文 献 综 述

前言：

火已经伴随人类几十万年了，从元谋人起，就出现了人类利用火的痕迹。但是随着人类社会科技的发展，对火的利用越来越多，火对人造成的伤害也越来越多，由火引发的灾难多种多样，因此，也产生了很多不同的消防手段和方式。以水制火是最传统的一种消防灭火方式，一直到今天，水依然在灭火剂领域中占有很大地位。但是水已经不能完全满足人类的灭火需求了，有很多特殊场所和特殊火灾不适合用水来作为灭火剂，比如一些放置精密仪器，纸制品等容易受潮或不能受潮的物件的场所和电气火灾，所以人们发明或发现了一些新型的灭火剂，来应对这些特殊火灾。泡沫灭火和气体灭火等灭火手段应运而生。下面，我主要来介绍一下气体灭火系统。

气体灭火系统

以气体作为灭火介质的灭火系统成为气体灭火系统。根据灭火介质的不同，气体灭火系统可以分为：哈龙（卤代烷）1301、1211灭火系统，二氧化碳灭火系统，新型惰性气体（IG541）灭火系统，洁净气体（哈龙替代物）灭火系统，气溶胶灭火装置等。其中二氧化碳灭火系统根据储存压力的不同又可分为高压二氧化碳灭火系统和低压二氧化碳灭火系统。

气体灭火系统按其对防护对象的保护方式可分为全淹没系统和局部应用系统两种形式。按其装配方式又可分为灭火系统和无管网灭火系统；在管网灭火系统中又可分为分配式灭火系统和单元独立式灭火系统。

1．哈龙（卤代烷）1301、1211灭火剂

在灭火、防爆和抑爆方面具有独特优越的性能，在世界各地很多重要场所曾获得广泛应用。但是，哈龙气体属于卤代烷烃类物质，对大气臭氧层具有巨大的破坏作用，以至于对大自然以及人类有很多恶劣影响，迫使人类不得不重视它的负面效应，这已引起全世界的极大关注。1984年在加拿大的蒙特利尔召开了划时代意义的全球会议，通过了《关于小号臭氧层武士的蒙特利尔议定书》修正案规定，工业发达国家停滞生产实用哈龙的最后期限定于1994年，发展中国家可延长至2005年，我过已在议定书上签字同意，将在2005年以前全部淘汰哈龙1211，在2010年以前全部淘汰1301。

2．二氧化碳灭火剂

是目前广泛实用的灭火剂之一，适用于扑救气体火灾，甲、乙、丙类液体火灾，电气设备、精密仪器、贵重设备火灾，图书档案火灾和一般固体物质火灾。二氧化碳灭火剂的缺点是灭火浓度大、高压储存的压力太高、低压储存时需要制冷设备、膨胀时能够产生静电放电等。二氧化碳灭火剂的主要作用是西施空气中的氧浓度，使其达到燃烧的最低需氧量一下，火即自动熄灭。二氧化碳灭火剂是将二氧化碳以液态的形式加压充装于灭火器中，因液态二氧化碳易挥发成气体，挥发后体积将扩大760倍，当它从灭火器里喷出时，由于汽化吸收热量的关系，立即变成干冰。此种霜状干冰喷向着火出，立即汽化，而把燃烧处保卫起来，起了隔绝和稀释氧的作用。当二氧化碳占空气的浓度为30%~35%时，燃烧就会停止，其灭火效率很高。此外，二氧化碳灭火时具有一定的化学抑制作用，但与其它化学灭火剂相比，对燃烧的化学抑制作用较小，以致其在灭火时的作用不太明显。

3．IG541混合气体灭火剂

是目前国际上公认的可替代卤代烷灭火剂的”绿色”环保型气体，已在国际上广泛使用。它是由氮气、氩气和二氧化碳按一定比例完全自然组合而成，（其成份及质量要求见下表）其臭氧耗损潜能值ODP=0（对大气臭氧层无破坏），温室效应值DWG=0（不造成温室效应），具有无色、无味、不污染设备、无腐蚀性、绝缘性能好等特点。

灭火剂的灭火原理：

众所周知，一种物质维持燃烧需具备三方面要素：a、本身应是可燃物；b、需有助燃剂（氧气）；c、需达到一定的温度。通常情况下，防护区内氧气的浓度为21％左右，如果使防护区中氧气浓度下降，减少空气中的氧含量，那么可燃物中因氧含量的下降可使燃烧时热的产生率减小，当热产生率减小到低于热散失率的时候，燃烧就会停止。实验证明，当环境中氧气浓度降至15%以下时，大部分可燃物将停止燃烧。火灾时，IG-541混合气体喷放到防护区后，可使其内氧气降至15%以下，因此可使燃烧物停止燃烧，从而将火扑灭。

4．七氟丙烷灭火系统 （清洁气体，哈龙替代物）

4.1 七氟丙烷简介

七氟丙烷（HFC 227 ea）是近几年发展的洁净气体灭火剂的一种，也是我国公安部推荐采用的。它是一种无色无味的气体，不含溴和氯元素，其化学分子式为CF3CHFCF3，相对分子质量为170，密度大约是空气的6倍，采用高压液化储存，其灭火机理是抑制化学链式反应，灭火效能与卤代烷1301相类似，对A类和B类火灾均能起到良好的灭火作用。是由美国大湖公司开发，商品名称是FM200。

具有如下特点：

（1）七氟丙烷的臭氧潜能损耗值ODP=0，温室效应潜能值GWP=2050，但其在大气中存留的时间很短，符合联合国环境规划署对洁净气体灭火剂的要求。

（2）高效，低毒。毒性测试表明，其毒性比1301还要低，适用于经常有人工作的防护区。但仍须注意，在灭火过程中，七氟丙烷会分解产生对人体由上海的气体，主要有一氧化碳、氟氢酸以及烟气。对人员暴露于七氟丙烷中的时间限制为：

1）9%体积浓度一下，无限制、

2）9%~10.5%，限制为1min

3）10.5%以上，避免暴露

（3）不导电、不含水性物质，不会对电气设备、磁带、资料等造成损害，并能提供有效防护。

（4）不含固体粉尘、油渍。它是液态储存，气体释放；喷后可自然排出或由通风系统迅速排除；现场无残留物，不受污染，善后处理方便。

4.2 七氟丙烷灭火剂的灭火机理

七氟丙烷作为灭火剂其灭火过程要通过物相的改变，由液相到气相再经分解来完成，其灭火是物理作用化学作用参半。

物理作用主要是冷却。就卤代烷来说，大凡相对分子质量大的，汽化潜热就打，故七氟丙烷冷却效果好；同时，七氟丙烷蒸汽在火场中，受热进行分解也要吸收能量(热能)，在卤元素中氟的稳定性最高，七氟丙烷的氟原子数为7，且分解发生在碳氟键上，消耗的能量大，冷却效果就越好。

4.3 七氟丙烷灭火剂应用范围

（1）适用范围

1）电气火灾

2）液体火灾或可熔化的固体火灾

3）固体表面火灾

4）灭火前能切断气源的气体火灾

（2）适用的火灾区域

1）防护的设施含贵重物品、无价珍宝，或公司赖以生存发展及维持正常运行所需资料档案及软硬件设施等。

2)无自动喷水灭火系统或实用水系统会造成损失的设施。

3）人员常住的区域。

4）药剂喷放后清晰残留物有困难的区域。

5）药剂钢瓶存放空间有限，少量灭火药剂能达到灭火效能的区域。

6）防护对象为电器设施，须使用非导电性的灭火药剂的区域。

（3）典型的防护设施

数据处理中心，电信通讯设施、过程控制中心，昂贵的医疗设施，贵重的工业设备，图书馆、博物馆及艺术馆，机械人，洁净室，消声室，应急电力设施，易燃液体储存区等。

（4）不得用于扑救含有下列物质的火灾

1）含氧化剂的化学制品及混合物，如硝化纤维，硝酸钠等。

2）活泼金属，如鉀钠镁钛锆铀等

3）金属氢化物，如氢化鉀、氢化钠等。

4）能自行分解的化学物质，如过氧化氢、联胺等。

4.4 七氟丙烷气体灭火剂钢瓶的设置

在高层建筑和建筑群体中，如果各灭火分区彼此相邻或相距较近，七氟丙烷气体钢瓶宜集中设置，即采用管网灭火系统，由管路分配将灭火剂输送至保护区。可见，钢瓶可跨区公用，集中供给七氟丙烷灭火剂，但在钢瓶间需设置钢瓶分盘，在分盘上设置放气区灯及声、光报警等装置。若各灭火分区彼此相距较远，七氟丙烷钢瓶宜分区设置。由于无集中钢瓶间，故可不设钢瓶分盘，但在每个灭火分区内应肚子设置一个香肠分盘，在现场分盘上也需要设置区灯、放气灯和声光报警装置等。另外，在钢瓶分盘或现场分盘上一般应设置备用的继电器，其触点可供在放气之前的延时过程中关闭保护区内的电动门窗，进风阀，回风阀及风机等。

4.5 七氟丙烷灭火系统的工作原理

七氟丙烷自动灭火系统按设备布置形式分有固定式灭火系统、半固定式灭火系统和移动式灭火系统；按其用途分有全充满式灭火系统和局部应用灭火系统；按保护区域分有组合分配系统和单元独立系统。当建筑物内或建筑物内存在多个需要保护的区域时，可以将几个保护区域组合起来，共同建立一套灭火剂储存装置，这样建立起来的系统称为组合分配系统；相对而言，如果每个保护区域单独装设一套储存装置，称为单元独立系统。

所谓全充满式灭火系统，就是采取管网组合分配方式，将钢瓶间的钢瓶通过官网与设置在建、构筑物内的喷头连接起来，火灾时能向室内均匀施放七氟丙烷灭火剂并达到灭火浓度的系统。在无人居住或人员在30s内能车里的计算机房、贵重设备和精密仪器室、变配电室、书库、档案库、资料室和地下室等容积在规定范围以内，且密闭性较好的房间，宜采用全充满式灭火系统。而局部应用灭火系统，即为单元独立灭火系统，在建筑物内设置固定喷头和移动式喷枪，并通过管网与钢瓶间的钢瓶相连接。在火灾发生时，能向起火部位释放七氟丙烷灭火剂并达到灭火浓度。在建筑空间较大，不易形成全室火灾的局部火险点，如易燃可燃液体容器和可燃气体设备的敞口部位、重要设备、机组等部位，宜设置局部应用灭火系统。

在应用七氟丙烷自动灭火系统时，气体灭火分区的划分应符合下列规定：1）灭火分区应以固定的封闭空间来划分；2）当采用管网灭火系统时，一个灭火分区的防护面积不宜大于500平方米，容积不宜大于2000立方米；当采用无管网灭火装置（将贮存灭火剂的容器、阀门和喷头等组合在一起的灭火装置）时，一个灭火分区的防护面积不宜大于100平方米，容积不宜大于300立方米，且设置的无管网灭火装置的数量不应超过8组。

结语：

我国在2010年前已经完成了对哈龙1301灭火系统的淘汰，取而代之的是更多的清洁气体灭火系统，这对我国的可持续发展战略以及地球大气环境都有着深远的正面影响。随着人类不断发展，把环境问题放在第一位已经为大多数国家所认可，消防手段清洁化已经成为大的趋势，但是万变不离其宗，消防的根本目的是防止和消灭火灾，为人类造福。

参考文献：

[1] GB18614-2002 七氟丙烷(HFC227ea)灭火剂

[2] GB16669-1996 二氧化碳灭火系统及部件通用技术条件

[3] GB 4396-2005 二氧化碳灭火剂

[4] 张学魁.张烨 . 建筑气体灭火系统 . 化学工业出版社 安全科学与工程出版中心

[5] 郭树林.石敬炜 . 火灾报警 灭火系统设计与审核细节100 . 化学工业出版社 安全科学与工程出版中心

[6] 张凤娥,杨建青 . 消防应用技术 . 中国石化出版社

[7] 濮容生,何军,杨国飞,濮励 . 消防工程 . 中国电力出版社

[8] 李念慈,张明灿,万月明 . 建筑消防工程技术 . 中国建材工业出版社

[9] 郞禄平 . 建筑自动消防工程 . 中国建材工业出版社

[10] 龚延风,陈卫 . 建筑消防技术 . 科学出版社

[11] 郑端文,刘海辰 . 消防安全技术 . 化学工业出版社

[12]维基百科

[13] 劉祥輝（臺灣）. 消防工程手冊 理論與實際 第二版 . 全華圖書股份有限公司

[14] 徐晓楠 . 灭火剂与应用 . 化学工业出版社

[15] 徐晓楠 . 灭火剂与灭火器 . 化学工业出版社 安全科学与工程出版中心