新型氣體滅火劑七氟丙烷的性能及其應用研究

摘要：

隨著近幾年消防技術和設施不斷發展，通過更加高效的設備與滅火劑，進一步提高滅火效果、減少火災損失。其中，七氟丙烷滅火劑作為一種新型的氣體滅火劑，具有非常強大的滅火性能，同時也具備生產簡便、對環境和人體影響較小的優勢，在消防領域推廣和應用。為了能夠充分發揮七氟丙烷滅火劑的優勢，本文分析了七氟丙烷滅火劑的應用價值和不足之處，探討了七氟丙烷滅火劑的安全性與應用方向，以供參考。

關鍵詞：消防設備；氣體滅火劑；七氟丙烷

作者簡介：

吳剛（1986— ），男，漢族，江西九江人，本科，研究方向：七氟丙烷滅火。

引言

七氟丙烷滅火劑是一種無色、無味、低毒的潔凈氣體滅火劑，具有清潔、高效、不破壞大氣臭氧層等特點，在實際應用中能夠以較低的滅火濃度撲滅A、B、C類火災，不會造成潛在的污染以及精密設備損失問題。因此，七氟丙烷滅火劑有著非常顯著的應用優勢。想要充分發揮其作用，在應用過程中既需要確保七氟丙烷滅火劑應用的合理性、高效性，也需要規避其不足之處，以確保七氟丙烷滅火劑的滅火效率和效果能夠得到有效保障。

一、七氟丙烷滅火劑的應用價值

（一）更加環保

由于七氟丙烷滅火劑的滅火機制主要以化學滅火輔以物理滅火，因此在滅火過程中能夠充分參與到燃燒反應中，不會留下殘留物，所產生的副產品也相對有限，這一特點能夠有效降低七氟丙烷滅火劑對環境造成的污染。同時，七氟丙烷滅火劑制備也相對清潔環保，其主要依靠丙烷和無水氫氟酸兩種原材料進行制備，這兩種原料本身都具有較高的清潔度，對環境的潛在危害較小，因此不管是原材料獲取還是廢棄處理，七氟丙烷都具有非常顯著的環保效果。

（二）性質穩定

七氟丙烷還具有性質穩定的特點，在存儲狀態下，七氟丙烷滅火劑通常呈現液態，這一特點能夠便于其運輸和存儲。由于七氟丙烷屬于惰性氣體，化學性質極為穩定，無論是在極寒還是高溫環境中，都能保持出色的性能。數據表明，七氟丙烷的冰點低至-161℃，在極低溫度下依然能夠保持液態且不會輕易凝固，以確保滅火器在極端寒冷條件下可以穩定使用。七氟丙烷的臨界溫度高達101.7℃，在較高的溫度下不會因高溫而輕易分解或失效。由此可見，相對于氣體氣溶膠滅火劑，七氟丙烷滅火劑在儲存時對環境條件的要求相對寬松，并不需要特殊的儲存設施或嚴格的溫度控制，因此其穩定性、環境適應性以及靈活性能夠得到有效保障。

二、七氟丙烷滅火劑的滅火機制和不足之處

（一）七氟丙烷滅火劑的滅火機制

七氟丙烷滅火劑的高效滅火優勢主要來源于物理機制與化學機制的雙重協同作用。在物理滅火方面，七氟丙烷滅火劑可以從兩個層面滿足滅火需求。首先，有效降低溫度。通常七氟丙烷在滅火器中會以液態形式封存，在釋放后七氟丙烷滅火劑會迅速氣化并膨脹，同時會大量吸收周圍的熱量，從而有效降低火場的溫度；其次，窒息作用。作為一種惰性氣體，七氟丙烷在釋放后能迅速充滿火場空間，有效阻斷燃燒物與氧氣的直接接觸，從而起到遏制火勢蔓延的效果。

在化學性能方面，七氟丙烷同樣表現出了強大的滅火能力，尤其是在火場升高到一定溫度時，七氟丙烷會開始吸熱并發生熱解反應，產生含氟的自由基，而活躍的含氟自由基會與燃燒反應中產生的H+、OH-、O2等活性自由基發生氣相作用，引發一系列連鎖化學反應，進而導致火場中的自由基被惰化，難以維持燃燒所需的鏈式反應，在自由基穩定后鏈式反應被有效阻斷，火勢也會得到針對性控制。

（二）七氟丙烷滅火劑的不足之處

雖然七氟丙烷滅火劑有著非常顯著的優勢，但是在實際應用過程中，七氟丙烷滅火劑依然存在一定的不足之處。產生溫室效應是非常明顯的問題，雖然在完全反應的情況下七氟丙烷滅火劑并不會造成污染，但是在滅火過程中，七氟丙烷滅火劑會釋放大量的二氧化碳，而七氟丙烷本身作為溫室氣體，對環境也會造成一定的不良影響，甚至會加劇溫室效應。除此之外，由于七氟丙烷屬于含氟鹵代烷，在高溫的環境下還會產生HF（氟化氫）氣體，而氟化氫氣體在與空氣中的水蒸氣結合后，會形成白霧狀的氫氟酸，該物質具有強烈的刺激性氣味和腐蝕性，不僅會對周圍環境造成損害，還會對接觸到的物品產生腐蝕作用，甚至對人體造成嚴重影響。根據目前的實驗研究，氫氟酸的生成與周圍環境條件密切相關，如在火勢較小、火災范圍有限的場景下利用七氟丙烷滅火劑滅火后所產生的氫氟酸濃度極低，并不會對現場人員設備造成影響。若是火災現場火勢猛烈、范圍廣泛，很容易導致七氟丙烷產生的氫氟酸氣體濃度較高，影響設備和人員安全。因此，如何有效降低火災現場的氫氟酸氣體濃度以及做好防火現場的設備和人員保護，成為充分發揮七氟丙烷滅火優勢的關鍵措施。

三、七氟丙烷滅火劑的安全性分析

（一）七氟丙烷滅火劑的毒性

在對七氟丙烷滅火劑進行毒性評估過程中，需要考慮到LOAEL（最低可觀察效應濃度）、LC50（半數致死濃度）以及NOVEL（未觀察到效應濃度）三個重要指標。其中，NOVEL是指在某一特定濃度下，經過專業動物實驗后并沒有觀察到任何不良反應的濃度值，也就是在濃度范圍內七氟丙烷氣體滅火劑的安全性。LOAEL是指能夠引起實驗動物出現最低程度不良反應的濃度，這也是評估滅火劑毒性的重要指標。若超越標準閾值，很容易對生物體造成不良影響。LC50也是半數致死濃度，在一定時間內，能夠導致一半實驗動物死亡的濃度，而這也是判斷化學物質毒性大小的重要參數。例如，若設計七氟丙烷滅火劑的體積最小分數為7%，杯桿燃燒法體積分數為5.8%，可以得到NOVEL體積分數為9.0%、LOAEL體積分數為10.5%、LC50體積分數高達788.689g/L。由此可見，在特定濃度下，七氟丙烷氣體滅火劑并不會對試驗動物產生毒性影響，也不會改變動物細胞中的遺傳物質。

（二）七氟丙烷滅火劑的熱分解毒性

七氟丙烷滅火劑在高溫環境下會出現分解反應，進而產生出一種名為氟化氫（HF）的化學物質，而HF具有強烈的腐蝕性，其對于設備乃至人體都會造成非常嚴重的損害。不過七氟丙烷氣體滅火劑分解產生HF的濃度會受到多種因素的影響，可以得到有效控制，如噴射時間的長短、火災現場的溫度高低、防護區的容積大小以及滅火所需的時間等都會影響到七氟丙烷氣體滅火劑分解產生HF濃度。例如，在某實驗中，研究人員專門針對七氟丙烷氣體滅火劑在撲滅A類火災時HF的濃度進行了詳細研究，具體數據如下表1所示。

在后續的實驗中，研究人員使用了濃度為7%的七氟丙烷氣體滅火劑來撲滅A類火災，而在噴射10秒后，即使將時間延長至30秒，七氟丙烷滅火劑所產生的HF濃度與之前的試驗結果并沒有差異。在試驗條件下，七氟丙烷氣體滅火劑分解生成的HF含量相對較少，通常不會對人體健康構成威脅。需要關注的是，當人體暴露在HF濃度為12g/L的環境中時，即便在HF濃度為4.8g/L的條件下，也會有將近1%的人在1分鐘內可能會面臨生命危險，因此在采用七氟丙烷滅火劑時，為保護人員和設備安全，必須要提前做好防護措施。

（三）七氟丙烷滅火劑的腐蝕性

七氟丙烷滅火劑作為一種氣體滅火器，與大多數氣體滅火劑類似，其同樣帶有一定的腐蝕性，尤其是HF的產生，很容易因為環境中HF的含量、HF與電子設備接觸的時間長短以及設備表面酸性物質的沉積速率等因素造成潛在的電子設備腐蝕問題。不過在實際應用過程中，只需要合理控制七氟丙烷滅火劑的噴射量和滅火時間，即可減少HF的產生，并有效避免對電子設備的腐蝕。

四、七氟丙烷滅火劑的應用方向

（一）在建筑物防火中的應用

七氟丙烷滅火劑在建筑物防火工程中有著非常重要的應用價值。目前，很多建筑物為了保障其安全性，會在設計中通過防火管道、防火通道以及消防設施滿足防火需求，而七氟丙烷滅火劑便可以存儲在消防管道內來隨時滿足防火需求。在設計消防管道過程中，建筑設計師應與消防專業人員展開深度分析，精確計算并設定管道的壓強參數以及管道內部的適宜溫度條件，以此保障七氟丙烷滅火劑在管道中的穩定性和有效性。在保障設計合理性并展開施工過程中，可以在專業消防人員的監督下向管道內灌注七氟丙烷滅火劑，為潛在的火災風險作好充足準備。

（二）自動滅火裝置設計

七氟丙烷滅火劑也適用于人流量較為密集的場所，尤其是規模較大的商場和公共場所，其能夠實現迅速啟動并有效撲滅火源，保障場所內的人員安全。想要充分發揮七氟丙烷滅火劑在人員密集場所的滅火優勢，打造一個完善的自動化滅火系統尤為重要。在設計過程中，七氟丙烷自動滅火裝置與煙霧報警器相似，具備高度靈敏的監測能力，確保能夠實時檢測周圍環境中的煙霧濃度和一氧化碳含量，一旦與火災相關的物質和氣體濃度達到預設的警報閾值，報警系統會立即觸發，在發出預警信號時還可以及時打開七氟丙烷滅火劑貯藏設備，以確保可以快速釋放出高壓狀態下的七氟丙烷滅火劑，并以霧狀形式迅速擴散至火災區域，通過抑制火焰的燃燒鏈反應，進而起到滅火效果。該設計不僅能夠提高滅火效率，還有效縮短七氟丙烷滅火劑從火災發生到滅火劑釋放的時間，為人員疏散和火災控制提供寶貴時間，發揮其保障公眾安全的作用。

（三）加強七氟丙烷滅火劑的安全性

為了能夠減少HF氣體對人體和設備造成的影響，使七氟丙烷滅火劑的安全性能夠得到保障，加強對有害氣體的研究尤為重要。目前最常采用的方法為釋藥法，該方法通過降低滅火過程中的周邊溫度，有效稀釋HF的濃度，從而確保周圍環境的安全性。雖然釋藥法有著顯著的成效，但是其成本相對較高，因此應用范圍并不廣泛。為了能夠解決這一問題，消防領域專業人員應進一步加大對七氟丙烷滅火劑有害氣體釋放控制方面的研究力度，提升在HF產生后的稀釋效果，使七氟丙烷滅火劑的優勢能夠得到充分發揮。例如，可以通過優化釋藥法的參數減少應用成本、提高火災現場的通風效率，加速氟化氫氣體的擴散和稀釋，在降低HF濃度的同時，保障七氟丙烷滅火劑的應用效果。

結語

七氟丙烷滅火劑具有替代傳統滅火劑的優勢，其更快的滅火速度和更低的復燃率以及不會產生污染的特點，得到了消防行業的廣泛關注。想要有效滿足滅火需求，消防專業人員必須要意識到七氟丙烷所造成的溫室效應和HF氣體問題，同時需要利用自動滅火裝置等措施確保七氟丙烷滅火劑得到高效利用，確保七氟丙烷滅火劑的作用能夠得到充分發揮。

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