哈龍替代滅火劑在民用飛機手提式滅火瓶中的應用研究

胡博

【摘 要】民用飛機載人艙滅火是保障旅客和飛機安全的重要組成部分。隨著各國對民用飛機環保性能要求的提高以及各民航組織對民用飛機載人艙哈龍型手提式滅火瓶使用的一系列限制條件，應用于民用飛機載人艙手提式滅火瓶的哈龍替代滅火劑研究技術已經成為目前民機領域的研究前沿之一。本文對目前可應用于載人艙手提式滅火瓶的四種哈龍替代滅火劑的研究現狀和進展進行了分析總結，發現BTP（2-溴-3，3，3-三氟丙烯）滅火劑是目前可應用于民用飛機載人艙滅火的最理想替代滅火劑。

【關鍵詞】民用飛機；載人艙；哈龍替代滅火劑；BTP

0 引言

CCAR25.851中明確規定民用飛機載人艙內必須至少有滿足數量、均勻分布、可方便取用的手提式滅火器，并且安裝的滅火器中必須至少有一個是內裝Halon 1211滅火劑（溴基氯二氟（代）甲烷CBrC1F2）或等效物的）。

哈龍1211滅火劑是一種因其具有滅火效率高，釋放后無殘留，毒性低，成本低，無腐蝕，不導電，化學惰性強，儲存穩定等優點，而被廣泛應用于民用飛機滅火系統手提式滅火器中的一種傳統滅火劑。但同時由于其具有較高的ODP（臭氧破壞潛能值）和GWP（溫室效應潛能值），因此在1994年簽署的蒙特利爾協議中，已全面禁止了哈龍型滅火劑的生產，并對哈龍型滅火劑的使用、運輸、存儲等都進行了嚴格的限制。

目前眾多國際組織正積極致力于哈龍替代滅火劑的研發和相關規范的制定，應用于航空領域的哈龍型滅火劑被替換也逐步提上了日程。但由于民用航空器的特殊性和現有環保替代滅火劑的一些缺點，國際民航組織（ ICAO）、各適航當局以及航空工業界目前仍未形成詳細的替換方案和計劃。

美國UL已將填充Halon 1211滅火劑的手提式滅火瓶授權時間截止到2025年1月1日，EASA也提出，2018年12月31日后申請TC或單擊適航證的飛機不得填充Halon 1211滅火劑的手提式滅火瓶，國際民航組織（ICAO）提出，2016年12月31日后不得在所有飛機上使用哈龍型手提式滅火瓶，歐盟委員會提出，2014年12月31日后申請TC的飛機不得使用哈龍滅火劑的手提式滅火瓶，所有現有哈龍型手提式滅火瓶必須在2025年12月31日前退役。

隨著各國對民用飛機環保性能要求的提高以及各民航組織對民用飛機載人艙哈龍型手提式滅火瓶使用的一系列限制條件，應用于民用飛機載人艙手提式滅火瓶的哈龍替代滅火劑研究技術已經成為目前民機領域的研究前沿之一，也是民用航空在環保方面面臨的迫切任務之一。本文將對應用于民用飛機載人艙手提式滅火瓶的哈龍替代滅火劑的研究現狀和進展進行了研究，并進行一定的梳理和總結。

1 民用飛機載人艙哈龍替代滅火劑的研究現狀及對比分析

目前，FAA已評估了7種潛在的應用于手提式滅火瓶的哈龍替代滅火劑，其中3種已完成MPS試驗并獲得了UL批準，包含Halotron I（HCFC Blend B），FE-36（HFC-236fa）和FM-200（HFC-227ea）。波音公司和其合作伙伴正發起2-溴-3，3，3-三氟丙烯（以下簡稱BTP）滅火劑的研發。

HCFC Blend B 是HCFC- 123、氬氣和四氟甲烷的混合物。其主要成分HCFC- 123 的分子式為CF3CCl2H。HCFC Blend B 的沸點為27℃。

HFC- 236fa，中文名為六氟丙烷，分子式CF3CH2CF3 （C3H2F6），商品名為FE-36。常溫常壓下是一種無色、微味，不導電的氣體，沸點為-1.4℃，20℃時的臨界壓力為3.2MPa。在溫度高于750℃時開始分解。

HFC- 227ea，中文名為七氟丙烷，分子式CF3CHFCF3（C3HF7），商品名為FM-200。常溫常壓下是一種無色、微味、不導電的氣體，沸點為-16.4℃，20℃時的臨界壓力為2.912MPa。HFC- 227ea 具有良好材料相容性和熱穩定性，在高于700℃時開始分解生成氫氟酸。

BTP，中文名2-溴-3，3，3-三氟丙烯，分子式CF3CBr=CH2。是一種新型環保滅火劑，它滅火效率高，環保性好，其沸點為34℃。

上述4種替代滅火劑與Halon 1211滅火劑性能對比見表1。

從表1數據可以看出，在毒性方面，這4種替代滅火劑和Halon 1211滅火劑LOAEL和NOAEL值接近，在設計濃度下均能安全使用。

環保性方面，這4種哈龍替代產品其大氣臭氧層耗減潛能值（ODP 值）均接近于0，對臭氧層沒有明顯的破壞作用，這也是哈龍替代滅火劑的必要要求。但滅火劑的溫室效應潛能值（GWP 值）相差較大。HFC- 236fa和HFC- 227ea兩種滅火劑的GWP 值較高，是二氧化碳的3000倍以上（二氧化碳GWP 值為1），HCFC Blend B滅火劑GWP值較小，BTP滅火劑的GWP值最小，接近于0。大氣中存留時間（ALT）最短的也是BTP滅火劑，HCFC Blend B滅火劑存留時間將有1年之久，而HFC- 227ea滅火劑一旦釋放，將會在大氣中存留數十年，HFC- 236fa 更是達到了242 年。由此可見，從環保性方面來看，BTP滅火劑是十分理想的替代滅火劑，而HCFC Blend B、HFC- 236fa和HFC- 227ea由于較高的GWP 值和ALT 時間，在將來也很可能被禁止，只能作為一種過渡產品進行使用。

表2給出了填充哈龍替代滅火劑與填充Halon 1211滅火劑手提式滅火瓶在尺寸、重量方面的對比數據。從數據中可以看出，填充HCFC Blend B、HFC- 236fa和HFC- 227ea三種替代滅火劑的手提式滅火瓶是目前使用的UL5B：C類Halon 1211手提式滅火瓶大小的1.5倍，重量是2倍以上，填充BTP滅火劑的手提式滅火瓶在滅火瓶尺寸、重量方面均和Halon 1211手提式滅火瓶相近，如圖1所示。

基于上述分析，BTP滅火劑相比HCFC Blend B、HFC- 236fa和HFC- 227ea三種替代滅火劑無論在環保還是滅火瓶尺寸，重量方面均有顯著的優勢，是一種可應用于民用飛機載人艙替代Halon 1211滅火劑的理想替代滅火劑。

2 BTP滅火劑的研究進展

波音公司和其合作伙伴正在進行BTP滅火劑的研發和試驗。當前，BTP已經完成了毒性、飛機材料兼容性、環境影響、物化性質和滅火性能等一系列測試和試驗，通過了MPS（最小性能標準）測試，并于2013年向美國環保署SNAP（重要新替代品政策）和TSCA（有毒物質控制法）提交了申請，預計2015年可獲得批準。這將成為BTP滅火劑走向商業應用的重要一步。

波音公司與其合作公司合作于2009年完成了BTP環保滅火劑手提式滅火瓶的原型機并完成多項性能和環境試驗，預計將于2016年通過UL 5B：C類滅火瓶驗證試驗并取得UL標簽。

3 結論

本文對目前可應用于民用飛機載人艙的4種哈龍替代滅火劑性能進行了分析總結，發現BTP滅火劑是目前可應用于民用飛機載人艙滅火的最理想替代滅火劑。

【參考文獻】

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[責任編輯：湯靜]