阐述甲烷三氟甲烷灭火系统设计

论文导读：　哈龙（Halon）灭火系统具有灭火浓度低、灭火效率高、不导电等优异性能，但是经研究发现，哈龙灭火剂中含有溴、氯元素会破坏大气层，即在臭氧耗损物中具有最高的ODP值（耗损臭氧潜能值），因此近年来，国际上推出的哈龙替代物，较多的还是气体灭火剂，例如三氟甲烷灭火剂(HFC-23)、七氟丙烷灭火剂(HFC-227ea)、惰性气体灭火剂及二氧
摘要：本文通过对几种气体灭火剂进行比较、分析，选择了三氟甲烷灭火系统作为哈龙灭火系统的替代方向，并介绍了系统组成及技术参数。
关键词：二氧化碳；洁净；哈龙替代物；三氟甲烷灭火系统
一、概述
哈龙（Halon）灭火系统具有灭火浓度低、灭火效率高、不导电等优异性能，但是经研究发现，哈龙灭火剂中含有溴、氯元素会破坏大气层，即在臭氧耗损物中具有最高的ODP值（耗损臭氧潜能值），因此近年来，国际上推出的哈龙替代物，较多的还是气体灭火剂，例如三氟甲烷灭火剂 (HFC-23)、七氟丙烷灭火剂 (HFC-227ea)、惰性气体灭火剂及二氧化碳灭火剂（CO2）等。基于对各种灭火剂性能的筛选与评价，可以认为很难确立较为全面合格的替代物，或者灭火效率不高，或者比较昂贵，或者装置笨重，占据较大的空间，或者有害于环境和人体健康。当前国内外采用的哈龙替代物主要集中在卤代烃灭火剂和惰性气体灭火剂上。

二、常用灭火系统特点

1、二氧化碳灭火剂

二氧化碳的灭火机理是窒息作用，此外对火焰还有一些冷却作用。二氧化碳的窒息作用主要是通过充满整个空间或包围燃烧物使其周围空气中的氧含量降低而实现的。二氧化碳的灭火浓度根据不同燃烧物质为10%～40%以上。
二氧化碳的使用有两种形式。一种形式是灌装于手提式灭火器中使用。另一种形式是用钢瓶贮存，应用于封闭空间的固定式二氧化碳灭火系统或局部灭火系统，其中有高压和低压之分。
二氧化碳廉价、“洁净”，但具有中等毒性，人员应避免长期接触，尽管其灭火效率低，在替代哈龙的大气候下应用趋于广泛。

2、卤代烃灭火剂

卤代烷即哈龙灭火剂的灭火机理为化学抑制作用。其分子中热分解而产生的氟、氯、溴原子与火焰中产生的氧自由基和羟自由基发生链式反应而中断燃烧。我国生产的品种主要是1211、1301和2402。灭火效率1301略高于1211；而用于手提式灭火器中扑救油类火灾时，则2402和1211的效果更好。其毒性按大小排列依次是2402、1211和1301。我国生产的哈龙灭火剂的85%用于灌装手提式或简易式灭火器中，由于我国加入了《关于臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，加快了限制使用哈龙的步伐，哈龙的生产和应用，特别是在灭火器的应用受到了遏制。
国外在筛选ODP值小的卤代烃类气体灭火剂中做了大量的工作，美国消防协会在1996年版NFPA2001《洁净气体灭火剂灭火系统设计规范》中推荐采用了几类灭火剂。目前我国认定可使用的此类灭火剂主要是七氟丙烷（FM200）；六氟丙烷（FE36）和三氟甲烷（FE23）。其中三氟甲烷已投入批量生产并在工程应用中获得成功。三氟甲烷(HFC-23)的化学分子式为CHF3，以物理和化学方式进行灭火。主要是降低空气中的氧气含量，使空气不能支持燃烧，从而达到灭火目的；在实际灭火中，灭火所需的三氟甲烷药剂量并未使空气中氧气达到助燃点以下（例：当灭火浓度为18%时，空气中的氧含量为17.8%），这一点可认为在灭火过程中伴有化学反应，即灭火剂可能分离有破坏燃烧链反应的自由基。三氟甲烷是一种较为理想的哈龙替代物，对大气的臭氧层没有破坏作用，消耗大气臭氧层的潜能值ODP为零，三氟甲烷具有良好的灭火效率，灭火速度快、效果好，灭火浓度比哈龙1301高一倍。

3、惰性气体灭火剂

惰性气体应用于主要涉及建筑物、工厂和其他特定用途的全淹没固定灭火系统在欧洲一些工业发达国家已获得推广，惰性气体灭火剂虽不含臭氧耗损物质，但由于灭火浓度高、瓶组多、管路和管件阀门均需耐高压，可以预料，在工程造价和施工技术方面均面临一定的难度。我国目前正在开发烟烙烬(IG541)，由于其成分均为大气中天然成分，所以喷放后在火灾现场无任何残留，同时，其灭火速度快、不污染被保护物品，对大气臭氧层无破坏作用，在许多大型保护区和重点保护区被推广使用。这种灭火剂是环境因素可打满分的“绿色工程”介质，但其“应用量相对容积比”过高，系统造价在所有的消防设备中最为昂贵，在我国使用还会有较大的困难。
下面就几种灭火剂的臭氧层损耗值、温室效应潜能值、毒性等性能参数作简单的比较，见下表。
哈龙替代物的性能参数比较表

注：NOAEL—是试验动物未发现不良反应的最大浓度。
LOAEL—是试验动物发论文导读：
现不良反应的最小浓度。
ODP—是指物质对臭氧层的破坏能力。
GWP—是指地球暖化系数，导致地球暖化能力的数值。
LC50—是指动物（大白鼠）在这种气体中活动四小时，半数致死的气体浓度。
ALT—是指在大气中的存活寿命（年限）

三、三氟甲烷灭火系统

1、产品性能

三氟甲烷灭火系统是依据气体灭火系统及零部件GB25972-2010的技术指标和要求开发，一种取代哈龙（1301、1211）的优良的洁净气体灭火设备，三氟甲烷灭火剂的臭氧层损耗值（ODP值）为0，有较低的温室效应潜能值（GWP值），并具有清洁、低毒、电绝缘性好、灭火效率高等特点。它适用于：电气和电设备火灾；固体表面火灾；可燃液体或可熔化的固体火灾；灭火前可切断气源的气体源于：论文标准格式范文www.7ctime.com
火灾等。

2、三氟甲烷灭火系统主要技术参数

3、三氟甲烷灭火系统的原理构成形式

三氟甲烷自动灭火系统包括火灾报警系统、施放控制系统、灭火剂储存系统和管网四部分构成。它们的构成形式如图所示。
对灭火系统来说，利用三氟甲烷灭火装置可以组成组合分配系统和单元独立系统两种形式。当一个建、构筑物内存在多个需要保护的区域时，可以将几个保护区组合起来，共同设立一套三氟甲烷灭火系统，就称为组合分配系统。相反，每个保护区单独设立一套三氟甲烷灭火系统，就称为单元独立系统。
四、结束语
三氟甲烷是第一代哈龙替代物，由于它的灭火效能比Halon1301差，且在大气中生存时间长，所以在一些场所还不能完全替代Halon1301灭火剂。目前，消防业界同仁正在努力地研究、开发一种能完全替代Halon 灭火剂的替代物，这种替代物的ODP值必须为零，GWP（温室效应）值低，而且低毒、灭火效果好、在大气中生存时间短等。
参考文献：
(1)唐祝华.21世纪洁净气体灭火系统新技术的开拓、发展与眺望.给水排水，2000(1).
(2)王飞.哈龙替代物——三氟甲烷灭火系统.消防技术与产品信息，2003(11).
(3)气体灭火系统及零部件.GB25972-2010.