氣體滅火技術在化工企業消防中的應用

吳鵬(北京經濟技術開發區消防救援支隊，北京 100716)

0 引言

因為化工生產過程具有一定的特殊性，所以必須針對其中的安全問題予以充分重視，為了降低火災發生率，不僅需要全面落實火災防控措施，還應注重提升滅火技術的應用效果，例如對氣體滅火技術進行應用，所以探究氣體滅火技術在化工企業消防中的應用具有重要意義。

1 化工企業火災特點

在化工企業生產和發展的過程中，原料、成品、中間體以及各類副產品均存在腐蝕性較強、易燃易爆等特點，導致火災甚至爆炸情況發生的幾率相對較大，并且，化工生產過程中所需應用的設備類型較多，閥門、儲槽、反應釜等各類部件具有分布密集的特點。在此情況下，一旦有火災發生，則極易導致火情快速蔓延，且因為環境溫度較高，所以燃燒強度較大，同時能夠產生較強的熱輻射，進而快速形成大面積或是大體積的火災，燃燒過程中還有可能引起爆炸。如果不能及時對周邊存放的化工品進行有效處理，還可能導致火災被撲滅后發生復燃，由此，滅火救援難度更大，需要消耗的資源也更多，相應的指揮工作、處置工作的復雜性更強，導致人員傷亡和嚴重財產損失的可能性就更大，周邊環境也極易因此受到污染，特別是如果存在有毒有害物質泄漏的情況，還可能引起社會的不安定。所以，相對于其他類型的火災，化工火災能夠造成更加嚴重的危害，也就需要根據化工企業火災特點提出合理的應急預案，同時強化相關滅火措施的應用[1]。

2 氣體滅火技術在化工企業消防中的應用

在可以應用于化工企業火災消防救援工作中的滅火技術來說，氣體滅火技術的合理應用占據重要地位，當前應用頻率較高的氣體滅火技術主要包括二氧化碳、氟以及氣溶膠等。但是從實際情況來看，二氧化碳等雖然不會導致臭氧層受到破壞，但是能夠長時間存在于大氣中，并在一定程度上加劇溫室效應。氣溶膠為液體或是氣體中的微粒在氣體分散介質中進行懸浮而形成的一類溶膠，其中氣體以氮氣為主，還包含少量的水蒸氣以及二氧化碳氣體，所以氣溶膠不會導致臭氧層受到破壞，也不會引起溫室效應，也就是基本不會導致環境受到污染。除以上之外，可以在化工企業火災救援工作中應用的氣體滅火技術還有多種，且分別具有不同的特點和優勢，所以應該根據實際情況合理選擇適宜的氣體滅火技術，以能夠在提高化工企業消防救援工作效果的同時，避免自然環境因此受到污染。

2.1 二氧化碳滅火技術

在通常情況下，二氧化碳屬于一類無色無味的氣體，重量大于空氣，相對密度在1.529，既不助燃，也不燃燒，經過壓縮液化處理之后灌入到鋼瓶內，即可形成二氧化碳滅火劑，將其從鋼瓶中噴出，固體二氧化碳溫度最低可以達到-78.5 ℃，且固體二氧化碳發生氣化后，氣體覆蓋于燃燒區，既能夠限制空氣供給，還具有冷卻作用，所以可以針對火情起到有效的控制作用。

二氧化碳可以在B類、C類以及E類火的火災救援工作中進行應用，其作用在于將空氣排出，火災在不具有氧氣供應的情況下，即能夠逐漸熄滅，并且，因為二氧化碳氣體不會在物品上發生殘留，所以應用其針對電火火災進行救援，可以降低設備損壞的幾率。需要注意的是，雖然二氧化碳能夠針對A類火進行處理，但是需要持續應用較長時間，普通手提滅火器不能滿足消防救援的劑量需求。另外，滅火器中存儲的二氧化碳處于低溫狀態，所以使用時應避免與其進行接觸，以降低發生凍傷的幾率。同時，使用二氧化碳滅火時，火場內的氧氣量能夠因此減少，若將二氧化碳應用于空氣流通不暢的環境中，極易導致救援人員呼吸受到影響，所以不適合長時間應用，且完成滅火救援工作后，應盡快撤離現場[2]。

從整體上來看，二氧化碳滅火劑中不含水，且不具有導電性能，所以可以應用于大部分電器火災之中，也可針對精密熄火再進行處理及其他不可用水撲滅的火災也可選擇應用二氧化碳滅火劑進行處理。但是金屬鎂、鈉、鉀、鋁以及過氧化鈉、過氧化鉀一類的氧化物，還包括亞硝酸鹽、高錳酸鹽、硝酸鹽、重鉻酸鹽等氧化劑，涉及到以上各類物質的火災，均不適合應用二氧化碳滅火劑進行處理。原因在于，二氧化碳滅火劑噴出時溫度較低，環境內的水蒸氣能夠快速凝結成水滴，并與上述各類物質發生化學反應，同時大量釋放熱量，并抵制二氧化碳滅火劑的冷卻作用，還能夠增加氧氣的供給，導致二氧化碳滅火效果受到嚴重影響，甚至可能加劇火勢的蔓延。二氧化碳氣體滅火技術屬于當前化工企業中少見的可以對滅火區域進行控制的一類滅火技術，如果化工企業設備遭遇火災，并且周邊環境較為空曠，可采用二氧化碳滅火技術對火情進行處理。但是只有滅火劑用量在自身30%以上的狀態下，才能起到顯著的滅火效果，而在空氣中，如果二氧化碳的濃度在20%以上，即有可能導致人員窒息，且快速下降的環境溫度也可能導致人體受到傷害。所以，如果火災發生于人員活動區域，或是存在貴重設備的區域，二氧化碳滅火技術的應用將受到限制。但是二氧化碳的滲透性良好，所以如果在檔案室內發生火災，二氧化碳滅火技術能夠呈現出較好的應用效果。與此同時，近幾年有相關研究結果顯示，二氧化碳能夠導致全球變暖現象加劇，所以從人與自然和諧相處的角度來看，二氧化碳滅火劑并不是適合持續大量應用，所以在時代發展、科技進步的背景之下，二氧化碳滅火技術將逐漸被其他類型的技術取代[3]。

2.2 氟系滅火技術

2.2.1 七氟丙烷

七氟丙烷氣體滅火技術屬于一類鹵代烴滅火劑，分子量為170.03，在常壓狀態下無色無味，進行存儲時，則需在合適的壓強下將其轉化成為液態，同時，七氟丙烷整體的化學穩定性以及熱穩定性均較為良好，具體物理性質如表1所示。

表1 七氟丙烷物理性質基本情況

七氟丙烷氣體滅火劑屬于一類具有清潔性特點的氣體滅火劑，可以將其特點總結為以下幾個方面：(1)撲救效率高、范圍廣，可針對A類、B類、C類三個類型的火災進行有效撲救，且不易出現再燃情況；(2)毒性低，在正常情況下不會導致人體健康受到影響；(3)不含水、不導電，不會導致電器設備、資料、磁帶等受到損壞；(4)不具有液相或固相的殘留物，不易產生環境污染，針對臭氧層能夠產生的損耗潛能值處于0的狀態。

在滅火機理方面，針對七氟丙烷的看法可分為兩個類型，一類看法認為，其滅火機里類似于鹵代烷系列滅火劑，以化學滅火方式為主，原理在于，七氟丙烷滅火劑可以采用熱解的方式產生含氟自由基，含氟自由基能夠與燃燒過程中產生的支鏈反應中所包含的活性自由基共同產生氣相作用，并導致化學連鎖反應中斷，也就可以起到滅火作用；另一類看法認為，七氟丙烷滅火過程要借助物理反應以及化學反應實現熱吸收，進而起到隔絕氧氣和降低熱量的作用，也就可以對火災進行有效控制，并將火災撲滅。

從整體上來看，七氟丙烷滅火系統可以被納入到淹沒滅火系統當中，也就是其不僅可以針對A、B、C三類火災進行撲救，針對電氣火災、可融化固體火災以及液體火災等，均能起到較好的控制效果，同時不會導致各項設備或是資料受到損害，適合在人員流動性較大的場所中進行應用。并且，七氟丙烷滅火系統適用于有限封閉區域，可以由滅火對象實際情況控制滅火設計濃度，通常應將其濃度控制在7%～10%之間。但是，因為其密度相對空氣更小，所以在將表面火災撲滅之后，極易出現上浮情況，不利于深位火災的處理。

2.2.2 含氟表面活性劑

針對疏水烴基表面活性劑烴基，將其中大部分或是全部的氫，使用氟進行替代，即為含氟表面活性劑，因為其濃度較低，所以表面活性較強，同時耐熱性和耐化學藥品性均較好，也就可以加速含氟表面活性劑的應用推廣。在通常情況下，可以將含氟表面活性劑應用于氟樹脂乳化聚合用乳化劑中。

通過采用調聚以及齊聚合成的方式，烴類化合物電解氟化以及全氟烯烴能夠形成全氟烷基化合物，并且全氟烯烴可以和親水基進行結合制成低分子量的含氟表面活性劑，另外，在其轉化成為聚合性單體之后，采用共聚或是均聚的方式，可以實現高分子量含氟表面活性劑的制備。

在通常情況下，將表面活性劑加入到水中以后，其中能夠出現發泡、乳化以及降低表面張力等情況，也就可以促使水的滅火能力增強，同時水可于可燃性液體表面構成水性覆蓋膜。雖然在通常情況下，普通的表面活性劑水溶液具有的表面張力相對汽油表面張力更大，所以構成水性膜的難度較大，而含氟表面活性劑水溶液的表面張力較低，所以更易構成水性膜[4]。

從實際上來看，氟表面活性劑滅火劑主要適合在液體燃料火災中進行應用，采用可移動式滅火機的形式，可以針對機場一類的油溢流火災進行有效控制，對于飛機庫、地下停車場一類的場合，則可采用噴射式滅火器，對于石油儲罐等，則可應用底部注入式或上部注入式的消防設備，而若能夠將其與干粉滅火器或是蛋白質泡沫滅火器進行聯合應用，其滅火效果將得到進一步提升。

2.3 氣溶膠滅火技術

對于氣體滅火器來說，氣溶膠屬于一類應用效果較好的滅火氣體介質，其中包含還原劑、氧化劑以及燃燒速度控制等不同的物質，所以可以構成固態的滅火介質，并且，可以將氣溶膠劃分成為冷、熱兩個類型。化工企業中主要應用熱氣溶膠，以此為基礎，針對其中的滅火系統原理進行分析。在火災發生時，環境內的空氣中存在懸浮固體，打開系統閥門以后，受到壓力變化影響，內部混合氣體可以直接針對火災根部噴射，也就可以對起火點的火勢行控制，同時降低周圍熱量，使滅火系統中釋放出的產物能夠在進行冷卻以及凝聚的過程中形成微粒子，并在空氣中長時間停留，所以可以有效躲避障礙物，并提升滅火效果。但是，對氣溶膠滅火技術進行應用的過程中，其能夠產生大量的粉塵和煙霧，導致現場疏散效果受到影響，同時滅火位置可見度降低。另外，氣溶膠滅火系統中的物質具有腐蝕性特點，可能導致化工企業中的儀器設備損壞，特別是如果儀器設備較為貴重，應該在情況允許時，盡量避免應用氣溶膠滅火技術，且因為該項技術適合針對大空間火災進行處理，所以合理應用氣溶膠滅火技術有利于控制消防成本。

3 結語

在當代社會經濟水平高速發展的背景下，化工企業發展速度越來越快。同時，又因為其存儲、生產等各個環節中時常存在高壓、真空、高溫等特殊情況，易產生化學反應，存在發生火災的可能性較大。一旦發生火災，必然導致嚴重的后果。所以，化工企業火災處理工作受到了廣泛關注。化工企業消防工作適合應用氣體滅火技術，所以除要求化工企業在日常積極完善防火工作以外，還應注重探究氣體滅火技術在其中的應用。當前可以進行應用的氣體滅火技術主要包括二氧化碳滅火技術、氟系滅火技術以及氣溶膠滅火技術，并且不同滅火技術具有不同的特點和優勢，還應根據實際情況進行合理選擇，以能夠在提高消防救援效果的同時，起到保護環境的作用。