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消防百科

七氟丙烷和超細干粉在電氣火災中性價比分析

一、電氣火災的危險性（致災因素的分析）

    電氣火災隱患的特點就是火災隱患的分布性、持續性和隱蔽性。由于電氣系統分布廣泛、長期持續運行，電氣線路通常敷設在隱蔽處（如吊頂、電纜隧道內），火災初期時不易被火災報警系統發現，也不易為肉眼所觀察到。電氣火災的危險性還與用電情況密切相關，當用電負荷增大時，容易因過電流而造成電氣火災。

    火災它所造成的人員傷亡、財產損失和社會震蕩都是巨大的。電氣火災主要發生在建筑物內，建筑物內人員密切、疏散困難、排煙不暢，極容易造成群死群傷的重大事故。

    1、電氣火災的火源

    電氣火災的火源主要有兩種形式，一種是電火花與電弧；另一種是電氣設備或線路上產生的危險高溫。

    ①、電火花與電弧主要在氣體或液體絕緣材料中產生，損壞絕緣后，在縫隙或裂紋間會發生電弧，使兩導體間被擊穿而產生電弧的電壓為30kV/cm。電弧會產生較高的溫度，如2~20A的電弧電流就可以產生2000~4000oC的局部高溫，0.5A的電弧電流就足以引發火災。電火花可看成是不穩定的、持續時間較短的電弧，其溫度也較高，由電火花、電弧產生的二次火源有著更大的危險性。

    ②、電氣設備和線路在運行時總會發熱，原因有以下幾種：⑴電流在導體的電阻上產生熱量；⑵鐵心損耗產生的熱量；⑶絕緣介質損耗產生的熱量。在正常情況下，發熱與散熱能在一個較低的溫度下達成平衡，這個溫度不超過電氣設備的長期允許工作溫度，不會有危險高溫出現，只有當正常運行遭到破壞，使發熱劇增而散熱不及，這時才可能出現溫度的急劇升高，以至出現危險的高溫，這種危險的高溫在條件恰當的時候就會引發火災。

    ③、電弧與電火花均屬于明火，其引起火災的途徑是直接的。高溫引發火災的途徑比較復雜，它的效應主要有軟化、分解絕緣物質產生可（易）燃氣體、直接烤燃物質。

    2、電氣火災的具體起因

    (1)接觸不良，當工作電流通過時，在接觸電阻上產生較大的熱量，使連接處溫度升高，高溫又使氧化進一步加劇，使接觸電阻進一步加大，形成惡性循環，產生較高的溫度，可達千度以上，使附近的絕緣軟化造成短路而引發火災，也可能直接烤燃附近的可燃物而引發火災。

    (2)過電流，原因包括過載和短路。過電流產生的熱效應是電氣火災的直接或間接原因。

    (3)異常電壓升高，是電力系統在運行過程中，因故障原因而導致的工頻電壓升高，用電設備的發熱與電壓的二次方成正比而引發火災。原因有：中心點位移、負荷嚴重不平衡有三次諧波、變壓器高壓側發生碰殼接地故障、不穩定的短路或接地故障、電氣設備誤操作、設計選型或施工安裝錯誤等。

    (4)雷擊，雷電是一種自然現象。雷電放電、反擊引發、感應過電壓都可能引發的火災。

    (5)設計考慮不周和施工質量差，也是一重要火災隱患。

    近年來，由于夏季大量使用空調，一些樓房的電氣線路截面偏小，設計容量偏低不堪重負，頻頻跳閘，更嚴重的是電氣線路長期過載，導致絕緣下降，成為一個難以處理的火災隱患。除設計線路截面偏小以外，我國至今沒有制定電線、電纜載流量的國家標準，如IEC標準2.5mm2銅芯塑料線載流量為26A，而我國的一些資料取30~32A，比IEC標準高出20%多。而設計又多未考慮多根導線穿管暗敷設時發熱而導致的載流量降低，這些因素使所選擇的線路截面更顯偏小，也給今后使用留下隱患。在工程的施工過程中，電氣線路安裝不規范，施工工藝不良，導線連接不實，接觸不良，絕緣刮破等也是發生電氣火災的一個重要原因。較是中性線連接質量差，如造成中性線斷裂，易損壞設備絕緣，引起單相設備燒壞，甚至火災。

    二、按照國家相關規范可選用的滅火系統類型。

    根據《高規》中的要求，在配電房、電源設備機房、計算機中心、電纜隧道等電氣場所應設置自動滅火系統；目前，1211、1301等哈龍產品由于破壞大氣層而被淘汰。由此，一些新型高效的滅火設備被得以推廣；這主要包括三類：一是氣體滅火系統，如：CO2、HFC-227ea、IG-541等，二是超細干粉滅火系統，三是細水霧滅火系統。在這些產品中，除細水霧外，技術上都比較成熟，各種性能指標較合理、且具有推廣價值的，筆者對這幾種滅火劑進行了比較。

    認為選取該系統應遵循以下幾個原則：

    一是高效。即能允許條件下，較短時間控制并熄滅火勢，不復燃。

    二是安全。滅火劑要能保證無毒或者低毒，低腐蝕。

    三是要有前瞻性。要能符合環保等理念，且在較長時間內，技術不會落后而被淘汰。

    四是技術成熟。要保證系統的穩定性和可靠性，安裝、管理和維護才有技術保障。

    五是經濟。要使設備達到較大的性價比，且要降低維護成本。

    三、配電房滅火工程的經濟性比較（七氟丙烷與超細干粉）

    1、兩種滅火劑的基本情況

    HFC-227ea的分子式為CF3CHFCF（七氟丙烷），屬于HFC（含氫氟烴）類物質，由美國大湖公司開發，商品名稱為FM-200。是一種常溫下為氣態的化學滅火劑，加壓后以液態儲存。它應用于全淹沒式的系統環境中，結合物理的和化學的反應過程消除熱能，阻止的發生。超細干粉的平均粒徑小于20微米（部頒標準），根據干粉的滅火機理，干粉越細滅火效率越高。超細干粉可以在空氣中懸浮較長時間，可以象氣體一樣繞過障礙物滅火，因而全淹沒效果較好，粉霧還具趨熱性，能主動捕捉燃燒基，適用于相對封閉的空間滅火，同時也可以應用于敞開式場所局部應用滅火。武漢綠色消防的超細干粉是一種能整體防潮的礦物質，不須硅油包裹，具較好的流動性和電絕緣性，對保護物無腐蝕，對人體無任何刺激，滅火后殘留物易清除，滅火劑的有效期提高到五年以上。超細干粉是國內較先開發且經過多項深位火災進行過滅火試驗，并取得國家權威部門檢驗合格的產品，其覆蓋層因粉末的粒徑更細則隔絕空氣效果顯著，且在滅火劑中添加有阻燃成分，比普通干粉的抗復燃性更好！

    2、兩種滅火劑滅火特性的比較

    從滅火效率的角度講，“七氟丙烷對配電房、通信機房其滅火濃度一般采用8%”，“系統的噴放時間，在通訊機房和電子計算機房等防護區，不宜大于7S；在其它防護區，不應大于10S”[2]；而煙烙盡的濃度一般取38.5%，滅火系統的使用條件要求，系統開啟后，90%藥劑噴放時間應>23S及<40S，并且要求60S內達到滅火濃度。可見七氟丙烷滅火效率要比超細干粉高許多。但從滅火效果而言，由于氣體滅火系統需要一定的浸漬時間來保證的，但七氟丙烷滅火濃度跨越范圍小，僅為7.35%-10.5%。而IG-541可達37.5%-52%。在維持一定的浸漬時間時由于受空間密閉的影響，藥劑總難免會泄漏。而超細干粉是以化學滅火為主，物理滅火為輔，滅火劑與火焰接觸，一秒鐘滅火，滅火后能在物體表面形成一種覆蓋層；如此，七氟丙烷造成復燃的可能性就比超細干粉要大得多。

    3、兩種滅火劑的安全性比較

    根據對物質的安全性判斷標準，這二種系統的設計濃度均在NOAEL值下，因此噴射時在防護區內的人員相對是安全的。超細干粉滅火劑無腐蝕，無毒，在滅火劑噴放后，對防護區內人員在呼吸方面有一定影響，但不會使人員窒息。但是FM-200在高溫下分解產生的HF，對人體和設備腐蝕性較強，實際酸氣產生的量大于300ppm。例如：英國火災損失預防委員會屬下的（L）在對FM200進行滅火噴放試驗時發現伴隨著滅火進行時，環境中產生了大量“煙灰”（實為大量氫氟酸產生的白霧）。其濃度一次測定為10，324ppm，一次為8，549ppm[3]。這遠大于短時間內接觸50ppm的氫氟酸，就達到危險程度的國際標準，在有人的場所使用時應慎用。在工程應用中，配電房、網管機房等房間內設備精密價高，且平時有人工作，應充分考慮這一點。

    4、兩種滅火劑的對環境的影響

    通過比較，超細干粉滅火系統對環境的影響要比七氟丙烷小的多。而七氟丙烷所引發GWP值是較高的，對環境的負面影響更大。

    5、兩種系統的經濟比較

    氣體滅火系統的額大小是與防護區大小、多少、輸送距離的長短、產品的質量有著密切關系的。INGEREN的“應用量相對容積比”（反映滅火劑用量、設備用量和占地面積等各項因素造成的建設成本的大小）較高。即，一般來說由于超細干粉滅火系統體積小，滅火效率高，無管網超細干粉滅火系統根本不需要氣瓶間。在同一防護區內，在技術措施允許的范圍內其一次投資額要比七氟丙烷低。從實際使用看，由于七氟丙烷藥劑的昂貴，七氟丙烷系統的性價合理性要比超細干粉滅火系統高許多。

    6、兩種滅火劑的發展趨勢

    根據資料，由于七氟丙烷氣體滅火系統存在的缺陷，在歐盟的許多國家包括日本都不予采用。假以時日，如美國加入《京都議定書》后，七氟丙烷較可能就會因溫室問題而遭禁用。在我國，公安部消防局和行業協會管理聯合下發的《哈龍替代產品推廣應用的規定》，對于應設置氣體滅火系統的場所，推薦使用惰性氣體滅火系統，也可使用含氫氟烴的鹵代烴類氣體滅火系統。

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