劉軍偉(北京市消防救援總隊(duì)大興區(qū)消防救援支隊(duì)，北京 102600)

0 引言

化工企業(yè)經(jīng)營規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，使得越來越多易燃易爆化學(xué)危險(xiǎn)品出現(xiàn)在化工企業(yè)各個(gè)區(qū)域，這給化工企業(yè)埋下了一些消防安全隱患，也在很大程度上提高了化工企業(yè)消防安全事故的破壞性和危害性?；て髽I(yè)消防安全事故處置一直都是業(yè)內(nèi)人士重點(diǎn)研究內(nèi)容，尤其是化工企業(yè)火災(zāi)撲救中的合理性滅火技術(shù)選擇。在傳統(tǒng)模式下，用水滅火是處置火災(zāi)事故最為簡單直接的技術(shù)，但這種滅火技術(shù)無法滿足新時(shí)代化工企業(yè)消防事故處置需求，如果盲目使用水源作為滅火劑，會(huì)造成極為嚴(yán)重的安全事故，甚至有可能導(dǎo)致消防救援人員意外傷亡。氣體滅火技術(shù)在目前消防應(yīng)急救援領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，尤其適合用于化工企業(yè)消防應(yīng)急救援行動(dòng)中，值得繼續(xù)開展一系列深入研究，旨在提高化工企業(yè)消防安全事故處置安全性和有效性。

1 氣體滅火技術(shù)簡述

從目前氣體滅火技術(shù)發(fā)展情況來看，整體發(fā)展形勢良好，各種氣體滅火技術(shù)都有著各自的優(yōu)勢和缺陷，在化工企業(yè)中不同類型的火災(zāi)事故也有著比較特殊的應(yīng)用效果，可以根據(jù)化工企業(yè)火災(zāi)事故類型，選擇相適應(yīng)的氣體滅火技術(shù)，這樣能夠最大限度地保證消防滅火救援處置有效性。氣體滅火技術(shù)已經(jīng)較為成熟，當(dāng)系統(tǒng)識(shí)別到火災(zāi)事故，便可以發(fā)出預(yù)警信號(hào)，然后啟動(dòng)裝置，將儲(chǔ)存容器中的滅火劑噴射出來，從而起到滅火救援的基本目的[1]。

目前，在化工企業(yè)火災(zāi)處置中的氣體滅火劑的種類較多，如：七氟丙烷、二氧化碳、混合氣體等均是較為常見的氣體滅火技術(shù)類型。氣體滅火劑能夠通過隔離、冷卻以及化學(xué)反應(yīng)等方式抑制明火燃燒，從而起到撲滅火災(zāi)的基本目的。

2 氣體滅火技術(shù)的主要分類及優(yōu)勢分析

2.1 含氟類氣體滅火技術(shù)

含氟類氣體滅火技術(shù)是目前化工企業(yè)應(yīng)用較為廣泛的氣體滅火技術(shù)，其中以七氟丙烷、三氟甲烷等，能夠起到比較好的滅火處置效果。

2.1.1 七氟丙烷

七氟丙烷(HFC-227ea)，是目前化工企業(yè)火災(zāi)處置中應(yīng)用較為廣泛的氣體滅火劑。七氟丙烷的化學(xué)結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，物理性質(zhì)具有無色無味、毒性較低等優(yōu)勢特點(diǎn)。七氟丙烷的密度要明顯高于空氣密度，尤其對(duì)密度較低的化工企業(yè)火災(zāi)事故，有著較為理想的處置效果，可以快速覆蓋在明火表面，阻斷火勢的繼續(xù)燃燒和擴(kuò)大。七氟丙烷在化工企業(yè)中的火災(zāi)處置中廣泛應(yīng)用，并不會(huì)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成破壞。由于其絕緣性較好，因此在化工企業(yè)火災(zāi)救援中不會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)電情況，能夠有效保證消防應(yīng)急救援人員的人身安全。而且，七氟丙烷不會(huì)對(duì)臭氧層產(chǎn)生破壞，即便遇到高溫燃燒侵襲也不會(huì)出現(xiàn)殘留物質(zhì)，在應(yīng)對(duì)化工企業(yè)火災(zāi)處置過程中，七氟丙烷的安全性和有效性較高。七氟丙烷氣體消防設(shè)施占地面積并不大，因此不會(huì)對(duì)化工企業(yè)的正常生產(chǎn)經(jīng)營造成干擾，能夠有效提高化工企業(yè)的消防安全管理水平[2]。

七氟丙烷大多被應(yīng)用于化工企業(yè)的電氣系統(tǒng)領(lǐng)域，比如：供電機(jī)房、生產(chǎn)設(shè)施控制室等重點(diǎn)區(qū)域。雖然七氟丙烷能夠展現(xiàn)出比較突出的滅火救援處置效果，但七氟丙烷的自身短板也較為明顯。比如七氟丙烷具有比較明顯的揮發(fā)性，難以處置化工企業(yè)坑洞中的火災(zāi)事故，且難以撲滅起火點(diǎn)中心區(qū)域的明火。七氟丙烷在高溫條件下，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，隨即產(chǎn)生氟化氫(HF)。氟化氫的化學(xué)性質(zhì)較為危險(xiǎn)，具有強(qiáng)酸性，容易對(duì)化工企業(yè)建筑物的鋼結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)設(shè)備、儲(chǔ)罐支撐裝置等造成強(qiáng)腐蝕，這樣便容易增加化工企業(yè)滅火救援安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，極易出現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)以及儲(chǔ)罐坍塌，從而對(duì)現(xiàn)場救援人身安全造成巨大影響，而且氟化氫還容易對(duì)人體皮膚、呼吸道等造成灼傷。除此之外，七氟丙烷在火災(zāi)處置中的應(yīng)用成本較高，這樣也限制了七氟丙烷在化工企業(yè)火災(zāi)處置中的推廣應(yīng)用。

2.1.2 三氟甲烷

三氟甲烷(HFC-23)，這種氣體滅火劑的理化性質(zhì)也比較穩(wěn)定性，在常溫條件下具有無色、無味、不可燃、不導(dǎo)電特性，而且三氟甲烷的密度要高于空氣密度。三氟甲烷的適用范圍較大，對(duì)環(huán)境溫度并未有比較高的要求，即便在秋冬季節(jié)天氣較為寒冷時(shí)段，也可以使用三氟甲烷進(jìn)行滅火救援。三氟甲烷不會(huì)對(duì)人體造成呼吸困難問題，在人員較為密集的區(qū)域，三氟甲烷有著較好的應(yīng)用效果。需要注意的是，三氟甲烷滅火劑在高溫條件下，容易與可燃?xì)怏w發(fā)生反應(yīng)并分解出有毒有害的氟化物，如果滅火救援人員未能做好安全防護(hù)，容易出現(xiàn)中毒情況，因此在滅火救援中的使用應(yīng)當(dāng)特別注意防毒保護(hù)[3]。

2.2 二氧化碳?xì)怏w滅火技術(shù)

二氧化碳是應(yīng)用最為廣泛的氣體滅火劑之一，在氣體滅火技術(shù)領(lǐng)域有著舉足輕重的地位，具有毒性低、滅火能力突出、絕緣性能良好等突出優(yōu)勢，而且不會(huì)對(duì)鋼構(gòu)件、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等類型的建筑物以及設(shè)施設(shè)備造成腐蝕等不利影響，是目前消防領(lǐng)域比較受到人們認(rèn)可的氣體滅火技術(shù)。

二氧化碳?xì)怏w滅火劑無色無臭，不具備燃燒能力，也不會(huì)促進(jìn)火勢燃燒，而且二氧化碳可以被壓縮，并儲(chǔ)存至高壓氣罐中。二氧化碳?xì)怏w滅火劑在制備過程中，通常采取吸附膨脹脫附法或者吸附精餾法，兩種方法都能夠制備出純度比較高的二氧化碳?xì)怏w滅火劑。二氧化碳?xì)怏w滅火技術(shù)應(yīng)用范圍比較廣泛，尤其適合在化工企業(yè)等特殊場所的火災(zāi)處置中應(yīng)用。

二氧化碳?xì)怏w滅火技術(shù)的原理是通過窒息作用和冷卻作用進(jìn)行滅火救援。當(dāng)二氧化碳?xì)怏w滅火劑從壓力罐中釋放出來之后，能夠快速排除起火物體表面的氧氣，將起火物體包裹在二氧化碳?xì)怏w中，降低起火物體周圍氧氣含量，從而達(dá)到窒息滅火的目的。二氧化碳?xì)怏w滅火劑在儲(chǔ)罐中噴射而出后，降低起火物體周圍的溫度，從而起到冷卻滅火的作用。

二氧化碳?xì)怏w滅火劑由于流動(dòng)性比較好，噴射率比較高，而且不會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)等造成腐蝕，因此被廣泛用于化工企業(yè)火災(zāi)處置中，比如：油料起火、甲醇乙醇起火等、天然氣起火、甲烷乙烷起火、氫氣起火，還包括對(duì)化工企業(yè)火災(zāi)中存在的電氣火災(zāi)。在使用二氧化碳?xì)怏w滅火劑時(shí)，必須要將二氧化碳?xì)怏w滅火裝置安裝在通風(fēng)效果比較好的區(qū)域，周圍不能出現(xiàn)任何火源，而且要避免受到高溫、高壓影響，嚴(yán)禁被陽光直射。且二氧化碳?xì)怏w滅火裝置的支撐裝置、鋼瓶不能出現(xiàn)生銹情況，應(yīng)保護(hù)好閥門、噴管等重要裝置。如果在室內(nèi)使用，需要確保室內(nèi)沒有人員停留，而且在使用完二氧化碳?xì)怏w滅火劑之后，應(yīng)待室內(nèi)空氣完全流通之后方可進(jìn)入，這樣能夠避免滅火救援人員出現(xiàn)窒息情況。即便在室外空曠的區(qū)域使用二氧化碳?xì)怏w滅火劑，也需要充分考慮到風(fēng)向、風(fēng)力等因素，避免風(fēng)向突然改變或者風(fēng)向選擇不正確，導(dǎo)致滅火救援吸入過量二氧化碳，最終引起窒息死亡。

無論二氧化碳滅火裝置中的滅火劑是否完全使用干凈，只要啟用了二氧化碳?xì)怏w滅火裝置，就需要重新填裝二氧化碳?xì)怏w滅火劑。如果二氧化碳?xì)怏w滅火裝置出現(xiàn)了故障，應(yīng)由專業(yè)的人員進(jìn)行維修，不能私自進(jìn)行拆卸，以防氣瓶出現(xiàn)爆炸等意外安全情況[4]。

2.3 惰性氣體滅火技術(shù)

惰性氣體滅火技術(shù)被廣泛應(yīng)用于火災(zāi)高發(fā)區(qū)域，比如：化工企業(yè)、計(jì)算機(jī)機(jī)房等重點(diǎn)場所區(qū)域。惰性氣體滅火劑主要分為IG541、IG01、IG100、IG55等，根據(jù)調(diào)整氮?dú)狻鍤?、二氧化碳的成分比例，制備出不同型?hào)的惰性氣體滅火劑。惰性氣體符合“綠色”氣體滅火劑的標(biāo)準(zhǔn)，這主要是由于惰性氣體滅火劑的主要成分為天然或者工業(yè)副產(chǎn)物，并不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞。

IG01惰性氣體滅火劑主要成分為氬氣；IG100氣體滅火劑的主要成分為氮?dú)猓籌G55氣體滅火劑的主要成分為氮?dú)夂蜌鍤?，并且二者質(zhì)量分別為50%；IG541氣體滅火劑的主要成分為氮?dú)?、氬氣以及二氧化碳，三種物質(zhì)按照相應(yīng)的比例進(jìn)行混合，通常情況下，氮?dú)獾谋壤秊?2%，氬氣的比例為40%，而二氧化碳的比例為8%。

與傳統(tǒng)化學(xué)氣體滅火劑相比，惰性氣體滅火劑的優(yōu)勢比較明顯，除了具有“綠色環(huán)?！碧攸c(diǎn)，惰性氣體滅火劑在噴射時(shí)，并不會(huì)出現(xiàn)冷凝效應(yīng)，因此不會(huì)產(chǎn)生明顯的視覺障礙，不會(huì)對(duì)人體以及機(jī)械設(shè)備造成不利影響。而且由于惰性氣體主要原理是窒息滅火，因此不會(huì)在高溫條件下形成新的分解物。從氣體滅火技術(shù)的未來發(fā)展形勢來看，以惰性氣體滅火技術(shù)為主的綠色環(huán)保氣體滅火技術(shù)發(fā)展空間巨大，但在短時(shí)間內(nèi)并不會(huì)完全替代傳統(tǒng)化學(xué)氣體滅火技術(shù)，這主要是由于化學(xué)氣體滅火技術(shù)依舊有惰性氣體滅火技術(shù)無法匹敵的優(yōu)勢作用。需要注意的是，惰性氣體滅火技術(shù)需要較高的儲(chǔ)存壓力，而且需要用到多組氣瓶，使用系統(tǒng)具有一定限制條件，只能應(yīng)用于管網(wǎng)式系統(tǒng)，這是影響惰性氣體滅火技術(shù)在化工企業(yè)消防領(lǐng)域推廣應(yīng)用的主要因素(如表1所示)。

表1 氣體滅火技術(shù)的優(yōu)劣勢及滅火機(jī)理

3 氣體滅火技術(shù)在化工企業(yè)消防中的應(yīng)用分析

3.1 氣體滅火技術(shù)的管網(wǎng)與無管網(wǎng)分類

氣體滅火技術(shù)可以分為無管網(wǎng)和有管網(wǎng)兩種。其中，無管網(wǎng)分為柜式和懸掛式兩種；管網(wǎng)則主要分為單元獨(dú)立和組合分配式兩種。如果按照加壓方式進(jìn)行分類，氣體滅火系統(tǒng)分為自壓式、內(nèi)儲(chǔ)壓式和外儲(chǔ)壓式氣體滅火系統(tǒng)。

無管網(wǎng)氣體滅火系統(tǒng)，需要事先完成滅火劑儲(chǔ)罐氣瓶以及噴射組件進(jìn)行預(yù)制，然后組裝形成的氣體滅火裝置，具有聯(lián)動(dòng)性功能，通常被設(shè)置在防火分區(qū)內(nèi)。而有管網(wǎng)系統(tǒng)的氣體滅火裝置，主要是將滅火劑從儲(chǔ)罐氣瓶釋放，再通過管網(wǎng)輸送到噴射裝置，通過噴射裝置向外噴射。有管網(wǎng)的氣體滅火系統(tǒng)需要為儲(chǔ)氣瓶設(shè)置獨(dú)立的儲(chǔ)藏間，這是避免儲(chǔ)罐氣瓶出現(xiàn)意外情況的重要方式，尤其能夠防止現(xiàn)場人員誤吸而出現(xiàn)昏迷、窒息等情況。

3.2 氣體滅火技術(shù)在化工領(lǐng)域中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

在化工企業(yè)消防領(lǐng)域運(yùn)用氣體滅火技術(shù)時(shí)，應(yīng)充分考慮好安全性和可靠性，比如二氧化碳?xì)怏w滅火劑不能用于硝化纖維、火藥等含氧化劑的化學(xué)制品火災(zāi)處置，不能用于鉀、鈉、鎂、鈦、鋯等活潑金屬火災(zāi)處置，不能用于金屬氫化物火災(zāi)處置中。而且，在使用二氧化碳?xì)怏w滅火劑時(shí)，必須要清除現(xiàn)場無關(guān)人員。從化工企業(yè)的消防中實(shí)際應(yīng)用情況來看，二氧化碳、惰性氣體、含氟類滅火劑的滅火效果存在較大差異性。比如：二氧化碳的滅火速度較慢，滅火效果不及七氟丙烷和惰性氣體滅火劑；二氧化碳滅火技術(shù)的環(huán)保性較差，而七氟丙烷、惰性氣體滅火技術(shù)環(huán)保效果突出；對(duì)滅火救援人員毒害程度，二氧化碳較為嚴(yán)重，而惰性氣體則安全性最高。

3.3 氣體滅火系統(tǒng)的安裝與運(yùn)維管理

在化工企業(yè)安裝氣體滅火系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)場地的實(shí)際情況，以及滅火救援實(shí)際需求，選擇最為合適的安裝位置。所有裝置組件以及設(shè)施設(shè)備的選型要做到科學(xué)合理，不能盲目選擇高存儲(chǔ)量、高噴射量型號(hào)的裝置，而是要根據(jù)滅火救援實(shí)際需求。所有安裝組件和設(shè)備都應(yīng)當(dāng)配有出廠合格證書，所有滅火劑都應(yīng)當(dāng)在有效期內(nèi)。在對(duì)儲(chǔ)罐氣瓶安裝時(shí)，要保證相關(guān)組件安裝穩(wěn)定、牢固，切勿在使用過程中出現(xiàn)松動(dòng)、滑落等情況。儲(chǔ)罐外部應(yīng)當(dāng)有明顯的警示標(biāo)志，而且要標(biāo)明屬于哪種氣體滅火裝置。在儲(chǔ)罐氣瓶外部還需要依次完成編號(hào)處理。在安裝管道時(shí)，需要做好管道末端的固定處理，將支架與末端噴嘴之間的距離控制在500 mm以下。所有管道都需要安裝防晃支架，尤其是管道的穿墻位置、彎道位置，都需要增設(shè)。管道的支架需要涂裝一層防銹蝕材料，保證管道支架的穩(wěn)定性。管道安裝要依次進(jìn)行，在確認(rèn)管道打壓參數(shù)合格后，方可繼續(xù)進(jìn)行下一階段的管道安裝。在集流管安裝時(shí)，應(yīng)當(dāng)做好螺栓固定處理，集流管的內(nèi)腔要確保干凈整潔，并做好進(jìn)出口的封閉處理。集流管外部需要涂刷紅色油漆，并且調(diào)整泄壓裝置的泄壓方向。

氣體滅火裝置中的各類組件以及管道、線槽、儲(chǔ)罐氣瓶、支撐裝置等都應(yīng)確保無損傷、無腐蝕、無漏電，導(dǎo)線和電纜的連接、絕緣性能、接地電阻等需要符合消防安全管理相關(guān)要求。在日常維護(hù)過程中，必須要做好各類儀器儀表的檢查，噴口的方向要正確，并且沒有堵塞情況。對(duì)氣體滅火系統(tǒng)的組件進(jìn)行檢查，確定各個(gè)設(shè)施設(shè)備以及管道、線槽、支架外觀是否有破損情況。在使用氣體滅火系統(tǒng)之前，需要對(duì)滅火劑的種類進(jìn)行確認(rèn)，檢查儲(chǔ)罐氣瓶內(nèi)的滅火劑存儲(chǔ)量、充裝壓力、充裝系數(shù)、裝量系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)。儲(chǔ)罐氣瓶內(nèi)的氣體壓力不能低于設(shè)計(jì)壓力，而且不可超過設(shè)計(jì)壓力5%，管道以及啟動(dòng)裝置并無卡阻現(xiàn)象。

日常維護(hù)還需要嚴(yán)格檢查二氧化碳滅火裝置的穩(wěn)定性，如果發(fā)現(xiàn)固定裝置以及儲(chǔ)罐氣瓶出現(xiàn)松動(dòng)情況，應(yīng)立即采取積極有效的處置措施，并且不允許有人員停留在儲(chǔ)瓶間，以防吸入過量二氧化碳而窒息死亡[5]。氣體滅火裝置應(yīng)定期進(jìn)行系統(tǒng)維保，以七氟丙烷滅火系統(tǒng)為例，可以每季度進(jìn)行一次維保，維保應(yīng)涉及到各個(gè)方面。在進(jìn)行聯(lián)動(dòng)測試時(shí)，應(yīng)分別開展手動(dòng)模擬測試以及自動(dòng)模擬測試，而且要定期對(duì)氣體滅火裝置中的儲(chǔ)罐氣瓶安全性、可靠性進(jìn)行檢查。不同滅火劑類型的氣體滅火裝置氣瓶檢驗(yàn)周期不同，需要根據(jù)使用場景以及滅火劑種類靈活進(jìn)行選擇。

4 結(jié)語

氣體滅火技術(shù)具有滅火效率高、滅火速度快、保護(hù)對(duì)象無污損等優(yōu)點(diǎn)，非常符合在化工企業(yè)消防領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用，尤其對(duì)電氣火災(zāi)、固體表面火災(zāi)、液體火災(zāi)等火災(zāi)事故有積極有效的處置效果。為了能夠切實(shí)發(fā)揮出氣體滅火技術(shù)的優(yōu)勢作用，應(yīng)根據(jù)化工企業(yè)消防安全管理實(shí)際需求，在不同區(qū)域設(shè)置不同類型的氣體滅火裝置，再根據(jù)不同類型的火災(zāi)事故，選擇使用不同類型的氣體滅火劑，這樣能夠確保滅火救援的安全性和可靠性。為了避免在使用移動(dòng)式氣體滅火劑時(shí)出現(xiàn)安全事故，必須要嚴(yán)格按照滅火救援技戰(zhàn)術(shù)安排，選擇氣體滅火噴射陣地。如果屬于固定式氣體滅火裝置，就需要做好氣體滅火裝置的日常維護(hù)，尤其是氣瓶的安全保護(hù)，防止出現(xiàn)人員傷亡事故。