几种常见气体灭火系统的比较分析

几种常见气体灭火系统的比较分析几种常见气体灭火系统的比较分析 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