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七氟丙烷已经受限,洁净灭火剂走向何方

日期:2024-02-26 来源:山东天康达 浏览次数:

        2024年111日,我国生态环境部根据《中华人民共和国大气污染防治法》《消耗臭氧层物质管理条例》《2024年度氢氟碳化物配额总量设定与分配方案》等有关规定,受理并公示了2024年度氢氟碳化物生产、进口配额的申请,其中包括当前主流洁净灭火剂七氟丙烷。此前,2023年1229日国务院总理李强签署了《国务院关于修改〈消耗臭氧层物质管理条例〉的决定》(国务院令第770号),消耗臭氧层物质界定为列入《中国受控消耗臭氧层物质清单》(以下简称《清单》)的化学品,不再保留“对臭氧层有破坏作用”的限定性表述,以便将氢氟碳化物纳入受控清单。七氟丙烷(HFC227ea)和六氟丙烷(HFC236fa)属于2021年生态环境部、发展改革委、工业和信息化部共同修订的《清单》第九类氢氟碳化物。修改后的《消耗臭氧层物质管理条例》将于202431日起实施,会对消防产业产生深远影响。

    种种迹象表明,2021年915日《〈蒙特利尔议定书〉基加利修正案》(以下简称《基加利修正案》)对我国正式生效后,我国开始加强对七氟丙烷和六氟丙烷等非二氧化碳温室气体的管控。意味着洁净灭火剂将再次面临更新换代。

   一、洁净灭火剂的发展历程

洁净灭火剂发展更替的主要原因从来不是灭火效果,很大程度是出于环境保护。自1987年国际社会达成《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》以来,首次规定受控的消耗臭氧层物质,包括哈龙12ll130l2402等灭火剂。此后消防行业在全世界范围内开始了哈龙替代品的研发工作。20018月,公安部消防局发布了《关于进一步加强哈龙替代品及其替代技术管理的通知》(公消[2001]217号文),规定哈龙灭火剂在我国属于禁用灭火剂。从上世纪九十年代中期起,以七氟丙烷和IG541等为主的洁净灭火剂开始大规模应用。2021年《基加利修正案》对我国生效,虽然七氟丙烷和六氟丙烷臭氧损耗潜能值(ODP)为0,但大气留存时间较长,温室潜能值(GWP)高,大量使用会引起全球气候变暖,只能作为过渡性哈龙替代物。七氟丙烷的GWP高达3220,即每排放1吨七氟丙烷相当于排放3220吨二氧化碳,而且七氟丙烷的大气留存时间高达34年。自2024年起我国将对氢氟碳化物灭火剂七氟丙烷和六氟丙烷等生产实行配额管理,并逐步限制使用。

目前,国际消防界普遍认可的洁净灭火剂是全氟己酮(FK5112)。其臭氧损耗潜能值为0GWP小于1,具有灭火效率高,对人安全,绝缘性强,洁净环保等特点。2004年全氟己酮被美国《时代周刊》评为最佳发明之一,被誉为是一种完全可替代哈龙且能长期使用的灭火剂,已在美国和欧洲应用了二十多年。

二、全氟己酮灭火机理

全氟己酮常温常压下是透明、无色、绝缘的液体,沸点49.2℃,凝固点-108℃。最初由美国3M公司研制开发,商标为Novec1230,是一种替代哈龙和氟碳烷烃类灭火剂的新型灭火剂。具备良好的灭火和抑制能力,对保护对象不会产生次生灾害,灭火后无污染。其灭火机理主要通过物理和化学两方面的作用:一是吸热降温灭火,全氟己酮液体雾化喷出后遇热(48℃)迅速汽化吸热,降温到燃点以下中断燃烧;二是覆盖窒息灭火,全氟己酮比重大,与空气混合物比较重,下落过程中可以隔绝空气中的氧气灭火;三是化学抑制灭火,全氟己酮在高温下发生分解,捕捉燃烧产生的自由基,终止引起火焰传播的链式反应灭火。

三、全氟己酮的安全性

  全氟己酮自身是无毒、无刺激性的液体。根据国际标准ISO14520-5:2016《FK5112 extinguishant,全氟己酮未观察到不良反应浓度10%V%),出现副反应的最小浓度>10%V%)。目前标准中出现的灭火设计浓度通常为7%左右,最大设计浓度是9.7%(甲烷惰化设计浓度),仍在安全范围内。3M公司的宣传材料表明,该灭火剂适用于经常有人场所。


近年来,国内有些文章对全氟己酮的安全性提出质疑,指出达到一定温度时会发生热解反应,产生有害物质,会对人体造成伤害。实验数据表明500 ℃时全氟己酮开始发生微弱的热解反应,气体产物中的主要成分为全氟异戊烷;600 ℃时相继出现其他气体产物,如八氟丙烷、六氟丙烯、十氟丁烷、八氟丁烯、全氟异丁烯和氟化氢,部分产物对人体会有危害。但仔细分析,此观点有些以偏概全,一是如果局部温度达到500 ℃以上,只会造成部分全氟己酮分解,产生的有害物质较少,不足以危害到生命;二是如果整体环境温度全部达到600 ℃以上,这种高温下即使没有毒害物质,也很难有生命存活。众所周知,洁净灭火剂的化学抑制灭火均在高温下进行,均会产生有害气体。而全氟己酮同时具备冷却、窒息和化学抑制三种灭火机理,因此,全氟己酮的安全性是同类灭火剂中最高的。

四、生物蓄积性

  2022年12月,3M公司表示计划退出被称为“永久化学品”的全氟及多氟烷基物质(PFAS)的生产,并努力在2025年底前在其产品组合中停止使用PFAS,引发全氟己酮是否属于PFAS的议论。全氟己酮属于易分解的氟碳化合物,光解是全氟己酮从大气中去除的主要机制,大气寿命仅为5.1天,不具有生物蓄积性。该产品未列入美国环保局具有生物蓄积性风险的PFAS化合物清单。我国全氟己酮在生产过程中,原料和添加剂都未用到任何高生物蓄积性的PFAS产品,废液排放也符合环保要求。


PFAS类物质中以PFOAPFOS为代表的少部分具有很高的生物累积性和不可降解性,如不粘炊具、去污剂、消防泡沫等。目前我国消防严格管控和即将淘汰的水成膜泡沫灭火剂,其使用的氟碳表面活性剂是典型的PFOS类物质。斯图尔特市对3M的指控主要是其生产销售含有PFAS的消防泡沫,污染了当地土壤和地下水。

五、未来前景

随着国务院令第770号《消耗臭氧层物质管理条例》的施行,以及 “2030年碳达峰、2060年碳中和”战略目标的实施,消防行业对新一代洁净环保灭火剂的需求也会进一步提升,全氟己酮也将迎来良好的发展机遇。


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