七氟丙烷與1301滅火系統(tǒng)比較及替代

1、七氟丙烷與 1301 滅火系統(tǒng)比較及替代工程建設(shè)中，為保障人身安全及保護(hù)重要場(chǎng)所，除了大量使用水消防系統(tǒng)外， 對(duì)特殊場(chǎng)所，設(shè)計(jì)人員還大量應(yīng)用氣體滅火劑來(lái)滅火。由于鹵代烷1301 的高效低毒、使用時(shí)間早、 人們對(duì)它較熟悉， 且又有系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范， 在八十年代后我國(guó)的鹵代烷 1301 滅火系統(tǒng)就被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)房、通訊機(jī)房、圖書館、檔案館、博物館等重要保護(hù) 場(chǎng)所； 然而由于鹵代烷滅火劑可導(dǎo)致對(duì)地球大氣臭氧層的破壞，危害人類的生存環(huán)境，我國(guó)承諾到 2010 年停止生產(chǎn)鹵代烷 1301 滅火劑。 在研制和推廣具有相當(dāng)?shù)臏缁鹉芰?的潔凈氣體滅火劑的同時(shí)，如何合理選用氣體滅火劑及其系統(tǒng)，是擺在設(shè)計(jì)人員很重

2、 要的任務(wù)。1 替代鹵代烷 1301 滅火系統(tǒng)的選擇：根據(jù)替代鹵代烷 1301 滅火劑的研究以及我國(guó)有關(guān)規(guī)范和規(guī)定，當(dāng)前可使用的 氣體滅火劑有：鹵代烷 1301（有限制的使用 1 ）、二氧化碳、 IG541 惰性氣體和鹵化 烴（七氟丙烷）氣體等；這些氣體滅火系統(tǒng)中，二氧化碳滅火系統(tǒng)早在 1993 年已有 設(shè)計(jì)規(guī)范，然而近年來(lái)由于電訊業(yè)、 IT 業(yè)的大發(fā)展，電訊機(jī)房、計(jì)算機(jī)房等對(duì)氣體 滅火的需求量越來(lái)越大，深圳、上海、北京、廣東、浙江等先后批準(zhǔn)出版了地方性 的有關(guān) IG541 惰性氣體滅火系統(tǒng)和七氟丙烷滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收規(guī)范；在 二氧化碳滅火系統(tǒng)廣泛使用的基礎(chǔ)上，又推動(dòng)了 IG541 惰

3、性氣體滅火系統(tǒng)和七氟丙 烷滅火系統(tǒng)的大量使用，尤其是七氟丙烷滅火系統(tǒng)應(yīng)用更為廣泛；七氟丙烷及其滅 火系統(tǒng)現(xiàn)已成為世界上主要的鹵代烷 1301 氣體替代滅火劑和滅火系統(tǒng)。1.1 七氟丙烷滅火劑的物理性質(zhì)七氟丙烷（FM2O0作為潔凈的氣體滅火劑對(duì)大氣的臭氧層沒(méi)有破壞作用，它具有無(wú) 色、無(wú)味、滅火后無(wú)固、液相殘留物，不導(dǎo)電、不擊穿電子電器設(shè)備等良好的性質(zhì)，液相儲(chǔ) 存具有良好的穩(wěn)定性，應(yīng)用于全淹沒(méi)系統(tǒng)，滅火以冷卻、降低氧濃度和化學(xué)抑制作用為 原理、滅火效果好；被美國(guó)環(huán)境保護(hù)署推薦，得到美國(guó)NFPA2001及ISO的認(rèn)可。1.2 滅火劑本身的毒性滅火劑本身屬于低毒，國(guó)外經(jīng)過(guò)大量的毒性試驗(yàn)，七氟丙烷的毒性

4、與1301 相當(dāng)，在 9%的體積濃度下，被試驗(yàn)的動(dòng)物沒(méi)有出現(xiàn)可觀察到的不良反映，以計(jì)算機(jī)房為例，設(shè)計(jì)滅 火濃度為 8%，所以是安全的。1.3系統(tǒng)特點(diǎn)與現(xiàn)有的各種 潔凈的氣體滅火系統(tǒng)相比較，七氟丙烷（ FM2O0系統(tǒng)設(shè)計(jì)滅火濃度 較低，滅火劑噴放及滅火時(shí)間與鹵代烷1301相當(dāng)、滅火迅速而有效，且液相儲(chǔ)存，儲(chǔ)存瓶少、儲(chǔ)瓶間小，雖滅火劑用量比鹵代烷1301大、但現(xiàn)七氟丙烷滅火劑價(jià)格已比鹵代烷1301價(jià)格便宜；與現(xiàn)有的其他的氣體系統(tǒng)相比，一次性投資比較低。1.4系統(tǒng)的成熟性七氟丙烷系統(tǒng)具有已批準(zhǔn)的地方性的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收規(guī)范的支撐以及大量應(yīng)用的實(shí)踐、 經(jīng)驗(yàn)和滅火技術(shù)的成熟、有一套比較方便的手算方法，便

5、于設(shè)計(jì)人員掌握系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。 2七氟丙烷與鹵代烷 1301滅火劑及其系統(tǒng)的比較：鹵化烴系統(tǒng)是從1990年開始開發(fā)的一種較新的滅火系統(tǒng)，主要目的是要替代鹵代烷系統(tǒng)； 現(xiàn)市場(chǎng)中鹵化烴滅火劑主要有：HFC-23（三氟甲烷、FE13、HFC-236fa （六氟丙烷、FE36、 HFC-227ea（七氟丙烷、FM200，這些滅火劑是由碳原子 C,氫原子H和鹵素原子（F）組成的 氣體混合物，這些原子由鍵連接；包括正在研制的CF3I （三氟一碘甲烷、FIC）,都屬鹵化烴滅火劑。然而這些鹵化烴滅火劑廣泛應(yīng)用于氣體滅火系統(tǒng)的暫時(shí)還只有七氟丙烷滅火系統(tǒng)， 從目前的情況來(lái)看，七氟丙烷（FM200是鹵代烷1301

6、滅火劑比較理想的替代品。2.1技術(shù)參數(shù)比較七氟丙烷（FM200滅火劑與鹵代烷1301滅火劑設(shè)計(jì)及安全濃度見(jiàn)表一；設(shè)計(jì)及滅火范 圍見(jiàn)表二；滅火系統(tǒng)對(duì)比見(jiàn)表三：表一設(shè)計(jì)及安全濃度滅火劑濃度%（V/V）名稱燒杯庚烷噴嘴熄滅濃度推薦最小的設(shè)計(jì)濃度NOAEL LOAELFM-2006.5（ 5.8 ）7910-10.5鹵代烷 13013.555 7.5注：NOAE 無(wú)毒性反應(yīng)的最高濃度,LOAE有毒性反應(yīng)的最低濃度。噴放時(shí)間（計(jì)算機(jī)房）1010貯存環(huán)境溫度（ C）0 50-20 55 C噴咀入口壓力（MPa）2.5Mpa系統(tǒng)：0.5Mpa不小于中期壓力的 50%4.2MPa系統(tǒng)：0.8 Mpa可撲滅火災(zāi)

7、類型（表面）、B類、C類類（表面）、B類、C類對(duì)防護(hù)區(qū)人員的影響低毒低毒名稱噴射時(shí)間抑制時(shí)間火火范圍鹵代烷130110 S10mi n1.可燃液體和可熔化固體的火災(zāi)；2.可燃固體的表面火災(zāi)；FM-20010 S10min3.電氣火災(zāi)；表三滅火系統(tǒng)對(duì)比滅火齊U七氟丙烷（FM200）鹵代烷1301貯存壓力（MPa）2.5 MPa、4.2 Mpa2.5 MPa、4.2 Mpa滅火劑充裝密度不宜大于1150kg/ m不宜大于1125kg/ m貯存狀態(tài)液態(tài)液態(tài)表二設(shè)計(jì)及滅火范圍設(shè)計(jì)濃度（計(jì)算機(jī)房）8%5%對(duì)防護(hù)區(qū)大小的限制AA滅火方式全淹沒(méi)系統(tǒng)全淹沒(méi)系統(tǒng)滅火劑輸送距離B規(guī)范中無(wú)建議系統(tǒng)可供參照規(guī)范七氟丙

8、烷火火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程鹵代烷1301滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范DG/TJ08-307-2002GB50163 - 1992注2 : 1.A 為建議面積不大于 500m2,體積不大于 2000；采用予制滅火系統(tǒng)時(shí)：面積不宜大于 100應(yīng)3 體積不宜大于300m。2.B為七氟丙烷滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程條文說(shuō)明中建議滅火劑輸送距離2.5MPa：直線距離不大于30m 4.2MPa：直線距離不大于 45m氮?dú)馔獠勘硥簡(jiǎn)?dòng)時(shí)：直線距離不大于100m3.七氟丙烷滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程DG/TJ08-307-2002為上海市工程建設(shè)規(guī)范。從以上三表的對(duì)比可以看出，七氟丙烷（FM200滅火劑與鹵代烷1301滅火劑在設(shè)計(jì)、安全濃度、滅火范

9、圍和系統(tǒng)對(duì)比等方面都很接近。2.2經(jīng)濟(jì)比較氣體滅火系統(tǒng)的價(jià)格是與被保護(hù)的防護(hù)區(qū)多少及大小等直接有關(guān)，在此，僅對(duì)防護(hù)區(qū)設(shè)置一套氣體滅火系統(tǒng)為例，同樣保護(hù)一個(gè)計(jì)算機(jī)房，由于各氣體滅火系統(tǒng)儲(chǔ)存壓力、滅火濃度和密度等原因，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差異較大，經(jīng)濟(jì)比較見(jiàn)表四：表四經(jīng)濟(jì)比較系統(tǒng)名稱七氟丙烷鹵代烷1301高壓二氧化碳IG541瓶組數(shù)M約 0.56M約3M約7M儲(chǔ)瓶間面積M約 0.7M約2M約 2.6M一次性投資M約 0.7M約 1.4M約 2.7M注：M為一個(gè)單位。3七氟丙烷滅火系統(tǒng)使用注意事項(xiàng)3.1 防護(hù)區(qū)的大小七氟丙烷（FM2O0滅火系統(tǒng)由于滅火劑儲(chǔ)存壓力低，藥劑輸送管道距離、防護(hù)區(qū) 的空間有一定的限

10、制，對(duì)當(dāng)前較大空間的防護(hù)區(qū)以及多個(gè)防護(hù)區(qū)的組合分配系統(tǒng)都 帶來(lái)一定的困難；有待于技術(shù)上得到進(jìn)一步發(fā)展。針對(duì)以上的情況，上海已有多個(gè) 項(xiàng)目對(duì)七氟丙烷滅火系統(tǒng)在系統(tǒng)上作了技術(shù)處理，如上海的科技城、電信大樓等項(xiàng)目，采 用七氟丙烷（FM200滅火系統(tǒng)來(lái)保護(hù)較大空間的防護(hù)區(qū)的情況；另外，設(shè)計(jì)中還可以采取 以下措施提高滅火劑輸送距離，降低儲(chǔ)存鋼瓶的充裝率，針對(duì)一個(gè)防護(hù)區(qū)2.5Mpa 的儲(chǔ)壓系統(tǒng)滅火劑輸送管道的距離可達(dá)到 45米左右，4.2Mpa的儲(chǔ)壓系統(tǒng)滅火劑輸送管道的距離可達(dá) 到 60米左右；也可采用氮?dú)馔獠勘硥簡(jiǎn)?dòng)，使系統(tǒng)滅火劑輸送距離達(dá)到100米，有利于設(shè)置多個(gè)防護(hù)區(qū)的組合分配系統(tǒng)。3.2 熱分解產(chǎn)

11、物氫氟酸首先七氟丙烷滅火劑在正常的設(shè)計(jì)滅火濃度下若發(fā)生誤噴，對(duì)人體和財(cái)產(chǎn)是安全的；相反 CO2 滅火劑可引起人的窒息，所以強(qiáng)調(diào)慎在經(jīng)常有人的場(chǎng)所使用；然而 七氟丙烷滅火劑在滅火過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱分解物氫氟酸（HF） ，在撲滅 A 類火災(zāi)中（如計(jì)算機(jī)房）與鹵代烷 1301熱分解產(chǎn)物 HF和HBr相當(dāng)（最大值 300mg/L左右），在低 濃度的情況下，氫氟酸 （HF） 對(duì)人體是有刺激性的，在其他類型 火災(zāi)中，七氟丙烷滅 火劑產(chǎn)生的熱分解物要高于鹵代烷 1301 的 38 倍， 對(duì)人體是有害的； 熱分解物 （HF） 對(duì)財(cái)產(chǎn)的影響方面， 美國(guó)有關(guān)部門曾將 IBM-PC的兼容性多功能板 （主板）暴露在一定

12、規(guī)模的七氟丙烷滅火的火災(zāi)環(huán)境中，他們發(fā)現(xiàn)，在HF濃度達(dá)到5000mg/L的大氣中暴露15min，這些主板并未出現(xiàn)功能損害；另一試驗(yàn)：將主板放置在滅火后HF濃度估計(jì)為 550mg/L 的環(huán)境中 30min ，這些主板 90 天都未發(fā)現(xiàn)故障 3 。上海市消防局和 上?；ぴO(shè)計(jì)院曾為編制上海市七氟丙烷技術(shù)規(guī)程的需要，在 2001 年也曾將一塊線路板放置在七氟丙烷滅火試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)過(guò)滅火后，線路板也沒(méi)有損壞。根據(jù)美國(guó)國(guó) 家航空和空間管理局（NASA的研究表明，暴露在 HF和HBr濃度不超過(guò) 700mg/L時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備的故障；在濃度為 7000mg/L 時(shí)，可注意到明顯的腐蝕，且發(fā) 生某些操作故障

13、 。大量的試驗(yàn)表明，在用足夠的七氟丙烷（FM200滅火劑和在規(guī)定的噴放時(shí)間內(nèi)噴放的情況下，撲滅 A類可燃物火災(zāi)產(chǎn)生的HF濃度較低（最大值 300mg/L 左右）、撲滅B類可燃物火災(zāi)產(chǎn)生的HF濃度最大值大約在 900mg/L2400mg/L之間。當(dāng)然， 不管是哪種滅火劑滅火， 在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)燃燒物本身就會(huì)產(chǎn)生大量的熱和釋 放大量燃燒產(chǎn)物， 使人員不可能、 也無(wú)法在防護(hù)區(qū)內(nèi)停留 （與暴露在 HF 濃度下無(wú)關(guān)） ， 否則人員同樣會(huì)受到高熱和煙霧的傷害；即使是 IG541 惰性氣體，雖然滅火劑滅火 的主要機(jī)理是物理作用，滅火時(shí)滅火劑本身不會(huì)產(chǎn)生熱分解物，但是在滅火過(guò)程中 燃燒物由于燃燒仍會(huì)產(chǎn)生大量的熱量和

14、煙霧，也應(yīng)避免不必要地暴露在惰性氣體所 導(dǎo)致的低氧環(huán)境中；故在設(shè)計(jì)中首先應(yīng)考慮的是系統(tǒng)的滅火效果及人員疏散的安全 措施。（ 1）根據(jù)火災(zāi)的類別選擇合適的設(shè)計(jì)滅火濃度以及在防護(hù)區(qū)火災(zāi)時(shí)要求滅火 劑噴放時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)滅火濃度，盡可能地在火災(zāi)發(fā)生后，在最短的時(shí)間里將火 撲 滅；因?yàn)樗械幕馂?zāi)都會(huì)產(chǎn)生有毒的燃燒產(chǎn)物和煙霧，其濃度與燃燒物性質(zhì)、火災(zāi)的大小、 滅火劑噴放時(shí)間、撲滅時(shí)間的長(zhǎng)短，都有直接的影響，在七氟丙烷滅火過(guò)程中熱分解物HF的多少同樣與以上因素有關(guān)；（ 2）防護(hù)區(qū)內(nèi)外設(shè)置提示采用氣體系統(tǒng)的保護(hù)警告標(biāo)志；使系統(tǒng)在平時(shí)保持 良好的備機(jī)和人員的知情狀態(tài)；（ 3）在防護(hù)區(qū)域內(nèi)設(shè)置探測(cè)出火災(zāi)后能立即動(dòng)

15、作的聲、光報(bào)警裝置；提醒人 員防護(hù)區(qū)已發(fā)生火災(zāi)或異常情況；防護(hù)區(qū)外應(yīng)設(shè)置滅火劑噴放指示信號(hào)，以防止人 員的誤入。（ 4）按要求設(shè)置緊急照明和疏散方向標(biāo)志，確保迅速、安全地疏散；（ 5）設(shè)置合適的疏散通道并保持其暢通；以保證人員在30S 內(nèi)撤離火場(chǎng)；（6）防護(hù)區(qū)不宜有不能關(guān)閉的開口，除泄壓口外，應(yīng)能在滅火劑噴放前自動(dòng) 關(guān)閉，防護(hù)區(qū)的出口應(yīng)設(shè)置向外開啟的并能自動(dòng)關(guān)閉的門；保證人員在任何情況下 均能從防護(hù)區(qū)內(nèi)安全撤離及保持防護(hù)區(qū)滅火劑濃度；（ 7）配置一定量的獨(dú)立呼吸器，以備緊急救護(hù)未逃離防護(hù)區(qū)的人員；（ 8）防護(hù)區(qū)應(yīng)設(shè)置通風(fēng)換氣設(shè)施；以備滅火后及時(shí)對(duì)防護(hù)區(qū)進(jìn)行換氣。4. 應(yīng)用實(shí)例：上海XX電信大樓

16、的傳輸機(jī)房，一期工程防護(hù)區(qū)面積 252m，體積1335 m，用貯存壓 力2.5Mpa七氟丙烷滅火系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，設(shè)計(jì)滅火濃度 8%滅火劑896 kg,設(shè)置180升鋼瓶 8只，鋼瓶間設(shè)置在防護(hù)區(qū)的南面；二期在原鋼瓶間北面增加一個(gè)防護(hù)區(qū)，其面積540 m （層 高 5.3 米）、體積 2862 m ，最遠(yuǎn)端距離原鋼瓶間 45米，該大樓防護(hù)區(qū)的條件超過(guò)了規(guī)定要求；如另設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)，投資大、還需增加一個(gè)儲(chǔ)瓶間，為充分利用原有的氣體滅火系 統(tǒng)，對(duì)原有一期系統(tǒng)以及二期所要上的七氟丙烷（FM2O0滅火系統(tǒng)作了技術(shù)上的改進(jìn)，將一期七氟丙烷滅火系統(tǒng)改裝成組合分配系統(tǒng)， 并將二期的防護(hù)區(qū)人為地劃分為二個(gè)區(qū)， 靠近 鋼瓶間的一個(gè)區(qū)（人為劃分的區(qū)）由一期七氟丙烷滅火系統(tǒng)保護(hù)，噴放時(shí)間 9.1 秒，噴頭的 末端壓力為0.5808Mpa；另一個(gè)區(qū)（人為劃分的另一半）由二期新設(shè)置的貯存壓力2.5Mpa七氟丙烷滅火系統(tǒng)保護(hù)，設(shè)計(jì)滅火濃度也為 8%滅火劑930 kg,由于滅火劑的輸送距離大， 適當(dāng)降低儲(chǔ)存鋼瓶的充裝率，設(shè)置 180升鋼瓶 10只（由于充裝率降低，須增加二只鋼瓶） ， 噴放時(shí)間9.