高倍數(shù)泡沫滅火技術(shù)探討

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簡介： 高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)具有用水量少、發(fā)泡量大、淹沒速度快、滅火能力強(qiáng)的特點(diǎn)。就其滅火機(jī)理、適用范圍、分類及裝置、經(jīng)濟(jì)成本和使用注意事項(xiàng)進(jìn)行了討論。
關(guān)鍵字：高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng) 滅火機(jī)理 適用范圍

On the High Expansion Foam Fire Extinguishing System

Guo Weihua

　　Abstract: The high expansion foam fire system (HEFF) is very effective to fire distinguishing due to the high output and speedily spreading of foam with advantages of low water consumption. Some characteristics on HEFF including the mechanism of fire distinguishing, available sphere, classification, facilities, cost and attentions in operation are discussed. 　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各種潛在火災(zāi)危險(xiǎn)的工商業(yè)和民用建筑日益增多，消防新技術(shù)、新設(shè)備的需求也越來越大。高倍數(shù)泡沫滅火作為一種新型高效低成本的技術(shù)已在發(fā)達(dá)國家得到普遍應(yīng)用，但在我國尚處于推廣階段，需要我們認(rèn)真研究總結(jié)。
　　在泡沫滅火系統(tǒng)中，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/DIS7026-1990《低倍數(shù)、中倍數(shù)和高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，發(fā)泡倍數(shù)≤20倍的稱為低倍數(shù)；＞20倍～200倍的稱為中倍數(shù)；201倍～1000倍的稱為高倍數(shù)。高倍數(shù)泡沫比中倍數(shù)、低倍數(shù)泡沫具有用水量少、發(fā)泡量大、淹沒速度快、滅火能力強(qiáng)的特點(diǎn)，另外由于泡沫液用量很少，因此滅火的成本大大降低。

1　高倍數(shù)泡沫的性能及使用特點(diǎn)
　　高倍數(shù)泡沫是一種機(jī)械空氣泡沫，它是將水和高倍數(shù)泡沫滅火劑通過一定的方式按設(shè)定的容積比例均勻混合，然后利用發(fā)生器鼓入大量空氣發(fā)泡而成的。因而它同發(fā)生器的驅(qū)動方式、發(fā)泡倍數(shù)以及比例混合器的混合比等設(shè)備性能、參數(shù)有關(guān)，還與高倍數(shù)泡沫滅火劑的特性相關(guān)。
　　高倍數(shù)泡沫滅火劑的基料是合成表面活性劑，所以又稱合成泡沫滅火劑，可適用201倍～1000倍的發(fā)泡倍數(shù)。
　　高倍數(shù)泡沫滅火劑按其配制混合液時使用水的類型，分為淡水型和海水型兩種。淡水型高倍數(shù)泡沫滅火劑有YEGZ3A、YEGZ6A、YEDGD6和YEGD3四種型號。海水型高倍數(shù)泡沫滅火劑有YEGZ3D、YEGZ6D和YEGH6 3種型號。
1.1　性能(見表1)

表1　高倍數(shù)泡沫滅火劑主要性能表

　　注：*均為海水型，既適用于海水，也適用于淡水。

1.2　使用特點(diǎn)
1.2.1　發(fā)泡量大
　　其泡沫的氣泡直徑一般在10mm以上，發(fā)泡倍數(shù)一般在400倍～800倍之間。
　　憑借發(fā)泡量大這一優(yōu)勢，盡管高倍數(shù)泡沫的熱穩(wěn)定性稍差，泡沫易遭火焰破壞和受室外自然風(fēng)的影響，但單位時間內(nèi)泡沫生成量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于泡沫破壞量，從而可以迅速充滿燃燒空間，將火焰撲滅。
1.2.2　易于輸送
　　由于高倍數(shù)泡沫密度小，又有很好的流動性，因而在產(chǎn)生泡沫的氣流作用下，通過泡沫輸送帶(筒)或有利地形，可以把泡沫輸送到地上的一定高度、地下的一定深度或地表上較遠(yuǎn)的地方去滅火。
1.2.3　有良好的隔熱作用
　　滅火時，大量的泡沫不僅會把燃燒物與空氣隔開來，而且也會淹沒火場中處于火焰威脅下的人員和設(shè)備，使之免受火焰熱輻射的危險(xiǎn)。因?yàn)榕菽泻写罅康目諝?，泡沫本身又是無毒的，所以不會造成被淹人員的窒息或其它傷害。
1.2.4　水漬損失小
　　高倍數(shù)泡沫中水的含量約為1kg/m³～5kg/m³，比低倍數(shù)泡沫少得多，因而滅火后的水漬損失小，殘留于火場中的水量少，便于迅速消除。
1.2.5　易于清除
　　高倍數(shù)泡沫滅火后極易清除，人工清除時可用排風(fēng)扇、開花水槍等人力直接消泡。當(dāng)時間允許時，也可采用自然消泡的方式，開啟門窗及通風(fēng)孔，泡沫自行消除的速度約為0.7m/h，且消后不留痕跡。

2　高倍數(shù)泡沫滅火機(jī)理
2.1　封閉效應(yīng)
　　將可燃物與氧氣隔離開來，燃燒反應(yīng)就會中止。大量的高倍數(shù)泡沫以密集狀態(tài)封閉了火災(zāi)區(qū)域，阻止新鮮空氣流入，使可燃物、火焰及空氣三者隔離，火焰失去了燃料、氧氣來源，就會熄滅。
2.2　蒸氣效應(yīng)
　　火焰的輻射熱使到達(dá)其表面的高倍數(shù)泡沫中的水份蒸發(fā)為水蒸氣，不僅大量吸收火場的燃燒熱量，而且使蒸氣與空氣混合體中的含氧量降低到7.5%左右。該數(shù)值大大低于維持燃燒所需氧的含量，起到一定的窒息作用，燃燒即可停止。
2.3　冷卻效應(yīng)
　　燃燒物附近的高倍數(shù)泡沫破裂后的水溶液匯集滴落到該物燥熱的表面上，因這種水溶液的表面張力相當(dāng)?shù)?，使它對燃燒物的冷卻深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過同等體積的作用，把溫度降低到自燃點(diǎn)或閃點(diǎn)以下，不再放出維持燃燒的氣體或蒸氣，達(dá)到滅火的目的。
　　應(yīng)該指出，滅火是個復(fù)雜的過程，上述三種效應(yīng)往往是重迭起作用的，必須用整體動態(tài)的觀點(diǎn)來分析和研究。

3　高倍數(shù)泡沫的適用范圍
　　深入系統(tǒng)的理論研究和國內(nèi)外大量的試驗(yàn)、滅火演習(xí)與實(shí)戰(zhàn)得到證明，高倍數(shù)泡沫主要適用于撲救A類火災(zāi)和B類火災(zāi)中的非水溶性液體火災(zāi)。如：(1)汽油、煤油、柴油、苯、石油等B類火災(zāi)；(2)木材、紙張、橡膠、塑料、紡織品等A類火災(zāi)；(3)貯有封閉的帶電設(shè)備的場所火災(zāi)；(4)控制液化石油氣、液化天燃?xì)獾牧魈驶馂?zāi)。
　　高倍數(shù)泡沫特別適用于撲救有限空間內(nèi)的火災(zāi)，如汽車庫、飛機(jī)庫、采油廠(油泵站、計(jì)量站)、油庫、油鍋爐房、石油碼頭、石油液化氣站、油輪、貨輪、倉庫、工業(yè)廠房、輸變電站、圖書館、金融營業(yè)大廳、礦井、隧道及其它地下、半地下室建筑等場所的火災(zāi)。對于這些場合，高倍數(shù)泡沫既可以滅火，又有助于排煙和置換驅(qū)除有毒氣體。
　　高倍數(shù)泡沫不得用于下列物質(zhì)火災(zāi)的撲救：(1)硝化纖維、炸藥等在無空氣的條件下仍能迅速氧化的物質(zhì)；(2)鉀、鈉、鎂、鈦、鋯和五氧化二磷等活潑性金屬和化學(xué)物質(zhì)；(3)未封閉的帶電設(shè)備。

4　高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)的分類及裝置
　　按照國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)GB50196-93《高倍數(shù)、中倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》所述，高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)可劃分為3類。
4.1　移動式高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)
　　該系統(tǒng)由高倍數(shù)泡沫發(fā)生器、負(fù)壓比例混合器、泡沫液桶、水帶及水罐消防車或手抬機(jī)動消防泵等組成。主要適用于發(fā)生火災(zāi)的部位難以確定或援救人員難以接近的火災(zāi)場所；流淌的B類(易燃液體)火災(zāi)場所，以及在發(fā)生火災(zāi)時需要排煙、降溫或排除有害氣體的封閉空間。
4.2　全淹沒式高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)
　　該類系統(tǒng)由水泵、泡沫液泵、貯水設(shè)備、泡沫液貯罐、高倍數(shù)泡沫發(fā)生器、比例混合器、壓力開關(guān)、管道過濾器、電氣控制箱、管道、閥門及其它附件組成。主要適用于大范圍的封閉空間以及大范圍內(nèi)設(shè)有阻止泡沫流失圍擋設(shè)施的場所。
4.3　局部應(yīng)用式高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)
　　半固定式設(shè)置的局部應(yīng)用式高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)由高倍數(shù)泡沫發(fā)生器、比例混合器、管道過濾器、壓力開關(guān)、電氣控制箱、閥門、管道、水罐(或泡沫)消防車、水帶及其它附件組成，這些組件有的是固定安裝的，有的是可移動的。該系統(tǒng)主要適用于大范圍內(nèi)的局部封閉空間以及大范圍內(nèi)的局部沒有阻止泡沫流失的圍擋設(shè)施的場所。這類系統(tǒng)按設(shè)置方式又可劃分為：固定式和半固定式。固定式設(shè)置的系統(tǒng)組件同全淹沒式高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)。
　　在以上3種類型中，水泵(或消防車)泡沫滅火劑泵等通用設(shè)備以及閥門、管件類的主要材料可直接外購，而高倍數(shù)泡沫發(fā)生器、比例混合器和系統(tǒng)附件必須由專業(yè)生產(chǎn)廠家(公司)制造。

5　高倍數(shù)泡沫滅火的成本
　　高倍數(shù)泡沫滅火技術(shù)在發(fā)達(dá)國家之所以能普遍推廣，其滅火的成本低廉是一個重要因素。在滅火時，因發(fā)泡倍數(shù)高，發(fā)泡量大，充滿同等容積保護(hù)區(qū)所需的混合液量就比中、低倍數(shù)泡沫少得多，且常用的混合比為3%，即高倍數(shù)泡沫滅火劑占混合液的3%(容積比)，因而高倍數(shù)泡沫滅火劑耗量就更少了。200m³容積的泡沫，往往只需數(shù)公斤高倍數(shù)泡沫滅火劑。另外，高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)的裝置和滅火劑已全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，質(zhì)優(yōu)價廉，降低了工程造價和滅火成本。
　　同CO₂等氣體滅火系統(tǒng)相比較，高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)的投資也低得多。以國產(chǎn)63 000t和68 600t兩種大型油輪為例，其機(jī)艙、油泵艙均采用高倍數(shù)泡沫滅火，該系統(tǒng)的造價只及CO₂滅火系統(tǒng)的1/3，且節(jié)省了空間，減輕了設(shè)備的重量，從而提高了船舶的運(yùn)力，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

6　高倍數(shù)泡沫滅火應(yīng)注意事項(xiàng)
　　利用高倍數(shù)泡沫滅火，泡沫的淹沒深度是必須重視的參數(shù)。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB50196-93《高倍數(shù)、中倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，撲救A類火災(zāi)，泡沫淹沒深度應(yīng)高于起火部位0.6m以上，撲救汽油、煤油、柴油或苯類火災(zāi)，泡沫淹沒深度應(yīng)高于起火部位2m以上。
　　在室外使用時，應(yīng)采取措施如利用防火堤或絲網(wǎng)圍擋等把噴放的泡沫控制在淹沒所需的范圍內(nèi)。
　　高倍數(shù)泡沫可控制液化天燃?xì)夂褪蜌獾牧魈驶馂?zāi)，但由于這類火災(zāi)存在潛在的爆炸危險(xiǎn)，所以不能將其立即撲滅。向封閉空間噴放高倍數(shù)泡沫時，應(yīng)盡可能敞開一洞孔，讓被泡沫置換出的煙氣外逸。
　　高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)，系統(tǒng)裝置的具體選型將直接影響滅火效果，作者將另文介紹。

　　?作者通訊處：310022機(jī)械工業(yè)部第二設(shè)計(jì)研究院
　　　電話：(0571)8144667

收稿日期：1999-1-26