新型氣體滅火劑七氟丙烷的性能分析及研究

鄒明才

（信豐縣消防救援大隊，江西贛州 341600）

1 滅火消防裝置概述

為減少火災對人們生產生活帶來的危害，除了要提升人們防火意識外，火災發生期間，還應妥善選擇滅火方式。滅火消防裝置，具體應用期間，應結合火災發生情況與位置妥善采取滅火方法，便于降低火災危害，提升實際滅火效率。

1.1 液體滅火器

目前最常用的液體滅火器水霧滅火器，利用噴頭將滅火器內部的噴頭原理細化水霧，水霧具有更快的蒸發速度，迅速吸收溫度實現降溫，也能覆蓋燃燒物體表面達到窒息效果，最終實現滅火。由于水分并不會產生污染，所以環保效果較好。但是該方法也存在適用范圍問題，僅能應用在單純性火災中，由于水容易和其他化學藥品發生反應，而且會導致電路短路，使用該方法容易導致更嚴重的損失，甚至會加重火災。

1.2 泡沫滅火器

二氧化碳在液罐中儲存，滅火時可以噴射泡沫，泡沫中含有大量二氧化碳，覆蓋火層后能隔絕空氣，阻止燃燒。但是使用泡沫滅火器也存在見效慢、成本高的問題，可能滅火不完全，有復燃風險。對固體燃燒、油脂類燃燒，使用泡沫滅火器的控制效果較好，但是由于使用范圍窄，所以缺陷比較大。

1.3 干粉滅火器

干粉滅火器屬于一種固體滅火器，具有滅火功能的化學物品以干粉儲存，干粉的主要成分是碳酸氫鈉，原料比較容易制取，成本很低，有較高的產量，并且運輸比較容易，所以市面上的干粉滅火器也都以該產品為主。并且干粉滅火器的撲救效率很高，所以應用場合很多，是目前市面上最常見的滅火器。但是這類滅火器很難解決金屬火災和帶電火災，甚至會提升火災的嚴重性，所以這類滅火器也容易導致比較大的 隱患。

1.4 氣溶膠滅火器

氣溶膠中包括氧化劑、還原劑和黏合劑，滅火時會發生反應，獲得滅火介質和吸收能量，達到滅火目的。氣溶膠為顆粒比較小的微米級顆粒，而且蒸發性很強，可以有效覆蓋著火點，也能依靠蒸發和反應吸熱降低溫度，實現化學滅火和物理降溫的雙重滅火控制。使用氣溶膠滅火器能快速完成滅火工作，滅火后也很難復燃，屬于十分優秀的滅火裝置。但是氣溶膠滅火器所使用的滅火劑并不環保，在高效率滅火的同時也會造成一定的環境污染，雖然制取方便，但是仍然有較高的生產成本，所以滅火經濟性比較差。由于氣溶膠在滅火過程中會發生化學反應，而且滅火過程中溫度并不是恒定不變的，在存放不當的情況下，也有可能變質或者自燃，所以這類滅火劑的使用受到了比較大的限制。

1.5 氣體類滅火器

氣體滅火器使用不燃燒的氣體滅火，比如二氧化碳滅火器等，由于基本不會傷害到燃燒物體，所以一般應用在貴重物品的防火工作中，比如檔案室、計算機機房等，可以最大程度減少損失。氣體滅火劑比較環保，可以應用的情況較多，但是在制取上比較困難，由于成本較高所以應用并不廣泛。

2 七氟甲烷滅火劑優勢分析

哈龍1211和1301滅火劑中有溴元素和氯元素，火后會產生對臭氧層造成破壞的氣體，雖然滅火效果較好，但是有比較嚴重的環境污染問題。所以，目前行業內在尋找能取代哈龍氣體滅火劑更為環保清潔的材料。七氟丙烷滅火劑的滅火效果好，并且污染較低，成為哈龍1211和1301滅火劑的主要替代品，性能上相對于其他滅火劑也優勢明顯。

2.1 相對更加環保

七氟丙烷的滅火過程屬于化學滅火，滅火過程中會一同燃燒，反應比較充分，一般不會殘留，其他反應物生成比較少，因此對環境的污染程度很低，是一種相對環保的滅火裝置。七氟丙烷的制取原料為丙烷、無水氫氟酸，反應原料也比較清潔，并不會危害環境，可以實現全生命周期的環保，所以和其他化學滅火劑相比，七氟丙烷的環境效益非常好。

2.2 性質穩定

七氟丙烷滅火劑儲存時為液體，并且七氟丙烷屬于惰性氣體，具有極為穩定的性質，在耐寒性和耐熱性上都比較強，其冰點為-161℃，臨界溫度也達到101.7℃，和其他氣溶膠滅火劑相比，七氟丙烷滅火劑儲存時對環境沒有過多要求，安全性很強。

2.3 對人體危害小

七氟丙烷并沒有太多毒性，而且滅火時也會充分反應，對人體并沒有太大的危害，滅火后基本反應消失，因此對人的呼吸道危害很小，所以十分安全。

2.4 可撲救火災類型多

干粉滅火器、液體滅火器、氣溶膠滅火器都存在應用范圍有限的問題，比如液體滅火劑處理一般物品的火災效果較好；干粉滅火器只適用于撲救固體物質火災、液體火災、可融化固體物質的火災、氣體火災等。但是使用七氟丙烷為主要滅火劑時，除了可以對上述類型火災進行滅火，也能滿足對其他類型火災滅火的需要。比如對電路著火、鋁合金著火的抑制效果都比較強，也能避免由于滅火導致的損壞。七氟丙烷并不導電，使得在撲救電路失火時能避免危險，保證滅火工作的安全性，因此在機房出現火災、電路短路失火時，都可以使用七氟丙烷滅火劑，快速安全地達到滅火目的；對于紙質檔案、相關重要文件也可以使用七氟丙烷進行撲救，可以在滅火的同時防止滅火劑損壞文件，極大程度上保證了文件的完整性，能給很多特殊的火災提供全新的滅火手段。

2.5 滅火效率高

在相同的火災情況下，七氟丙烷可以用相比固體滅火劑、液體滅火劑更短的時間完成對火災的撲滅工作，并且具有很高的撲救效率。滅火后，使用七氟丙烷的滅火現場并不容易復燃，能有效杜絕復燃導致的安全風險。七氟丙烷相對比較容易制取，成本非常低，所以滅火具有非常高的經濟性，能滿足各種場景的滅火要求。

3 七氟丙烷滅火機制分析

七氟丙烷作為滅火劑進行滅火是通過物理滅火、化學滅火雙重作用機制達到滅火效果，物理滅火主要依靠降溫和窒息兩種滅火方式，七氟丙烷都是以液體狀態在滅火器中封存，氣化膨脹過程中會大量吸收熱量，最終達到降低火場溫度的效果。而且由于七氟丙烷屬于一種惰性氣體，所以能夠阻隔燃燒物與氧氣的接觸，最終達到窒息效果，有效控制火勢蔓延。

從化學角度，七氟丙烷滅火劑可以在火災中吸熱熱解，并產生含氟的自由基，燃燒反應過程中產生支鏈反應的H+、OH-、O2等活性自由基可以和氣相產生作用，最終在燃燒過程中產生連鎖化學反應。所以，其滅火的根本原理在于通過反應讓火場中的自由基惰化，在穩定之后在進行鏈式反應阻斷，自由基惰化以后，火勢會被逐漸控制。七氟丙烷在產生反應滅火的過程中也會從周圍環境吸收熱量，繼續進行物理降溫，讓溫度低于燃點，從而控制火勢。

4 七氟丙烷滅火劑的不足

4.1 容易造成溫室效應

如果充分反應，七氟丙烷并不會破壞臭氧層，并且污染也比較小，但是滅火過程中會產生大量的二氧化碳氣體，由于二氧化碳氣體屬于溫室氣體，所以會導致一定的溫室效應。并且，由于七氟丙烷也是溫室氣體，過度使用容易導致溫室效應問題。

4.2 會產生HF氣體

由于七氟丙烷中屬于含氟鹵代烷，所以高溫作用下可能會分解產生氟化氫，這些氣體在和空氣中的水結合將會產生白霧狀的氫氟酸，具有比較刺激的氣味。氫氟酸的腐蝕性很強，會對周圍環境和物品都產生影響，根據目前的實驗研究，氫氟酸的生成必須嚴格控制周圍環境，如果現場火勢不大，而且火災范圍比較小，使用七氟丙烷滅火之后很難在現場產生氫氟酸，或者濃度極小可以忽略不計，因此對于規模較小的火災，安全風險很低。但如果現場的火災很大，使用七氟丙烷就很容易產生氫氟酸氣體，所以必須加強保護，避免傷害消防員。

5 七氟丙烷氣體滅火劑安全性

5.1 毒性分析

當前，可用LOAEL、LC50、NOVEL代表七氟丙烷氣體滅火劑毒性。其中，NOVEL指未觀察到的濃度，該濃度下，試驗動物不會出現不良反應。LOAEL指最低可觀察反應濃度，其代表不良反應發生時的最低濃度。LC50即半數死濃度，也就是引起一般動物死亡的試驗濃度。結合動物中毒試驗結果發現，某一濃度下可認為七氟丙烷滅火劑沒有毒性，且不會更改細胞當中的遺傳物質。七氟丙烷氣體滅火劑毒性參數是：設計體積最小分數7%，杯桿燃燒法體積5.8%；NOVEL體積分數9.0%；LOAEL體積分數10.5%；LC50體積分數788.689g/L。由下表1看出，體積分數為9%作為七氟丙烷氣體滅火劑作用在動物身上是否有毒的標準。

表1 七氟丙烷氣體滅火劑撲滅A類火時HF質量濃度

5.2 熱分解毒性

高溫情況下，七氟丙烷氣體滅火劑會生成氟化氫（HF）。該物質具有較強腐蝕性，隨著濃度的不斷增加，其對人體與設備都會帶來危害。利用七氟丙烷氣體滅火劑生成的HF濃度受噴射時間、著火溫度、防護區容積、滅火時間等因素影響。研究人員就七氟丙烷氣體滅火劑撲滅A類火苗期間HF濃度展開研究，表1中為不同火災情況下的試驗數據。再者，研究人員使用濃度為7% 的七氟丙烷氣體滅火劑將A類火撲滅。噴射10s后延長時間到30s，這時生成的HF濃度和上述試驗結果一樣。

結果顯示，七氟丙烷氣體滅火劑在撲滅火災期間，可分解出很多HF，且這一濃度明顯高于哈龍分解得到的HF濃度。試驗情況下，七氟丙烷氣體滅火劑分解生成的HF含量較少，且不會危害人體健康。當人體吸收HF濃度是12g/L，此時在濃度是4.8g/L濃度HF下，1min當中近1%人會出現死亡。所以，應用條件合理的情況下，使用七氟丙烷氣體滅火劑滅火，得到的HF對人體與設備不會產生較大危害。

5.3 腐蝕性

與哈龍滅火劑類似的很多氣體滅火劑均有一定腐蝕性，不同的是腐蝕對象與程度。七氟丙烷氣體滅火劑滅火期間可生成HF，所以，人們多認為使用七氟丙烷氣體滅火劑會腐蝕電子設備。但HF腐蝕電子設備與環境當中HF含量、接觸時間、設備表層酸性物質沉積率等密切相關。試驗結果顯示，合理控制七氟丙烷氣體滅火劑噴射與滅火時間，不會產生較多HF，相應的也不會腐蝕電子設備。

6 七氟丙烷氣體滅火劑環境效應

6.1 抽樣耗損潛能值（ODP）

七氟丙烷氣體滅火劑當中沒有氯、溴等物質，滅火之后也不會對臭氧層造成破壞，七氟丙烷氣體滅火劑抽樣耗損潛能是0，這種滅火劑使用十分清潔。

6.2 溫室效應潛能值（GWP）

七氟丙烷氣體滅火劑在使用完后容易出現溫室效應，GWP值通常為0.6.但現階段很多人員都認為其和汽車與電廠排放的二氧化碳對比，溫室效應作用十分微小。

6.3 大氣留存壽命（ALT）

七氟丙烷在大氣當中的保留時間超過30a，且會對大氣構成永久性破壞。現階段，西方國家已經將其列為受控應用計劃范圍中，不可將其長期使用。

7 七氟丙烷滅火劑應用

目前七氟丙烷滅火劑依然存在一定的缺陷，但是技術上已經比較成熟，由于性價比很高，對火災可以獲得比較徹底的撲救效果，所以值得普遍推廣，且具有廣泛應用潛質。

7.1 在建筑防火中使用

為了保證建筑安全，很多建筑在設計時都會專門設置防火、滅火裝置，建筑內部會安裝大量的消防設備和消防管道。七氟丙烷滅火劑可以儲藏在消防管道中，設計師可以聯合專業人員設計管道的壓強、管道內溫度，并在事宜條件下灌注七氟丙烷滅火劑，建筑出現火災后能馬上做出反應，并完成滅火。

7.2 設置七氟丙烷滅火劑自動噴出裝置

七氟丙烷自動噴火裝置適合應用在人流較大的場合，能迅速滅火，保證人員安全。與煙霧報警器類似，報警裝置能監測周圍煙霧、一氧化碳的含量，在對應位置設置七氟丙烷滅火劑貯藏設備，煙霧報警之后，貯藏設備的開口會被打開，向外噴射七氟丙烷進行滅火。

7.3 研究有害氣體特性

七氟丙烷是具有更優秀性質的滅火劑，但是在燃燒后會有大量氟化氫氣體產生，目前一般使用釋藥法降低滅火過程中的周邊溫度，從而稀釋氟化氫的濃度保證周圍環境安全。但是釋藥法的成本比較高，仍然需要相關團隊進行更加深入的研究。為此，可以加強對有害氣體釋放控制研究的投入，總結實踐過程中經驗和理論，提升在氟化氫產生后稀釋效果，使七氟丙烷能更安全地使用。

8 結束語

現階段，七氟丙烷滅火劑作為代替哈龍滅火劑的首選，但使用期間，有必要采取措施彌補其應用缺陷。七氟丙烷相對于其他類型滅火劑擁有更強的性能，滅火速度快，復燃率很低，在使用和生產過程中都不會產生污染，是一種優勢明顯的滅火劑。為了滿足滅火工作的要求，可以設置七氟丙烷為滅火劑的自動噴出裝置用在建筑防火中。但是也要注意這類滅火劑在使用中可能導致的溫室效應和HF氣體污染，最大程度發揮七氟丙烷的優勢。