■ 許偉成 程 燕 趙 鑫

一、引言

根據(jù)國(guó)際海事組織《國(guó)際海上人命安全公約》（SOLAS）的要求，船舶在投入運(yùn)營(yíng)前，必須配備各種安全設(shè)備，并獲得主管機(jī)關(guān)頒發(fā)的有效證書(shū)，才能被港口當(dāng)局認(rèn)可。船舶固定滅火系統(tǒng)，通常作為船舶的機(jī)器處所、燃油設(shè)備處所、液貨船的貨油泵艙、通訊設(shè)備機(jī)房、油漆庫(kù)、應(yīng)急發(fā)電機(jī)房等保護(hù)措施，保證該系統(tǒng)隨時(shí)處于良好狀態(tài)，對(duì)保障人命財(cái)產(chǎn)、船舶安全具有十分重要的意義。固定式CO2滅火系統(tǒng)是目前得到廣泛使用的消防系統(tǒng)，但該系統(tǒng)在應(yīng)用中的安全和環(huán)保問(wèn)題，越來(lái)越受到各方的關(guān)注。固定式七氟丙烷（C3HF7）滅火系統(tǒng)，作為一種等效的氣體滅火系統(tǒng)，在船舶消防系統(tǒng)的應(yīng)用中，逐步發(fā)揮著重要作用。

MSC／Circ.848《經(jīng)修正的1974 SOLAS公約所規(guī)定適用于機(jī)器處所和貨油泵艙的固定式氣體滅火系統(tǒng)的等效系統(tǒng)認(rèn)可導(dǎo)則》和MSC.1／Circ.1267《經(jīng)修訂的1974 年SOLAS公約規(guī)定的適用于機(jī)器處所和貨泵艙的等效固定式氣體滅火系統(tǒng)認(rèn)可指南》（修正案），是船舶固定式七氟丙烷滅火系統(tǒng)的認(rèn)可導(dǎo)則。現(xiàn)對(duì)固定式七氟丙烷滅火系統(tǒng)在船舶消防中的應(yīng)用設(shè)計(jì)及存在的問(wèn)題，提出一些個(gè)人的觀點(diǎn)。

二、船舶固定式七氟丙烷滅火系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

（一）七氟丙烷滅火劑的基本性質(zhì)。

七氟丙烷滅火劑滅火后無(wú)固體和液體的殘留物，滅火效能高，設(shè)計(jì)滅火濃度低，噴射到防護(hù)區(qū)內(nèi)能立即閃發(fā)成蒸氣態(tài)，并在封閉空間內(nèi)各向分布迅速均勻。作為全淹沒(méi)滅火劑，屬于可液化儲(chǔ)存的氣體，不導(dǎo)電、不擊穿電子電器設(shè)備，具有無(wú)色、無(wú)味、熱穩(wěn)定性和化學(xué)性能良好等特性，是一種清潔氣體滅火劑。

七氟丙烷的滅火機(jī)理主要為冷卻滅火和化學(xué)滅火共同作用。七氟丙烷在氣化過(guò)程中要吸收大量的熱量；同時(shí)它由大分子組成，在火焰高溫中一些化學(xué)鍵斷裂,需要能量，導(dǎo)致冷卻。

（二）七氟丙烷滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

船舶固定式七氟丙烷滅火系統(tǒng)主要由滅火報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制箱、火災(zāi)探測(cè)器、聲光報(bào)警器、手動(dòng)控制按鈕、滅火劑儲(chǔ)瓶、瓶頭閥、高壓金屬釋放軟管、釋放控制箱、安全閥、選擇閥、單向閥、泄放管背壓閥、吹洗單向閥、壓力開(kāi)關(guān)、框架、噴嘴、管道系統(tǒng)等主要部件組成。根據(jù)使用要求，可組成單元獨(dú)立系統(tǒng)和組合分配系統(tǒng)兩種形式。噴嘴的布置應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理，能確保滅火劑在盡可能短的時(shí)間內(nèi)噴放到保護(hù)區(qū)內(nèi)，并迅速均勻分布，達(dá)到滅火濃度，迅速控制火災(zāi)；保護(hù)區(qū)應(yīng)封閉良好，必須確保滅火劑在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)保持滅火濃度；要有充分的條件，使滅火后盡可能快地通風(fēng)換氣，以減少設(shè)備與滅火劑分解產(chǎn)物的接觸時(shí)間。

1．滅火劑的設(shè)計(jì)濃度

七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)有滅火濃度、設(shè)計(jì)滅火濃度、實(shí)際使用濃度3個(gè)指標(biāo)，具體的定義如下：

（1）滅火濃度：在101 kPa大氣壓和規(guī)定的溫度條件下，撲滅某種火災(zāi)所需CO2在空氣的最小體積百分比，根據(jù)MSC／Circ.848規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并按主管機(jī)關(guān)接受的燃燒杯試驗(yàn)來(lái)確定。此參數(shù)通常由七氟丙烷氣體滅火設(shè)備制造商提供。

（2）設(shè)計(jì)滅火濃度：在滅火濃度的基礎(chǔ)上考慮了一定安全系數(shù)后確定的設(shè)計(jì)滅火濃度。根據(jù)MSC.1／Circ.1267通函要求，設(shè)計(jì)滅火濃度為最低滅火濃度的130 %。

（3）實(shí)際使用濃度：在保護(hù)區(qū)最高環(huán)境溫度下，扣除被保護(hù)區(qū)內(nèi)的設(shè)備體積后,實(shí)際可能形成的最大濃度。

2．影響保護(hù)區(qū)內(nèi)滅火劑濃度的因素

滅火劑實(shí)際噴放到保護(hù)區(qū)內(nèi)所形成的濃度,可能會(huì)出現(xiàn)比實(shí)際設(shè)計(jì)滅火濃度高或低的情況。這一濃度的變化對(duì)人員的安全、設(shè)備的影響及滅火效果的成敗關(guān)系極大，應(yīng)引起足夠重視。

導(dǎo)致保護(hù)區(qū)內(nèi)實(shí)際使用濃度比設(shè)計(jì)滅火濃度高的主要因素有：滅火劑用量計(jì)算時(shí)保守,沒(méi)有考慮到封閉空間內(nèi)非固定材料（或物體）的存在及對(duì)氣體泄漏量估計(jì)過(guò)高。另外，如果計(jì)算環(huán)境溫度低,而實(shí)際噴放時(shí)環(huán)境溫度高,實(shí)際使用濃度也將升高。

導(dǎo)致保護(hù)區(qū)內(nèi)實(shí)際滅火劑濃度比設(shè)計(jì)滅火濃度低的因素主要有：滅火劑噴放后在容器和管網(wǎng)內(nèi)殘留有部分滅火劑蒸氣；實(shí)際噴放時(shí)有溶解氮?dú)鈬姵?；封閉空間內(nèi)的障礙物影響氣體混合；封閉空間的幾何形狀導(dǎo)致滅火劑分布不均勻等。這些都有可能使火源周圍滅火劑的濃度低于實(shí)際滅火濃度,而影響滅火效果。因此在噴嘴的設(shè)計(jì)和施工安裝時(shí)，一定要按規(guī)范避開(kāi)影響滅火劑噴射的設(shè)備、構(gòu)件，同時(shí)按所選噴嘴的特性,結(jié)合封閉空間的幾何形狀合理布置，使影響滅火劑濃度降低的因素減少到最小。

3．滅火劑用量計(jì)算

被保護(hù)處所的滅火劑用量應(yīng)按預(yù)期的最低環(huán)境溫度條件下，以包括天窗容積在內(nèi)的保護(hù)處所的凈容積為依據(jù)，通過(guò)設(shè)計(jì)濃度計(jì)算確定。

被保護(hù)處所的凈容積系指保護(hù)處所總?cè)莘e中自由狀滅火劑介質(zhì)氣體能到達(dá)的那部分容積。計(jì)算被保護(hù)處所的凈容積時(shí)，它應(yīng)包括機(jī)艙艙底部分容積、天窗容積以及在火災(zāi)事故中能夠釋放到保護(hù)處所的空氣瓶中自由空氣的容積。被保護(hù)處所中物體所占容積應(yīng)從總?cè)莘e中扣除，這些物體包括（但不局限于）：輔機(jī)、鍋爐、冷凝器、蒸發(fā)器、主機(jī)、減速齒輪箱、油柜和軸隧。

（1）被保護(hù)處所滅火設(shè)計(jì)用量應(yīng)按公式1計(jì)算：

式中：W——設(shè)計(jì)滅火用量 （kg）；

C1——設(shè)計(jì)滅火濃度 （%）；

S——滅火劑過(guò)熱蒸汽在101 KPa大氣壓和防護(hù)區(qū)最低環(huán)境溫度下的比容（m3／kg）；

V——防護(hù)區(qū)的凈容積（m3）；

（2）滅火劑過(guò)熱蒸汽在101KPa大氣壓和防護(hù)區(qū)最低環(huán)境溫度下的比容，應(yīng)按公式2計(jì)算：

式中：T——防護(hù)區(qū)最低環(huán)境溫度（℃）。

4．系統(tǒng)的管網(wǎng)設(shè)計(jì)

七氟丙烷噴放過(guò)程中，其壓力迅速降低,在前面的流體呈現(xiàn)瞬時(shí)狀態(tài)的二相流區(qū)，隨后為液相流區(qū)（含密集小氣泡）和二相流區(qū)（密度變化無(wú)規(guī)律），最后是尾氣（氮?dú)夂推叻榈恼羝?。目前主要按液相流的?jì)算方法，計(jì)算簡(jiǎn)便，能滿足工程應(yīng)用的需求，但應(yīng)注意相關(guān)條件的控制，如噴嘴之前的壓力等。

根據(jù)MSC／Circ.848規(guī)定，滅火系統(tǒng)應(yīng)在10 s或更少時(shí)間內(nèi)將95 %的設(shè)計(jì)濃度氣體排放至起火處所。為了滿足噴放時(shí)間和滅火濃度的要求，需對(duì)系統(tǒng)管網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算?？赏ㄟ^(guò)專業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件，計(jì)算確定滅火劑鋼瓶的充裝率、實(shí)際滅火濃度、噴放管路管徑和噴嘴型號(hào)等。

5．安全要求

（1）人員應(yīng)在系統(tǒng)施放前撤離；向有人工作或進(jìn)入的任何處所施放時(shí)應(yīng)能自動(dòng)向這些處所發(fā)出聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)報(bào)警，報(bào)警時(shí)間應(yīng)為撤離所必需時(shí)間，但不少于施放滅火介質(zhì)前20 s。

（2）有人工作防護(hù)區(qū)的實(shí)際使用濃度，不應(yīng)大于有毒性反應(yīng)濃度（LOAEL 濃度），即不大于10.5 %。

（3）噴放七氟丙烷前，必須切斷可燃、助燃?xì)怏w的氣源和供油設(shè)施，并關(guān)閉通風(fēng)系統(tǒng)等一切影響滅火效果的設(shè)備。

（4）滅火劑釋放后，抑制時(shí)間至少應(yīng)保持15 min，以便使火完全撲滅。

（5）人員進(jìn)入已釋放的處所之前，應(yīng)進(jìn)行充分的通風(fēng)，換氣次數(shù)至少5次之后方可進(jìn)入。

（三）操作與控制系統(tǒng)

1．系統(tǒng)應(yīng)具備自動(dòng)控制、手動(dòng)遙控和手動(dòng)應(yīng)急操作3種啟動(dòng)方式。

2．自動(dòng)控制應(yīng)在接到兩個(gè)獨(dú)立火災(zāi)信號(hào)后才能啟動(dòng)，在有人工作或進(jìn)入的保護(hù)區(qū)應(yīng)設(shè)有不小于20 s的可控延時(shí)噴射，對(duì)于無(wú)人工作的保護(hù)區(qū)應(yīng)設(shè)置為無(wú)延時(shí)噴射。

3．手動(dòng)遙控應(yīng)能在集中控制室和每一保護(hù)區(qū)逃生的門(mén)外進(jìn)行遙控啟動(dòng)。

4．當(dāng)自動(dòng)和遙控操作失效時(shí)，應(yīng)采用手動(dòng)應(yīng)急操作方式，手動(dòng)打開(kāi)分配閥和手動(dòng)開(kāi)啟啟動(dòng)瓶以及可以直接手動(dòng)開(kāi)啟滅火劑儲(chǔ)存瓶。自動(dòng)和遙控的失效不能影響手動(dòng)應(yīng)急操作。

5．無(wú)論何種控制，分配閥的開(kāi)啟不應(yīng)遲于滅火劑儲(chǔ)瓶的開(kāi)啟。

6．對(duì)實(shí)際的滅火濃度大于無(wú)毒性反應(yīng)濃度9 %的保護(hù)區(qū)，應(yīng)設(shè)有手動(dòng)與自動(dòng)控制的轉(zhuǎn)換裝置。當(dāng)人員進(jìn)入保護(hù)區(qū)時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)換為手動(dòng)，當(dāng)人員離開(kāi)時(shí)，將手動(dòng)轉(zhuǎn)換為自動(dòng)。保護(hù)區(qū)內(nèi)外應(yīng)設(shè)有手動(dòng)、自動(dòng)控制狀態(tài)顯示器。

7．滅火系統(tǒng)的手動(dòng)操作按鈕應(yīng)有防止誤操作的措施。

三、存在問(wèn)題的探討

（一）目前七氟丙烷滅火系統(tǒng)的滅火濃度，是由各家設(shè)備制造商按主管機(jī)關(guān)接受的燃燒杯試驗(yàn)來(lái)確定的，最低滅火濃度值不盡相同。從MSC／Circ.848標(biāo)準(zhǔn)的角度去理解，這種確定滅火濃度的方式?jīng)]有問(wèn)題。但是，鑒于燃燒杯試驗(yàn)的條件和七氟丙烷滅火劑本身的一致性，最低滅火濃度值應(yīng)該是明確的，且數(shù)據(jù)是可以由主管機(jī)關(guān)公布，并寫(xiě)入標(biāo)準(zhǔn)。這對(duì)于廣大設(shè)計(jì)人員、船舶安全檢驗(yàn)、審查人員和設(shè)備制造商來(lái)說(shuō)，可操作性更強(qiáng)。

（二）MSC／Circ.848規(guī)定的燃燒杯試驗(yàn)，僅適用于機(jī)器處所和貨油泵艙，針對(duì)船舶上需要采用七氟丙烷滅火系統(tǒng)保護(hù)的通訊設(shè)備機(jī)房、油漆庫(kù)、應(yīng)急發(fā)電機(jī)房等處所，采用機(jī)器處所和貨油泵艙的最低滅火濃度值是不合理的。我國(guó)《海上移動(dòng)平臺(tái)入級(jí)規(guī)范》2012版第7篇《防火與防暴》第6章“控火與滅火”中提到，保護(hù)處所單位容積滅火劑用量應(yīng)不小于0.633?8 kg／m3。這個(gè)滅火劑用量系數(shù)與我國(guó)《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50370—2005中規(guī)定的通訊機(jī)房滅火用量系數(shù)是一致的，相應(yīng)的條件是：設(shè)計(jì)濃度8 %，設(shè)計(jì)環(huán)境溫度20 ℃。因此，船舶上通訊設(shè)備機(jī)房類保護(hù)處所，選擇8 %的設(shè)計(jì)濃度，是安全可靠的。對(duì)于油漆庫(kù)、應(yīng)急發(fā)電機(jī)房等B類火災(zāi)處所，個(gè)人認(rèn)為可以參考我國(guó)《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50370—2005中的規(guī)定，選擇9 %的設(shè)計(jì)濃度。

（三）七氟丙烷保護(hù)處所的凈容積，應(yīng)該扣除輔機(jī)、鍋爐、冷凝器、蒸發(fā)器、主機(jī)、減速齒輪箱、油柜和軸隧等不燃、難燃物體的體積，在設(shè)計(jì)階段，這些數(shù)據(jù)往往被忽視，而這對(duì)于校核實(shí)際噴放濃度和控制安全濃度，卻是至關(guān)重要的。因此在七氟丙烷滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，應(yīng)由船舶設(shè)計(jì)單位出具詳細(xì)的不燃、難燃物體的體積計(jì)算結(jié)果，供七氟丙烷滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員和主管機(jī)關(guān)審批人員計(jì)算、校核用。

（四）目前現(xiàn)有的船舶規(guī)范，對(duì)七氟丙烷滅火系統(tǒng)安裝后的管系試驗(yàn)要求是不明確的。通常的做法是套用二氧化碳系統(tǒng)的管路試驗(yàn)要求，即管道系統(tǒng)應(yīng)在船上以壓縮空氣進(jìn)行壓力不小于0.69 MPa的氣密性試驗(yàn)。個(gè)人認(rèn)為，這樣做是不科學(xué)的。根據(jù)我國(guó)《氣體滅火系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB 50263—2007附錄E的要求，七氟丙烷滅火系統(tǒng)管系水壓強(qiáng)度試驗(yàn)壓力應(yīng)取 1.5 倍系統(tǒng)最大工作壓力。當(dāng)水壓強(qiáng)度試驗(yàn)條件不具備時(shí)，可采用氣壓強(qiáng)度試驗(yàn)代替，氣壓強(qiáng)度試驗(yàn)壓力取1.15 倍最大工作壓力。管系的氣密性試驗(yàn)壓力，應(yīng)取水壓強(qiáng)度試驗(yàn)壓力的2／3。

總之，固定式七氟丙烷滅火系統(tǒng)是等效于傳統(tǒng)固定式CO2滅火系統(tǒng)的船用滅火設(shè)備，正越來(lái)越多地應(yīng)用于船舶的消防保護(hù)，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的問(wèn)題也不斷被提出。而對(duì)于廣大設(shè)計(jì)、施工和檢驗(yàn)人員來(lái)說(shuō)，現(xiàn)行的《公約》和《規(guī)范》，其條文內(nèi)容的可操作性還不強(qiáng)，需要主管機(jī)關(guān)對(duì)條文內(nèi)容作進(jìn)一步的修訂和完善。這樣，船舶固定式七氟丙烷滅火系統(tǒng)的工程應(yīng)用技術(shù)，才能不斷走向成熟。