随着社会经济的发展，人们对正戊烷、环氧丙烷、凝析油等化工品的需求日益增加，这些化工品通常为液体，具有沸点低、可燃的特点，是重要的基础化工原料，广泛应用在石油、化工、农药、纺织、日化等行业。空气泡沫灭火剂是扑救可燃液体火灾最常用的灭火剂，其灭火主要依靠于泡沫层的覆盖隔离作用。而低沸点液体容易蒸发，饱和蒸气压较高，一旦发生火灾，如果使用普通的空气泡沫灭火，可燃液体蒸气能轻易穿透泡沫层，并在泡沫表面闪燃，泡沫层无法对低沸点可燃液起到覆盖隔离的窒息效果，灭火效果不理想。因此，空气泡沫很难有效扑灭低沸点可燃液体火灾。基于对正戊烷、环氧丙烷、凝析油这类可燃液体的特性分析，公安部天津消防研究所和杭州新纪元消防科技有限公司研制出了七氟丙烷气体泡沫灭火剂，用七氟丙烷替代空气进行发泡，并研发了七氟丙烷气体泡沫灭火系统，同时针对环氧丙烷、正戊烷等低沸点可燃液体储罐成功地进行了系列灭火试验，为该系统的工程应用提供了重要参考。七氟丙烷气体泡沫灭火剂具有空气泡沫和七氟丙烷气体的双重灭火功效，可以有效并快速扑灭低沸点可燃液体火灾。
一、七氟丙烷气体泡沫灭火剂的特点
七氟丙烷（CF3CHFCF3）灭火剂是一种无色、无味的气体，在一定的压力下呈液态储存。它具有以下特点：
（一）扑救效率高。七氟丙烷气体泡沫灭火剂主要用于低沸点可燃液体火灾，其抗烧性能和隔离覆盖的作用明显好于空气泡沫效果，能以较低的混合液供给强度，达到迅速控制火势和灭火的目的。
（二）低毒。试验证明，七氟丙烷的未观察到损害作用的剂量NOAEL（No Observed Adverse Effect Level）值为9%，即在常温9%的体积浓度下，被试验的动物未出现可观察不良反应，故可用于有人工作场所的固定灭火系统。正常情况下对人体不会产生不良影响。
（三）环保。七氟丙烷不含溴和氯元素，其消耗臭氧潜能值ODP（Ozone Depression Potential）为零，因而对大气臭氧层无任何破坏作用；七氟丙烷在大气中停留时间为31～42年，产生温室效应不大，能满足环保要求。
（四）便于生产应用。七氟丙烷是无色、无味、不导电的气体，密度约为空气的六倍，加压后可以液化，方便运输和贮存，饱和蒸汽压为0.45MPa（25℃），在灭火系统管道内呈液态，与泡沫混合液能充分混合且为单相液体，便于泡沫系统在工程上应用。
二、七氟丙烷气体泡沫系统组成及灭火原理
（一）系统组成
七氟丙烷气体泡沫灭火系统主要由泡沫液储罐、七氟丙烷储罐、供水装置、泡沫比例混合装置、七氟丙烷比例混合装置、七氟丙烷气体泡沫产生器、阀门和管道等部件组成。
灭火系统启动后，水流通过泡沫比例混合装置和泡沫液混合，形成泡沫混合液，泡沫混合液再经过比例混合装置和七氟丙烷液体混合，形成一定比例的七氟丙烷液体和泡沫混合液的混合液体，该混合液体通过特制的七氟丙烷气体泡沫产生器后产生一定倍数的七氟丙烷气体泡沫，施加到燃烧液体表面进行灭火。七氟丙烷气体泡沫的产生如图3-13所示。
图3-13 七氟丙烷气体泡沫的产生示意图
（二）灭火原理
七氟丙烷气体泡沫灭火剂是由七氟丙烷和空气泡沫液按一定的比例混合而成，常用空气泡沫灭火剂为抗溶合成型泡沫液、水成膜泡沫液及氟蛋白泡沫液，可根据低沸点液体的水溶性进行选择。由组成可知，七氟丙烷气体泡沫灭火剂既具有七氟丙烷气体灭火剂的灭火功效，又具有空气泡沫灭火剂的灭火功效。
1．化学抑制作用
七氟丙烷在火灾高温下通过受热分解产生含氟的自由基，进而与燃烧反应过程中产生支链反应的H+、OH－、O2－等活性自由基发生气相作用，从而抑制燃烧过程中化学反应的链传递，从而达到灭火的目的。
2．覆盖作用
与空气泡沫灭火剂扑救液体火灾相同，七氟丙烷气体泡沫灭火剂也具有覆盖作用。由于七氟丙烷气体泡沫抗烧性能较好，发泡倍数高（可达11倍），析液时间长（常温下25%析液时间大于1h），其覆盖的作用比空气泡沫效果更显著。
3．冷却作用
七氟丙烷气体泡沫冷却作用比空气泡沫效果明显，一方面，在火场中，七氟丙烷气体泡沫中的水分吸收热量，一部分变成水蒸汽，另一部分随泡沫破裂变为液体，以此达到降低火场温度的效果；另一方面，就七氟丙烷本身而言，在气化过程中吸收大量的燃烧热，同时，七氟丙烷受热分解，其化学结构中的碳氟键破裂，需要消耗很大的能量，起到冷却的作用。
FM200灭火剂在火灾中通过热解能够产生含氟的自由基，进而与燃烧反应过程中产生支链反应的H+、OH-等活性自由基发生气相作用，从而中断燃烧过程中化学连锁反应。另外，FM200在汽化的过程中要吸收大量的热量，因而具有冷却灭火的作用。
三、七氟丙烷气体泡沫的灭火效率
（一）试验液体
低沸点可燃液体易蒸发、饱和蒸气压大，靠普通空气泡沫的覆盖隔离作用难以完全阻止可燃蒸气向燃烧区域的输送，其火灾一般不易被彻底扑灭。为了研究空气泡沫对低沸点可燃液体的灭火性能，选择了二种具有代表性的低沸点可燃液体：环氧丙烷和正戊烷，对这二种液体分别进行了多次灭火试验。环氧丙烷和正戊烷的沸点分别为34.24℃和36.1℃，在低沸点可燃液体中，属于灭火难度极大的液体，若七氟丙烷气体泡沫能够扑灭这两种液体火灾，则亦能扑灭其他低沸点可燃液体火灾，同时考虑到环氧丙烷为水溶性液体，正戊烷为非水溶性液体，可代表两种性质不同的液体。因此，选用环氧丙烷和正戊烷进行七氟丙烷气体泡沫灭火试验。
环氧丙烷和正戊烷的物理性能参数：环氧丙烷为水溶液体，沸点34.24℃，饱和蒸气压75.86 KPa（＜25℃），闪点－37℃，爆炸限2.8%～37.0%，20℃时在水中溶解度为40.5 g，水在环氧丙烷中的溶解度12.8 g；正戊烷为非水溶性液体，沸点36.10℃，饱和蒸气压53.32KPa（＜25℃），闪点－40℃，爆炸极限1.7%～9.8%。
（二）试验系统
图3-14 七氟丙烷气体泡沫灭火试验系统
根据国内外的相关试验，一般液体燃料储罐直径采用2.5m，因为大于2.5m后，直径对液体燃料燃烧特性的影响变化不大。此外，现行相关规范中，规定的几种可燃液体的最小泡沫混合液供给强度，基本是按照10m2（直径约3.5m）油盘火的试验数据而得。因此，低沸点液体灭火试验也选用了直径为3.5m储罐进行试验，储罐深度为1m。为防止试验过程中液体外泄而发生意外事故，在储罐外围加筑了保护水池。七氟丙烷采用压缩氮气驱动，泡沫混合液采用压缩空气驱动。试验时，罐壁采用在管道上打孔的方式进行水冷却。试验系统见图3-14所示。
（三）试验结果
利用七氟丙烷气体泡沫灭火剂，对环氧丙烷和正戊烷两种液体分别进行了2次灭火试验。
对环氧丙烷的灭火试验：七氟丙烷气体泡沫灭火剂采用6%抗溶合成型泡沫液，两次灭火采用泡沫混合液供给强度都是12 L/（min·m2）。第一次试验，七氟丙烷与泡沫混合液混合比为5.20%，控火时间为60s，灭火时间为110s；第二次试验，七氟丙烷与泡沫混合液混合比为8.25%，控火时间小于70s，灭火时间160s；试验前后的情景如图3-15和图3-16所示。
图3-15 环氧丙烷灭火试验（预燃）
图3-16 环氧丙烷灭火试验（灭火后）
对正戊烷的灭火试验：七氟丙烷气体泡沫灭火剂采用3%水成膜泡沫液。第一次试验，七氟丙烷与泡沫混合液混合比为6.04%，混合液供给强度为6.7 L/（min·m2），控火时间为55s，灭火时间390s；第二次试验，七氟丙烷与泡沫混合液混合比为5.71%，混合液供给强度为13.1 L/（min·m2），控火时间为30s，灭火时间为120s。试验照片见图3-17和图3-18所示。
图3-17 正戊烷灭火试验（预燃）
图3-18 正戊烷灭火试验（灭火后）
通过以上灭火试验可知，利用七氟丙烷气体泡沫扑救低沸点液体火灾，覆盖性能好，灭火效率较高，采用较小的泡沫液供给强度，就能够在较短的时间内达到控火和灭火的目的。为了便于观察比较，将试验数据及结果加以整理，见表3-7所示。
表3-7 低沸点可燃液体七氟丙烷气体泡沫灭火试验结果
四、七氟丙烷气体泡沫灭火剂发展展望
使用普通空气泡沫很难扑灭正戊烷、环氧丙烷、凝析油等一系列低沸点可燃液体火灾，甚至无法对环氧丙烷液体进行控火。利用研发的七氟丙烷气体泡沫灭火系统，对环氧丙烷、正戊烷进行的灭火试验表明，对于低沸点可燃液体，七氟丙烷气体泡沫的灭火效率远高于空气泡沫，应用较低的供给强度在较短的时间内即可有效扑灭该类液体火灾。七氟丙烷气体泡沫灭火系统可应用于低沸点可燃液体储罐区，对提高该类储罐区的消防安全具有积极意义。
由于七氟丙烷气体泡沫灭火技术开发研究时间较短，需要在泡沫的发泡倍数及相应七氟丙烷灭火剂与泡沫混合液的混合比、泡沫混合液供给强度等方面进行深入研究，以确定其最佳数值，使系统在安全可靠的基础上经济合理。此外，七氟丙烷受热分解产物氟化氢（HF）有一定毒性，在潮湿环境下具有腐蚀性，一定浓度的HF对人体和设备具有危害性。因此在火灾扑救过程中，最大限度降低氟化氢的生成量，可以通过降低火场温度、减少泡沫持续喷放灭火作用时间等手段，降低氟化氢的生成量。今后，随着消防科学技术的不断进步，七氟丙烷气体泡沫灭火剂将会发挥更加优良的灭火性能。
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