_哈龙_替代物的现状和发展趋势

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1、“哈龙” 替代物的现状和发展趋势潘仁明 周晓猛 刘玉海 南京理工大学(南京, 210094)摘 要 文章简要介绍了哈龙灭火剂的灭火特性及其对臭氧层的破坏机理,并重点对目前国际上为保护大气臭氧层而研制的或正在研制的各种哈龙替代物进行了评述。在此基础上,分析了哈龙替代物的发展趋势,并指出在中国发展气溶胶灭火剂及其灭火装置,特别是水基气溶胶灭火剂及其灭火装置是符合中国国情的。关键词 灭火剂 哈龙 哈龙替代物 气溶胶 灭火装置分类号 X131. 1 X511 X932火是人们日常生活和生产中不可或缺 的。但是,火一旦失去控制,就会造成财产损 失和人员的伤亡,酿成灾害。 为了防止火灾的 发生,人们采取了

2、各种积极的预防措施。然而,火灾总是不可完全避免的。火灾发生后, 如何有效进行扑救,关键在于正确地选择和 使用各种灭火剂,如水、 干粉灭火剂、 气体灭 火剂、 泡沫灭火剂等,其中属于卤代烷系列的 哈龙灭火剂最为有效1。哈龙灭火剂主要是指1301 (CF3Br)和1211 (CF2ClBr)两种气体灭火剂。其灭火机 理为卤代物在火焰的高温中分解产生活性游 离基,消除维持燃烧所必须的自由基,使燃烧过程的链锁反应中断而灭火。哈龙灭火剂具 有电绝缘性好、 化学性能稳定、 灭火速度快、 毒性和腐蚀性小、 释放后不留残渣痕迹或者 残渣很少的优点,并且具有良好的储存性能和灭火效能,可用于扑救可燃气体火灾、 甲

3、乙 丙类液体火灾、 可燃固体表面火灾、 电气火灾等2, 3。 但灭火时,哈龙灭火剂分解所生成氯、 溴原子能起到催化剂的作用,促使较活泼的 臭氧分子转化成稳定的氧分子。在正常情况下平流层中的臭氧分子处于一种动态的平 衡,机理为4:O2+ Hv= O + OO + O2= O3Demolition of a Framed Buildingby Blasting with Continuous Folding and One-way CollapsingM ao Yisong, W u Kegang, Xia ChangqingEngineer College of N ationalU niver

4、sity of Defense Technology, PLA(Changsha, 410072)ABSTRACT By selection of drilling pattern and charging parameters and the blasting plan, thedemolition of a eight2storey framed building by blasting w ith continuous folding and one2way col2lapsing is performed. A s the building to be demolished being

5、 quite near to a transformer and in2habited buildings, it is i mportant to control the ground vibration and flying rock. For this reason,the skill of delay ignition inside or outside the holes is used in the blasting enables the building tobe pulled down storey2by2storey and frame2by2frame and the g

6、round vibration and flying rock areeffectively reduced.The technique could be used for reference in si m ilar demolition project.KEY WORDS framed structure, demolishing by blasting, ground vibration, flying rock03 爆 破 器 材 ExplosiveM aterials 第30卷第4期O3+ Hv= O2+ OO3+ O = O2+ O2 但当哈龙灭火剂分解生成氯或溴原子 时,使反应过

7、程发生了改变。以氯原子为例, 其反应机理改变为4:Cl2+ Hv= Cl+ ClCl+ O3= ClO+ O2ClO+ O = Cl+ O2 因此,氯、 溴一方面不断消耗臭氧,另一 方面却又能在反应中再生,一个氯或溴原子,只要数月时间,就能使约十万个臭氧分子消 失。 显然,哈龙灭火剂是破坏大气臭氧层的刽 子手之一。臭氧层的破坏对人类生存环境有 极大的危害1,正因为这样, 1989年在蒙特 利尔世界环保会议上讨论并通过禁用哈龙的决议。 此后,各国政府和科学家都重视并致力 于哈龙替代物的研究和开发,至今已取得了 许多成果。下面介绍目前国际上已研制和正 在研制的哈龙替代物的概况及其发展趋势。1 哈龙

8、替代物概况1. 1 卤代烷中的哈龙替代物 卤代烷中哈龙替代物主要为HFC2227 (七氟丙烷)灭火剂和取代(T riodide)灭火剂, HFC2227灭火剂是美国大湖公司开发 的,分子式为CF3CHFCF3,其特点是无色无 味,不导电,毒性小。 对臭氧层耗损值为零,满 足环保要求。其缺点是HFC2227腐蚀性大, 长贮时会产生有毒气体,且价格较高5, 6。T riodide灭火剂是由美国太平洋科技公司开 发研制的新一代气体灭火剂,分子式为CF3I。此灭火剂灭火速度快,不破坏臭氧层,灭火反应过程与哈龙基本相同,适用范围也 较广,但酸性值大于哈龙,灭火效能也略有不 如,且生产成本高,价格贵,大规

9、模推广目前 尚有困难712。1. 2 二氧化碳灭火剂 二氧化碳是一种不燃烧、 不助燃的惰性 气体,无色无味,易于液化,制造方便,价格低 廉,是目前被广泛使用的气体灭火剂品种之一。其灭火是以窒息兼轻微的冷却机制实现 的,灭火时不腐蚀设备和贵重物品,灭火后不 留痕迹,特别适合于扑救那些受到水、 泡沫、 干粉等灭火剂污染后易于损坏的固体物品火 灾。 但常温待命的二氧化碳灭火器,内压高达15 M Pa16 M Pa,而低压待命的二氧化碳 灭火器需要制冷设备,且设计浓度高达34% ,早已超过人的致死浓度,灭火气体用量 大,膨胀时有放电现象,故其应用受到了限制1315。1. 3 超细水雾灭火剂1989年,

10、在蒙特利尔世界环保会议上, 首先推出该产品,并引起了广泛关注。 虽然已 将超细水雾看成是一种气体灭火剂,但该产 品的技术关键不是水本身,而是将水变成超细水雾的设备。 超细水雾直径为49m200m,以冷却、 窒息方式灭火。 灭火过程中能洗 去烟中的部分有害物质,减少污染;且灭火剂 本身为无污染物质,有利于环境保护。 超细水 雾虽用水量少,灭火效果较好,但设备结构复杂,技术要求高,造价昂贵,且灭遮挡火有困 难。 然而因其实际灭火效果较好,仍是目前发 展较快的一种灭火剂1618。1. 4 气溶胶灭火剂 气溶胶灭火剂是近几年发展起来的,是一种比较有潜力的灭火剂,可用于图书馆、 档 案馆、 交通运输工具

11、、 机房等封闭场所。 气溶胶灭火剂主要有两类,第一类是固 基气溶胶灭火剂,主要通过烟火剂燃烧形成 由固态气溶胶和惰性气体组成的混合物,利用惰性气体的窒息作用和固体颗粒吸收燃烧 反应过程中的自由基后中断链反应而灭火 的。该种灭火剂具有高效、 灭火成本低、 灭火 后无复燃现象等优点,但这种灭火剂燃烧产 生的高温会增加封闭体系的平均温度,其有机组分的不完全燃烧会生成污染环境的气体 产物,而固体微粒对实物有污染和腐蚀效应1921。另一类是水基气溶胶灭火剂,它由氧化132001年8月 “哈龙” 替代物的现状和发展趋势 潘仁明等 剂、 还原剂和燃速调节剂组成,在灭火装置中 燃烧后能产生以水微粒为主的气溶胶

12、,这种 气溶胶进入火场后,既能降低氧浓度,又能化 学抑止燃烧反应进行,从而达到灭火目的。 这 类灭火剂灭火高效快捷、 成本低,其起灭火作用的灭火气溶胶无污染、 无公害,是一种环保 型灭火剂;它能在常温常压下保存,但要求密 封;相应的灭火装置技术要求高,结构复杂22, 23。这类灭火剂目前尚处于开发阶段。1. 5 混合气体灭火剂习惯上也称它为烟烙尽,它是由惰性气 体组合而成。美国安素公司开发的烟烙尽由 氮气、 氩气、 二氧化碳按52408的比例组 合而成。它是以降低火灾区域空气中的氧含 量而达到灭火目的的。该灭火剂无色、 无味、无毒、 无腐蚀、 无污染,是一种绿色灭火剂。 但 其价格高;最小灭火

13、设计浓度达37. 5% ,已 超出人的致死浓度,也使灭火时用量大;常温 待命的灭火器内压很高。它主要应用于计算 机房、 图书馆、 档案室、 珍品库等重点单位的消防保护24。2 哈龙替代物的发展趋势 哈龙替代物目前全球正处在研制开发阶 段,其发展趋势体现在以下三方面:(1)至今为止,尚未找到一种能在灭火性能和适用范围上可完全取代哈龙的替代型灭 火剂。 因此,目前不得不保持着在不同场合使 用不同种类的哈龙替代物。 例如:防护区内经 常有人活动的办公室和交通工具就不宜采用 高压保存的二氧化碳灭火系统和混合气体灭火系统;在电气房使用二氧化碳灭火系统和 混合气体灭火系统比气溶胶和超细水雾灭火 系统更合适

14、;由于价格较高,除在一些重要的 防火场所外,一般不采用HFC2227和取代(T riodide)灭火系统等。(2)与其它灭火剂相比,哈龙灭火剂主要优势在于灭火浓度小和灭火速度快。如哈龙 灭火设计浓度为5. 0%6. 0% ,而二氧化碳 灭火设计浓度为34. 0% ,混合气体灭火设计浓度为37. 5% ,大大超过哈龙。HFC2227灭 火设计浓度为8. 81% ,取代灭火剂灭火设计浓度为3. 9% ,虽与哈龙差别不大,但价格太高,且灭火效率略低一些,酸性值也偏大。因此开发一种综合灭火性能可达到或超出哈龙的绿色灭火剂是当前各国研究者都在追求的目标。(3)根据国家不同,哈龙替代品的发展重点也不同。

15、在发达国家,凭借他们的资金和技术优势,首先开发了取代、 七氟丙烷、 超细水雾等一些价格较贵、 灭火综合效果相对较好的灭火剂,并且这些产品也易被当地市场认可。在发展中国家,由于受资金所限,价格便宜的灭火剂更能适应市场需要。但是目前现有的相对便宜的灭火剂,灭火效率不高,哈龙灭火剂由于受环保所限,退出市场迫在眼前,故开发一种效率高、 价格低廉、 原料易得的灭火剂来满足发展中国家市场需要成为一个重要课题。3 结束语目前我国市场上流通的灭火剂,同样面 临着哈龙灭火剂产品的退出,而相应的哈龙替代品,从价格看,高价产品为国外或引进产品,中价产品主要为以二氧化碳系统为代表的传统无公害产品。 我国为发展中国家,

16、不够富裕,高中价产品是在不得已情况下使用的。与其它发展中国家一样,市场更需要无公害、高效价低的哈龙替代品。 从以上的分析可见,发展气溶胶灭火剂产品,特别是第二种气溶胶灭火剂产品,应该是符合国情的发展方向。参 考 文 献1 俞雷等.中国消防全书(第三册).长春:吉林人民出版社, 1992. 8949502 Casias C R, M ckinnon J, Thomos . A modelingstudy of the mechanism s of flame inhibition byCH3Brfiresuppressionagent.27thSymp.(Int. )combustion(vol . 2), 1998. 273127393 A ndersen Stephen O , M ethis Karen L. The his2tory of Halon phaseout and regulation of