■ 謝 哲 苑世寧

氣體滅火技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展前景

■ 謝 哲 苑世寧

在綜述氣體滅火技術(shù)的發(fā)展過程的基礎(chǔ)上，研究分析海上設(shè)施固定氣體滅火系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的主要問題，展望海上設(shè)施氣體滅火系統(tǒng)技術(shù)的前景。

氣體滅火系統(tǒng)；七氟丙烷；惰性氣體；高壓細水霧

1 氣體滅火技術(shù)發(fā)展概述

氣體滅火劑的使用始于19世紀末期的西方工業(yè)發(fā)達國家，1929年美國頒布了史上第一部CO2滅火系統(tǒng)標準，日本于1933年開發(fā)出第一套CO2滅火系統(tǒng)。CO2滅火系統(tǒng)在我國的應(yīng)用始于二十世紀50年代，但直至70年代末，應(yīng)用場合仍比較狹窄，大多用于船舶工業(yè)。隨著鹵代烷1211、1301滅火劑的研發(fā)，美國消防協(xié)會于1968年率先制定了鹵代烷滅火系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)標準，我國也于60年代起開展鹵代烷滅火劑的研究，并于80年代制定了氣體滅火系統(tǒng)國家標準。由于鹵代滅火劑具有滅火效率高、不導電、安全潔凈等優(yōu)點，鹵代烷1211、1301滅火系統(tǒng)在船艦等軍用行業(yè)、工業(yè)級民用建筑場所得到廣泛應(yīng)用。

80年代末，國際社會發(fā)現(xiàn)了氟氯烴對地球臭氧層的破壞作用，聯(lián)合簽署了環(huán)境保護公約。我國于1991年簽署了《蒙特利爾協(xié)議書》，逐步淘汰鹵代烷類滅火劑，之后二氧化滅火系統(tǒng)和其他哈龍?zhí)娲到y(tǒng)得以迅速發(fā)展。美國消防協(xié)會90年代初制定了《潔凈氣體滅火系統(tǒng)標準》，對各國哈龍?zhí)娲到y(tǒng)的研究和應(yīng)用起了很大影響。隨后氣體滅火劑逐步向HFC227ea、HFC23、HFC236fa和IG100、IG541、IG55、IG01等潔凈氣體滅火系統(tǒng)發(fā)展。

近年來，隨著安全與環(huán)保要求日益嚴格，且《潔凈氣體滅火系統(tǒng)標準》不斷完善，世界各國都在不斷探索和尋求更好的鹵代烷替代品，出現(xiàn)了NOVEC 1230等新型氣體滅火劑，用高壓細水霧滅火系統(tǒng)替代固定氣體滅火系統(tǒng)的技術(shù)也得到了應(yīng)用。

2 海上設(shè)施氣體滅火系統(tǒng)現(xiàn)狀

海洋平臺、船舶等海上設(shè)施一般具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易燃易爆品多、電氣設(shè)備多，人員密集、相對孤立、缺乏滅火支援，以及火災(zāi)損失和影響大等特點，其較高的火災(zāi)風險對滅火系統(tǒng)提出了較高的要求。目前，海上設(shè)施應(yīng)用較多的氣體滅火系統(tǒng)有

CO2滅火系統(tǒng)、七氟丙烷滅火系統(tǒng)、惰性氣體滅火系統(tǒng)和高壓細水霧滅火系統(tǒng)等。

2.1 CO2滅火系統(tǒng)

作為最早應(yīng)用于海上設(shè)施的氣體滅火系統(tǒng)，CO2滅火系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于機艙、貨泵艙、電氣間、中控室、發(fā)電機房和油漆間等可封閉的場所。由于CO2滅火系統(tǒng)對人有窒息和對設(shè)備有冷激效應(yīng)，以及其溫室效應(yīng)等顯著缺點，新建船舶要求盡量避免采用CO2滅火系統(tǒng)，目前，新建海上生產(chǎn)平臺僅在冷放空系統(tǒng)應(yīng)用CO2滅火系統(tǒng)。

2.2 七氟丙烷滅火系統(tǒng)

七氟丙烷（HFC227ea，F(xiàn)M200）由于其低毒、滅火效率高、對大氣無污染等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于機艙、中控室、電氣房間等場所。目前，其在我國新建海上設(shè)施上仍大量應(yīng)用。由于七氟丙烷滅火劑的溫室效應(yīng)及滅火時高溫下會產(chǎn)生氫氟酸等有毒物質(zhì)，其已被歐美發(fā)達國家禁用或受限使用。

2016年10月召開的《蒙特利爾協(xié)議書》第28次締約方大會通過了基加利修正預(yù)案，各國就遏制強溫室效應(yīng)氣體氫氟碳化物（HCFs）達成一致：發(fā)達國家將率先從2019年起減少氫氟碳化物的使用，發(fā)展中國家分成兩組，分別在2024年或2028年前凍結(jié)使用，然后逐步減少。這意味著七氟丙烷滅火劑已面臨淘汰，需要尋求更好的替代品。

2.3 惰性氣體滅火系統(tǒng)

惰性氣體滅火系統(tǒng)有IG100、IG01、IG55、IG541（煙烙盡）滅火系統(tǒng)，其中IG541滅火系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。IG541（混合體積比為：52%N2，40%Ar ，8%CO2）滅火劑具有無污染、無毒、無腐蝕、電絕緣性好，設(shè)計滅火濃度下對人無影響等優(yōu)勢，并且其對臭氧耗損潛能值（ODP）和溫室效應(yīng)潛能值（GWP）均為零，是目前國際上公認的可替代鹵代烷的“綠色”環(huán)保滅火劑。

據(jù)公開資料顯示，韓國海工行業(yè)自2004至2009年在十幾個海上鉆井平臺、FPSO等海上設(shè)施應(yīng)用了300 bar IG541滅火系統(tǒng)。目前，國內(nèi)150 bar IG541滅火系統(tǒng)應(yīng)用較多，由于300 bar IG541滅火系統(tǒng)產(chǎn)品且缺乏標準支持，目前僅在中海油蓬勃FPSO上安裝應(yīng)用了300 bar IG541滅火系統(tǒng)。當然IG541滅火系統(tǒng)也有其弱點，主要有系統(tǒng)建造成本相對較高，鋼瓶需求多占據(jù)空間相對較大等。

2.4 高壓細水霧滅火系統(tǒng)

高壓細水霧滅火系統(tǒng)是利用水作為滅火介質(zhì)、采用特殊的霧化噴頭在特定的壓力工作下（通常為10 MPa）將水流分解成細小水滴進行滅火的一種固定式滅火系統(tǒng)，具有高效持續(xù)滅火、阻熱與凈化、電絕緣性好、經(jīng)濟、適用范圍廣等特點，已成為替代哈龍滅火系統(tǒng)的重要技術(shù)。近年來，其在海上船舶、生產(chǎn)平臺等海上設(shè)施大量應(yīng)用，如海洋石油平臺陸豐7—2項目。

目前，海上設(shè)施氣體滅火系統(tǒng)主要存在以下問題：

1）海上設(shè)施的消防標準比較落后。

國內(nèi)海上平臺、船舶行業(yè)的消防規(guī)范相對落后，用于指導總體的工程設(shè)計，大多為最低要求設(shè)計，更無性能化設(shè)計概念。引用國外標準，但未能及時與國際先進產(chǎn)品和標準規(guī)范接軌。

2）氣體滅火系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量無保證。

國際上TYCO、UTC等大型消防公司的氣體滅火系統(tǒng)，一般具有第三方權(quán)威機構(gòu)（如UL、FM、LPCB和VDS）認證，等同于質(zhì)量保證。而國內(nèi)氣體滅火系統(tǒng)制造商規(guī)模均較小，大多采用零部件采購組裝的形式生產(chǎn)，缺乏嚴格的工廠條件檢查要求，產(chǎn)品質(zhì)量無法得到保證。

3）氣體滅火系統(tǒng)工程設(shè)計問題。

目前氣體滅火系統(tǒng)尚無統(tǒng)一標準的設(shè)計軟件，一方面由于軟件計算方法和驗證標準可能不同；另一方面各廠家所提供的噴嘴設(shè)計參數(shù)、當量長度、閥門及管件的阻力損失可能存在偏差，因此設(shè)計上會存在一定的安全性和可靠性隱患。

4）海洋油氣平臺的消防管理規(guī)定不明確。

目前，海上生產(chǎn)平臺對消防產(chǎn)品的認證要求、維修保養(yǎng)執(zhí)行標準等尚不明確，國家安監(jiān)局、中海油安全辦公室對此暫無明確意見。海上生產(chǎn)平臺消防設(shè)施執(zhí)行標準不統(tǒng)一、不規(guī)范，從而導致出現(xiàn)氣體滅火系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，維修保養(yǎng)不到位等問題。

3 發(fā)展趨勢

3.1 新型氣體滅火系統(tǒng)

新型氣體滅火劑一直是各國尋找鹵代烷替代品的重要方向，其中以美國3M公司推出的NOVEC 1230（FK-5-1-12）滅火劑影響力最大。作為全新一代替代品，NOVEC 1230具有滅火效率高（體積分數(shù)4% ～ 6%），無色無味無毒、常溫下為液體等優(yōu)點，并且其ODP和GWP均為零，大氣中的存在壽命僅為5 d。美國TYCO以NOVEC 1230為滅火劑推出的藍寶石滅火系統(tǒng)，已獲得英國海事和海岸警備部（MCA）、挪威船級社（DNV）等認證，并在國內(nèi)外船舶、平臺上付諸了工程應(yīng)用。

我國未獲得3M公司滅火劑授權(quán)，且尚無開展相關(guān)實驗和標準的制定工作，但隨著國際形勢和氣體滅火技術(shù)的發(fā)展，NOVEC 1230滅火系統(tǒng)必然是一個發(fā)展趨勢。

3.2 高壓惰性氣體滅火系統(tǒng)

惰性氣體滅火系統(tǒng)鋼瓶由于占用空間大，建造成本較高等特點，在一定程度上限制了其在海上設(shè)施的應(yīng)用，所以需要開發(fā)300bar IG541、IG55滅火系統(tǒng)，以減少所用鋼瓶數(shù)量和相關(guān)組件，實現(xiàn)節(jié)省空間和提高經(jīng)濟性的目的。由于超高壓系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜和開發(fā)難度大，國外也僅有Fier -Eater、KIDDE等少數(shù)幾家可以提供300 bar G541、IG55滅火系統(tǒng)。國內(nèi)消防企業(yè)也在開展200 bar、300 bar IG541滅火系統(tǒng)的研發(fā)工作，并推動300 bar IG541滅火系統(tǒng)標準制定。

3.3 高壓細水霧

經(jīng)過研究對比，以及國內(nèi)船舶、陸豐7—2平臺等工程應(yīng)用表明，高壓細水霧系統(tǒng)具有節(jié)水、高效、經(jīng)濟和環(huán)保等特點，非常適合在海上設(shè)施上應(yīng)用。因此，如何提高細水霧滅火系統(tǒng)的通用性，使工程設(shè)計能夠達到靈活運用，是該滅火系統(tǒng)研究的發(fā)展方向，其將為替代氣體滅火系統(tǒng)開辟一個新的發(fā)展空間。

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