1,1,1,3,3,3-六氟丙烷滅火劑的應用

蔣 琦，王 蕾

（浙江巨化技術中心有限公司，浙江衢州324004）

哈龍滅火劑自問世以來，由于具有滅火含量低、滅火效率高、不導電等優(yōu)異特性，在世界消防行業(yè)得到廣泛應用。從上世紀80 年代中期，科學家發(fā)現(xiàn)了哈龍滅火劑是臭氧層消耗物質（ODS），聯(lián)合國規(guī)定開始淘汰哈龍滅火劑，并相繼推出一些哈龍?zhí)娲a品，其中氣體滅火劑中有1,1,1,3,3,3-六氟丙烷（HFC-236fa）、七氟丙烷、三氟甲烷、惰性氣體及二氧化碳等。經過消防行業(yè)的篩選和評價，很難找到全面合適的一種替代品，有些替代品滅火效率不高，有些價格昂貴，有些裝置笨重，或者對環(huán)境和人體有害。因此，不同的氣體滅火劑被選擇采用不同的滅火技術，應用于不同場合及不同類型的火災。

HFC-236fa是一種無色、無味、低毒的化學物質，CAS 號690-39-1，英文名稱1,1,1,3,3,3-Hexafluoropropane， 商 品 名 稱FE- 36TM， 分 子 式CF3CH2CF3，分子量152.04，凝固點-93.6 ℃，沸點-1.4 ℃，液體密度1 376 kg/m3（20 ℃），飽和蒸汽壓229.6 kPa（20 ℃）[1]。

HFC-236fa 臭氧消耗指標（ODP）為0，沸點和蒸汽壓與二氟一氯一溴甲烷（哈龍1211）相近，且具有毒性小、不導電、無殘渣等優(yōu)點，被認為是哈龍1211 的重要替代品，尤其適用于藥劑噴后要求不留痕跡或清洗殘留物有困難的場所。

商品名為FE-36(tm)的HFC-236fa 產品，首先由美國杜邦公司研發(fā)并推出，F(xiàn)E-36(tm)滅火器被美國環(huán)保局重要新替代物政策（SNAP）認可為非居家式滅火設備。杜邦產品首次投放中國時，價格非常昂貴，消防企業(yè)難以展開對其滅火性能和應用方面的研究。隨著科研院所和國內企業(yè)不斷投入自主研發(fā)和生產，終于在國內形成具有自己專有技術的規(guī)模化HFC-236fa生產裝置，產品應用成本大幅度降低，吸引了越來越多的消防企業(yè)、消防研究機構與HFC-236fa產品生產企業(yè)，聯(lián)合研究開發(fā)國產化HFC-236fa滅火器，加快了哈龍產品替代的步伐。

1 滅火機理和毒性研究

國內外對HFC-236fa的毒性試驗表明，在90 d的吸入研究中沒有明顯的臨床癥狀，所有的基因毒性測試均無反應，其未觀察到損害作用劑量（Noael）/最低觀察到損害作用劑量（Loael）為10%/15%，安全性優(yōu)于七氟丙烷[2]。

關于氫氟烷烴滅火機理的研究，國內外學者都開展了很多研究。談玲華等研究發(fā)現(xiàn)，HFC-236fa 高溫熱分解主要發(fā)生脫氟化氫的反應，生成五氟丙烯。HFC-236fa 在500 ℃下基本穩(wěn)定，600 ℃開始分解，750 ℃強分解。在800 ℃下產生微量的1 個碳、2 個碳的氫氟烴和CF3C≡CCF3、(CF3)3CH等氣體產物[3-4]。

周曉猛團隊深入系統(tǒng)地研究HFC-236fa化學滅火機理，發(fā)現(xiàn)其滅火過程是自由基逐步轉化為穩(wěn)態(tài)物質的復雜鏈反應，反應歷程十分復雜，總反應方程式可以表述為[5]：

CF3CH2CF3+2O2+2OH+2H →3CO2+6HF。

研究還發(fā)現(xiàn)在400～600 ℃，HFC-236fa 熱分解活化能隨著溫度升高而降低，超過600 ℃以后，基本保持不變。活化能的降低意味著熱解加快化學滅火效率提高。

HFC-236fa熱分解產物有氟化氫，其腐蝕性毒害性強，這個問題在滅火劑實用性研究時，一直備受關注。陳濤等研究人員采用半導體激光吸收光譜法，實時測試HFC-236fa等潔凈氣體滅火劑與火焰作用過程中產生的氟化氫含量，對在滅火劑不同含量下產生的氟化氫量及其變化規(guī)律進行了研究，并考察了滅火速度對氟化氫產生的影響[6]。結果表明，氟化氫質量含量與滅火劑含量和滅火速度有關，低于臨界滅火含量時，滅火劑的含量越高，氟化氫含量越大；遠低于臨界滅火劑含量時，氟化氫的質量濃度就超過了4 g/m3。滅火速度越慢,滅火過程產生的氟化氫就越多，當滅火時間高于10 s時，產生的氟化氫質量濃度均超過4 g/m3。

HFC-236fa 化學滅火機理研究為深入認識HFC-236fa的微觀滅火過程提供了理論基礎。掌握HFC-236fa毒性數(shù)據(jù)以及滅火過程產生氟化氫量與滅火劑體積、滅火速度的基礎性數(shù)據(jù)，為HFC-236fa滅火劑安全使用提供了依據(jù)。

2 滅火器材設計與開發(fā)

目前已經開發(fā)成功的HFC-236fa滅火裝置類型很多，按照啟動方式分為定溫式和電磁式，按照噴頭霧化方式分為直流式與離心式。潘孝禮等研究了HFC-236fa滅火的技術原理和性能指標，并開發(fā)了手提式HFC-236fa潔凈氣體滅火器。南京某消防器材公司開發(fā)了自動滅火系統(tǒng)。

在懸掛式氣體滅火裝置產品標準中，提出了HFC-236fa局部滅火理論，這個滅火思路具有創(chuàng)新性和開拓性，但是HFC-236fa局部滅火裝置的噴頭是裝置的關鍵部件。為了指導廠家對此項技術的掌握，高云升等他們著重研究了HFC-236fa局部應用噴頭的滅火特性、局部應用滅火的完整過程及優(yōu)缺點、噴頭霧化的影響參數(shù)及對滅火的影響[7-8]。研究者還研究了根據(jù)不同級別燃燒油盤熱釋放量及電火花機、凹版印刷機、超聲波清洗機等3種設備的HFC-236fa滅火裝置的局部應用實例，為同類設備的滅火裝置設計提供參考。

HFC-236fa滅火劑具有空氣泡沫覆蓋隔離和自身的化學抑制的雙重滅火功效，可短時間內撲滅輕烴等低沸點可燃氣體等優(yōu)點，目前在車輛消防工程中應用較為廣泛。陸誠等研究者采用數(shù)值模擬方法對HFC-236fa滅火劑在試驗艙體內滅火過程進行分析，揭示HFC-236fa 滅火劑在艙體內的施放、流動及擴散規(guī)律[9]。HFC-236fa氣體滅火劑不僅是局部應用性能的氣體滅火劑，還兼具有全淹沒滅火性能。針對有些企業(yè)在產品定型設計中，沒有圍繞HFC-236fa滅火劑的基本特性來考慮，嚴洪等分別對于HFC-236fa懸掛自動滅火裝置全淹沒滅火和局部滅火的壓力選取，進行了詳細的研究[10]。

近年來電動汽車火災時有發(fā)生，楊魏愷等研究者開始研究適用于電動汽車的小型化、簡單化和專用化消防裝置，利用火探管原理設計一套內置于電池箱的無電源感溫自啟動HFC-236fa滅火管系統(tǒng)，結果證明，HFC-236fa滅火管系統(tǒng)滅火劑的實際使用率為100%，HFC-236fa滅火管系統(tǒng)在20 s內實現(xiàn)滅火[7]。

業(yè)界圍繞著HFC-236fa空氣泡沫覆蓋隔離和自身的化學抑制的雙重滅火功效，對HFC-236fa滅火器材進行創(chuàng)造性的設計與開發(fā)，既有局部滅火的理論創(chuàng)新，又采用數(shù)值模擬方法、設計應用實例示范、關鍵部件開發(fā)等方式，指導業(yè)內廠家掌握HFC-236fa滅火裝備技術。

3 HFC-236fa產品應用的局限性

HFC-236fa 對臭氧層無破壞，作為哈龍產品的重要替代品之一，可以撲滅A 類B 類C 類和電氣火災，具有清潔、低毒等優(yōu)點。缺點是滅火性能比哈龍相對低；高溫條件會裂解產生氟化氫，質量分數(shù)高于10%時，只能在無人區(qū)使用；HFC-236fa以液態(tài)方式儲存，噴放時因吸收熱量使保護區(qū)的溫度急劇降低，容易引起結露而損害保護物，如對計算機房、通信機房內的集成芯片造成損害；且HFC-236fa 的全球變暖潛能（GWP）為6 300，HFC-236fa可能只能作為一個過渡性的滅火劑使用。

4 結 論

HFC-236fa滅火機理復雜，是自由基逐步轉化為穩(wěn)態(tài)物質的復雜鏈反應。HFC-236fa毒性相對較低，但易在高溫下發(fā)生熱分解，產生氟化氫和小分子氟碳化合物，氟化氫質量濃度與滅火劑含量和滅火速度有關。

HFC-236fa滅火劑具有空氣泡沫覆蓋隔離和自身的化學抑制的雙重滅火功效，并且具有局部滅火的特點，圍繞這些特點，消防行業(yè)研究人員開展了很多創(chuàng)新性研究，已經開發(fā)了很多滅火器材，在局部應用噴頭設計和應用實例、淹沒滅火和局部滅火的壓力選取、數(shù)值模擬車輛消防工程、無電源感溫自啟動滅火管系統(tǒng)等方面，取得了多項有實用價值的研究成果。

基于HFC-236fa高溫裂解產生氟化氫、噴放時引起結露損害設備、滅火效率低于哈龍等原因，它的推廣應用有一定局限性，特別是HFC-236fa的GWP高，可能只能作為一個過渡性的滅火劑使用。