中国气体消防技术领域的发展现状和未来瞻望

陶观楚¹ 唐祝华²
1.上海化工设计院；2.公安部上海消防科学研究所

1 气体消防技术领域的发展现状综述

1.1 气体消防技术领域的发展简史
　　自1949年中华人民共和国成立起至1964年，我国早期的气体消防用灭火剂主要是卤代烷104（四氯化碳）和CO₂（二氧化碳），而用于保护军事设施和飞机、轮船、车辆等交通工具的气体灭火剂主要有3.5^*、7^*等卤代烷混料慢化剂。上述几种早期的卤代烷灭火剂由于其在灭火时有可能产生有毒气体，引起人员伤亡，因此其应用范围并不广泛。
　　自1965年起，我国先后研制成功了二种高效低毒的卤代烷1301（三氟--溴甲烷）及1211（二氟一氯—溴甲烷）气体灭火剂。由于这两种灭火剂不导电、挥发快、灭火后无残留物、安全洁净，从70年代开始至80年代末，卤代烷1211、1301灭火器和灭火系统在航空业和工业与民用建筑等场台得到比较广泛的应用，用以保护高新电子设备和飞机发动机舱。中国卤代烷灭火设备的使用较日、美等发达国家滞后约10-20年，用量也少得多。我国于1983年至1985年分别颁布了二氧化碳、1211和1301灭火剂的国家标准；1984年颁布了二氧化碳、1211灭火器国家标准；1987年。1992年、1993年和1997年发布了《卤代烷1211灭火系统设计规范》、《卤代烷1301灭火系统设计规范》、《二氧化碳灭火系统设计规范》和《气体灭火系统施工及验收规范》，1999年局部修订了《氧化碳灭火系统设计规范》，增加了关于低压二氧化碳灭火系统的规定。
　　我国的气体灭火技术在二十世纪六十年代之后得到了普遍应用和迅速发展。它被广泛应用于计算机房、通讯机房、图书馆、档案馆、博物馆、重点文物保护单位及工厂的控制室、变配电室、飞机座舱与货舱、飞机发动机短舱、船舶的轮机舱与货舱以及电厂等重要保护场所。
1.2 气体消防技术在消防领域中的地位
　　自古以来，在消防领域应用最广泛的灭火剂就是水。随着国家经济建设的迅速发展，大批工业和民用建筑尤其是高层建筑的不断涌现、更随着高科技的发展，设备对灭火剂的要求越来越高，对于扑灭可燃气体、可燃液体和电器火灾，以及计算机房、重要文物档案库、通信广播机房、微波机房和设备等火灾，气体灭火系统作为最干净、最有效的灭火手段，日益受到工程技术人员和消防安全人员的重视。20世纪以来相继出现了二氧化碳灭火系统、卤代烷灭火系统、蒸汽灭火系统、烟雾灭火系统、氮气灭火系统以及其它惰性气体灭火系统；为逐步替代卤代烷灭火系统，国内相继研制、生产了七氟丙烷、IG—541惰性气体、SDE、EBM气溶胶灭火系统和装置。
　　关于气体灭火系统的设置在我国有关规范中早有明确规定：
　　1988年5月实施的GBJ16-87《建筑设计防火规范》中第八章第8.7.5条规定了应设置卤代烷或二氧化碳灭火设备的部位，第8.7.6条中规定了宜设置蒸汽灭火设备的部位；
　　1982年颁布的GBJ45-82—82《高层民用建筑设计防火规范》第6.6.3条和第6.6.4条分别对应设二氧化碳或卤代烷灭火系统的部位作了明确的规定；
　　1995年11月1日起实施的GBJ50045-95《高层民用建筑设计防火规范》第7.6.7条规定了高层民用建筑应设气体等自动灭火系统的房间。
　　 从以上有关规范条文中我们可以看出，气体消防系统在消防技术领域的各类灭火系统中占有很广泛、很重要的地位。
1.3 气体消防工程技术规范与产品质量标准
　　目前我国己颁布的气体消防技术国家规范和标准，标准主要有：
　　（1）气体灭火剂产品标准：GB4065-8312 1211灭火剂；GB6Ｇ51-85 1301灭火剂；GB4396－84CO₂灭火剂。（2）气体灭火器产品标准：GB4397－84手提式1211灭火器；GB4399－84 手提式二氧化碳灭火器；GA77.1-94 推车式1211灭火器；GA107-94推车式二氧化碳灭火器。（3）气体灭火系统和气体灭火器工程技术规范：GBJ 110-1987 110-1987 卤代烷 1211 灭火系统设计规范；GBJ140---1990 建筑灭火器配置设计规范；GB50163-1992卤代烷1301灭火系统设计规范，GB50193—1993二氧化碳灭火系统设计规范；GB50263—1997 气体灭火系统施工及验收规范。
　　1998年，广东省消防局组织深训市消防局等有关单位完成了广东省工程建设地方标准《七氟丙烷（HFC227ea）洁净气体灭火系统设计规范》的编制工作，并经广东省建设委员会批准，发布为DBJ15－－23—1999地方规范；
　　2000年，江苏省消防局等有关单位完成并由江苏省质量技术监督局批准，发布了自2000年10月18日起实施的《SDE气体灭火系统设计、施工、验收规范》江苏省地方标准 DB32。
1.4 保护臭氧层，逐步替代卤代烷
　　二十世纪八十年代初有关专家研究表明，包括卤代烷灭火剂在内的氯氟烃类物质在大气中的排放，将导致对地球大气臭氧层的破坏，危害人类的生存环境，1990年6月在伦敦由57个国家共同签定了蒙特利尔议定书，决定逐步停止生产和逐步限制使用氟里昂、卤代烷灭火剂，我国于1991年6月加入了《蒙特利尔议定书》（修正案）缔约国行列，并将逐年减少卤代烷灭火剂的产量，承诺到2005年停止生产卤代烷1211灭火剂，到2010年停止生产卤代烷1301灭火剂。为实现这项目标，
　　从1992年起，世界各国和UNEP（联台国环境规划署）己认可并容许卤代烷必要场所的存在，英、美等许多国家都建成了国家级哈龙银行，专门为必要场所定期、限量地配给精品哈龙。中国哈龙银行也正在筹建之中。根据中国国情以及目前我国有关国家规范的规定，到目前为止，有关“停止使用”或“彻底淘汰”哈龙（卤代烷）灭火设备的提法是不确切的。但卤代烷灭火剂逐步被淘汰将势
在必行。公安部在公通字（1994）第94号文件《夫于在非必要场所停止再配置卤代烷灭火器的通知》中亦对卤代烷灭火器的使用作了必要限制。
　　在国际淘汰哈龙行动中，我国的消防上规范《建筑设计防火规范D（GBJ16-87-95-97）和《人民防空工程设计防火规范》（GBJ98—87—97）、《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045—95—97）及《建筑灭火器配置设计规范》（GBJ140—90—97）等四项国家规范在保护大气臭氧层和人类生态环境专题上的1997年同步局部修订条文，逐步替代与淘汰哈龙。
　　以往可用哈龙1301灭火系统的场所，现会已经一分为三：
　　7.6.6（高规）／第8.7.4条（建规）建筑的下列房间和部位，应设置水喷雾灭火系统（本条各款及修订说明可简述为：燃油锅炉房、油浸变压器室等不得再行设计、安装哈龙灭火系统）；
　　7.6.7（高规）／第8.7.5条（建规）建筑的下列房间和部位，应设置气体灭火系统（本条各款及修订说明可简述为：一定档次的电子计算机房、广播电视发射塔微波机房、长途通讯机房、市话端局程控交换机房等目前尚允许设计、安装哈龙灭火系统）；
　　7.6.8（高规）/第8.7.5A条（建规）建筑的下列房间和部位，应设置气体灭火系统，但不得采用哈龙灭火系统（本条各款及修订说明可简述为：一定档次的图书馆特藏室、档案馆珍藏库、博物馆珍品库等也不得再行设计、安装哈龙灭火系统）。
　　在这种情况下，二氧化碳灭火系统应用范围己逐步扩大。二氧化碳灭火剂来源广泛、价格低廉、电绝缘性高、灭火性能较好、清洁无污渍，但由于二氧化碳对人体有窒息作用，相对来讲，前些年应用不广泛。在70年代末80年代末我国对二氧化碳全淹没灭火系统和二氧化碳局部应用灭火系统做了一系列灭火试验，并于1993年颁布了二氧化碳灭火系统设计规范，于1999年11月17日由中华人民共和国建设部颁布了己经批准的国家标准《二氧化碳灭火系统设计规范》局部修订条文，并于2000年3月1日起施行。局部修订条文中增加了二氧化碳低压灭火系统有关条文。
　　同时，近几年来我国科技人员正努力研制能替代卤代烷的新型洁净气体灭火剂。在我国气体灭火技术领域，除二氧化碳灭火系统外，现在越来越多的工程中采用七氟丙烷（HFC227ea）气体灭火系统、IG541气体灭火系统、EBM气溶胶灭火装置、SDE气体灭火系统等。对以上多种新型的侯选替代卤代烷的气体灭火系统和灭火装置，由于其使用时间不长，至今尚没有设计施工的国家规范，有的只有地方性规程，或正在编制有夫地方性规程，有的还鲜为人知。

2 气体消防技术领域的未来瞻望综述

2.1 洁净气体灭火剂及其灭火设备的开发
　　目前国际标准化组织推荐的用于替代哈龙的气体灭火剂有十几种，并要求按洁净气体灭火剂的10项指标和技术要求来评价：
　　（1）蒸发后不留残渣（洁净）；（2）对臭氧层的耗损潜能值（ODP）小，最好为零；（3）较好的灭火效能；（4）低毒或无毒；（5）在大气中存留寿命（ALT）短；（6）温室效应潜能值（GWP）小，或无；（7）良好的储存性和稳定性；（8）良好的电绝缘性；（9）相对于哈龙1301灭火浓度小；（10）经济合理，可能接受的市场价格。
　　现己开发的候选哈龙替代物与以上10项要求相比较，这些灭火剂还不是最理想的，有待于下一代哈龙替代物的研制和开发。
　　我国用于替代哈龙的洁净气体灭火设备，包括洁净气体灭火器和洁净气体灭火系统的开发、研制、生产和应用工作正在抓紧进行之中。
　　对于洁净气体灭火器和洁净气体灭火系统的新型灭火设备的具体技术要求主要有如下八项：
　　（1）对环境（大气）无危害：不破坏臭氧层，要求：ODP≤0.05，最好ODP=0；不产生温室效应或温室效应较小，要求GWP≤0.1；
　　（2）对人体无毒性危害，或仅有轻微影响，最好是相当于哈龙1301的微毒级，能应用于有人场所。要求：替代哈龙用的洁净气体灭火介质的设计灭火浓度小于或等于其NOAEL（无毒性反应的最高浓度）值，不得大于真LOAEL（有毒性反应的最低浓度）值。其它略。
　　（3）不可燃，灭火效能高，设计灭火浓度低。要求：应接近于哈龙1301；即：设计灭火浓度=5％，且在10秒内能灭火。
　　（4）喷射后能全部气化，在封闭空间内各向分布迅速、均匀，无固、液相残留物，不导电，不击穿电子电器设备，不污损、腐蚀、破坏被保护现场设备。
　　（5）应属可液化的气体或具有与液化气体相类似的物化特性，平时可以液态存贮，充装密度（充装比）较大，亦即其有管网的固定灭火系统瓶组、瓶站的占地面积较小；这一点很重要，因为某些特种场合诸如广播电视发射塔楼等处是没有太多的面积或空间可供选用以便设置数量很多的高压瓶组，而且还需留出便于操作、维修系统的足够位置。另一方面，替代物到战时（灭火）喷射到防护区内应能立即闪蒸成气态，以便其在防护区的空间内的各个方向迅速形成大于或等于设计灭火浓度的均匀、有效的灭火气氛。为此，真沸点和临界温度应低，临界压力和蒸气压宜适中。
　　（6）存贮稳定性（包括真耐热稳定性和化学稳定性）良好。
　　（7）与弹性密封元件的相容性良好。
　　（8）成本低。
　　因此，若能完全达到上述8个要求的气体灭火介质才能称为“全代用”或“可直接使用—drop in”的哈龙替代物，也就是说，一点不改动原哈龙灭火设备（包括贮存容器、管道、阀门等的规格、数量），仅仅更换灭火剂。
2.2 气体消防技术法规的进一步完善和制修订工作
　　现正在编制和修订的，并打算编制的有关气体消防国家规范、地方规程、和产品标准主要有：
　　（1）己经国家建设部批准立项的国家标准《洁净气体灭火系统设计规范》（包括七氟丙烷和惰性气体等灭火系统的有关规定）的编制工作，现日进人送审稿阶段；
　　（2）根据上海市建委及市标准化办公室的意见，上海市消防局和上海化工设计院正在编制的上海市地方规程《七氟丙烷（HFC227ea）气体灭火系统技术规程》和《IG541气体灭火系统技术规程》，年内完成送审稿；
　　（3）国家标准GBJ 140---1990《建筑灭火器配置设计规范》的全面修订工作已于2001年3月正式启动。该规范拟参照国际标准ISO11602——和ISO 11602-02并结合国情，进行全面修订，其中包括了气体灭火器的选型、配置、检查、维修、再充装与报废规定，以及卤代烷灭火器的限制使用和逐步淘汰的具体规定；
　　（4）拟制订洁净气体（六氟丙烷、七氟丙烷、惰性气体等）灭火剂的国家标准；
　　（5）拟制订洁净气体（六氟丙烷等）灭火器的国家标准；
　　（6）拟制订国家标准《洁净气体灭火系统施工及验收规范》。