三氟甲烷在灭火系统中的应用.doc

三氟甲烷在灭火系统中的应用 西安新竹防灾救生设备有限公司 邹宗华、张瑞虹 一．概述： 随着哈龙灭火剂的停止使用，消防领域在不断地寻找能完全替代哈龙灭火剂的替代品，美国消防协会颁布的国际标准草案ISO/CD/14520中例举了14种可以作为哈龙替代物的灭火剂，国内外的消防厂家对这些灭火剂进行了筛选开发，从多方考察，可以确认，没有一种灭火剂可以完全替代哈龙，从使用、性能、经济方面考察，各有利弊。 除去现在较成熟的混合气体IG541、高压CO2、七氟丙烷以外，三氟甲烷在灭火系统中也有较理想的应用效果，可以作为一种哈龙灭火剂的替代物。三氟甲烷不含有氯和溴原子，对大气臭氧层的耗损潜能值为0，这一性质完全符合环保要求，而且它也是一种对人体无害的洁净气体。 三氟甲烷的系统造价与其他灭火剂比较，见表1。 表1灭火剂性能比较 药剂种类 主要性能 CO2 三氟甲烷 七氟丙烷 Halon 1301 设计灭火浓度（v/v） 34%～75% 16%～18% 7%～9% 5% NOAEL/LOAEL（v/v） 50%/＞50% 9%/10.5% 5%/7.5% ODP值 0 0 0 10 GWP值 1 14800 3800 6900 灭火方式 物理 物理、化学 化学 化学 同一保护区所用钢瓶数 多 较少 少 最少 同一保护区系统造价系数（500m3以上） 2.3 1.8 2.2 1 适用范围 无人区域 有人区域 有人区域 无人区域 药剂惰性大,保护区距气瓶的高度和距离均受到限制 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。 二．灭火剂性质 灭火剂的物理性质 三氟甲烷是一种人工合成的无色、几乎无味、不导电气体，密度大约是空气密度的2.4倍。 其物理性质见表2： 表2 三氟甲烷灭火剂物理性质 分子量 70 临界体积 cc/mole 133 沸点（1.013bar绝对大气压） ℃ -82 临界密度 kg/m3 525 凝固点 ℃ -155.2 蒸汽压力（20℃）bar abs 41.83 临界温度 ℃ 25.9 液体密度（20℃） kg/m3 807 临界压力 bar abs 48.36 饱和蒸汽密度（20℃）kg/m3 256.4 2．灭火机理 三氟甲烷是以物理和化学方式灭火的。它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。 与其他灭火剂比较 与二氧化碳相似，三氟甲烷的蒸汽压力较高，但其液体密度较大，灭火浓度较CO2低，两种灭火剂的储存容器等级相近；另外三氟甲烷的毒性极低，价格较便宜；与七氟丙烷灭火剂比较，在火灾现场，三氟甲烷产生的氢氟酸要比七氟丙烷的产生量小，并且价格低于七氟丙烷几倍。 毒性 国内外研究机构对三氟甲烷的毒性进行了研究，得出以下结果： 对动物进行短期和延时吸入试验，并进行一些比较试验，表明三氟甲烷的毒性较低。 在狗体上进行试验，测定心脏对三氟甲烷的敏感度，狗分别暴露于30%，50%的三氟甲烷药剂（其余为空气）下5分钟，均无严重的心率不齐发生。其他试验表明，当三氟甲烷浓度达到80%时，动物体内未发现心率不齐现象。 当三氟甲烷暴露于明焰下，会分解并产生氢氟酸（HF），生成氢氟酸的数量取决于火灾的大小和浓度。即使是很低的氢氟酸数量，也会有很辛辣的气味。 兼容性 三氟甲烷在储存中，是一种非常稳定的化合物，如果没有足够的湿度，是不会与普通材料发生反应，如钢、铝、铜等。除此以外，还可与许多材料兼容，如塑料。在火灾现场，由于明焰的存在，一些三氟甲烷会分解。产生物氢氟酸可与玻璃和类金属表面发生反应。 三．应用 根据三氟甲烷灭火剂的性质，将其应用于灭火系统中需作以下说明： 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，使得三氟甲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。 根据三氟甲烷温度/压力图（图五）可以看出，在-20℃时，药剂的储存压力为1.4MPa，在这一压力下，三氟甲烷应用于管网系统中，很难保证药剂按时按量地喷射到保护区。鉴于这一问题，我们认为，三氟甲烷的储存环境温度应在-10℃～50℃，保护区环境温度可在-20℃～50℃。 系统结构 2．1灭火系统组成