七氟丙烷与S型热气溶胶410.docx

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七氟丙烷与S型热气溶胶410

1、S型热气溶胶气体灭火系统

热气溶胶灭火技术，诞生于我国，始于20世纪60年代初。

第一代热气溶胶，由天津公消所自主研发完成。

主要用于扑灭甲、乙、丙类液体储罐火灾。

热气溶胶是一项全新的灭火技术，既有烟又有雾，既有细小固体颗粒，又有水蒸气、N2、CO2，亦称烟雾灭火技术。

第二代K型气溶胶，由北京理工大学研制改进。

K型气溶胶中，钾盐微粒在吸收大量的热后，发生热熔、气化，产生大量钾离子。

钾离子极易与空气中水分结合，形成导电物质，附着在电子设备上，具有很大损坏性。

因其局限性，逐渐被淘汰。

第三代S型气溶胶，由陕西坚瑞消防股份有限公司自主改良。

S型气溶胶中，金属盐微粒主要为锶盐，喷放后沉降物电阻值大于20M欧，为绝缘体，对精密电子设备无损坏性。

目前，国内使用的热气溶胶多是第三代S型气溶胶，该产品已在数万个项目上实际应用。

S型热气溶胶灭火装置中，以常压固态贮存灭火剂。

动作时通过电爆管式启动器引燃固态灭火剂，自身发生氧化还原反应，形成大量凝集型热气溶胶烟气，高温，不透明，无毒，无味，环保无污染。

其成分主要是N2、少量CO2、金属盐固体微粒等。

其形态为气、固两相流，故无法进行组合分配的管网式系统设计。

S型热气溶胶灭火机理:

1）金属盐微粒在高温下，发生热熔、气化等物理吸热过程,吸收大量的热。

导致可燃物气化成分子、分子裂解成自由基所需的热量不足，抑制新的燃烧自由基生成；2）金属盐微粒直径很小，具有很大表面积和表面能，可吸附大量燃烧自由基，并发生化学作用；金属盐微粒热熔、气化后分解的大量金属离子，与燃烧自由基发生亲和反应；从而减少已有的燃烧自由基；3）大量的N2，和少量CO2，会降低空气中的氧气浓度，从而抑制燃烧反应。

柜式S型热气溶胶灭火装置，属低压喷放系统。

对火势无影响，对保护对象无冲击破坏作用；因低压喷放，气溶胶扩散速度相对较慢，喷放后存在向上扩散的趋势，不利均匀分布，但也因此可应用在非封闭空间防护区。

S型热气溶胶灭火装置，因无需外动力驱动，制作成本低。

完全依靠固态灭火剂自身化学反应为动力，喷放时间相对较长，一般在90～120s之内。

S型热气溶胶灭火装置，喷口温度在80℃～160℃左右，属高温烟气，无毒，无味，不透明。

不应在人员密集的场所使用，影响疏散。

但因高温烟气，易于分辨，难于忍受。

火灾初期，对人员的及时撤离有提醒和督促作用；火灾过后，可直接观测通风换气效果。

S型热气溶胶灭火装置，灭火剂用量少，灭火效能高，节省空间，节约成本。

重量轻，环境适应性强，安装简便，维护简单，维护成本极低。

1、七氟丙烷气体灭火系统

七氟丙烷，一般名称为HFC-227ea，商品名称为FM-200。

由美国大湖化学公司最先生产，后传至我国。

截至2008年年底，在我国已有近百家企业从事生产。

七氟丙烷，是一种无色、无味、不导电的气体，在一定压力下呈液态。

七氟丙烷灭火系统，液态储存、气态释放，是一种清洁、安全的灭火药剂。

灭火速度较快、效果好。

七氟丙烷，浓度超过10.5%，会对人体有害，有毒性。

灭火剂在灭火现场的高温下，会产生大量的氟化氢（HF）气体，经与气态水结合，形成氢氟酸（白雾状），氢氟酸是一种腐蚀性很强的酸，对皮肤、皮革、纸张、玻璃、精密仪器有强烈的酸蚀作用，在气体疏散的过程中具有危害性。

因FM200的储存压力为2.5Mpa/4.2Mpa,要求喷嘴的工作压力为不小于0.8Mpa,所以在输送距离上受到很大的限制，尤其应用于组合分配系统，则较为困难。

在消防实践上不主张使用组合分配系统，特别是当保护区多、输送距离要求长的工程，更要引起注意。

可见，FM200在有人场所、精密仪器场所和远距离输送场所和使用必须加以注意，对高温裂解的产物HF给与重视，以免造成损失。

2、灭火原理

燃烧四要素：

可燃物、氧化剂、温度、未受抑制的链式反应。

气体灭火机理，皆是消除燃烧四要素中的一个或几个。

柜式七氟丙烷灭火机理:

1）在喷嘴喷出时，液态灭火剂迅速转变成气态，需要吸收大量的热量，从而降低保护区温度。

2）七氟丙烷气体是由大分子组成，灭火时，大分子中的一部分键断裂，需要吸收热量，从而降低保护区温度。

2）通过热分解产生含氟自由基，与燃烧过程中活性自由基H+、OH-、O2-发生气相作用。

减少燃烧自由基，从而达到抑制火灾的效果。

3）灭火剂的喷射降低氧气浓度，从而降低燃烧速度。

4、系统特性

灭火效率高、灭火剂用量较多；

洁净环保，具有良好的清洁性，在大气中完全汽化不留残渣；

良好的电气绝缘性；

适用于有人工作的场所，对人体基本无害；

成本较高，系统操作较复杂，占用空间较大；

安装较复杂，维护费用高；

5、系统的组成

七氟丙烷管道式气体灭火系统，由储存瓶组、储存瓶组架、液流单向阀、集流管、选择阀、三通、异径三通、弯头、异径弯头、法兰、安全阀、压力信号发送器、管网、喷嘴、药剂、火灾探测器、气体灭火控制器、声光报警器、消防警铃、放气指示灯、紧急启/停按扭等组成。

6、影响系统的因素

贮存装置上的总控阀、连接总控阀的检修阀、选择阀、管路超压泄放阀、分流管等都应能在-56.6℃～+50℃范围内正常工作，而贮存装置上的其他部件、单向阀、信号反馈装置、装于贮存装置上的控制器应能在-23℃～+50℃范围内正常工作。

装于室内的控制器应能在0℃～+50℃范围内正常工作。

（3）、压力影响灭火剂贮存容器的最大工作压力不应小于2.5MPa。

容器超压泄放阀、总控阀、选择阀、信号反馈装置、分流管的公称压力不应小于2.5MPa。

容器超压泄放阀的开启压力应为2.38MPa±0.12MPa。

容器超压泄放阀的回座压力不应小于2.15MPa。

信号反馈装置的动作压力不应大于0.5MPa。

（4）、贮存装置灭火剂贮存容器应按标准规定，由国家锅炉压力容器安全监察机构认可的单位和人员进行设计、制造、检验和验收。

灭火剂贮存容器应设置安全阀，安全阀的选用和设置应符合标准的规定。

（5）、驱动气体贮存容器驱动气体贮存容器应符合GB5099《钢质无缝气瓶》或GB5100《钢质焊接气瓶》规定。

驱动气体贮存容器公称压力由设计决定。

（6）、总控阀总控阀应能自动开启和关闭。

其开启和关闭时间均不应大于5S。

总控阀应能手动开启和关闭，其手动操作力不应大于150N；旋转方向启闭的阀门其旋转开启角度不应大于900，直线方向启闭的阀门其手动操作位移不应超过300mm。

（7）、选择阀球阀或蝶阀结构的选择阀应有阀位指示标志（“开”和“关”或“OPEN'”和“CLOSE”），指示标志应清晰、易见。

（8）、管路超压泄放阀管路超压泄放阀的开启压力根据系统设计确定，其开启压力偏差为开启压力设定值的士5%。

管路超压泄放阀的其他性能应符合标准的要求。

（9）、分流管二氧化碳灭火系统中，除喷嘴外各部件的工作温度界限为0℃至49℃。

当设计工作温度超过这个界限时，应在各部件上作永久性标记，标出其工作温度界限3、S型气溶胶灭火系统与七氟丙烷灭火系统区别S型气溶胶灭火系统与七氟丙烷灭火系统装置同属于《气体灭火系统设计规范》规定的三大灭火系统。

灭火方式均为全淹没。

S型气溶胶灭火装置的灭火机理是以化学抑制为主、物理方式为辅。

七氟丙烷的灭火机理是以物理方式为主、化学抑制为辅。

本文通过对下列几个方面分析S型气溶胶灭火装置与七氟丙烷的区别，详细如下：

a）安全技术

灭火系统储存状态化学成分毒性喷放方式设备二次损害药剂量（g/m3）七氟丙烷液态高压氢氟酸低毒高压喷放有腐蚀、冲击530S型气溶胶固态常压锶盐无毒常压喷放无100由上表可看出，S型气溶胶灭火装置的安全系数高于七氟丙烷。

b）安装维护S型气溶胶灭火装置是无管网铺设，无需改造加固防护区的承重结构、无需提高防护区的防护标准，安装简便，无后期维护。

七氟丙烷是高压喷放，需加固防护区的维护结构。

七氟丙烷分为有管网和无管网。

无管网七氟丙烷是箱式气体灭火装置，由箱体、储存瓶组、连接管、喷嘴等组成。

有管网还需铺设管道。

七氟丙烷系统每年必须对储存容器、容器阀、电磁启动器、高压软管、喷嘴、压力表等全部系统部件进行检测。

每年必须对储存瓶内的灭火剂的压力值进行检测。

c）基站荷载比较国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）规定：

民用建筑面均布荷标准为200kg/m2，而90L规格的七氟丙灭火装置加上控制瓶组约300公斤，但其底面积只有0.3m2，已经大大超过国家标准，而以型气溶胶灭火系统最大规格10公斤为例，总重量为50公斤，且可根据实际需要挂在墙上，这就从根本上避免了基础的荷载问题，无须采取加固措施。

d）对防护区要求《气体灭火系统设计规范》（GB50370-2005）第6.0.8条规定：

防护区内设置预制灭火系统的充装压力不应大于2.5MPa,而七氟丙灭火系统的充装压力则在4.6-6.5MPa之间，从此可看出七氟丙灭氟丙灭火系统要少50％以上，再加上喷放相对缓慢，不会造成防护区内压力急速明显上升，所以，当采用S型气溶胶灭火系统时可以放宽对围护结构承压的要求。

e）综合费用的比较通过在多个项目系统招标的情况看，S型气溶胶灭火系统比七氟丙灭火系统低，消防建设项目综合费用涉及面很广，既包括灭火系统一次性工程投资费用，又包括系统投入运行后装置的维护保养费，如日常管理人员的正常开支，设备的年度定期检查检测费用，药剂的补充安装费用，零件的正常损坏更换费等。

系统越复杂、庞大，设备就越多，工程投资费与维护保养费就越高。

S型气溶胶灭火系统相对于七氟丙灭火系统的贮存压力为零，系统简单、维护简便，因此从综合费用方面比较，S型气溶胶灭火系统相对于七氟丙灭火系统有着相当明显的优势。

f）运输、安装、调试及维护保养情况的对比

（1）、运输情况对比S型气溶胶灭火系统装置体积小，重量轻，结构简单，所含组件少，且为常压固态储存，对于运输条件，例如：

外界温度、路况等条件要求低，运输过程中不会发生泄漏等情况，运输快捷方便、安全性高；而七氟丙灭火系统由于采用钢瓶高压液化贮存，体积、重量大，结构复杂，所含组件多，对于运输条件（例如：

外界温度、路况等条件要求高），且运输过程中的颠簸易使相关组件的连接松动，易使气体发生泄漏，从而导致设备无法正常使用，必须重新补充药剂或加压，进而造成不必要的损失。

（2）、安装、调试情况对比由于S型气溶胶灭火系统体积小，重量轻，结构简单，所含组件少，S型气溶胶灭火药剂又为常压固态贮存，因此安装、调试安全可靠，简单方便，空间占用少，必要时也可根据实际情况选择悬挂式灭火装置通过支架固定在墙壁上，不会因过多占用空间而影响其他设备安装。

而七氟丙灭火系统体积、重量大，结构复杂，所含组件多，又采用钢瓶高压液化贮存，因此安装、调试复杂繁琐，容易导致药剂泄露和压力减小，存在一定危险性。

而且由于七氟丙灭火系统体积大，只能采用落地式摆放，故需要占用大量空间，施工难度及费用远远高于S型气溶胶灭火系统，更会额外增加使用方的投资费用，及延长建设周期。

（3）、维护及保养情况对比《气体灭火系统施工及验收规范》（GB50263-97）规定：

“每年应对气体灭火系统进行两次全火系统的充装压力已远远超出上述规定。

S型气溶胶灭火系统比七氟丙灭火系统对防护区的护围结构及环境的要求要低。

S型气溶胶灭火系统在实施灭火时所产生的气体量比七面检查。

除对七氟丙灭火系统各构件的检查外，还必须对药剂储瓶逐个进行称重、测压，当灭火剂净重小于设备量的95%时必须重新充装；当灭火剂储存容器内的压力小于设计压力的90%时必须重新充压”。

这决定了完成维修服务势必将耗费大量的人力、物力及时间，而S型气溶胶灭火系统采用的是常压固态储存的方式，这就避免了泄压、药剂损失等问题，而且使用、检修方便，从而可以为使用单位节省大量的人力、物力及宝贵的时间。

g）七氟丙烷气体供货周期对比七氟丙烷气体均从国外进口，受国外生产七氟丙烷气体厂家控制影响，成本不断飚升，价格不断上涨，且供货周期长，给客户带来许多不稳定因素，而气溶胶灭火装置为国内厂家生产，其生产成本较低，无关税，其价格比七氟丙烷具有大的优势，且供货周期很短，运输方便，安装及维护非常简单，不会影响工程的进度。

h）从灭火效率上对比在相同保护区内气溶胶产品的灭火效率是七氟丙烷的5倍，因为气溶胶产品是固态存储，体积小，灭火效率高，且没有气瓶，绿色环保，安全可靠。

保护区内放个高压气瓶对工作人员来说存在潜在的危险。

无论从成本、灭火效率、运输、供货周期、安装维护，绿色环保等来说S型气溶胶灭火装置取代七氟丙烷的趋势非常明显，目前在市场上气体灭火产品中气溶胶灭火装置，已经是主流产品，在广大市场上大部分项目的气体灭火产品都是气溶胶灭火系统，深得用户的好评和信赖。

i）使用成本

灭火系统管理成本维护成本七氟丙烷有有S型气溶胶灭火装置无无由上表可以看出，七氟丙烷需要后期的使用成本，S型气溶胶灭火装置无需后期的使用成本。

根据《气体灭火系统设计规范》GB50370-2005规定，七氟丙烷、热气溶胶灭火系统，同属气体灭火范畴。

其中，柜式七氟丙烷和S型热气溶胶应用最多。

二者的相同点如下：

1、均可应用于变配电室、电缆隧道、发电机房、通讯机房和电子计算机房等场所。

2、喷放的都是气态，喷放后都无明显残留物；

3、都是预制柜式安装，无管道；

4、使用和启动方式一样，都是24V1A电信号启动；

5、对人体均无害。

二者的不同点有如下：

1、灭火剂量不同：

保护空间内，每立方需七氟丙烷约0.58KG，而S型热气溶胶只需0.15KG即可。

2、储存方式不同：

七氟丙烷需2.5M压力的钢瓶储存，体积大、重量沉、占地多；而热气溶胶无压力固态存放，体积小，占地小，甚至可以架在房间墙面上部，实现零占地，以节约房间面积。

3、维护周期不同：

七氟丙烷因高压存放，易泻压，要三个月检查一次压力，如压力下降，需返厂维修；而热气溶胶则是固态密封无压储存，6年内无需检查维护。

4、副作用类型不同：

七氟喷放时压力大，压缩气体喷放时间短，喷放时像台风，易产生“风害”，喷头对墙时能把墙吹个洞，一般情况下室内有吊顶时，基本要全吹碎；而热气溶胶是出烟灭火，常压喷放，无风害，但因为是热烟灭火，1米外热烟温度约80度，不太适用于燃气、硝化纤维、活泼金属等易燃易爆场所。

5、对环境的影响不同：

七氟丙烷属于无色无味氟化物，无毒，对人体无害，无残留物质，气溶胶浸渍时间长的情况下对电子设备和金属有一定的腐蚀性；气溶胶是烟雾灭火，轻酸低毒，并且烟能提醒人们撤离。

超细干粉灭火装置

因热气溶胶在推广应用中存在“高温、有毒、微粒悬浮时间长”的缺陷问题，英国KIDDE公司，将热气溶胶形成和制备同步进行的方式，改为分步进行。

先将灭火剂干粉溶于水，形成水溶液，通过喷雾干燥使其产生1～3μm的超细粉末，再罐装密封储存，然后加压外喷形成气溶胶而快速灭火。

这就是目前国外气溶胶研究的“非高温气溶胶灭火技术”，也就是超细干粉灭火剂的最初研究。

超细干粉灭火剂是近年来我国替代“哈龙”研究的新产品，其干粉颗粒比普通干粉细，是一种无毒、无害，对人体皮肤无刺激，对保护物无腐蚀；在常态下不分解、不吸湿、不结块，具有良好的流动性、弥散性和电绝缘性的新型灭火剂，平均粒径小于10μm，是普通干粉灭火效率的6～10倍。

超细干粉灭火装置，采用氮气驱动，有温控、电控和超导启动三种方式。

双重保险，快速反应，全淹没效果好，是目前世界上所查明的灭火剂中，灭火速度最快，灭火效率最高的灭火方式。

后期维护对比

柜式S型热气溶胶灭火装置：

灭火剂常压固态贮存，装置部件少，检查易，维护率很低，维护费用较三者中最低。

后期主要费用，为更换过期的灭火剂，S型热气溶胶有效期一般为6年。

柜式七氟丙烷灭火装置：

因灭火剂为高压（一般为2.5MPa）液态贮存，装置部件少，检查易，维护率较低，维护费用较三者中居中。

后期主要费用，为补充漏失的灭火剂及部件更换。

钢瓶有效期为30年。

管网式七氟丙烷灭火系统：

因灭火剂为高压（一般为4.2MPa）液态贮存，装置部件多，检查较繁琐，维护率较高，维护费用较三者中最高。

后期主要费用，为补充漏失的灭火剂、增压氮气及部件更换。

钢瓶有效期为30年。