江長楠

(珠海醋酸纖維有限公司,廣東 珠海 519000)

20世紀(jì)60年代,全氟化學(xué)品的生產(chǎn)在歐美國家得到發(fā)展,全氟己酮作為消防領(lǐng)域的新型滅火劑開始被發(fā)現(xiàn)和研究[1]。隨著各種技術(shù)難題逐漸被攻克,如噴灑技術(shù)、擴(kuò)散速度等問題均得到了逐步解決,全氟己酮滅火劑的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大,最初只用于生產(chǎn)廠房、機(jī)房、電信中心等領(lǐng)域,如今已經(jīng)廣泛應(yīng)用于更多領(lǐng)域,例如餐飲、文化娛樂、航空運(yùn)輸?shù)?。除了?yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,全氟己酮滅火劑的應(yīng)用技術(shù)和環(huán)保性能也得到了顯著提升[2]。這些技術(shù)和性能的提高,進(jìn)一步推動了全氟己酮滅火劑在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,全氟己酮滅火劑已經(jīng)成為消防領(lǐng)域中最主要的新型滅火劑之一。未來,隨著技術(shù)和性能的不斷提高,全氟己酮滅火劑將繼續(xù)在各個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用和推廣,成為更多場景下的首選滅火劑。

1 全氟己酮滅火系統(tǒng)概況

全氟己酮滅火系統(tǒng)是一種高效的滅火系統(tǒng),它采用全氟己酮作為滅火劑,通過噴灑全氟己酮滅火劑來控制和滅火。全氟己酮可作為哈龍的替代品。它的化學(xué)結(jié)構(gòu)與3M公司生產(chǎn)的Novec 1230相同,屬于氟酮族的一種化合物。在常溫常壓下,全氟己酮呈無色無味的液體狀態(tài)。由于其優(yōu)異的性能和環(huán)保特性,全氟己酮在滅火領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。全氟己酮滅火劑的蒸發(fā)熱是水的1/25,這意味著它的汽化熱量比水小很多,因此可以更快地將火源周圍的熱量吸收,并將火源溫度迅速降低[3]。此外,全氟己酮的蒸汽壓是水的25倍,這意味著它更容易汽化成為氣體,從而可以更快地?cái)U(kuò)散到火源周圍,將火源迅速包圍。全氟己酮滅火劑主要依靠吸熱來達(dá)到滅火效果。當(dāng)全氟己酮噴灑到火源上時(shí),它會迅速汽化成為氣體,并與空氣形成一種氣體混合物,這種混合物比空氣本身更能儲存熱量。因此可以吸收周圍的熱量,從而使火源的溫度迅速降低,達(dá)到滅火的效果。

與七氟丙烷滅火系統(tǒng)類似,全氟己酮滅火系統(tǒng)也分為管網(wǎng)滅火系統(tǒng)和預(yù)制式滅火系統(tǒng)。管網(wǎng)滅火系統(tǒng)主要由滅火劑瓶、驅(qū)動瓶、選擇閥、集流管、控制管、信號反饋裝置、檢漏裝置、管道、噴頭等組成。瓶內(nèi)存放滅火劑和高壓氮?dú)狻．?dāng)系統(tǒng)啟動滅火時(shí),瓶蓋閥和選擇閥打開,氣體滅火劑由高壓氣體通過管路驅(qū)動,從噴頭射出,迅速汽化,通過吸熱冷卻實(shí)現(xiàn)滅火。按保護(hù)區(qū)數(shù)量可分為單位獨(dú)立系統(tǒng)和組合分布系統(tǒng)。預(yù)制式滅火系統(tǒng)是根據(jù)一定的應(yīng)用條件,如滅火劑儲存裝置、噴灑部件等,進(jìn)行成套設(shè)計(jì)組裝而成的具有聯(lián)動控制功能的滅火系統(tǒng)。預(yù)制式滅火系統(tǒng)又稱柜式氣體滅火裝置,由滅火劑瓶、管路、噴嘴、信號反饋組件、檢漏組件、驅(qū)動組件等組成[4]。

全氟己酮滅火劑可撲滅A、B、C、E級火災(zāi),即可滅固體、液體、氣體和電器設(shè)備等各種類型的火災(zāi)。全氟己酮滅火劑對電器設(shè)備的滅火效果尤其突出,因?yàn)樗粫?dǎo)致電器設(shè)備的短路或損壞,也不會對電器設(shè)備造成二次污染。這使得全氟己酮滅火劑在電力、通訊、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。全氟己酮滅火劑具有現(xiàn)有商用哈龍?zhí)娲返男顭崮芰?這意味著它能夠吸收更多的熱量,并在滅火過程中釋放出來,從而保持更長時(shí)間滅火效果。

2 全氟己酮滅火劑與七氟丙烷滅火劑的區(qū)別

全氟己酮滅火劑和七氟丙烷滅火劑是兩種不同的滅火劑,它們在化學(xué)結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用領(lǐng)域等方面都有所不同[5]。

首先,兩者的化學(xué)結(jié)構(gòu)有所區(qū)別,全氟己酮滅火劑是全氟碳化合物,而七氟丙烷滅火劑是氟氫化合物。全氟己酮滅火劑的沸點(diǎn)較高,為49.2 ℃,而七氟丙烷滅火劑的沸點(diǎn)為-16.4 ℃。因此,七氟丙烷滅火劑在室溫下易揮發(fā)。全氟己酮滅火劑的蒸氣壓比七氟丙烷滅火劑低得多。全氟己酮滅火劑的蒸氣壓為0.045 MPa(25 ℃),而七氟丙烷滅火劑的蒸氣壓為0.404 MPa(25 ℃)。此外,全氟己酮的降溫效果遠(yuǎn)大于七氟丙烷滅火系統(tǒng);全氟己酮常態(tài)為液態(tài)可以在常壓狀態(tài)下安全地使用普通容器在較寬的溫度范圍內(nèi)儲存和運(yùn)輸(包括空運(yùn)),相比之下,七氟丙烷需要壓力容器儲存、運(yùn)輸。

其次,全氟己酮滅火劑和七氟丙烷滅火劑的滅火機(jī)理也不同[6]。全氟己酮滅火劑主要依靠吸熱來達(dá)到滅火效果,可以迅速將火源周圍的熱量吸收,從而使火源溫度迅速降低。而七氟丙烷滅火劑則主要是通過化學(xué)反應(yīng)來滅火,它可以與火源中的自由基發(fā)生反應(yīng),從而抑制火焰的擴(kuò)散和燃燒。此外,全氟己酮滅火劑和七氟丙烷滅火劑的設(shè)計(jì)濃度也有所不同。一般來說,全氟己酮滅火劑的設(shè)計(jì)濃度比七氟丙烷滅火劑低,這意味著在滅火過程中,需要使用更多的七氟丙烷滅火劑才能達(dá)到相同的滅火效果。與此同時(shí),全氟己酮滅火劑的設(shè)計(jì)濃度一般為4%～6%,比七氟丙烷滅火劑的8%～10%要低得多,這意味著在滅火過程中使用的全氟己酮滅火劑更加節(jié)約和經(jīng)濟(jì)。

此外,全氟己酮滅火劑的無毒性反應(yīng)(NOAEL)濃度為10%,比七氟丙烷滅火劑的無毒性反應(yīng)濃度(NOAEL)濃度(9%)更高,這意味著在使用全氟己酮滅火劑時(shí),安全余量比較高,能夠更好地保護(hù)人員的安全和健康。高溫環(huán)境下七氟丙烷還會有HF酸等強(qiáng)酸產(chǎn)生,會危害人和設(shè)備的安全性。

3 全氟己酮滅火系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用場景

全氟己酮滅火系統(tǒng)是一種廣泛應(yīng)用于各大高科技產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的滅火系統(tǒng),包括機(jī)械制造、航空航天等。此外,在化工、能源等領(lǐng)域,全氟己酮滅火系統(tǒng)也被廣泛使用以確保生產(chǎn)安全。最近,這種滅火系統(tǒng)也開始在公共場所、商業(yè)建筑等場域逐漸普及。在機(jī)械制造及航空器材中,由于機(jī)房內(nèi)設(shè)備復(fù)雜,且大多數(shù)設(shè)備都需要長時(shí)間運(yùn)行,火災(zāi)發(fā)生的概率較高,使用全氟己酮滅火劑可以迅速滅火。在生產(chǎn)制造業(yè)及化工、能源領(lǐng)域,易燃、易爆、易揮發(fā)物質(zhì)是生產(chǎn)過程中必須面對的問題,全氟己酮滅火劑可以快速滅火且對環(huán)境污染小,因此,它成為工廠消防安全工程中不可缺少的一部分。在房、餐廳等場所,明火和油污堆積導(dǎo)致火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)較高,使用全氟己酮滅火劑可以快速有效地滅火,減少火災(zāi)損失。在文化娛樂場所,如劇院、電影院等文化場所,因?yàn)槿藛T密集,消防安全問題備受關(guān)注,全氟己酮滅火劑的使用可以為保障人員安全提供有力保障。在地下車庫、軌道交通等場所,由于封閉空間較大,全氟己酮滅火劑可以快速迅速地滅火,減少火災(zāi)損失。

3.2 國內(nèi)普及情況

全氟己酮滅火劑在國外已有近20年應(yīng)用歷史。2001年,美國3M公司推出了Novec 1230的新型潔凈滅火劑,并于同年在美國進(jìn)入了商業(yè)推廣階段,并獲得了美國UL、FM認(rèn)證,全氟己酮滅火劑被NFPA 2001版標(biāo)準(zhǔn)收錄為潔凈氣體滅火劑,后來又被編入ISO 14520標(biāo)準(zhǔn)(ISO 14520-5)。

近年來,隨著中國企業(yè)科技水平提升,國內(nèi)已有多家氟化工企業(yè)獨(dú)立開發(fā)出全氟己酮滅火劑產(chǎn)品,打破美國壟斷,出口歐洲、中東、東南亞等地區(qū)。但不同企業(yè)的生產(chǎn)原料、反應(yīng)路線、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品性能不盡相同,尚無統(tǒng)一的國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),目前各企業(yè)以自行規(guī)定的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為指導(dǎo)生產(chǎn)、檢驗(yàn)和質(zhì)量控制的依據(jù)。

目前標(biāo)準(zhǔn)制定的工作也有了部分進(jìn)展。山東省地方標(biāo)準(zhǔn)《全氟己酮滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》DB37T 3642—2019由山東省市場監(jiān)督管理局發(fā)布,于2019年9月6日實(shí)施,是國內(nèi)首個關(guān)于全氟己酮滅火系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。該地方標(biāo)準(zhǔn)主要有系統(tǒng)組件、設(shè)計(jì)要求、管網(wǎng)滅火系統(tǒng)、預(yù)制滅火系統(tǒng)、系統(tǒng)施工、系統(tǒng)驗(yàn)收、維護(hù)管理等章節(jié),其中預(yù)制滅火系統(tǒng)除了包括柜式滅火裝置,還包括了框架式、探火管式、懸掛式等多種形式,以及自動跟蹤定位系統(tǒng)。

國家市場監(jiān)督管理總局標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)管理司2020年5月9日下達(dá)了《全氟己酮滅火劑》國家標(biāo)準(zhǔn)的制訂計(jì)劃,主要起草單位是應(yīng)急管理部天津消防研究所,該標(biāo)準(zhǔn)非等效采用ISO國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 14520-5:2016。該國家標(biāo)準(zhǔn)將規(guī)定全氟己酮滅火劑的通用要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝、標(biāo)示、充裝、運(yùn)輸和儲存。

中國工程建設(shè)協(xié)會的《2019年第二批協(xié)會標(biāo)準(zhǔn) 制訂、修訂計(jì)劃》中,也批準(zhǔn)了《預(yù)置式全氟己酮滅火裝置》提出立項(xiàng)申請,主要起草單位也是應(yīng)急管理部天津消防研究所。該團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)將規(guī)定預(yù)置式全氟己酮滅火裝置的分類和標(biāo)記、性能要求、試驗(yàn)方法、檢測規(guī)則、包裝運(yùn)輸和儲存。

4 技術(shù)特點(diǎn)

4.1 主要優(yōu)點(diǎn)

1)全氟己酮滅火劑具備優(yōu)異的環(huán)保性能:其臭氧損耗潛能值(ODP)等于0,溫室效應(yīng)潛能值(GWP)為 1,大氣存留壽命僅有5 d,可用于七氟丙烷的替代滅火劑;

2)全氟己酮滅火劑安全無毒,滅火濃度低,安全余量高,在使用時(shí)對人體更安全;

3)常溫下,全氟己酮為液體,在常壓狀態(tài)下,可以在較寬的溫度范圍內(nèi)儲存和運(yùn)輸(包括空運(yùn))安全地使用普通容器;

4)全氟己酮對氯丁橡膠、丁基橡膠、氟化橡膠、三元乙丙橡膠、硅聚酯等常用的橡塑密封材料如無明顯化學(xué)反應(yīng),因此在這些密封材料在使用全氟己酮滅火的系統(tǒng)過程中,可以正常工作。對于碳鋼、銅、鋁、不銹鋼等常用的金屬材料不會被腐蝕,不會損害電子部件和線路,也不會造成二次損害;

5)有研究表明:全氟己酮對撲滅鋰離子電池火災(zāi)的性能優(yōu)于七氟丙烷;

6)通過比較全氟己酮滅火劑的理化性能及滅火性能等重要特性與七氟丙烷滅火劑,結(jié)果表明,全氟己酮滅火劑具備滅火效率高、環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用前景。

4.2 存在的問題

1)有研究表明[7]:全氟己酮在滅火過程中,高溫裂解時(shí)有劇毒氣體全氟異丁烯和毒性氣體一氧化碳產(chǎn)生。全氟己酮滅火系統(tǒng)啟動后,防護(hù)區(qū)內(nèi)不能有人員滯留;

2)全氟己酮極易吸收水分,產(chǎn)生酸性物質(zhì),可腐蝕金屬部件及密封件,應(yīng)在生產(chǎn)、儲存、灌裝階段采取措施嚴(yán)格控制滅火劑中的水分;

3)國內(nèi)全氟己酮滅火劑尚沒有統(tǒng)一的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)剛剛立項(xiàng)起草,產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)目前按照ISO標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,國內(nèi)僅有少數(shù)企業(yè)能生產(chǎn)該滅火劑;

4)全氟己酮滅火系統(tǒng)應(yīng)用場景,尚缺全尺度滅火試驗(yàn)的支撐,也缺少設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的支撐。

5 未來展望

隨著全氟己酮滅火劑在各個領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用,未來它將繼續(xù)發(fā)展并迎來更多機(jī)會。其中,未來的發(fā)展趨勢可能包括提高滅火效率、加強(qiáng)環(huán)保性能以及智能化應(yīng)用等方面。隨著科技的不斷進(jìn)步,全氟己酮滅火劑的滅火效率將不斷提高。未來可能會推出更加高效的全氟己酮滅火劑,可以更快速、更有效地滅火,減少火災(zāi)造成的損失。全氟己酮滅火劑的環(huán)保性能將成為未來發(fā)展的重點(diǎn)之一。目前,全氟己酮滅火劑中含有氟化物,會對環(huán)境造成一定的影響。未來可能會推出更加環(huán)保的全氟己酮滅火劑,減少對環(huán)境的污染,更好地保護(hù)生態(tài)環(huán)境。此外,隨著物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的發(fā)展,未來全氟己酮滅火劑也將智能化應(yīng)用。例如,在機(jī)房等場景中,可以通過傳感器和智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全氟己酮滅火劑的自動檢測和釋放,提高滅火的效率和精準(zhǔn)度。此外,全氟己酮滅火劑的智能化應(yīng)用還可以通過數(shù)據(jù)分析和預(yù)測算法,提前預(yù)測火災(zāi)發(fā)生的可能性,及時(shí)采取措施,減少火災(zāi)對生命和財(cái)產(chǎn)造成的損失。

總之,全氟己酮滅火劑作為一種高效的化學(xué)滅火劑,未來將繼續(xù)在消防領(lǐng)域持續(xù)走俏,具有適用性廣、滅火效果好、無毒無害等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),上述提到的未來發(fā)展趨勢將為全氟己酮滅火劑帶來更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn),也將為人們的生命財(cái)產(chǎn)安全提供更加可靠的保障。此外,全氟己酮滅火劑的未來發(fā)展也需要關(guān)注環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的問題,盡可能減少對環(huán)境的影響,更好地保護(hù)生態(tài)環(huán)境。