六氟丙烷灭火系统的应用

六氟丙烷灭火系统的应用南京消防器材股份有限公司黄勇摘要：介绍了六氟丙烷灭火剂（HFC－236fa）的性能及灭火系统的灭火原理、基本组成、特点以及与其他灭火系统的比较等。关键词：氢氟烃六氟丙烷灭火系统一、概述公安部《关于进一步加强哈龙替代品及其替代技术管理的通知》公消〔2001〕217号文，明确指出含氢氟烃的三种灭火剂（HFC－23、HFC－227ea、HFC－236fa）可以作为哈龙替代品。三氟甲烷（HFC－23）、七氟丙烷（HFC－227）灭火系统国内外已经开发出来并普遍使用，而六氟丙烷灭火剂（HFC－236fa）只用于手提式灭火器，六氟丙烷（HFC－236）灭火系统国内目前没有开发。南京消防器材股份有限公司从2001年开始研制六氟丙烷（HFC－236）灭火系统，经过近两年的研究，2003年通过了国家固定灭火系统及耐火构件质量监督检测中心的型式检验。通过国内外的大量调研和试验，对六氟丙烷灭火剂（HFC－236fa）和自动灭火设备有了充分地了解。下表是对含氢氟烃的三种灭火剂（HFC－23、HFC－227ea、HFC－236fa）和“哈龙”1301从使用、性能、经济方面的综合分析：药剂种类主要性能三氟甲烷HFC－23七氟丙烷HFC－227ea六氟丙烷HFC－236faHalon1301最小设计浓度（v/v）庚烷火～A类火15.6%～19.5%8.6%～7.5%6.9%～6.5%5%NOAEL/LOAEL（v/v）50%/＞50%9%/10.5%10%/15%5%/7.5%ODP值00010GWP值14800380094006900灭火方式物理、化学物理、化学物理、化学化学同一保护区所用钢瓶数多少较少最少每公斤灭火剂保护容积m3（同等条件下与A类火比较）1.221.722.23.2适用范围有人区域有人区域有人区域无人区域注：最小设计浓度是灭火浓度乘以1.3的安全系数。NOAEL—不可见有害作用等级。LOAEL—最低可见有害作用等级。ODP—指物质对臭氧层的破坏能力值。GWP—指使气候变暖能力值。二、灭火剂的性能（一）物理性能六氟丙烷灭火剂（HFC－236fa）是人工合成的无色、几乎无味、不导电的气体，密度大约是空气密度的5倍。其物理性能见下表：物理性能单位数值分子量1521.013bar绝对大气压下沸点℃-1.4凝固点℃-103临界温度℃124.9临界压力barabs32临界体积cc/mole274临界密度kg/m3555.320℃时蒸汽压barabs2.29620℃时液体密度kg/m3137720℃时饱和蒸汽密度kg/m315.3520℃时1.013bar过压蒸汽的比容m3/kg0.1537（二）灭火原理六氟丙烷灭火剂（HFC－236fa）主要以物理方式和部分化学方式灭火。（三）毒性指标六氟丙烷灭火剂（HFC－236fa）对人身安全不利的潜在危险来自灭火剂暴露于火场中产生的分解物。在热量很高的环境中含氢氟烃的灭火剂会分解，分解产物是有危害的，在可获得氢的条件下（水蒸汽或自身燃烧过程）主要的分解产物是氟化氢（HF），这些分解产物即使只有百万分之几的浓度，也会有强烈的辛辣味。国内外对六氟丙烷灭火剂（HFC－236fa）的毒性试验表明，在90天的吸入研究中没有明显的临床症状，所有的基因毒性测试均无反应。毒性指标见下表：性能指标％ALC19不可见有害作用等级（NOAEL）10最低可见有害作用等级（LOAEL）15注：ALC是鼠群暴露4小时过程中致命的大约浓度（四）相容性国内外对六氟丙烷灭火剂的试验表明，不含水份的六氟丙烷灭火剂储存时与普通金属接触不产生相容性的问题，大多数弹性体暴露在六氟丙烷灭火剂中，其膨胀、重量、硬度和重量方面的变化几乎可忽略不计，但是，氟橡胶除外。（五）含氢氟烃灭火剂的比较1.含氢氟烃的三种灭火剂三氟甲烷、七氟丙烷、六氟丙烷，扑灭A类火的全淹没量比较见下表（在20℃，1.013bar的相同条件下）：三氟甲烷%七氟丙烷%六氟丙烷%最小设计浓度V/V19.57.56.5被保护空间单位体积需灭火剂的重量kg/m30.710.590.452.含氢氟烃的三种灭火剂三氟甲烷、七氟丙烷、六氟丙烷，它们的化工生产原材料分别是氯仿、六氟丙烯、偏氯乙烯，在正常生产状态下，就其化工原料成本的分析七氟丙烷是六氟丙烷5～6倍，六氟丙烷是三氟甲烷1～2倍；产品生产制造过程的工艺复杂程度分析，七氟丙烷最复杂、六氟丙烷次之、三氟甲烷相对最容易；从未来消防市场的用量看，由于六氟丙烷手提灭火器、自动灭火系统的使用，灭火剂用量将会逐步很大。3.含氢氟烃的三种灭火剂三氟甲烷、七氟丙烷、六氟丙烷可以应用于有人区域，从上表的NOAEL、LOAEL数值分析，就其安全性六氟丙烷、三氟甲烷优于七氟丙烷。三、六氟丙烷自动灭火系统的应用（一）系统结构六氟丙烷自动灭火系统由火灾报警系统、灭火控制系统和灭火装置三大部分组成，灭火装置由灭火剂储存装置及管网系统两部分组成，系统组成如图一所示：图一六氟丙烷灭火系统结构示意图1.储瓶框架2.灭火剂储瓶3.集流管4.液流单向阀5.软管6.瓶头阀7.启动管道8.安全阀9.气流单向阀10.选择阀11.压力开关12.电磁阀13.启动钢瓶14.启动瓶框架15.灭火报警联动控制器16.控制线路17.手动控制盒18.放气灯19.声光报警器20.喷嘴21.火灾探测器22.灭火剂输送管道目前，六氟丙烷应用于全淹没灭火系统中，可分为：无管网系统、组合分配系统、单元独立系统。（二）灭火系统动作程序方框图见图二。图二系统动作程序方框图设备联动（关闭风机、防火阀、电源等）延时0～30s启动装置动作机械应急操作（手动或自动)灭火控制盘检测盘鉴别选择阀开启火警火警显示（声、光信号）火灾探测器手动控制目测瓶头阀开启（三）工作原理1.自动控制：将灭火报警联动控制器上控制方式选择键拨到“自动”位置时，灭火系统处于自动控制状态。当保护区发生火情，火灾探测器发出火灾信号，灭火报警联动控制器即发出声、光报警信号，同时发出联动指令，关闭联锁设备，经过一段延时时间，发出灭火指令，打开电磁阀释放启动气体，启动气体通过启动管道打开相应的选择阀和瓶头阀，释放灭火剂，实施灭火。2.电气手动控制：将灭火报警联动器上控制方式选择键拨到“手动”位置时，灭火系统处于手动控制状态。当保护区发生火情，可按下手动控制盒或控制器上启动按钮即可启动灭火系统释放灭火剂，实施灭火。3.机械应急操作：当保护区发生火情，控制器不能发出灭火指令时应通知有关人员撤离现场，关闭联动设备，然后拔出相应电磁阀上的手动止簧片，压下手柄即可打开电磁阀，释放启动气体，启动气体通过启动管道打开相应的选择阀、瓶头阀，释放灭火剂，实施灭火。如此时遇上电磁阀维修或启动钢瓶充换氮气不能工作时，可打开相应的选择阀手柄，敞开压臂，打开选择阀，然后，用瓶头阀上的手动手柄打开瓶头阀，释放灭火剂，实施灭火。4.当发出火灾警报，而发现有异常情况，不需启动灭火系统进行灭火时，可按下手动控制盒或控制器上的紧急停止按钮，即可阻止灭火指令的发出。（四）六氟丙烷灭火剂应用于灭火系统需作以下说明：1.通过提高喷射速度，减少灭火剂的喷射时间，在最短时间内达到灭火效果，使得六氟丙烷在明焰下的产生物HF最小化，可迅速到不可察觉的情况下，使产生的HF影响忽略。因此，系统在设置时，要求灭火剂的喷放时间和卤代烷一致，为10秒钟。2.根据六氟丙烷1.013绝对大气压下沸点－1.4C°，我们认为，六氟丙烷的储存环境温度应≥0℃，保护区环境温度可在0℃～50℃，喷头必须用专用的雾化喷嘴，否则很难保证药剂按需求量喷射到保护区。四、结束语综上所述，六氟丙烷药剂具有灭火浓度低、毒性小、系统造价低、性能稳定等优点，具有比较理想的应用价值，是“哈龙”灭火剂理想的替代物之一。六氟丙烷药剂已成功的应用于自动灭火系统中，并通过国家固定灭火系统及耐火构件质量监督检测中心的型式检测。目前南京消防器材股份有限公司参与编制的江苏省《六氟丙烷灭火系统设计、施工和验收规程》初稿已编写完成，不远的将来六氟丙烷灭火系统将在国民经济的建设中得到充分的应用。