可燃制冷剂泄漏的火灾危险性分析及预防对策

崔丽超

(江苏省苏州市吴中区消防救援大队，江苏 苏州 215600)

0 引言

2022年7月以来，中央气象台连续发布高温红色预警，我国各地普遍出现超记录的高温天气，江浙沪等地的最高温度达40 ℃以上。高温天气“超长待机”，使人们在生活中对制冷剂的需求越来越多。然而，制冷剂的可燃性、爆炸性等问题少为人知，空调设备的安全隐患问题频发，格外令人忧虑。为此，应特别重视高温天气发生空调设备可燃制冷剂的泄漏问题，对可燃制冷剂予以系统性的安全研究。

1 典型案例

2022年7月10日位于苏州市吴中区通达路与东方大道南面的车辆发生火灾，经调查，汽车后备箱内存放R22、R290、R404、R606、R134制冷剂储罐。起火部位位于轿车后备箱，起火原因系可燃气体泄漏与空气形成混合物，遇高热能引发轰燃所致，事故导致两辆汽车烧损。

在2002年的盛夏7月，北京一住户在进行空调安装时，制冷剂泄漏爆炸，两名工人现场身亡，户主重伤。2005年10月，甘肃省镇原县某自然村发生了类似严重的丁烷泄漏事故。

2 典型制冷剂的物理参数

制冷剂在常温下通常以气的形式存在，因此爆炸极限是衡量火灾危险性的最重要参数之一[1]。可燃气体，自燃温度、燃烧热、燃烧速度、最小静电点火能也是衡量其火灾危险性的重要参数。在表1中可见，HFCS类的可燃制冷剂的爆炸下限远高于HCs类的可燃性制冷剂，换言之，HCs类别的制冷剂爆炸发生风险将远高于HFCs类。典型可燃制冷剂与部分物性参数的比较如表1所示。

表1 典型可燃制冷剂部分物性参数

3 空调使用火灾危险性分析

3.1 室外机自身导致火灾的原因

3.1.1 短路

短路问题总共由两方面因素组成，一方面是机械损伤，线路内部线芯通过与不同部位导体的接触，从而短路；另一方面则是由于电气线路自身受到阳光辐射、水侵等影响，或是自身过热致使线路绝缘水平下降，深受电气外因所触发，击穿绝缘系统发生短路[2]。

3.1.2 接触电阻故障

空调的室机深受环境影响，电气线路连接部分极易发生氧化反应，所连接的接触面相继覆盖薄膜，该薄膜整体导电性较差，电阻较大，所连接部位就会异常高温。此外，该部分的连接较不牢靠也将会产生电弧火花。其电弧温度最高可达3000 ℃，电线绝缘材料将极易引燃，甚至也将极易引燃周边可燃物，引发火灾。

3.1.3 长时间运行导致电气线路发热

空调夏季利用率极高，一般夏季天气较为炎热，且空调处于长时间运行状态，致使电气线路在天气问题影响合自身长期运行下发热，极易引发火灾。此外，若是空调机器短时间内进行频繁开关机行为，也将极易导致空调压缩机的进气、排气两侧压力差值较大，压缩机在启动过程中，电流较大，极易发热，导致着火。

3.2 空调室外机制冷剂的泄漏分析

家用空调器制冷剂常使用R290，因此，一旦出现室外机泄漏，引燃引火源，极易导致燃烧，甚至爆炸情况的出现。

3.2.1 压缩机泄漏

空调长时间使用过程中，其压缩机会不断震动，从而损坏接线柱，引发制冷剂泄漏。依据相关资料记载，压缩机接线柱的泄漏占据泄漏故障的2%左右。

3.2.2 室外热交换器的泄漏

空调室外热交换器主要由铝箔、铜管制成。因此，空调室外机的铜管泄漏较为常见，主要原因在于铜管的管壁较薄，整体材质较差，若是完成U型管后，将极易出现小裂纹，压缩机在具体工作过程中，会进行震动，从而加大裂纹，致使制冷剂出现泄漏。

3.2.3 室外机连接阀的泄漏

引发阀芯泄漏的原因较多，但是大多都在机器移除后出现，在移动机器的过程中，会将开关阀门轴进行来回反复的旋出、旋进。若是橡胶圈老化现象严重，密封橡胶圈也将会在出现磨坏现象，导致截止阀出现泄漏情况。

3.2.4 毛细管的泄漏

空调不制冷，室外机器毛细管经过震动后出现磨漏现象，将引发制冷剂的泄漏。还有可能是在压缩机工作时所产生的震动，导致两个管子摩擦共振，管壁在摩擦过程中磨漏，导致制冷剂的泄漏。

3.3 空调室内机制冷剂泄漏分析

空调室内机制冷剂泄漏分析如图1所示。

图1 是房间面积同其可燃性制冷剂平均浓度之间的关系曲线。如房间体积大于10 m2，纵然发生制冷剂的泄漏量高达600 g，但是房间内最大可燃制冷剂平均浓度也仅接近于20 g/m3，很少甚至不会达到爆炸下限，将不会在整个房间内出现爆炸极限情况，仅仅是在可燃制冷剂泄漏的附近局部区域内，其可燃制冷剂浓度将会达到或是超过其爆炸下限，若遇到火源将极易发生火灾或是爆炸的现象[3]。

4 可燃性制冷剂储存方面危险性分析

4.1 储罐泄漏分析

可燃性制冷剂泄漏的影响因素较多，其风险也各不相同。以储罐中可燃性制冷剂的泄漏为例，其泄漏将会受到初始的冲罐率、当量泄漏半径、初始温度等要素的共同影响。可燃制冷剂在储存状态下。系统会收集可燃性制冷剂泄漏相关的数据，并依据相关经验进行初步判定。但是，纵然这些变量因素的科学表达能够显著降低可燃制冷剂的泄漏，但是在可燃制冷剂的储存阶段，会受到环境因素影响极易发生泄漏隐患。例如，可燃制冷剂的储存方式不够科学，尚未放置于阴凉干燥处，而是在露天情况下，深受太阳暴晒等自然环境所影响，极易导致可燃制冷剂储罐泄漏。

4.2 运输方面危险性分析

可燃制冷剂因其特殊性，在运输方面有一套规定，必须要选择专用车辆。若是尚未选择专用车辆，就会导致车厢内通风效果较差，极易导致制冷剂的泄漏堆积。同时，在运输可燃制冷剂的过程中，相关操作人员也必须明确操作程序科学运输，稍有不慎将极易出现制冷剂的泄漏，操作人员受到冻伤等不同程度的伤害。

5 可燃性制冷剂泄漏预防对策

5.1 降低可燃性制冷剂的制造储存过程的风险

首先强化生产线过程工艺和质量控制，同时选择高品质的材料、零配件，以此来提高其密封程度。其次，强化各个环节的焊接质量，严谨夹渣、咬边、焊瘤、未焊透、烧穿、气孔等缺陷问题。同时提高对系统整体的抽真空、打压、保压、检漏等环节的复检操作，重点关注高压型可燃制冷剂。提高机组涂层的均匀度、防腐蚀度、覆盖度。包装要满足国家相关标准，及可燃性化学物品的运输规定。因此，生产线相关负责人员要对此予以绝对重视，严格避免任何形式可燃性制冷剂的泄漏风险，保障各环节工作流程能够科学有效、稳步推进。可燃制冷剂的储存条件一定要满足相关标准，库房应干燥、通风、避光、密闭，禁止同其他助燃气体共同储存。在此同时，严禁防护点火源。库房内储存操作也要严格满足相关标准流程，同时主动全面防护，保证库房内有足够充足的应急物资。

5.2 降低可燃性制冷剂的运输过程的风险

首先，对于空调内部的可燃性制冷剂充注量要严格控制，并依据空调使用环境，依照相关标准，制定出科学合理的各单元充注量。其次，科学设计单机模块，灵活调整制冷量需求，同时技术创新，以此来降低产生单位制冷量所需的制冷剂循环量，例如可以通过缩小换热器、提高换热能力、优化循环过程、应用高精度高密度加注机等。对于现场报废机组而言，要严格控制排放量，配套科学专业的回收方式。运输之前要对其进行密封性的检查、维护，再进行多点采样及系统分析。运输时要严格依照相关规范标准，满足相应条件后，方可进行运输。

5.3 降低可燃制冷剂应用过程的危险性分析

首先，要向相关用户明确警示。在机组表面铭牌、侧身、用户说明书等方面，通过醒目的字体及时告知用户本机组所使用的可燃性制冷剂，通常将使用三角形加内火苗的方式标注。同时，严格禁止利用明火或是高温热表面，也格外注意禁止静电及火花。其次，车间管理要足够严格，职工教育方面严肃认真，严禁任何明火，严控电气火花、静电等等潜在形式的点火源，同时也要充分考虑到氟代烃所燃烧的产物中所存在HF等有毒物质，以此来保障相关器具的科学安全。其次，所应用的关键部件需要达到相应的防爆等级，其配件则要特殊订做，保障其足够安全。对于不需要应用常规焊接方法的区域而言，则要针对性的调整焊接方案，保障该焊接过程能够足够科学有效。最后，要定期组织安装维修人员进行系统培训，开展风险安全教育，提高其业务能力的同时，强化其安全意识[4]。

6 结语

综上所述，可燃制冷剂泄漏的火灾危险难以估量，对其预防刻不容缓。设备制造商必须精选生产线，严格保障可燃性制冷剂在场内充注足够安全，没有任何疏漏，从源头上避免空调使用中可燃性制冷剂泄漏引发火灾、爆炸事故；空调安装和用户使用要科学合规，阻断可燃性制冷剂泄漏的必要条件。