正确挑选满足工业场景需求的灭火介质遥1七氟丙烷1.1七氟丙烷灭火机理七氟丙烷灭火机理兼顾物理和化学遥 一方面袁七氟丙烷常温常压下是一种无色无味尧无腐蚀尧不导电的气体袁临界温度为 101.7 益袁可在较低压力下呈液态遥 当压力释放袁液态七氟丙烷气化袁吸收大量的热袁可降低保护区温度遥 另一方面袁七氟丙烷高温环境中会自行分解袁同时与氧气发生化学反应袁 使得空气中的游离氧减少袁实现断链主动灭火遥1.2七氟丙烷综合特性1冤七氟丙烷气化后无粒子和油状残留物袁绿色清洁袁适宜精密电子设备及图书文物等贵重物品遥 2冤七氟丙烷灭火机理兼顾物理和化学袁灭火速度快袁灭火效率高遥 同时袁由于灭火浓度相对较低袁对灭火剂储量要求不高袁占地面积较小渊储存容器压力一般有三种院2.5尧4.2尧5.6 MPa冤遥 3冤七氟丙烷在高温下分解出氟化氢渊同条件下袁氟化氢气体的析出量高于三氟甲烷冤袁对金属尧玻璃等表面有腐蚀作用遥 因此袁在有人员停留或设备耐腐蚀性差的场合袁 应核算必要的浓度和喷放时间遥4冤七氟丙烷产品开发较为成熟袁现有规范标准相对齐全遥 如院GB 18614要2012叶七氟丙烷灭火剂曳尧DB 37/T 4292要2020 叶消防用氨气增压七氟丙烷气瓶充装规定曳 等介绍了七氟丙烷相关标准遥 5冤七氟丙烷 GWP 值为 2050袁 是一种典型的温室效应气体袁在大气中的存活周期约为 3143 a袁该介质已无应用潜质袁面临取消淘汰的风险遥2全氟己酮2.1全氟己酮灭火机理全氟己酮是替代七氟丙烷的代表性灭火材料袁其灭火机理兼顾物理尧化学遥 全氟己酮常温常压下是一种清澈液体袁不导电袁易于汽化袁汽化吸热可大幅降温遥 全氟己酮受热分解出的断碳键自由基袁与游离氧结合袁可实现快速主动灭火遥2.2全氟己酮综合特性1冤全氟己酮化学分子无杂质袁气化后无粒子和油状残留物袁绿色清洁袁适宜精密电子设备及第 37 卷第 5 期图书文物等贵重物品遥 2冤全氟己酮 GWP 值为 1袁温室效应水平与 CO2相当袁在大气中的存活周期约为 5 d袁相较于哈伦气体袁优点明显遥 3冤全氟己酮的饱和蒸汽压力低袁 压力随气温变化不明显袁可使用普通容器常压储存遥 4冤实验证明袁随着全氟己酮浓度由低变高袁对燃烧的影响有一个由促进到抑制的转变遥 这方面特性对灭火剂量的把控提出了较高的要求遥 5冤全氟己酮在 550 益时发生热裂解袁温度越高热裂解程度越剧烈袁裂解产物包括一氧化碳和全氟异丁烯等剧毒气体袁对环境和人身产生明显伤害遥 因此袁全氟己酮不适用于较高温度尧灭火量很大的火灾遥 6冤全氟己酮灭火系统现处于开发初期袁可借鉴的规范标准尚不齐全遥 如院 DB 37/T 3642要2019叶全氟己酮灭火系统设计尧施工及验收规范曳遥3氮气3.1氮气灭火机理氮气常温常压下是一种无色无味尧 不可燃尧无毒尧抑爆的惰性气体袁不易发生化学反应袁其灭火机理为物理灭火遥 一方面袁氮气注入后可降低防护区氧气浓度 渊当空气中氧气体积分数低于15豫时袁燃烧停止冤,同时氮气释放的过程会吸收大量的热袁从而窒息降温阻燃遥 另一方面袁防护区充满氮气后,可使带有爆炸性质的混合气体迅速稀释,从而达到抑爆作用遥3.2氮气综合特性1冤氮气是大气的固有气体渊氮气在空气中占比为 78%冤袁不会破坏大气臭氧层袁无温室效应袁无环境影响遥 2冤氮气为物理灭火介质袁不导电尧无腐蚀性袁灭火过程洁净袁无残留袁是理想的绿色节能材料遥 3冤氮气密度与空气相近袁能与空气很好地混合袁可保持足够长的灭火浸渍时间袁灭火效果好遥 4冤氮气可从空气中提取袁充装方便尧快捷尧充装成本很低袁同时生产过程安全尧可靠尧周期短遥 5冤氮气在使用地可现场生产袁运输和后期维护成本低遥6冤研究资料显示袁CO2浓度达到 3豫时袁即对人体有轻微的头痛影响曰CO2浓度达到 5豫时袁人必须离开曰CO2浓度达到 10豫时袁人迅速丧失意志曰CO2浓度达到 30豫时袁 人在数秒内死亡袁所以 CO2本身具有毒性遥 与之相比袁氮气灭火后氧浓度一般为 12豫袁 相当于人在海拔 5000 m 的高原上呼吸袁短时间内对人体无不良影响遥 7冤CO2在急速喷放后遇高温会产生白雾阻挡逃生视线袁氮气释放后能见度较好袁可提高救援逃生的安全性遥 8冤 氮气相关工程设计或产品技术规范标准袁如院MT/T 701要1997袁叶煤矿用氮气防灭火技术规范曳尧GB 20128要2006 叶惰性气体灭火剂曳尧GB25972要2010叶气体灭火系统及部件曳等袁但应用实践相对单一袁项目经验相对匮乏遥 9冤氮气临界温度为-147 益袁 常以高压气体的状态进行贮存袁需求钢瓶数量较多袁占用面积较大曰同时由于存储尧输送的气体压力较高袁对瓶组尧阀门尧管道等质量要求较高袁后续检测维护成本高遥 10冤氮气虽然能抑制燃烧,但是对降低防护区温度有一定困难,火区完全熄灭需要较长时间遥11冤目前灭火用制氮机在产氮时间及流量方面还不能满足建筑火灾对氮气灭火系统的设计要求袁技术水平还有待提升1遥4二氧化碳二氧化碳灭火剂是我国应用最早的气体灭火剂之一袁其灭火技术相对更加成熟遥 随着手提式灭火器和高尧低压二氧化碳灭火系统等灭火器材的不断发展和标准的不断完善袁其应用前景将越来越好遥 但因二氧化碳的毒性问题袁严禁在有人员驻留的场合使用遥 同时袁由于二氧化碳喷放时的汽化/升华作用袁会使防护区温度骤降袁对保护对象产生一定程度的野冷激冶野冷淬冶影响遥二氧化碳灭火系统相关技术规范和标准有CB/T 3294要2020叶船用二氧化碳灭火装置曳GB 4396要2005 叶二氧化碳灭火剂曳尧GB 16669要2010叶二氧化碳灭火系统及部件通用技术条件曳尧GB 19572要2013叶低压二氧化碳灭火系统及部件曳尧杨全军等：工业场景常用灭火介质浅析83天津化工2023 年 9 月GB 36660要2018叶低压二氧化碳气体惰化保护装置曳等遥5气溶胶5.1气溶胶灭火机理气溶胶是一种由氧化剂尧还原剂通过粘和剂粘和而成的固体合成材料袁其灭火机理同时涉及物理和化学遥 灭火装置动作时袁固体气溶胶材料进行氧化还原反应袁生成大量热气溶胶烟气遥 气溶胶烟气产物中袁 固体颗粒主要是金属氧化物尧碳酸盐尧碳酸氢盐尧炭粒和少量金属碳化物曰气体产物主要有 N2尧CO尧CO2等袁二者占比约为 4颐6遥 一方面袁金属盐颗粒在高温下发生熔融尧汽化等反应吸收保护区热量曰另一方面袁固态微小粒子和气态金属离子可吸附尧 亲和燃烧中的活性物质袁减少燃烧自由基遥5.2气溶胶综合特性1冤气溶胶反应过程放热袁生成物主要为碳酸盐及金属氧化物粉尘袁会对防护区造成污染遥另外袁生成物中的碳酸盐极易受潮形成野盐露冶附着于保护对象袁腐蚀性很大袁灭 A 类火有一定困难遥 同时袁气溶胶不适用于人员密集尧有爆炸危险及有洁净要求的场所遥 2冤由于气溶胶微粒极为细小袁具有非常大的比表面积袁吸附力极强袁不宜输送使用袁适用于就地使用的小防护区尧电缆沟尧狭窄通道尧地板或吊顶夹层等相对封闭场所遥 3冤气溶胶灭火效率高尧灭火速度快尧常压固态储存尧工程造价低尧储存方式简单尧占地面积小尧安装方便遥4冤气溶胶不完全燃烧产生的气体含有毒有害成分曰燃烧产物中的固体微粒对灭火现场有污染和腐蚀作用袁部分产品暂未取得消防 3C 认证袁在局部地区使用受限遥 5冤气溶胶产品相关标准规范有 GB/T 20829要2021 叶船舶固定式气溶胶灭火系统性能要求和试验方法曳遥6细水雾6.1细水雾灭火机理细水雾是将水流变成雾状水来灭火袁具有高效冷却尧窒息等多重灭火机理遥 一方面袁细水雾汽化速度快袁体积可膨胀 17005800 倍甚至更高渊1kg 水可快速转化为 1700 L 水蒸气冤袁汽化后的水蒸气可以迅速覆盖防护区袁使火焰因缺氧窒息而熄灭遥 另一方面袁细水雾汽化过程带走大量的热袁其冷却速度比传统喷洒快 100 倍 渊1 kg 水吸收2.257 MJ 的热量冤袁从而促使燃烧停止遥6.2细水雾综合特性1冤细水雾灭火时的用水量仅为传统喷洒用水的 1%5%袁 灭火效率却是传统喷洒水灭火的20003000 倍袁大大提高了水的灭火效能2遥 2冤雾状水滴与可燃液体相遇袁在其表面会形成一层乳化层袁可降低燃烧物的暴露面积袁促使燃烧停止遥水雾灭火已被广泛应用于石油化工尧 矿山企业尧船舶制造及其他生产行业遥 3冤 受空气对流影响袁细水雾会在很短时间内完成扩散袁 降低灭火效果遥 因此袁细水雾在开放空间作用效果不好遥 4冤细水雾产品相关标准规范有 GB 5135.1要2019 叶自动喷水灭火系统第 1 部分院 洒水喷头曳尧GB/T22241要2018 叶船用细水雾灭火系统通用技术条件曳尧GB/T 26785要2017 叶细水雾灭火系统及部件通用技术条件曳尧XF 1149要2014 叶细水雾灭火装置曳尧XF 1298要2016 叶细水雾枪曳尧DA/T 45要2021叶档案馆高压细水雾灭火系统技术规范曳等遥总之袁目前火灾尧爆炸事故仍时有发生袁灭火和防爆技术还有待提高袁消防技术人员仍任重道远遥 不同灭火介质在性能上差异很大袁优势和不足都非常明显遥 对不同灭火介质进行深入的试验研究袁通过物理化学特性材料的配比袁可有效提升灭火介质可靠性和经济性袁是未来灭火介质开发应用的重要方向遥参考文献：1陈国良,周心权,王富宝.浅谈氮气灭火系统的应用J.中国安全科学学报,2003,13(3):73-75.2田海宁,王克印,韩星星,等.水介质爆轰灭火研究J.消防科学与技术,2010,29(9):811-814.84