氣體滅火技術現狀及其發展前景

■ 謝 哲 苑世寧

氣體滅火技術現狀及其發展前景

■ 謝 哲 苑世寧

在綜述氣體滅火技術的發展過程的基礎上，研究分析海上設施固定氣體滅火系統技術發展現狀及存在的主要問題，展望海上設施氣體滅火系統技術的前景。

氣體滅火系統；七氟丙烷；惰性氣體；高壓細水霧

1 氣體滅火技術發展概述

氣體滅火劑的使用始于19世紀末期的西方工業發達國家，1929年美國頒布了史上第一部CO2滅火系統標準，日本于1933年開發出第一套CO2滅火系統。CO2滅火系統在我國的應用始于二十世紀50年代，但直至70年代末，應用場合仍比較狹窄，大多用于船舶工業。隨著鹵代烷1211、1301滅火劑的研發，美國消防協會于1968年率先制定了鹵代烷滅火系統的應用技術標準，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、安全潔凈等優點，鹵代烷1211、1301滅火系統在船艦等軍用行業、工業級民用建筑場所得到廣泛應用。

80年代末，國際社會發現了氟氯烴對地球臭氧層的破壞作用，聯合簽署了環境保護公約。我國于1991年簽署了《蒙特利爾協議書》，逐步淘汰鹵代烷類滅火劑，之后二氧化滅火系統和其他哈龍替代系統得以迅速發展。美國消防協會90年代初制定了《潔凈氣體滅火系統標準》，對各國哈龍替代系統的研究和應用起了很大影響。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發展。

近年來，隨著安全與環保要求日益嚴格，且《潔凈氣體滅火系統標準》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，出現了NOVEC 1230等新型氣體滅火劑，用高壓細水霧滅火系統替代固定氣體滅火系統的技術也得到了應用。

2 海上設施氣體滅火系統現狀

海洋平臺、船舶等海上設施一般具有結構復雜、易燃易爆品多、電氣設備多，人員密集、相對孤立、缺乏滅火支援，以及火災損失和影響大等特點，其較高的火災風險對滅火系統提出了較高的要求。目前，海上設施應用較多的氣體滅火系統有

CO2滅火系統、七氟丙烷滅火系統、惰性氣體滅火系統和高壓細水霧滅火系統等。

2.1 CO2滅火系統

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

2.2 七氟丙烷滅火系統

七氟丙烷（HFC227ea，FM200）由于其低毒、滅火效率高、對大氣無污染等優點，被廣泛應用于機艙、中控室、電氣房間等場所。目前，其在我國新建海上設施上仍大量應用。由于七氟丙烷滅火劑的溫室效應及滅火時高溫下會產生氫氟酸等有毒物質，其已被歐美發達國家禁用或受限使用。

2016年10月召開的《蒙特利爾協議書》第28次締約方大會通過了基加利修正預案，各國就遏制強溫室效應氣體氫氟碳化物（HCFs）達成一致：發達國家將率先從2019年起減少氫氟碳化物的使用，發展中國家分成兩組，分別在2024年或2028年前凍結使用，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

惰性氣體滅火系統有IG100、IG01、IG55、IG541（煙烙盡）滅火系統，其中IG541滅火系統應用最為廣泛。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，設計滅火濃度下對人無影響等優勢，并且其對臭氧耗損潛能值（ODP）和溫室效應潛能值（GWP）均為零，是目前國際上公認的可替代鹵代烷的“綠色”環保滅火劑。

據公開資料顯示，韓國海工行業自2004至2009年在十幾個海上鉆井平臺、FPSO等海上設施應用了300 bar IG541滅火系統。目前，國內150 bar IG541滅火系統應用較多，由于300 bar IG541滅火系統產品且缺乏標準支持，目前僅在中海油蓬勃FPSO上安裝應用了300 bar IG541滅火系統。當然IG541滅火系統也有其弱點，主要有系統建造成本相對較高，鋼瓶需求多占據空間相對較大等。

2.4 高壓細水霧滅火系統

高壓細水霧滅火系統是利用水作為滅火介質、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，具有高效持續滅火、阻熱與凈化、電絕緣性好、經濟、適用范圍廣等特點，已成為替代哈龍滅火系統的重要技術。近年來，其在海上船舶、生產平臺等海上設施大量應用，如海洋石油平臺陸豐7—2項目。

目前，海上設施氣體滅火系統主要存在以下問題：

1）海上設施的消防標準比較落后。

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

2）氣體滅火系統產品質量無保證。

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

3）氣體滅火系統工程設計問題。

目前氣體滅火系統尚無統一標準的設計軟件，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計參數、當量長度、閥門及管件的阻力損失可能存在偏差，因此設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定不明確。

目前，海上生產平臺對消防產品的認證要求、維修保養執行標準等尚不明確，國家安監局、中海油安全辦公室對此暫無明確意見。海上生產平臺消防設施執行標準不統一、不規范，從而導致出現氣體滅火系統的產品質量參差不齊，維修保養不到位等問題。

3 發展趨勢

3.1 新型氣體滅火系統

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4% ～ 6%），無色無味無毒、常溫下為液體等優點，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，已獲得英國海事和海岸警備部（MCA）、挪威船級社（DNV）等認證，并在國內外船舶、平臺上付諸了工程應用。

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

3.2 高壓惰性氣體滅火系統

惰性氣體滅火系統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施的應用，所以需要開發300bar IG541、IG55滅火系統，以減少所用鋼瓶數量和相關組件，實現節省空間和提高經濟性的目的。由于超高壓系統技術復雜和開發難度大，國外也僅有Fier -Eater、KIDDE等少數幾家可以提供300 bar G541、IG55滅火系統。國內消防企業也在開展200 bar、300 bar IG541滅火系統的研發工作，并推動300 bar IG541滅火系統標準制定。

3.3 高壓細水霧

經過研究對比，以及國內船舶、陸豐7—2平臺等工程應用表明，高壓細水霧系統具有節水、高效、經濟和環保等特點，非常適合在海上設施上應用。因此，如何提高細水霧滅火系統的通用性，使工程設計能夠達到靈活運用，是該滅火系統研究的發展方向，其將為替代氣體滅火系統開辟一個新的發展空間。

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