摘要：本文化學論文介紹了幾種氣體滅火系統的性能，通過對滅火效能、環保性能、對保護對象的安全性、對人員的安全性、系統經濟性進行比較評價，分析幾種氣體滅火系統在工程中的選擇應用，認為七氟丙烷和IG-541將最具市場前景。
　　關鍵詞：氣體滅火系統，性能，比較，工程應用，選擇
　　隨著社會的進步和經濟的發展，越來越多的保護對象需要滅火后破壞性小的介質進行保護，氣體滅火系統以其固有的特性在該領域得到了廣泛的應用。但目前氣體滅火系統市場出現了多種氣體滅火系統并存的局面，種類繁多的氣體滅火系統給用戶帶來了更多的選擇余地，同時也給消防監督管理、設計院設計和用戶選擇產品帶來了一定的難度。本文通過對市場上常用的幾種氣體滅火系統進行比較，從而幫助分析各種氣體滅火系統在工程中的選擇應用。
　　一、 幾種常用氣體滅火系統的簡要介紹
　　1、 CO2滅火系統：CO2滅火系統是傳統的氣體滅火系統，具有成熟的應用技術。其滅火作用是物理方式，主要通過稀釋和降低空氣中可燃氣體和氧氣的濃度，從而達到抑制和滅火的目的。應用時可組成全淹沒滅火系統和局部應用滅火系統、單元獨立滅火系統和組合分配滅火系統、管網滅火系統和無管網滅火系統。
　　2、 七氟丙烷滅火系統：七氟丙烷滅火系統是哈龍滅火替代技術的一種。其滅火作用主要是化學方式，通過對燃燒反應的化學抑制作用達到滅火的目的。七氟丙烷滅火方式的應用主要以全淹沒滅火為主，可組成單元獨立滅火系統和組合分配滅火系統、管網滅火系統和無管網滅火系統。
　　3、 氣溶膠滅火系統：氣溶膠滅火系統是哈龍滅火替代技術的一種，氣溶膠的滅火作用也同樣主要是化學方式。氣溶膠滅火劑平時以固態常壓方式儲存在容器內，啟動時通過電點火器、引燃劑點燃催化固體氣溶膠藥柱，從而產生噴放氣溶膠。氣溶膠滅火方式的應用為全淹沒滅火，通常以無管網方式使用。
　　4、 混合氣體IG-541滅火系統：混合氣體IG-541滅火系統是新興的氣體滅火系統。其滅火作用是物理方式，噴放后使防護區空氣中的氧氣濃度下降燃燒的下限達到滅火的目的。IG-541滅火方式的應用主要以全淹沒滅火為主，可組成單元獨立滅火系統和組合分配滅火系統、管網滅火系統和無管網滅火系統。
　　二、幾種常用氣體滅火系統的性能比較
　　1、 滅火效能：
　　滅火效能一般從滅火濃度和滅火速度兩個方面進行衡量，滅火機理是影響滅火濃度和滅火速度的主要因素。根據燃燒理論分析，滅火可分為物理方式和化學方式。
　　上述幾種氣體滅火系統中，七氟丙烷、氣溶膠以化學滅火方式為主，其滅火濃度較低,滅火速度較快。其中七氟丙烷屬液化氣體，噴放時對防護區有一定的冷卻作用，氣溶膠噴放產生的大量惰性氣體對稀釋氧濃度有一定的作用。二氧化碳、IG-541均是以物理方式滅火，需要較高的滅火濃度和較長的噴射時間，其中二氧化碳有窒息和冷卻兩種作用，IG-541僅以稀釋防護區氧氣濃度的窒息作用實施滅火。
　　2、環保性能
　　通常情況下，評定一種滅火劑對大氣破壞的環境指標有三項：
　　1）、對臭氧層（O3）不破壞，即臭氧耗損潛能值（ODP）為零。
　　2）、不產生溫室效應或溫室效應不明顯，即全球溫室效應值（GWP）為零或很小。
　　3）、合成物在大氣中的存活壽命要短，即在大氣中的存留時間（ALT）越小越好。
　　另外，通常將滅火劑產生的殘留物污染也作為考核的一個指標之一。
　　七氟丙烷雖然ODP值為0，但GWP值較高、大氣存活壽命也比較長，有一定溫室效應影響，而且與二氧化碳一起被京都會議決議《氣候變化框架公約》納人受控范疇，但由于其滅火劑用量很少，整體環境影響不大，沒有引起人們過多的關注。二氧化碳是引起全球環境溫室效應的主要因素，滅火劑作為溫室氣體自身環保性能較差。氣溶膠雖然對大氣破壞程度的三個指標很好，但由于噴放時會分解產生部分有毒氣體，同時產生的大量固體微粒對環境造成一定程度的污染。IG541滅火劑由氮氣、氬氣和少量二氧化碳氣體組成，受熱不會發生分解，滅火劑來源于大氣，又釋放回歸于大氣，對環境沒有任何影響，稱得上是真正的“綠色”環保產品。
　　3、對保護對象的安全性
　　大多數氣體滅火系統基本都具有不導電、腐蝕性小、無污漬、滅火后不留痕跡的特點，對大多數保護對象，包括電器設備、儀器儀表、圖書檔案等都是安全的。但是由于酸性分解物的產生、高壓氣流的沖擊和液化氣體揮發引起的“結露”、“冷激”、“冷淬”現象，對保護對象的金屬表面、電路板、芯片等會產生不同程度的損害，在保護精密設備和珍貴財物時應特別關注。
　　七氟丙烷滅火劑均屬于含氟化合物，高溫明火下會受熱分解產生氫氟酸(HF)，對保護對象的金屬、玻璃表面會產生一定腐蝕性。生成氫氟酸的多少與藥劑本身、火災的大小、滅火時間長短有關。由于系統系統設計噴放時間都很短，滅火速度很快，酸性分解物的量一般很小，對大部分保護對象可不考慮其腐蝕影響。
　　二氧化碳(特別是低壓二氧化碳)噴放過程中，由于液相和固態“干冰”的快速汽化，防護區溫度會急劇下降，對保護對象產生一定程度的“冷激”、“冷淬”影響。
　　氣溶膠目前市場上出現的大都屬于熱氣溶膠，氣溶膠滅火劑需在釋放過程需要經過燃燒放熱反應，可能會出現溫度過高現象。同時生成物含大量的碳酸鹽及金屬氧化物粉塵，約占總重量的90％，滅火后對保護對象和環境會造成污染。同時懸浮于空氣中的粉塵呈電中性，容易造成精密電子電路的短路。另外，生成物中的碳酸鹽極易與水在保護對象表面形成“鹽露”，對鋁和某些鋼的腐蝕性特別大。
　　IG5-41滅火劑成分均為惰性氣體，受熱也不會發生反應，只要減壓孔板和管網設計合理、采用徑向或擋板噴頭，避免高壓氣流的沖擊，IG-541對保護對象是安全的。
　　幾種氣體對對保護對象的安全性能比較見下表：
　　表3對保護對象安全性能比較
　　名稱 腐蝕性
　　分解物 殘留物 其它影響 綜合評價
　　七氟丙烷 少量 無 無 較好
　　二氧化碳 無 無 冷激、冷淬 差
　　氣溶膠 較多 有 熱激 最差
　　IG-541 無 無 無 最好
　　4、對人員的安全性
　　滅火劑對人員安全性主要表現為三個方面：
　　1）、缺氧，引起人員窒息主要決定于滅火濃度和二氧化碳濃度，滅火濃度越高，滅火劑釋放后，防護區內氧濃度越低，越容易發生人員缺氧，二氧化碳濃度過高(超過10％)會影響人的正常呼吸，產生危險，濃度超過25％，會很快引起中毒反應，造成缺氧窒息
　　2）、中毒，藥物毒性來源于藥劑本身的毒性和分解物的毒性。
　　3）、影響逃生，主要體現在滅火劑噴放后起霧或粉塵，降低防護區的能見度。
　　二氧化碳系統由于滅火濃度高，會引起人員缺氧窒息；同時二氧化碳噴放時會因迅速氣化吸熱，可能會造成人員凍傷，噴放后產生“白霧”會影響人員逃生，因此二氧化碳滅火系統不能用于保護經常有人的場所。
　　氣溶膠由于噴放時大量粉塵煙霧降低防護區能見度，嚴重影響人員逃生，產生部分有毒氣體，對人體也有危害，因此氣溶膠滅火系統也不能用于保護經常有人場所。
　　IG-541允許使用在有人場所。IG541藥劑本身無毒性，也不會產生毒性分解物，根據美國科學家“低氧狀態下的生命維持理論“證明，空氣中含有3％～5％的二氧化碳可以刺激人體呼吸速率加快。IG541滅火劑中加入的8％二氧化碳，可起到在缺氧條件下，刺激呼吸加速，滿足人體在缺氧條件下的氧氣需求量，對人體是相對安全的，但由于系統壓力高，噴放時會產生一定的噪音，可能影響人的視覺。
　　七氟丙烷滅火劑本身具有毒性和滅火劑接觸高溫產生的酸性對人員有危害，系統設計通過控制滅火設計滅火濃度和噴放時間可降低對人員的毒性危害致安全濃度下，因此，七氟丙烷可在經常有人的場所使用。
　　總的來說，任何一種氣體滅火劑對人的生命都有一定的威脅，只是危險程度不同而已，安全性是相對的。所以，在有人場所，即使選用IG-541或七氟丙烷這些允許使用的氣體滅火系統，在系統設計時也必須對每個防護區進行必要的濃度核算，確保實際噴放后防護區的滅火劑濃度在允許的NOAEL值以下，有人工作時將系統置于在手動狀態，避免系統誤噴造成人員傷害，同時，應根據現場實際情況，設置不少于30s的延遲啟動時間，便于人員逃離火災現場。
　　5、系統經濟性
　　對于工程造價，氣體滅火系統包含藥劑成本、設備造價、管網造價、維護費用四大部分，衡量一個系統的造價，應考慮綜合造價。
　　二氧化碳、IG541混合氣體藥劑便宜，但由于滅火劑用量大、系統壓力高、儲瓶數量多，其設備造價、管網造價相對較高。七氟丙烷滅火劑價格較高，藥劑成本較大，但由于滅火劑用量少、系統壓力低，其設備造價和管網造價相對較低。氣溶膠目前僅局限于預制滅火裝置，尚無管網系統，藥劑用量少、設備簡單，其前期工程造價低，只是藥劑環境要求高、藥效時間短，系統后期維護費用較大。同時由于氣溶膠不宜采用管網輸送，對于使用組合分配系統的場所，則氣溶膠滅火系統因只能按單元獨立系統設置，因此，這類場所使用氣溶膠滅火系統會造價較高，且有一定的局限性。
　　三、幾種常用氣體滅火系統的工程應用及選擇
　　多數氣體滅火系統可以撲救氣體火災、液體或可融化固體火災、固體表面火災及部分固體深位火災、電器火災，但不能用來保護含氧化劑的化學品、活潑金屬、金屬氧化物以及不能切斷氣源的氣體火災。由于滅火劑特性和系統特點的不同，工程應用時應充分結合工程實際，綜合考慮滅火可靠性、環保性、對設備人員的安全性、工程造價、技術成熟性等因素，選擇最佳的滅火系統，以達到既定的滅火效果。
　　1、二氧化碳滅火系統
　　在氣體滅火劑中，開發應用最早的是二氧化碳滅火系統。由于其滅火劑來源廣泛、價格低廉、電絕緣性高、清潔無殘留物、長期貯存不變質，其應用較為廣泛。
　　雖然二氧化碳屬于溫室氣體，對環境有一定的影響，但是，目前消防使用的二氧化碳滅火劑全部來源于化工副產品，我國還沒有一家專門的消防用二氧化碳生產廠家。這些二氧化碳副產品即使不用于消防，也會大多數排放到大氣中，所以完全沒有必要考慮使用二氧化碳滅火系統會對環境產生影響。且二氧化碳在技術應用成熟，所以無人場所建議優先選用二氧化碳滅火系統。另外，由于二氧化碳滅火劑便宜，密度比空氣大，是目前唯一可以用于局部應用的氣體滅火系統，對保護大空間或敞開場所的專門設備特別適宜。其次，液體二氧化碳滲透性比較好，對撲滅部分固體(如棉花、紙張)深位火災效果較好。
　　2、七氟丙烷滅火系統
　　七氟丙烷是國內開發較早的哈龍替代物之一，由于性能與哈龍相似，符合人們長期使用
　　哈龍滅火系統的習慣，且滅火效能也較高，因此七氟丙烷是目前哈龍替代產品中應用最多、技術相對最成熟的潔凈氣體滅火系統。
　　七氟丙烷的儲存及釋放條件與哈龍1301相似，且系統組成大部分也相同，組成系統的硬件、軟件技術相對成熟，最適宜替代1301系統。對于經常有人的場所，也可以使用七氟丙烷進行保護。但由于七氟丙烷采用氮氣增壓，滅火劑在管網輸送過程中壓力損失較大，因此不適宜于長距離的輸送，如確實需要輸送較長距離，應考慮降低儲瓶充裝系數，加大儲瓶充裝壓力技術措施，并進行嚴格的管網阻力損失計算。
　　3、混合氣體1G-541滅火系統
　　IG541屬惰性氣體滅火系統，其環保性能和對設備的安全性能在氣體滅火系統中最佳。特別適宜對環保要求高的場所和保護精密設備和珍貴財物。
　　另外，IG-541系統壓力高、氣相高程阻力小，輸送距離遠、垂直輸送能力強，對防護區分散、管網復雜、輸送距離遠、垂直落差大的工程尤其適用。
　　但是IG541的滅火機理為物理滅火方式，滅火效率低，需要更多的藥劑用量和貯存鋼瓶、更粗的噴放管道、占用較大的儲瓶間，工程投資較大。由于其滅火劑密度和空氣接近，不能用于局部應用，也不能撲救固體物質深位火災。
　　4、氣溶膠滅火系統
　　氣溶膠具有滅火效率高、滅火速度快、對大氣臭氧層無損耗、可常壓貯存、工程造價低、設備結構簡單、安裝方便等優級點，可用于小防護區、電纜溝、地下通道、地板或吊頂夾層等場所。
　　氣溶膠滅火劑不完全燃燒產生的氣體污染環境，固體微粒的產生對滅火現場有污染和腐蝕作用，滅A類火有一定困難。不能用于保護經常有人場所，不能保護易燃、易爆場所，不宜用于管網輸送系統、不能保護精密儀器和設備、不能使用多機聯用系統保護較大空間場所。
　　5、論文結論
　　綜上論文所述，目前常見的氣體滅火系統，沒有那一種系統在滅火性、環保性、安全性、經濟性方面是十全十美的，每一種氣體滅火系統都有其優點和缺點。工程應用中，應充分結合實際情況，綜合考慮各方面因素，揚長避短、合理選擇，使氣體滅火系統各盡其能。
　　四、幾種常用氣體滅火系統的市場前景
　　前面所述的幾種氣體滅火系統，均是在哈龍限制使用的背景下得到推廣應用的，它們均為哈龍的替代物，在性能上并不能完全替代哈龍滅火系統。如到了某一天，人類開發了性能和哈龍相媲美的一種氣體滅火劑并至成熟應用，那么，以上的部分滅火系統可能會失它們在市場生存的理由。但此時，它們仍是我們氣體消防保護的生力軍，在哈龍的完全替代物問世尚為未知數之時，通過市場發展趨勢和人們對環保及安全的渴求，我們認為，七氟丙烷和IG-541將更具市場前景。
　　參考文獻：
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