七氟丙烷（FM-200）灭火系统分析研究 环境工程专业VIP免费

前言随着近五十年的经济迅速发展，各种现代化的设备、仪器的经济含量越来越高，俗知的水扑救火灾已无法满足现代化的大楼、设备、仪器的保护，气体灭火系统应运而生。基于近几年全球二氧化碳温室效应的威胁，不破坏大气臭氧层的气体灭火剂被重视起来，相应出现了CO2、七氟丙烷等哈龙灭火剂的替代物。CO2是最为普遍的高压气体灭火系统，但不能用于人员较多的场所，就通讯楼主机房等场所，更为理想的是使用七氟丙烷灭火剂，在哈龙替代物中七氟丙烷的ODP（破坏臭氧潜能）指数为零，且现在国内以具有一定的生产能力，故本系统采用七氟丙烷根据《七氟丙烷（HFC-227ea）洁净气体灭火系统设计规范（建议草案）》进行设计。第一章七氟丙烷（FM-200）灭火系统简介1.1七氟丙烷灭火剂的性质和灭火机理七氟丙烷（HFC227ea，美国商标名称为FM-200）灭火剂是一种无色几乎无味、不导电的气体，其化学分子式为CF3CHFCF3，分子量为170，密度大约为空气的6倍，采用高压液化储存。表1-1七氟丙烷主要物理性能表沸点(1atm)（℃）冰点（℃）临界温度（℃）临界压力（kPa）达沸点时的汽化潜热（环境25℃时试)(kJ/kg)-16.4-131.0101.72912132.6蒸气压(25℃)(kPa)储存压力(20℃)(kPa)储存容器最小工作压力(kPa)最大充装密度(kg/m3)457.7250035001150ODP(%,v/v)GWP(%，v/v)LC50(%，v/v)大气中存活寿命(年)00.3－0.5>80.031－42注：ODP—破坏臭氧潜能；GWP—地球变暖潜能；LC50—半数致死浓度七氟丙烷灭火机理为抑制化学链反应,对于A类和B类火灾均能起到良好的灭火作用。1.2七氟丙烷气体灭火系统适用范围（1）七氟丙烷灭火剂可以扑救的火灾：a)可燃气体火灾，如甲烷、乙烯、煤气、天然气等；b)甲、乙、丙类液体火灾，如烃类、醇类、有机溶剂类等；c)可燃固体表面火灾；d)电气火灾。防护区内一般含不致发展成固体深位火灾的固体燃料、电气设备或存在少量可燃液体。其典型燃料为：a)PC板；b)绝缘电线电缆；c)散布于各处的纸张、档案等；d)少量无盖或翻覆的可燃液体（如酒精、油脂、油漆等）。（2）七氟丙烷灭火剂不适用于如下材料所发生的火灾：a)无空气仍能迅速氧化的化学物质的火灾，如硝酸纤维、火药等火灾；b)活泼金属的火灾，如钠、钾、镁等；c)金属氢化物、强氧化剂、能自燃的物质的火灾；d)能自行分解的化学物质的火灾，如有机氧化合物和联胺。（3）人员暴露限制：a)9%体积浓度以下，人员暴露无限制；b)大于9%至10.5%，限制人员暴露至1min；c)10.5%以上的体积浓度避免暴露。1.3七氟丙烷对环境的影响七氟丙烷灭火剂不会破坏大气臭氧层，在大气中的残留时间也比较短，其环保性能明显优于卤代烷（Halon）“1301”。七氟丙烷的毒性较低，对人体产生不良影响的体积浓度临界值为9%，并允许在浓度为10.5%的情况下使用1min。七氟丙烷的设计灭火浓度为7%，因此，正常情况下对人体不会产生不良的影响，可用于经常有人活动的场所。关于七氟丙烷灭火剂的毒性及致癌问题，目前国际学术界仍有争议。另外，七氟丙烷在灭火过程中会分解出微量的氢氟酸的有害气体（HF），HF是一种对人体有高度腐蚀性的气体，对皮肤有强烈的刺激作用。HF的形成与着火的温度、分隔的空间和灭火时间的长短有关，而灭火时间则与灭火剂的设计浓度和施放时间有着直接的关系。火灾规模大，施放时间长，所产生的HF浓度高。它的浓度比哈龙1301灭火剂所产生的浓度要高2－10倍。1.4七氟丙烷的毒性试验通常，在评价替代物时主要考虑其急性毒性。七氟丙烷的毒性指标可以用NOAEL、LOAEL和LC50来表示。NOAEL是未观察到不良反应的浓度，在这个浓度下被试验动物未出现可观察到的不良反应。LOAEL为可观察到不良反应的最低浓度，它是出现不良反应的最低试验浓度。对于卤化烃类灭火剂，通常是根据心脏对药剂的敏感度来确定这一浓度。任何灭火剂的设计灭火浓度若低于它的NOAEL值，认为是适合用于有人场所的。据国内资料报道，七氟丙烷与哈龙1301的灭火浓度和毒性的比较如表3.2。表3.2七氟丙烷与哈龙1301毒性比较商品名称符号杯式燃烧法浓度（%V/V）最小设计浓度（%V/V）NOAEL（%V/V）LOAEL（%V/V）哈龙1301Halon13013.05.05.07.5七氟丙烷HFC-227ea5.87.09.010.5LC5...