制冷工质燃烧(分解)及生成有毒气体的探讨

　　2 0 1 0 年 6 月，德国联邦材料研究与测试所(BAM)发布了R1234yf点燃情景的最终试验报告[1]，随后又在国际SAE会上发表了相应结果[2]。该报告对R1234yf暴露于不同点火源(明火或热表面)的反应情景进行了试验研究，除可燃性外，更侧重于反应生成的HF气体，表明在试验中所设定的特殊场景和特殊条件下，会生成浓度超标的HF而导致人体健康的伤害。虽然该报告结论中明确表示，即便如此也不会影响R1234yf的应用前景，但这些结果不可避免地在国际上引起了关注和不同反响。国内也有对R32表达同样疑虑的反映。

　　在此背景下，了解和弄清制冷工质(包括所有F-gas和HCs工质)燃烧或分解生成有毒气体(如HF、CO等)的必然性，了解和弄清这些有毒气体的允许暴露极限是多少，了解和弄清BAM报告中导致浓度超标的场景和条件究竟怎样，了解和弄清如何防止和避免产生超标有毒气体等等，是十分必要的。因此，这里侧重围绕所生成有毒气体的危害程度，从化学反应动力学原理和制冷工质的分解和燃烧特性、从生成有毒气体的种类及其允许暴露极限、特别是从BAM试验报告的仔细剖读等三个方面，进行了探讨和分析，阐释了这些问题，得出了相应的一些论点。

　　1 制冷工质燃烧(分解)产物

　　从反应动力学原理看，当燃烧或热分解后，所有F-gas，均可能生成HF、CO等有毒气体;各种HCs也都可能生成CO有毒气体。这本是一种化学“自然”现象，并不是出现的“新问题”。

　　真正的问题是这些有毒气体的浓度多大及是否超过允许暴露极限。更为关键的在于制冷工质是否可燃和热分解及其所需的可能条件，以及燃烧或热分解后的安全危害程度。

　　至于哪些工质可燃及所需的燃烧条件，取决于燃烧爆炸极限、燃点和最小点火能;至于哪些工质容易分解及所需分解条件，取决于稳定性和分解温度;至于燃烧或分解后的安全危害程度，则取决于燃烧强度—燃烧释放能量(HOC)、火焰传播速度(Su)和燃烧(分解)产物的种类及浓度。总之，这取决于工质的燃烧或热分解特性(参见表1)。

　　由表1可以看出：

　　R134a，一般情况不可燃，但高温或高压下也会燃烧或热分解。热分解或燃烧后同样会生成有毒气体。

　　R1234yf，属微燃工质，热分解或燃烧后会生成有毒气体。

　　R32，无论从燃烧爆炸极限、燃点来看，在所有可燃工质中是最高的，属于微燃工质。热分解或燃烧后也会生成有毒气体。但R32的分子中只含2个F原子，比R1234yf和R134a含F原子少，热分解后生成的HF自然也较少。