1、淺議幾種氣體滅火技術人類社會的發展對氣體滅火技術提出了除了滅火、人身安全兩大衡量指標外的一個新指標，即對人類生存的自然環境的保護指標。從根本上講，氣體滅火技術不但要滅火，還要保護人身安全，更要確保不干擾和不破壞人類賴以生存的大自然。這就是現代滅火技術發展的最大特點。1 幾種典型替代技術簡介為了確保盡可能地減少對人類賴以生存的環境的干擾和破壞，人們舍棄了滅火性能和人身安全均為最佳的哈龍滅火技術，在全球范圍內推出多種替代技術 ,如惰性氣體 IG01，潔凈氣體 IGl00 和混合氣體 IG55，以及 IG541，FM200 和 CO2等。111G01 氬氣滅火技術Ar(氬氣 )又稱 IG01。它由

2、100的惰性氣體氬氣組成，其密度是空氣密度的 1.38 倍，特別適用于固體深位火災，可以維持滅火濃度相當長一段時間，達到抑制火災復燃的作用。氬氣是人類很熟悉的一種惰性氣體，大量應用在鋼鐵冶煉等行業。氬氣是從大氣中分離出來的，因為它的惰性，即使在火災造成的高溫高壓下也不參與任何化學反映。它不導電，無色無味無毒,對環境和人體沒有任何不良影響。氬氣的罐裝技術在國內已經非常成熟，業主可在任何一家空氣分離廠自行得到。氬氣滅火采取的是窒息法。它將燃燒區中的氧氣替換或驅散，將物質燃燒所需的氧氣降到可燃濃度以下，以熄滅燃燒。IG01 不足之處在于：滅火濃度高，以氣態形式儲存，造成貯存瓶組多，裝置龐大。IG0l

3、 全淹沒系統適用于撲救A、B、C 類和電氣設備火災。121G100 氮氣滅火技術N2(氮氣 )又稱 IG100，它由 100的氮氣組成，其密度接近于空氣密度。由于由純 N2 組成，在滅火過程中有可能參加反應。其滅火機理為稀釋燃燒區內氧氣，達到窒息滅火的目的。131C55 氮氣氬氣滅火技術IG55 由 50氮氣， 50氬氣組成。其密度大于空氣密度。由于含有N2，在滅火過程中有可能參加反應。 其滅火機理為稀釋燃燒區內氧氣，達到窒息滅火的目的。14FM200 七氟丙烷類滅火技術FM200 又稱七氟丙烷或HFC227ea，是 HFC的一種。其滅火機理：通過化學抑制作用終止燃燒的連鎖反應，滅火速度快。F

4、M200 滅火過程中會分解出氫氟酸，其酸氣的生成量是哈龍1301 的 810 倍。輸送距離短是它的不足。15IC541 煙洛盡 (Inergen)滅火技術煙洛盡又稱 IG541，它是氮氣、氬氣和二氧化碳以52:40:8 的體積比例混合而成的一種滅火劑。它的3 個組成成分均為無色、無味、不導電、無毒的氣體，其密度近似于空氣的密度，由于含有CO2和 N2，所以這兩種氣體在滅火過程中有可能參加反應。其滅火機理為稀釋燃燒區內氧氣，達到窒息滅火的目的。其中的二氧化碳主要起刺激人體呼吸作用，但隨著滅火濃度的增大，保護區內的CO2 的含量接近于4時有可能對人體造成危險。IG541 的缺點在于：罐裝需特殊設備

5、，在國內只有上海、天津等有限的大城市可以罐裝。16CO2滅火技術二氧化碳 (CO2)是地球大氣成分之一， 在常溫常壓下是一種無色、 無味、不導電、化學上呈中性、無腐蝕的氣體。 其滅火機理主要是稀釋氧氣，起窒息作用，二氧化碳可液化儲存，這種方式比 IG01 的儲存要方便。由于 CO2的濃度達到 10時在幾分種內會使人喪失意識甚至死亡，這一濃度遠低于其 34的最小設計濃度。因此 CO2系統應用于有人環境時必須考慮人身安全防范問題。 CO2 滅火技術較為成熟，在哈龍被禁止后又重新被人類所認識，發揮其潛能。2 哈龍的替代技術的選擇標準針對某一應用場所選擇適當的替代技術，首先要明確選擇的標準，亦即衡量產

6、品性能的指標。哈龍替代品的性能指標有很多，包括物理性能、化學性能等多個方面，但是應用性能主要體現在以下幾個方面。21 對大自然的干擾級別對大自然的干擾，分A、B 和 C三級。這是一個宏觀指標，定性描述滅火技術與大自然的協調和對大自然的干擾程度。其中人為地通過化學方法合成的滅火劑對大自然進行干擾的為A 級，以某種物理方式對大自然進行干擾的為B 級，幾乎不對大自然產生干擾的為C級。22 臭氧耗減潛能值ODP(ozonedepletingpotential)以 CFC11 為基準，設其 ODP值為 1。23 全球變暖潛能值GWP(globalwarningpotential)用于表示和比較消耗臭氧層

7、物質對全球氣候變暖影響能力的大小。24 大氣存留時間 ALTA(atmosphericlifetime)表示消耗臭氧層物質在大氣中的存在壽命，以年為單位。25 滅火效率哈龍替代物的滅火濃度、 滅火時間指標綜合反映了滅火劑的滅火效率。26 毒性滅火劑的毒性包括滅火劑本身的毒性及滅火劑受熱分解產物的毒性兩個方面，常以 NOAEL(無毒性反應的最高濃度 )、LOAEL(出現毒性反應的最低濃度 )等表示。27 存貯穩定性包括耐熱穩定性和化學穩定性。28 能見度能見度的降低不利于人員的疏散，因此對于有人工作場所，能見度成為關鍵性指標。 IG01 和 Inergen 為氣態儲存，在排放時沒有霧氣生成；FM

8、200 和 CO2噴射時有較強烈氣化及吸熱效應，致使空氣冷凝出現濃霧。29 殘留物滅火后若有殘留物，為防止發生意外事故必須清理干凈。氣體滅火劑屬清潔滅火劑，滅火后不留痕跡。210 質量與占用空間對于某些特殊應用場所，滅火系統的質量與占用空間成為重要的考慮因素。211 工程造價在保證滅火能力、不破壞環境、確保人員和財產安全的前提下，應盡量減少投資，提高哈龍替代品的性能價格比。3 氣體滅火系統的定性選擇31 環境因素幾種氣體滅火劑的環境特性參數見表17：在進行分析時，首先我們把對自然的干擾為A 級(即化合物 )的滅火劑排除。我們選用 B、C 級滅火氣體進行比較，可以看到，在 B、C 級中有IG01

9、、IGLOO和 IG55，以及 IG541，IG541 和 IG55 均由混合氣體組成，且 IG541 含有 CO2，IG55 中含有 N2，在高溫高壓下有可能參與化學反應，對自然有一定干擾。最后我們來分析C 級滅火氣體中的 IG01 和 IGLOO，這兩種氣體均為單質，但IG1OO為 N2 組成，在高溫高壓下有可能參與化學反應；而IC01 氣體完全由自然界存在惰性氣體組成，它的釋放是將這些氣體放歸自然，對環境沒有影響。32 毒性關于毒性方面的比較，我們分別以對生命的保護和對財產的保護兩個方面來論述。321 對生命的保護對生命的保護主要要求滅火劑毒性低，對人體無影響，有利于防護區人員的安全疏散

10、等。四種滅火劑的毒性參數見表2：從表 2 可知 IG01、IG100、IG55、七氟丙烷和IG541 的 NOAEL均不小于系統的最小設計濃度，就滅火劑在防護區內本身噴放而言，對人體是相對安全的。因此，我們選用IG01、 IG541、七氟丙烷和C02 為代表進行比較。IG541中由于含有 8的 CO2，隨著滅火濃度的增高，保護區中的 CO2：含量隨之增大。特別是對于計算機房類火災來說，無論是歐洲 CEA標準、德國 VDS標準還是我國唯一的氣體滅火標準 (二氧化碳滅火系統設計規范 GB5019393)中同樣要求電子計算機房的滅火濃度為 47，且要求抑制時間 10 分鐘。此時， IG541 中的

11、CO2的含量接近于 4，有可能會對人體產生危害。七氟丙烷最小設計濃度為 7.5，無毒性反應的最高濃度 (NOAEL)為 9，有毒性反應的最低 (LOAEL)為 10.5，該三個值比較接近。事實上，當防護區內七氟丙烷的濃度在 5 9時，人員可停留時間為 1min。而濃度高于 9時只能用于無人停留區域。 此外七氟丙烷在滅火過程中的高溫條件下裂解有劇毒物氫氟酸產生，散發著刺鼻的氣味，有一定的腐蝕性。這也是滅火時七氟丙烷必須在 10s 內釋放完畢的關鍵原因。CO2對人體危害主要是窒息作用，在有人場合使用具有危險性。CO2不同濃度對人體的影響詳見表38：二氧化碳滅火系統的最小設計滅火濃度為34(Kb1.

12、0)，大于 20為致死濃度。所以CO2 滅火系統用于有人的場所必須考慮人員報警與撤離延時噴放問題。此外，七氟丙烷和CO2 以液態儲存，噴放過程中迅速氣化會產生大量的“白霧 ”，在一定程度上影響了內部人員的安全疏散。IG01 的滅火機理是降低空氣中氧氣的含量。一般而言，當氧氣在空氣中的含量低于15時燃燒難于維持。 IG01 在實施滅火時，將氧氣的含量降低至 12.05，使火熄滅。對處于火災現場的人而言，正常人在 10以下的氧氣條件下會缺氧。IG01 是以氣態儲存的純惰性氣體，噴放時可以清楚地看到緊急出口，在高溫條件下甚至與火焰接觸也不會分解產生有毒或有腐蝕性的分解物。因此 IG01 對人員是安全

13、的。因此，從保護生命的角度出發， 在有人場所適合選擇IG01 滅火系統。但 IG01 滅火系統也有不可克服的缺點，如因為以氣態儲存，導致鋼瓶數量多，且儲存壓力高達 16MPa，高于其他氣體滅火系統，亦可視為一種不安全因素。322 對財產的保護CO2 是以液態儲存的滅火劑，噴放時會使防護區內的溫度在短時間內急劇下降，使精密設備和珍貴財物因“冷激 ”或“冷脆 ”作用而損壞。 噴放時還從周圍吸收大量熱量，使空氣中的水蒸氣大量凝結，產生嚴重的結露”現象而損壞財物。尤其是對計算機房、通信機房內的集成芯片、電路有較大影響，并會使電器設備表面產生靜電積累。七氟丙烷在一定程度上也存在與CO2相同的危害。由于七

14、氟丙烷在滅火過程在高溫條件下會裂解產生HF等酸性分解物，從而產生結露，對設備造成損害。IG541 以壓縮氣體的形式儲存，噴放時防護區內溫度變化很小，僅為2C 左右，不會在保護設備表面形成冷凝。IG541 由氬氣、 CO2、氮氣氣體組成，由于含有CO2 和氮氣，在高溫高壓下有可能會發生化學反應。IG01 以壓縮氣體的形式儲存，噴放時防護區內溫度變化很小，僅為2C 左右，不會在保護設備表面形成冷凝。IG01 由 100惰性氣體氬氣組成，無腐蝕性，噴放后無殘留物，滅火時不會發生化學反應，不污染環境，無毒，具有良好的電絕緣性能，不會對被保護設備構成損害。因此，對于有精密設備、珍貴財物等的場所，使用IG

15、01 滅火系統較為適宜。4 氣體滅火性能的定量選擇滅火效率主要是通過滅火濃度來衡量的，滅火時間和滅火效果也對系統的滅火效率產生影響。41 針對電氣類火災滅火性能三種氣體的滅火性能見表4：42 滅火時間各種系統的滅火時間是和滅火劑的噴放時間直接相關的。不同的氣體滅火系統，噴放時間的規定不同。對于鹵代烴滅火劑，七氟丙烷 (HFC227ca)潔凈氣體滅火系統設計規范 (DBJ15231999) 規定 “七氟丙烷的噴放時間， 不應大于 10s”。對于惰性氣體滅火劑，惰性氣體滅火系統標準 (1S01452012 氬氣滅火系統標準 )中規定氬氣“滅火劑的噴射時間應保證在 60s 之內達到最小設計濃度的 9

16、5”。(1S01452015中規定煙洛盡 “滅火劑的噴射時間應保證在 60s 之內達到最小設計濃度的 95”。二氧化碳滅火系統設計規范 (GB5019393)1999 中規定 “二氧化碳全淹沒滅火系統的噴射時間不應大于 60s”。氟丙烷滅火系統因噴放時間要求較短(小于 10s)，極大地限制了系統防護的范圍和距離。43 維持 10 分鐘滅火效果氣體滅火系統的滅火效果是由保護持續時間來保證的。系統設計時重要的是不但要達到滅火劑的設計濃度，而且應維持足夠長的浸漬時間，以便有關人員采取有效的緊急措施來消除危險。這一點非常重要，因為持續的點火源 (如電弧、熱源或陰燃火災 )在氣體滅火劑一旦消散后極有可能

17、復燃。CO2的分子量為 44，密度約為空氣的15 倍，IG01 的密度約為空氣的1.38 倍，據檢測 IG01 系統能保證維持滅火濃度至少10min。由于密度較大，噴射后滅火劑具有很好的滲透能力，對于深位火災而言滅火效果顯著，并能維持相當長一段時間。而 IG541，由于含有 40的氬氣 (Ar)，52的氮氣， 8的 CO2分子量分別為 40、28 和 44，在噴放后的一段時間內可以保持均勻混合， 但一旦失壓，由于各氣體分子量不同，有可能產生各氣體分離現象，即失去了 IG541 混合氣體的本性， 較難維持足夠長的浸漬時間， 從而影響滅火效果。5 氣體滅火系統的經濟比較滅火系統的造價除了一次性設備器材投資外，還應包括日常的維護保養費，滅火系統的維護保養費用主要包括滅火劑的再填充和瓶站的維護保養費。滅火劑價格越高，系統的鋼瓶設備越多，則系統的維護保養費用就越高。工程實例表明，對滅火劑的再填充費用，七氟丙烷藥劑費用昂貴，但充裝較方便。對于IG541，由于現在只有天津和上海等有限的幾個大城市可以充裝，所以充裝很不方便，運輸鋼瓶費用昂貴。CO2 的再填充費用低廉。IG01(氬氣 )是氣體分離的副產品，價格便宜，且應用廣泛，不但各大城市可以充裝且在各中小城市也可以進行再填充。瓶站的維護保養費用方面，一方面低壓CO2 滅火系統由于存在日常壓縮制冷機