IG100氮气灭火系统的灭火剂

　　1.1背景

　　国内对气体灭火系统的应用有明确的规定，GB50016-2006《建筑设计防火规范》、GB50045-2005《高层民用建筑设计防火规范》、GB50098-98《人民防空工程设计防火规范》等国家标准要求通信室、计算机室、文件库、图书馆、发电室等贵重设备场所设置气体灭火设备。蒙特利尔协议签订以来，哈龙1211、1301等对臭氧层有破坏作用的灭火剂逐渐被取代。随着哈龙替代气体研究的深入，氮气作为惰性气体灭火剂的一种，引起了广泛关注，对氮气灭火系统的灭火浓度、压力、灭火效果等进行了相应的研究。

　　一、氮气灭火剂特点

　　IG100氮气灭火系统的灭火剂为氮气，美国消防协会标准NFPA2001中，规定其代码为IG100。氮气是空气中的组成部分，无色、无味、无腐蚀，不导电，喷放后无残余。氮气不但是环境友好气体，其他优点如下：

　　（1）氮气不改变空气的化学性质；其GWP和ODS的值均为0，换句话说，就是不破坏臭氧层，不引起温室效应。氮气不与其它物质或混合物发生化学反应，使用后仍保持自身化学性质，不会对其它物质造成二次污染。（在任何环境下，化学性质均不变）。

　　GWP ——温室效应潜能值

　　ODP ——臭氧层损耗潜能值

　　（2）氮气并非合成品；氮气在生产过程不使用化学试剂，无化学试剂残渣，均从绝干空气中提取，通过专用过程塔进行浓缩和液化。

　　（3）生产氮气的耗电成本是可接受的；浓缩和液化的耗电成本大约为每立方米耗电1千瓦时，所生产的N2纯度较高，无需额外的提纯成本。

　　二、灭火原理及适用场合

　　IG100氮气灭火系统采用“全淹没”浸入式灭火原理，使防护区内氧气浓度降至15%以下，使火势熄灭。氮气的灭火原理为物理灭火原理，灭火时，喷放至密闭的防护区内，使室内的氧气浓度降低至15%以下，从而不能支持燃烧。氮气不与防护区内的任何物质发生化学反应，喷放后回到大气中，无任何残留。

　　IG100氮气灭火系统适用于扑灭以下类型的火灾：

　　- 电器、电子设备火灾；

　　- 易燃、可燃气体及液体火灾；

　　- 固体火灾，如地板、吊顶；

　　- 高价值的设备和装置的建筑物（如CED，控制室等）；- 高要求的文化场馆（图书馆，博物馆等）；

　　IG100氮气灭火系统不适用于以下火灾场合：

　　- 可在空气中迅速氧化的化学品或化学混合物，如硝酸纤维，火药等。

　　- 活性金属，如锂，钠，钾，镁，钛，铀，钚等。

　　- 自身可热分解的化学品，如某些有机过氧化物或氨化物。

　　三、氮气灭火剂对人体的影响

　　气体灭火剂喷放实施灭火时，防护区须封闭，若有人员工作的场合，灭火剂对人员的安全产生一定的影响。国家标准GB50370-2005《气体灭火系统设计规范》中规定，有人工作的防护区灭火剂的设计浓度或实际使用浓度，不应大于有毒性反应浓度（LOAEL浓度）。

　　氮气灭火剂对人体的影响如下：

　　NOAEL=43%

　　LOAEL=52%

　　NOAEL— 无毒性反应浓度，观察不到由灭火剂毒性影响产生生理反应的最大浓度。

　　LOAEL— 有毒性反应浓度，能观察到由灭火剂毒性影响产生生理反应的最小浓度。

　　因此，当IG100 氮气灭火系统的设计浓度<43%,时，观察不到灭火剂对人体产生不良影响。当防护区内氮气浓度超过53%时，则对人体产生影响。罗达莱克斯（ROTAREX)消防全球总部对氮气系统对人体的影响进行了大量实验，得出以下结论：

　　1、灭火系统工作时，在系统所保护的区域或房间内，IG100气体最大浓度为43%时，工作人员必须在5分钟内撤离。

　　2、灭火系统工作时，防护区人员较少但有暴露在防火区内的危险时，IG100气体最大浓度可为43%～52%，工作人员必须在3分钟内撤离。

　　3、当IG100气体最大浓度为52%～62%时，若无工作人员，但有暴露在防护区的危险，不可在此区域或房间滞留30秒。

　　4、防护区既无工作人员，又无暴露在防火区内的危险，那么IG100气体的最大浓度可达62%以上。

　　四、氮气灭火系统应用前景

　　IG100 氮气灭火剂，是新型哈龙替代物之一，具有环保、高效的特点，已经在国际上得到了普遍的认可，并广泛应用于多种消防场所。氮气与其他常用的哈龙替代物HFC227七氟丙烷和CO2等气体灭火剂相比，具有较大的优势和广阔的应用前景。

　　1、环保，节能。氮气是空气中的主要气体组份，不产生任何的温室效应，也不破坏臭氧层，是环保的清洁气体。HFC227七氟丙烷的ODP=0，也就是不破坏臭氧层，但是七氟丙烷在大气中停留时间为31～42年，产生一定的温室效应。CO2二氧化碳气体虽然不破坏臭氧层，但温室效应影响较大。氮气清洁环保，实施灭火喷放后回归大气中，无残留。而且，氮气来源广泛，价格低廉。

　　2、物理方式灭火。氮气的灭火原理为降低氧气浓度，使其不支持燃烧。不产生任何的化学反应，对防护区内的精密仪器和珍贵资料无腐蚀作用，不导电，火灾后的现场易于清理。氮气以气态方式储存，喷放时，不会使室内温度急剧下降，这样既不会出现存储珍贵数据资料的纸张和磁盘发脆而损坏的现象，也不会产生冷凝水，影响电器设备和精密仪器的使用寿命。而HFC227七氟丙烷气体，主要以化学作用灭火，灭火过程中产生HF氢氟酸，对防护区内的设施产生一定的腐蚀。二氧化碳的迅速冷却作用则会对一些珍贵设备产生影响。

　　3、安全性高。氮气灭火系统可应用于人员工作的场所，喷洒时人员可有足够的时间逃生。HFC227七氟丙烷灭火时产生的HF氢氟酸刺激人的呼吸道，容易窒息。二氧化碳安全性低，不仅窒息，而且冷却效果快，在保护区产生大量白雾，严重影响人员逃生。