[0001] 本发明涉及一种洁净高效的气体灭火剂组合物。

[0002] “哈龙”灭火介质由于具有灭火高效、化学性质稳定及电绝缘性能良好等优点，曾在工业生产、民用建筑等领域得到广泛应用。然而，上世纪80年代，环境科学家发现南极上空出现臭氧层空洞，而“哈龙”分子是造成臭氧层空洞的元凶之一。为了保护大气臭氧层，联合国通过一系列公约对“哈龙”灭火剂的生产和使用进行严格的限制，并制定了明确的淘汰时间表。因此，寻找新一代灭火高效、环境友好的“哈龙”替代产品成为了消防领域的热点问题。

[0003] 目前市场上使用的气体灭火剂中，氢氟烷烃(HFCs)灭火系统的占有率为最高，占市场份额的70％左右，惰性气体占气体灭火剂市场份额的20％左右，其它类气体灭火剂约占10％的市场份额。关于氢氟烷烃的灭火机理，Zegers等人对此进行了深入研究并得出以下结论:不含溴原子和碘原子的氢氟烷烃(HFCs)和全氟烷烃(PFCs)，其化学灭火作用在整个灭火过程中所占比例小于35％，可见，HFCs的灭火机理是以物理灭火作用为主导。此外，HFCs和PFCs在大气中分解困难，温室效应值较高，且灭火浓度为7-10％左右，远高于“哈龙”1301的3.5％，并且在释放过程中，大部分HFCs类灭火剂沸点高，流动性不佳，在使用过程中需要高压气体的驱动。惰性气体灭火介质虽然作为天然气体，灭火过程中清洁、无污染，释放性能好，但惰性气体主要依靠降温和稀释氧气浓度达到灭火目的，灭火浓度高达30-
50％，故惰性气体介质的储存占用体积较大，从而限制了惰性气体灭火剂的使用范围。

[0004] 为了克服惰性气体和卤代烃灭火剂的缺陷，T.Noto等提出“复合”灭火剂的概念，即卤代烃与惰性气体混合形成复合介质。卤代烃的存在使得复合灭火剂对火焰具有一定的化学抑制作用，灭火效率相对惰性气体大为提高，存储体积也相应降低；此外，惰性气体的加入大幅度的改善了卤代烷在输送和释放性能方面的不足，并且减少了卤代烃的用量，减轻了卤烃对环境的影响。而且大量研究表明，含溴烃与惰性气体组成的复合灭火介质能够表现出协同灭火作用，复合灭火介质的灭火效率大于两种灭火剂单独使用时的灭火效率之和。

[0005] 本发明其目的就在于提供一种洁净高效的气体灭火剂组合物，所述气体灭火剂组合物能够提高惰性气体的灭火浓度，缩小存储体积，降低氢氟烷烃的温室效应潜能值，改善环境，增强灭火作用，且性质稳定，长期保存不会产生沉淀，原料易得，生产成本低廉。

[0006] 实现上述目的而采取的技术方案，包括5％-15％2-溴-3,3,3-三氟丙烯(BTP)、95％-85％氢氟烷烃灭火剂或惰性气体灭火剂，所述气体灭火剂组合物的百分比以摩尔体积为基准，其中，所述氢氟烷烃灭火剂包括七氟丙烷、五氟乙烷、三氟甲烷、1,1,2,2,3,3,4-七氟环戊烷中的一种或多种，所述惰性气体灭火剂包括氮气和二氧化碳中的一种或两种。

[0007] 有益效果

[0008] 与现有技术相比本发明具有以下优点。

[0009] 1.本发明所述的气体灭火剂组合物能够提高惰性气体的灭火浓度，缩小存储体积；

[0010] 2.本发明所述的气体灭火剂组合物能够降低氢氟烷烃的温室效应潜能值，改善环境友好型；

[0011] 3.本发明所选用的化学灭火剂BTP，对火焰有一定抑制作用，故可以增强灭火作用；

[0012] 4.本发明所选用的添加剂均为无毒或低毒物质，对人体合灭火现场基本无污染，环境友好性好；

[0013] 5.本发明提供的气体灭火剂性质稳定，长期保存不会产生沉淀；

[0014] 6.本发明的组合物原料易得，生产成本低廉；

[0015] 7.本发明所述的气体灭火剂的制备方法是各组分间的一种物理混合过程，且操作条件全部是常温常压，因此操作简便。又由于各成分性质稳定，对设备无腐蚀。不仅可以采用人工操作，更适合工业化生产。附图说明

[0016] 下面结合附图对本发明作进一步详述。

[0017] 图1为本发明的试验平台原理示意图。

[0018] 一种洁净高效的气体灭火剂组合物，包括5％-15％2-溴-3,3,3-三氟丙烯(BTP)、95％-85％氢氟烷烃灭火剂或惰性气体灭火剂，所述气体灭火剂组合物的百分比以摩尔体积为基准，其中，所述氢氟烷烃灭火剂包括七氟丙烷、五氟乙烷、三氟甲烷、1,1,2,2,3,3,4-七氟环戊烷中的一种或多种，所述惰性气体灭火剂包括氮气和二氧化碳中的一种或两种。

[0019] 2-溴-3,3,3-三氟丙烯(BTP)是新一代哈龙替代灭火剂，其Cup Burner熄灭乙醇火的临界灭火浓度仅为2.6％，而且BTP的臭氧损耗潜能值(ODP)为零，温室效应潜能值(GWP)只有0.005，BTP灭火介质符合新一代哈龙替代灭火剂的基本要求，是一种非常优良且具有很好应用前景的哈龙替代品。然而，BTP的沸点(34℃)较高，常温下为液态，导致其流动性不佳。本发明提供了一种气体灭火剂组合物。该组合物以BTP为基材，通过与其他气体灭火剂进行混合，形成复合灭火剂。这种复合灭火剂灭火高效、环境友好，能够较好地解决2-溴-3,3,3-三氟丙烯流动性差的问题。BTP与惰性气体灭火剂混合，灭火效率相对惰性气体大为提高，存储体积也相应降低；BTP与氢氟烷烃灭火剂混合，不仅可以提高氢氟烷烃的灭火效率，而且可以有效改善氢氟烷烃温室效应潜能值过高的问题。

[0020] 下述实施例中，实施例1为本发明的原料为七氟丙烷、BTP按照不同比例添加情况下的实施过程；实施例2、3主要为本发明将氢氟烷烃灭火剂换为五氟乙烷和1,1,2,2,3,3,4-七氟环戊烷的情况下的实施过程；实施例4、5主要为本发明将惰性气体灭火剂(氮气、二氧化碳)与BTP复合的情况下的实施过程。

[0021] 下述实施例所用的原料和设备，如果没有特殊的说明，均是通过公开的商业化渠道获得。下述实施例所用的方法，如果没有特殊的说明，均是本领域常规的方法。其中：

[0022] 2-溴-3,3,3-三氟丙烯(BTP)：由九江中船化学科技有限公司自行合成制备(发明专利已授权)

[0023] 1,1,2,2,3,3,4-七氟环戊烷、五氟乙烷：百灵威科技有限公司

[0024] 七氟丙烷、氮气、二氧化碳：九江中船消防设备有限公司

[0025] 实施例1

[0026] 本实施例的所述复合气体灭火剂原料的组成为：BTP+七氟丙烷

[0027] 1.灭火效果的测试

[0028] 1.1实验设备：

[0029] 试验平台如图1所示，主要组成部分包括杯式燃烧器、燃料供给装置、灭火介质供给装置及各部分测量控制装置。杯式燃烧器的燃烧杯为圆柱形，材料为耐热玻璃，外径为30mm，壁厚为1.5mm，杯顶部的边缘倒角为45°，杯内和混合腔内分别安装有热电偶，热电偶1可测量混合腔的温度，热电偶2用于测量杯式燃烧器中气体的温度，热电偶3测试燃料燃烧火焰的外焰温度。靠近燃烧器的底部有燃料入口，入口与燃料罐相连，利用连通器原理，通过调节铁架台的高度来调节燃烧杯中液面的高度。燃烧器的烟囱为圆柱形，由石英制成，内径为85mm。空气由空气压缩机提供并有质量流量计来调节流速，气体灭火剂通过质量流量计控制进料(注：BTP通过蠕动泵进料，并用电子天平进行在线标定)。试验时，空气和灭火剂在混合腔先进行混合，再进入燃烧器底部。混合腔由温控装置和加热装置来调节温度。燃烧器底部有高约100mm、直径为7mm的玻璃球，用来对空气和灭火剂进行再一次混合。各个热电偶的温度通过温度测量装置进行实时测量。

[0030] 1.2实验过程

[0031] 实验过程中，首先打开空气压缩机，调节空气流速，使之保持在40L/min；接着调节燃烧器中液面的高度，使之距杯口约2mm,混合腔的温度从室温逐渐上升到100℃并保持不变。各方面就绪后，开始点火，并将杯中液面高度调至距杯口约1mm；预燃60s，待火焰稳定后，开始通入灭火剂。通入灭火剂的过程中，保持七氟丙烷和BTP的摩尔流量比例一定，逐渐调节控制质量流量计和蠕动泵，直至火焰完全熄灭。增加灭火剂的流量时，采用逼近法，每次以3％的增幅增大。在调节灭火剂流速后时间延时为10s，以使空气和灭火剂能按照新的比例及时混合并到达燃烧器中。待火焰熄灭时，记录空气的流速、质量流量计示数、压力和温度数据。改变七氟丙烷与BTP的摩尔流量比例，重复以上步骤。在下一次测试前，先降低燃烧器中液面的高度，并除去杯中的沉淀、残余物等，以免影响测量的准确性。

[0032] 1.3复合灭火剂灭火浓度理论计算公式

[0033] 如果两种复合气体灭火剂相互间不存在协同灭火作用，复合气体临界灭火浓度的理论预测模型如式(1)所示，

[0034]

[0035] 式中 和 分别代表灭火剂1和灭火剂2独立使用时的临界灭火摩尔分数；C0表示复合气体灭火剂的临界灭火摩尔分数。X1和X2分别代表灭火剂1和灭火剂2在复合灭火剂中所占的比例，即X1+X2＝100％

[0036] 如果已知两种灭火剂的临界灭火浓度和它们的复合比例，便可用(1)式求出不存在协同作用下复合灭火剂的临界灭火浓度理论预测值。

[0037] 1.4实验结果

[0038]

[0039] 由实验结果可以看出，当90％的七氟丙烷与10％的BTP混合灭火时，不考虑协同作用下灭火浓度的理论计算值为5.65％，而实验测量的灭火浓度只有4.55％。由此证明，七氟丙烷与BTP形成的复合灭火介质表现出很好的正协同灭火作用。

[0040] 实施例2

[0041] 本实施例的复合气体灭火剂的原料配比为：五氟乙烷+BTP

[0042] 1.灭火效果的测试：

[0043] 将试验例中的气体灭火剂改为五氟乙烷，以试验例1相同的设备和操作步骤，测定实施例2气体灭火剂的的灭火浓度。

[0044]

[0045] 由实验结果可以看出，当90％的五氟乙烷与10％的BTP混合灭火时，不考虑协同作用下灭火浓度的理论计算值为7.05％，而实验测量的灭火浓度只有5.6％。由此证明，五氟乙烷与BTP形成的复合灭火介质表现出很好的正协同灭火作用。

[0046] 实施例3

[0047] 本实施例的复合气体灭火剂的原料配比为：1,1,2,2,3,3,4-七氟环戊烷+BTP[0048] 1.灭火效果的测试：

[0049] 将试验例中的气体灭火剂改为1,1,2,2,3,3,4-七氟环戊烷，以试验例1相同的设备和操作步骤，测定实施例4气体灭火剂的的灭火浓度。

[0050]

[0051] 由实验结果可以看出，当90％的1,1,2,2,3,3,4-七氟环戊烷与10％的BTP混合灭火时，不考虑协同作用下灭火浓度的理论计算值为6.87％，而实验测量的灭火浓度只有5.6％。由此证明，1,1,2,2,3,3,4-七氟环戊烷与BTP形成的复合灭火介质表现出很好的正协同灭火作用。

[0052] 实施例4

[0053] 本实施例的复合气体灭火剂的原料配比为：氮气+BTP

[0054] 1.灭火效果的测试：

[0055] 将试验例中的气体灭火剂改为氮气，以试验例1相同的设备和操作步骤，测定实施例3气体灭火剂的的灭火浓度。

[0056]

[0057] 由实验结果可以看出，当90％的氮气与10％的BTP混合灭火时，不考虑协同作用下灭火浓度的理论计算值为15.21％，而实验测量的灭火浓度只有11.2％。由此证明，氮气与BTP形成的复合灭火介质表现出很好的正协同灭火作用。

[0058] 实施例5

[0059] 本实施例的复合气体灭火剂的原料配比为：二氧化碳+BTP

[0060] 1.灭火效果的测试：

[0061] 将试验例中的气体灭火剂改为二氧化碳，以试验例1相同的设备和操作步骤，测定实施例4气体灭火剂的的灭火浓度。

[0062]

[0063] 由实验结果可以看出，当90％的二氧化碳与10％的BTP混合灭火时，不考虑协同作用下灭火浓度的理论计算值为12.29％，而实验测量的灭火浓度只有9.2％。由此证明，二氧化碳与BTP形成的复合灭火介质表现出很好的正协同灭火作用。