几种常见气体灭火系统的比较分析

时间：2017-08-01 08:52:46 来源：未知

　　随着哈龙(1301，1221)气体灭火系统的使用在全球范围内日益受到限制和淘汰，替代哈龙产品的新型洁净气体灭火系统的开发和应用越来越受到人们的重视，目前使用的最多的是二氧化碳、七氟丙烷(FM-200)和烟烙尽(INERGEN)系统。其中二氧化碳作为气体灭火剂应用已有近一百年的历史，而七氟丙烷和烟烙尽是近年来新开发出的产品，下面谨就这三种系统的各项性能及其优缺点作一分析比较。

　　一、环保特性
　　所谓洁净气体灭火剂，除了必须有良好的灭火性能以外，还要求具备良好的环保特性。评价一种气体灭火剂环保特性的好坏，主要有三个指标，即该气体物质臭氧消耗潜能值(ODP)，对全球温室效应的影响指标(GWP)及其在大气中存留的时间。
　　在上述三种气体灭火剂中，环保特性最好的首推烟烙尽气体，因为组成该种气体的主要成分来源于大气本身，其ODP值和GWP值都为零，当然也不存在气体在大气中存流时间问题。
　　七氟丙烷气体的ODP值也为零，但GWP值为2050(哈龙1301的GWP值为5800)，在大气中的存留时间为30-40年，这说明七氟丙烷气体虽然对臭氧层无影响，但对全球温室效应的影响比较大。从环保特性上讲，它还算不上一种好的洁净气体灭火剂。
　　二氧化碳气体的ODP值同样为零，GWP值也不高(仅为1)，但目前造成的全球温室效应，使气候变暖的最主要原因却是人类大量使用石油、煤炭等所产生的二氧化碳气体。而且这种气体一旦进入大气，在大气中存留的时间高达120年，因此，从二氧化碳气体本身来讲，他的环保特性并不好。但作为灭火剂而采用的二氧化碳却并非是专门生产出来的，而是取自于其他行业的副产品。据统计，上海石化总公司每天排出的高纯度二氧化碳气体高达数千吨，这些二氧化碳除了极少部分被取作他用之外，绝大部分都被白白的排空了，所以取这些二氧化碳之一部分作为灭火剂使用，不但不会增加对环境的损害，反而是变害为利的好事。从这一角度讲，利用二氧化碳作为灭火剂不但不应受责难，而是应该提倡和鼓励。

　　二、灭火性能
　　在上述三种洁净气体灭火剂中，七氟丙烷属于化学灭火剂，而烟烙尽和二氧化碳则属于物理灭火剂。前者灭火浓度低(仅为7%)，用量小，灭火性能好，而后两者灭火浓度较高(达34-47%，甚至更高)，用量较大。其中由于大多数可燃物燃烧后的最终生成物都是二氧化碳，所以采用二氧化碳灭火剂不但有惰性抑制灭火的作用，还由于大大提高了生成物的浓度而降低了燃烧反应的速率。并且液态储存的二氧化碳在喷射灭火时气化要吸收大量的热，又具有冷却的作用，显而易见它的灭火性能要优于仅有惰性抑制灭火作用的烟烙尽气体。

　　三、安全特性
　　七氟丙烷气体对于人是有毒的，这属于一种化学毒性。虽然它的毒性较低，不是那种高毒性的化学毒气，但当这种气体在大气的浓度超过10%时，也会造成人员的中毒、失去知觉，甚至死亡，当七氟丙烷遇热分解时，其分解产物的毒性则会大大的加强。
　　二氧化碳虽然在大气存在，人的呼吸中也包含着许多二氧化碳，但高浓度的二氧化碳对人却是十分有害的，它的主要危害性在于会令人呼吸不到足够的氧气而窒息死亡，所以，二氧化碳作为灭火剂使用时，必须谨慎小心。我国在对二氧化碳灭火系统的设备制造、系统设计、工程施工、验收使用、质量管理等方面，都已制定了十分周到、全面、严格的标准和检测方法，以充分保证它的安全性和可靠性。
　　现在，值得注意的是，人们普遍认为：烟烙尽是对人体绝对无害的气体灭火剂，甚至认为，在有人员存在的区域内喷放烟烙尽气体，也可使人安然无恙，无任何影响，笔者认为，这种认识是错误和有害的。因为：第一、烟烙尽气体是由惰性气体（氮气、氩气和二氧化碳）组成的，其中不含氧气，所以烟烙尽气体对人体的窒息性与二氧化碳是相同的，人不可能呼吸烟烙尽气体而生存；第二、所谓烟烙尽气体灭火剂的安全性仅仅体现在当空气中加入一定比例的烟烙尽时，可以使原空气中的氧含量由21%下降到12～15%，在这种低氧气浓度的氛围中，燃烧将不在继续，而人却能依靠其中4%左右二氧化碳对呼吸系统的刺激继续呼吸不至于窒息死亡（如同在高山缺氧地区的呼吸一样）。但是，这种情况只有在烟烙尽气体与空气按一定比例混合均匀后才会存在，当高浓度的烟烙尽气体从喷嘴喷放到封闭空间时，置身于气流中的人不可能呼吸到起码的氧气，其人身安全是不可能得到保证的。因此，烟烙尽的安全性只是相对的，危害性才是绝对的；第三、片面强调烟烙尽气体灭火剂的安全性，而闭口不谈或掩盖其危害性的本质，势必造成该气体灭火系统的生产、设计、施工和使用者对其质量可靠性、使用安全性以及可能对人产生伤害的危险性的忽视，产生麻痹松懈思想，这将是产生灾祸的根源。
　　因此，不管我们是采用七氟丙烷，二氧化碳亦或是烟烙尽来设计、安装气体灭火系统时，都必须同等地重视它的安全可靠性；在使用灭火时，都必须保证在气体喷放前，区域内人员全部撤出；在人员多、成份杂的公共场所，应避免上述气体作为全淹没灭火系统安装和使用。真正安全的气体灭火剂还有待于人类的努力开发。

　　四、二次损失
　　所谓二次损失，是指系统在实施喷放气体灭火时造成对被保护物质
　　非火灾性的损失。作为化学灭火剂的七氟丙烷气体，由于设计浓度低，用量小，所以喷射出来时，对防护区域结构以及被保护物造成机械性伤害的可能性较小。但在灭火时，七氟丙烷遇热分解后产生氟酸类的物质，这种物质对其它物体（包括玻璃）有着较强的腐蚀性，所以在实施气体灭火后，一定要对区域内物体进行认真的清洁工作。
　　烟烙尽气体来源于大气，是惰性气体，对物体没有任何腐蚀作用，喷射后不留任何痕迹。但由于它是气态储存、气态喷放、压力高、喷射口径大，所以在喷射时，剧烈喷出的气流对保护区结构和被保护对象可能带来机械性损伤，且会造成系统管网较强的振动，这是在系统设计、安装和检查验收时需要充分注意的。
　　二氧化碳气体也是一种十分稳定的气体，用它来灭火同样对物体没有任何腐蚀作用，也不留任何痕迹，并且在一般情况下，二氧化碳灭火剂为液态储存、液态喷放，在喷嘴出口才会气化，所以，系统的储存压力、喷射口径、喷射时的烈度等都远低于烟烙尽系统，可能产生机械性损伤的危险性也要小得多。但二氧化碳的气体会使室内温度下降，所以对温度很敏感的物品要小心。
　　现在有一种观点，认为二氧化碳灭火剂气化吸热的制冷作用，会带来结露现象，从而影响区域内精密仪器、仪表、计算机设备的工作以及损坏这些设备，其实，这种看法是站不住脚的。因为从原理上讲，大气结露与两个因素有关，一是大气中所含水汽的量，一般用水汽分压来表示；另一个是大气的温度，通常通过水的饱和蒸汽压来体现，二者统一在一起用大气的相对湿度反映出来。
　　当大气中含水汽量较多即水汽分压较高，而气温较低（即水的饱和蒸汽压）时，才会有结露的倾向。当二者相平衡，且仍有水分补充时，就会出现结露现象（如在雾天或澡堂里看到的现象一样）。
　　在实施二氧化碳喷放灭火时，液态的二氧化碳在区域中的汽化的确需要吸收大量的热。这种热的来源是一种物体燃烧的生成热（这种吸热冷却对于灭火是有帮助的），当燃烧生成热不足时，则会吸收环境中的热，造成区域内气温的下降，对应的水的饱和蒸汽压也会降低。从上式可见，由此会造成相对湿度的提高，带来结露的可能，上述观点的依据大概也就如此了。但事实上，在另一方面，大量汽化的二氧化碳是极其干燥的气体（其含水量仅为几十个ppm），如此干燥的气体注入区域内，将会使区域内混合气体中的含水比例大大下降；二氧化碳汽化时造成的室内外的压差，还会将室内原来空气的部分通过泄压口、门窗缝隙等挤出室外，这样的结果使得室内的水汽分压大大降低，相对湿度不但没有提高，反而降低了。

　　五、系统经济性
　　气体灭火系统的经济性评价应该从以下三个方面综合考虑：一是
　　其设备投资的大小，二是其使用灭火剂的成本，三是其运行费用。
　　在上面提到的三种气体中，一般来讲，应数七氟丙烷气体灭火系统的设备投资最省。虽然它的设计浓度最小，灭火剂用量最少，需要的储存钢瓶数也最少，但由于它的传输距离较短，管网不能太长，所以对于相距较远或跨楼层较多的防火区域就无法共用一套储存钢瓶，大大提高了它的设备成本。相比较起来，高压二氧化碳和烟烙尽气体灭火系统（尤其是后者）由于储存压力高，可以传输到相对较远的区域里去，所以可使许多区域共用一套储存钢瓶。但是它们都是采用物理灭火的方式灭火，需要的灭火剂浓度高，用量大，储存钢瓶数量较多，设备投资也较大。在相同条件下，高压二氧化碳气体灭火系统的设备投资一般为七氟丙烷系统的三倍，而烟烙尽系统又约是高压二氧化碳系统的三倍，是七氟丙烷系统的九倍。使用钢瓶多带来的另一项投资是需要更多的钢瓶储存面积，这在造价高的建筑里也是一笔不可小看的投资。
　　在三种气体灭火剂中，二氧化碳来源广泛，到处都可采购到，它的成本可以说仅仅在于收集、储存和运输的费用，可以说采用二氧化碳作灭火剂是最方便、最廉价的。烟烙尽气体成分采自大气，但需要进行空气分离来获取，成本高于二氧化碳，虽然烟烙尽气体在国内还没有专业生产厂家，价格不详，但根据一般的估计，在同一区域内达到相同灭火浓度所需要的烟烙尽气体的成本将为二氧化碳的三倍，而七氟丙烷的成本为二氧化碳的一百多倍。
　　上述两项投资费用综合在一起，可以估计出，对于同一简单系统，按照二氧化碳、七氟丙烷、烟烙尽气体灭火剂来分别进行设计，其初期投资（包括设备投资和灭火剂成本）的对比为：1?1.5?3，显而易见，二氧化碳是最经济的。
　　二氧化碳灭火系统良好的经济性还表现在系统的运行成本同样是最低的，而且灭火剂来源方便的优势更是其它灭火剂无法比拟的。
　　同样以上述三种气体灭火系统设计方案的初期投资比值为基础，可以得出系统经过第一次，第二次喷放运行后，系统总费用比值之间的变化关系：
　　二氧化碳 七氟丙烷 烟烙尽
　　初期投资 1 1.5 3
　　第一次喷放后 1.01 2.5 3.03
　　第二次喷放后 1.02 3.3 3.06
　　由上表可见，二氧化碳和烟烙尽系统由于灭火剂比较廉价，运行成本很低，而七氟丙烷气体灭火剂价格昂贵，运行费用很高，尽管在初期安装时，它的投资仅为烟烙尽系统的一半，但在经过两次运行后，它的总费用水平就已经超过了烟烙尽系统，

　　综上所述，我们可以对目前已经推向市场的三种常见的洁净气体灭火系统的各项特性有一个比较全面、客观的认识，以便于正确、合理地运用。
　　笔者认为，综合各项特性进行比较分析，二氧化碳气体灭火系统在这三者之中是最佳的，对它的一些不正确的认识应该澄清。烟烙尽系统有它独特的地方，但它在灭火时对人体的安全性只是相对的，而且设计是很难控制，所以，不应该片面地注重其相对安全性而忽视其对人体绝对危害性的一面。相反，如果把它作为一种对人体有危害的气体对待，放弃对其安全性的要求，那样倒给制定规范、系统设计和应用带来很大的方便；也会给系统的设计、制造、安装、使用者以警示，避免由于思想麻痹和放松要求而可能带来的质量问题、事故乃至灾祸。