哈龙替代灭火剂在民用飞机手提式灭火瓶中的应用研究

胡博

【摘 要】民用飞机载人舱灭火是保障旅客和飞机安全的重要组成部分。随着各国对民用飞机环保性能要求的提高以及各民航组织对民用飞机载人舱哈龙型手提式灭火瓶使用的一系列限制条件，应用于民用飞机载人舱手提式灭火瓶的哈龙替代灭火剂研究技术已经成为目前民机领域的研究前沿之一。本文对目前可应用于载人舱手提式灭火瓶的四种哈龙替代灭火剂的研究现状和进展进行了分析总结，发现BTP（2-溴-3，3，3-三氟丙烯）灭火剂是目前可应用于民用飞机载人舱灭火的最理想替代灭火剂。

【关键词】民用飞机；载人舱；哈龙替代灭火剂；BTP

0 引言

CCAR25.851中明确规定民用飞机载人舱内必须至少有满足数量、均匀分布、可方便取用的手提式灭火器，并且安装的灭火器中必须至少有一个是内装Halon 1211灭火剂（溴基氯二氟（代）甲烷CBrC1F2）或等效物的）。

哈龙1211灭火剂是一种因其具有灭火效率高，释放后无残留，毒性低，成本低，无腐蚀，不导电，化学惰性强，储存稳定等优点，而被广泛应用于民用飞机灭火系统手提式灭火器中的一种传统灭火剂。但同时由于其具有较高的ODP（臭氧破坏潜能值）和GWP（温室效应潜能值），因此在1994年签署的蒙特利尔协议中，已全面禁止了哈龙型灭火剂的生产，并对哈龙型灭火剂的使用、运输、存储等都进行了严格的限制。

目前众多国际组织正积极致力于哈龙替代灭火剂的研发和相关规范的制定，应用于航空领域的哈龙型灭火剂被替换也逐步提上了日程。但由于民用航空器的特殊性和现有环保替代灭火剂的一些缺点，国际民航组织（ ICAO）、各适航当局以及航空工业界目前仍未形成详细的替换方案和计划。

美国UL已将填充Halon 1211灭火剂的手提式灭火瓶授权时间截止到2025年1月1日，EASA也提出，2018年12月31日后申请TC或单击适航证的飞机不得填充Halon 1211灭火剂的手提式灭火瓶，国际民航组织（ICAO）提出，2016年12月31日后不得在所有飞机上使用哈龙型手提式灭火瓶，欧盟委员会提出，2014年12月31日后申请TC的飞机不得使用哈龙灭火剂的手提式灭火瓶，所有现有哈龙型手提式灭火瓶必须在2025年12月31日前退役。

随着各国对民用飞机环保性能要求的提高以及各民航组织对民用飞机载人舱哈龙型手提式灭火瓶使用的一系列限制条件，应用于民用飞机载人舱手提式灭火瓶的哈龙替代灭火剂研究技术已经成为目前民机领域的研究前沿之一，也是民用航空在环保方面面临的迫切任务之一。本文将对应用于民用飞机载人舱手提式灭火瓶的哈龙替代灭火剂的研究现状和进展进行了研究，并进行一定的梳理和总结。

1 民用飞机载人舱哈龙替代灭火剂的研究现状及对比分析

目前，FAA已评估了7种潜在的应用于手提式灭火瓶的哈龙替代灭火剂，其中3种已完成MPS试验并获得了UL批准，包含Halotron I（HCFC Blend B），FE-36（HFC-236fa）和FM-200（HFC-227ea）。波音公司和其合作伙伴正发起2-溴-3，3，3-三氟丙烯（以下简称BTP）灭火剂的研发。

HCFC Blend B 是HCFC- 123、氩气和四氟甲烷的混合物。其主要成分HCFC- 123 的分子式为CF3CCl2H。HCFC Blend B 的沸点为27℃。

HFC- 236fa，中文名为六氟丙烷，分子式CF3CH2CF3 （C3H2F6），商品名为FE-36。常温常压下是一种无色、微味，不导电的气体，沸点为-1.4℃，20℃时的临界压力为3.2MPa。在温度高于750℃时开始分解。

HFC- 227ea，中文名为七氟丙烷，分子式CF3CHFCF3（C3HF7），商品名为FM-200。常温常压下是一种无色、微味、不导电的气体，沸点为-16.4℃，20℃时的临界压力为2.912MPa。HFC- 227ea 具有良好材料相容性和热稳定性，在高于700℃时开始分解生成氢氟酸。

BTP，中文名2-溴-3，3，3-三氟丙烯，分子式CF3CBr=CH2。是一种新型环保灭火剂，它灭火效率高，环保性好，其沸点为34℃。

上述4种替代灭火剂与Halon 1211灭火剂性能对比见表1。

从表1数据可以看出，在毒性方面，这4种替代灭火剂和Halon 1211灭火剂LOAEL和NOAEL值接近，在设计浓度下均能安全使用。

环保性方面，这4种哈龙替代产品其大气臭氧层耗减潜能值（ODP 值）均接近于0，对臭氧层没有明显的破坏作用，这也是哈龙替代灭火剂的必要要求。但灭火剂的温室效应潜能值（GWP 值）相差较大。HFC- 236fa和HFC- 227ea两种灭火剂的GWP 值较高，是二氧化碳的3000倍以上（二氧化碳GWP 值为1），HCFC Blend B灭火剂GWP值较小，BTP灭火剂的GWP值最小，接近于0。大气中存留时间（ALT）最短的也是BTP灭火剂，HCFC Blend B灭火剂存留时间将有1年之久，而HFC- 227ea灭火剂一旦释放，将会在大气中存留数十年，HFC- 236fa 更是达到了242 年。由此可见，从环保性方面来看，BTP灭火剂是十分理想的替代灭火剂，而HCFC Blend B、HFC- 236fa和HFC- 227ea由于较高的GWP 值和ALT 时间，在将来也很可能被禁止，只能作为一种过渡产品进行使用。

表2给出了填充哈龙替代灭火剂与填充Halon 1211灭火剂手提式灭火瓶在尺寸、重量方面的对比数据。从数据中可以看出，填充HCFC Blend B、HFC- 236fa和HFC- 227ea三种替代灭火剂的手提式灭火瓶是目前使用的UL5B：C类Halon 1211手提式灭火瓶大小的1.5倍，重量是2倍以上，填充BTP灭火剂的手提式灭火瓶在灭火瓶尺寸、重量方面均和Halon 1211手提式灭火瓶相近，如图1所示。

基于上述分析，BTP灭火剂相比HCFC Blend B、HFC- 236fa和HFC- 227ea三种替代灭火剂无论在环保还是灭火瓶尺寸，重量方面均有显著的优势，是一种可应用于民用飞机载人舱替代Halon 1211灭火剂的理想替代灭火剂。

2 BTP灭火剂的研究进展

波音公司和其合作伙伴正在进行BTP灭火剂的研发和试验。当前，BTP已经完成了毒性、飞机材料兼容性、环境影响、物化性质和灭火性能等一系列测试和试验，通过了MPS（最小性能标准）测试，并于2013年向美国环保署SNAP（重要新替代品政策）和TSCA（有毒物质控制法）提交了申请，预计2015年可获得批准。这将成为BTP灭火剂走向商业应用的重要一步。

波音公司与其合作公司合作于2009年完成了BTP环保灭火剂手提式灭火瓶的原型机并完成多项性能和环境试验，预计将于2016年通过UL 5B：C类灭火瓶验证试验并取得UL标签。

3 结论

本文对目前可应用于民用飞机载人舱的4种哈龙替代灭火剂性能进行了分析总结，发现BTP灭火剂是目前可应用于民用飞机载人舱灭火的最理想替代灭火剂。

【参考文献】

[1]CCAR25 运输类飞机适航标准[S].

[2]FAA. AC20- 42D， Hand Held Fire Extinguishers for use in Aircraft. 2011[S].

[3]UL2129 Halocarbon Clean Agent Fire Extinguishers[S].

[4]UL711 Rating and Fire Testing of Fire Extinguishers[S].

[责任编辑：汤静]