新型气体灭火剂七氟丙烷的性能分析及研究

邹明才

（信丰县消防救援大队，江西赣州 341600）

1 灭火消防装置概述

为减少火灾对人们生产生活带来的危害，除了要提升人们防火意识外，火灾发生期间，还应妥善选择灭火方式。灭火消防装置，具体应用期间，应结合火灾发生情况与位置妥善采取灭火方法，便于降低火灾危害，提升实际灭火效率。

1.1 液体灭火器

目前最常用的液体灭火器水雾灭火器，利用喷头将灭火器内部的喷头原理细化水雾，水雾具有更快的蒸发速度，迅速吸收温度实现降温，也能覆盖燃烧物体表面达到窒息效果，最终实现灭火。由于水分并不会产生污染，所以环保效果较好。但是该方法也存在适用范围问题，仅能应用在单纯性火灾中，由于水容易和其他化学药品发生反应，而且会导致电路短路，使用该方法容易导致更严重的损失，甚至会加重火灾。

1.2 泡沫灭火器

二氧化碳在液罐中储存，灭火时可以喷射泡沫，泡沫中含有大量二氧化碳，覆盖火层后能隔绝空气，阻止燃烧。但是使用泡沫灭火器也存在见效慢、成本高的问题，可能灭火不完全，有复燃风险。对固体燃烧、油脂类燃烧，使用泡沫灭火器的控制效果较好，但是由于使用范围窄，所以缺陷比较大。

1.3 干粉灭火器

干粉灭火器属于一种固体灭火器，具有灭火功能的化学物品以干粉储存，干粉的主要成分是碳酸氢钠，原料比较容易制取，成本很低，有较高的产量，并且运输比较容易，所以市面上的干粉灭火器也都以该产品为主。并且干粉灭火器的扑救效率很高，所以应用场合很多，是目前市面上最常见的灭火器。但是这类灭火器很难解决金属火灾和带电火灾，甚至会提升火灾的严重性，所以这类灭火器也容易导致比较大的 隐患。

1.4 气溶胶灭火器

气溶胶中包括氧化剂、还原剂和黏合剂，灭火时会发生反应，获得灭火介质和吸收能量，达到灭火目的。气溶胶为颗粒比较小的微米级颗粒，而且蒸发性很强，可以有效覆盖着火点，也能依靠蒸发和反应吸热降低温度，实现化学灭火和物理降温的双重灭火控制。使用气溶胶灭火器能快速完成灭火工作，灭火后也很难复燃，属于十分优秀的灭火装置。但是气溶胶灭火器所使用的灭火剂并不环保，在高效率灭火的同时也会造成一定的环境污染，虽然制取方便，但是仍然有较高的生产成本，所以灭火经济性比较差。由于气溶胶在灭火过程中会发生化学反应，而且灭火过程中温度并不是恒定不变的，在存放不当的情况下，也有可能变质或者自燃，所以这类灭火剂的使用受到了比较大的限制。

1.5 气体类灭火器

气体灭火器使用不燃烧的气体灭火，比如二氧化碳灭火器等，由于基本不会伤害到燃烧物体，所以一般应用在贵重物品的防火工作中，比如档案室、计算机机房等，可以最大程度减少损失。气体灭火剂比较环保，可以应用的情况较多，但是在制取上比较困难，由于成本较高所以应用并不广泛。

2 七氟甲烷灭火剂优势分析

哈龙1211和1301灭火剂中有溴元素和氯元素，火后会产生对臭氧层造成破坏的气体，虽然灭火效果较好，但是有比较严重的环境污染问题。所以，目前行业内在寻找能取代哈龙气体灭火剂更为环保清洁的材料。七氟丙烷灭火剂的灭火效果好，并且污染较低，成为哈龙1211和1301灭火剂的主要替代品，性能上相对于其他灭火剂也优势明显。

2.1 相对更加环保

七氟丙烷的灭火过程属于化学灭火，灭火过程中会一同燃烧，反应比较充分，一般不会残留，其他反应物生成比较少，因此对环境的污染程度很低，是一种相对环保的灭火装置。七氟丙烷的制取原料为丙烷、无水氢氟酸，反应原料也比较清洁，并不会危害环境，可以实现全生命周期的环保，所以和其他化学灭火剂相比，七氟丙烷的环境效益非常好。

2.2 性质稳定

七氟丙烷灭火剂储存时为液体，并且七氟丙烷属于惰性气体，具有极为稳定的性质，在耐寒性和耐热性上都比较强，其冰点为-161℃，临界温度也达到101.7℃，和其他气溶胶灭火剂相比，七氟丙烷灭火剂储存时对环境没有过多要求，安全性很强。

2.3 对人体危害小

七氟丙烷并没有太多毒性，而且灭火时也会充分反应，对人体并没有太大的危害，灭火后基本反应消失，因此对人的呼吸道危害很小，所以十分安全。

2.4 可扑救火灾类型多

干粉灭火器、液体灭火器、气溶胶灭火器都存在应用范围有限的问题，比如液体灭火剂处理一般物品的火灾效果较好；干粉灭火器只适用于扑救固体物质火灾、液体火灾、可融化固体物质的火灾、气体火灾等。但是使用七氟丙烷为主要灭火剂时，除了可以对上述类型火灾进行灭火，也能满足对其他类型火灾灭火的需要。比如对电路着火、铝合金着火的抑制效果都比较强，也能避免由于灭火导致的损坏。七氟丙烷并不导电，使得在扑救电路失火时能避免危险，保证灭火工作的安全性，因此在机房出现火灾、电路短路失火时，都可以使用七氟丙烷灭火剂，快速安全地达到灭火目的；对于纸质档案、相关重要文件也可以使用七氟丙烷进行扑救，可以在灭火的同时防止灭火剂损坏文件，极大程度上保证了文件的完整性，能给很多特殊的火灾提供全新的灭火手段。

2.5 灭火效率高

在相同的火灾情况下，七氟丙烷可以用相比固体灭火剂、液体灭火剂更短的时间完成对火灾的扑灭工作，并且具有很高的扑救效率。灭火后，使用七氟丙烷的灭火现场并不容易复燃，能有效杜绝复燃导致的安全风险。七氟丙烷相对比较容易制取，成本非常低，所以灭火具有非常高的经济性，能满足各种场景的灭火要求。

3 七氟丙烷灭火机制分析

七氟丙烷作为灭火剂进行灭火是通过物理灭火、化学灭火双重作用机制达到灭火效果，物理灭火主要依靠降温和窒息两种灭火方式，七氟丙烷都是以液体状态在灭火器中封存，气化膨胀过程中会大量吸收热量，最终达到降低火场温度的效果。而且由于七氟丙烷属于一种惰性气体，所以能够阻隔燃烧物与氧气的接触，最终达到窒息效果，有效控制火势蔓延。

从化学角度，七氟丙烷灭火剂可以在火灾中吸热热解，并产生含氟的自由基，燃烧反应过程中产生支链反应的H+、OH-、O2等活性自由基可以和气相产生作用，最终在燃烧过程中产生连锁化学反应。所以，其灭火的根本原理在于通过反应让火场中的自由基惰化，在稳定之后在进行链式反应阻断，自由基惰化以后，火势会被逐渐控制。七氟丙烷在产生反应灭火的过程中也会从周围环境吸收热量，继续进行物理降温，让温度低于燃点，从而控制火势。

4 七氟丙烷灭火剂的不足

4.1 容易造成温室效应

如果充分反应，七氟丙烷并不会破坏臭氧层，并且污染也比较小，但是灭火过程中会产生大量的二氧化碳气体，由于二氧化碳气体属于温室气体，所以会导致一定的温室效应。并且，由于七氟丙烷也是温室气体，过度使用容易导致温室效应问题。

4.2 会产生HF气体

由于七氟丙烷中属于含氟卤代烷，所以高温作用下可能会分解产生氟化氢，这些气体在和空气中的水结合将会产生白雾状的氢氟酸，具有比较刺激的气味。氢氟酸的腐蚀性很强，会对周围环境和物品都产生影响，根据目前的实验研究，氢氟酸的生成必须严格控制周围环境，如果现场火势不大，而且火灾范围比较小，使用七氟丙烷灭火之后很难在现场产生氢氟酸，或者浓度极小可以忽略不计，因此对于规模较小的火灾，安全风险很低。但如果现场的火灾很大，使用七氟丙烷就很容易产生氢氟酸气体，所以必须加强保护，避免伤害消防员。

5 七氟丙烷气体灭火剂安全性

5.1 毒性分析

当前，可用LOAEL、LC50、NOVEL代表七氟丙烷气体灭火剂毒性。其中，NOVEL指未观察到的浓度，该浓度下，试验动物不会出现不良反应。LOAEL指最低可观察反应浓度，其代表不良反应发生时的最低浓度。LC50即半数死浓度，也就是引起一般动物死亡的试验浓度。结合动物中毒试验结果发现，某一浓度下可认为七氟丙烷灭火剂没有毒性，且不会更改细胞当中的遗传物质。七氟丙烷气体灭火剂毒性参数是：设计体积最小分数7%，杯杆燃烧法体积5.8%；NOVEL体积分数9.0%；LOAEL体积分数10.5%；LC50体积分数788.689g/L。由下表1看出，体积分数为9%作为七氟丙烷气体灭火剂作用在动物身上是否有毒的标准。

表1 七氟丙烷气体灭火剂扑灭A类火时HF质量浓度

5.2 热分解毒性

高温情况下，七氟丙烷气体灭火剂会生成氟化氢（HF）。该物质具有较强腐蚀性，随着浓度的不断增加，其对人体与设备都会带来危害。利用七氟丙烷气体灭火剂生成的HF浓度受喷射时间、着火温度、防护区容积、灭火时间等因素影响。研究人员就七氟丙烷气体灭火剂扑灭A类火苗期间HF浓度展开研究，表1中为不同火灾情况下的试验数据。再者，研究人员使用浓度为7% 的七氟丙烷气体灭火剂将A类火扑灭。喷射10s后延长时间到30s，这时生成的HF浓度和上述试验结果一样。

结果显示，七氟丙烷气体灭火剂在扑灭火灾期间，可分解出很多HF，且这一浓度明显高于哈龙分解得到的HF浓度。试验情况下，七氟丙烷气体灭火剂分解生成的HF含量较少，且不会危害人体健康。当人体吸收HF浓度是12g/L，此时在浓度是4.8g/L浓度HF下，1min当中近1%人会出现死亡。所以，应用条件合理的情况下，使用七氟丙烷气体灭火剂灭火，得到的HF对人体与设备不会产生较大危害。

5.3 腐蚀性

与哈龙灭火剂类似的很多气体灭火剂均有一定腐蚀性，不同的是腐蚀对象与程度。七氟丙烷气体灭火剂灭火期间可生成HF，所以，人们多认为使用七氟丙烷气体灭火剂会腐蚀电子设备。但HF腐蚀电子设备与环境当中HF含量、接触时间、设备表层酸性物质沉积率等密切相关。试验结果显示，合理控制七氟丙烷气体灭火剂喷射与灭火时间，不会产生较多HF，相应的也不会腐蚀电子设备。

6 七氟丙烷气体灭火剂环境效应

6.1 抽样耗损潜能值（ODP）

七氟丙烷气体灭火剂当中没有氯、溴等物质，灭火之后也不会对臭氧层造成破坏，七氟丙烷气体灭火剂抽样耗损潜能是0，这种灭火剂使用十分清洁。

6.2 温室效应潜能值（GWP）

七氟丙烷气体灭火剂在使用完后容易出现温室效应，GWP值通常为0.6.但现阶段很多人员都认为其和汽车与电厂排放的二氧化碳对比，温室效应作用十分微小。

6.3 大气留存寿命（ALT）

七氟丙烷在大气当中的保留时间超过30a，且会对大气构成永久性破坏。现阶段，西方国家已经将其列为受控应用计划范围中，不可将其长期使用。

7 七氟丙烷灭火剂应用

目前七氟丙烷灭火剂依然存在一定的缺陷，但是技术上已经比较成熟，由于性价比很高，对火灾可以获得比较彻底的扑救效果，所以值得普遍推广，且具有广泛应用潜质。

7.1 在建筑防火中使用

为了保证建筑安全，很多建筑在设计时都会专门设置防火、灭火装置，建筑内部会安装大量的消防设备和消防管道。七氟丙烷灭火剂可以储藏在消防管道中，设计师可以联合专业人员设计管道的压强、管道内温度，并在事宜条件下灌注七氟丙烷灭火剂，建筑出现火灾后能马上做出反应，并完成灭火。

7.2 设置七氟丙烷灭火剂自动喷出装置

七氟丙烷自动喷火装置适合应用在人流较大的场合，能迅速灭火，保证人员安全。与烟雾报警器类似，报警装置能监测周围烟雾、一氧化碳的含量，在对应位置设置七氟丙烷灭火剂贮藏设备，烟雾报警之后，贮藏设备的开口会被打开，向外喷射七氟丙烷进行灭火。

7.3 研究有害气体特性

七氟丙烷是具有更优秀性质的灭火剂，但是在燃烧后会有大量氟化氢气体产生，目前一般使用释药法降低灭火过程中的周边温度，从而稀释氟化氢的浓度保证周围环境安全。但是释药法的成本比较高，仍然需要相关团队进行更加深入的研究。为此，可以加强对有害气体释放控制研究的投入，总结实践过程中经验和理论，提升在氟化氢产生后稀释效果，使七氟丙烷能更安全地使用。

8 结束语

现阶段，七氟丙烷灭火剂作为代替哈龙灭火剂的首选，但使用期间，有必要采取措施弥补其应用缺陷。七氟丙烷相对于其他类型灭火剂拥有更强的性能，灭火速度快，复燃率很低，在使用和生产过程中都不会产生污染，是一种优势明显的灭火剂。为了满足灭火工作的要求，可以设置七氟丙烷为灭火剂的自动喷出装置用在建筑防火中。但是也要注意这类灭火剂在使用中可能导致的温室效应和HF气体污染，最大程度发挥七氟丙烷的优势。