高倍数泡沫灭火技术探讨

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简介： 高倍数泡沫灭火系统具有用水量少、发泡量大、淹没速度快、灭火能力强的特点。就其灭火机理、适用范围、分类及装置、经济成本和使用注意事项进行了讨论。
关键字：高倍数泡沫灭火系统 灭火机理 适用范围

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. 　　随着我国经济的迅速发展，各种潜在火灾危险的工商业和民用建筑日益增多，消防新技术、新设备的需求也越来越大。高倍数泡沫灭火作为一种新型高效低成本的技术已在发达国家得到普遍应用，但在我国尚处于推广阶段，需要我们认真研究总结。
　　在泡沫灭火系统中，根据国际标准ISO/DIS7026-1990《低倍数、中倍数和高倍数泡沫灭火系统标准》的规定，发泡倍数≤20倍的称为低倍数；＞20倍～200倍的称为中倍数；201倍～1000倍的称为高倍数。高倍数泡沫比中倍数、低倍数泡沫具有用水量少、发泡量大、淹没速度快、灭火能力强的特点，另外由于泡沫液用量很少，因此灭火的成本大大降低。

1　高倍数泡沫的性能及使用特点
　　高倍数泡沫是一种机械空气泡沫，它是将水和高倍数泡沫灭火剂通过一定的方式按设定的容积比例均匀混合，然后利用发生器鼓入大量空气发泡而成的。因而它同发生器的驱动方式、发泡倍数以及比例混合器的混合比等设备性能、参数有关，还与高倍数泡沫灭火剂的特性相关。
　　高倍数泡沫灭火剂的基料是合成表面活性剂，所以又称合成泡沫灭火剂，可适用201倍～1000倍的发泡倍数。
　　高倍数泡沫灭火剂按其配制混合液时使用水的类型，分为淡水型和海水型两种。淡水型高倍数泡沫灭火剂有YEGZ3A、YEGZ6A、YEDGD6和YEGD3四种型号。海水型高倍数泡沫灭火剂有YEGZ3D、YEGZ6D和YEGH6 3种型号。
1.1　性能(见表1)

表1　高倍数泡沫灭火剂主要性能表

　　注：*均为海水型，既适用于海水，也适用于淡水。

1.2　使用特点
1.2.1　发泡量大
　　其泡沫的气泡直径一般在10mm以上，发泡倍数一般在400倍～800倍之间。
　　凭借发泡量大这一优势，尽管高倍数泡沫的热稳定性稍差，泡沫易遭火焰破坏和受室外自然风的影响，但单位时间内泡沫生成量远远大于泡沫破坏量，从而可以迅速充满燃烧空间，将火焰扑灭。
1.2.2　易于输送
　　由于高倍数泡沫密度小，又有很好的流动性，因而在产生泡沫的气流作用下，通过泡沫输送带(筒)或有利地形，可以把泡沫输送到地上的一定高度、地下的一定深度或地表上较远的地方去灭火。
1.2.3　有良好的隔热作用
　　灭火时，大量的泡沫不仅会把燃烧物与空气隔开来，而且也会淹没火场中处于火焰威胁下的人员和设备，使之免受火焰热辐射的危险。因为泡沫中含有大量的空气，泡沫本身又是无毒的，所以不会造成被淹人员的窒息或其它伤害。
1.2.4　水渍损失小
　　高倍数泡沫中水的含量约为1kg/m³～5kg/m³，比低倍数泡沫少得多，因而灭火后的水渍损失小，残留于火场中的水量少，便于迅速消除。
1.2.5　易于清除
　　高倍数泡沫灭火后极易清除，人工清除时可用排风扇、开花水枪等人力直接消泡。当时间允许时，也可采用自然消泡的方式，开启门窗及通风孔，泡沫自行消除的速度约为0.7m/h，且消后不留痕迹。

2　高倍数泡沫灭火机理
2.1　封闭效应
　　将可燃物与氧气隔离开来，燃烧反应就会中止。大量的高倍数泡沫以密集状态封闭了火灾区域，阻止新鲜空气流入，使可燃物、火焰及空气三者隔离，火焰失去了燃料、氧气来源，就会熄灭。
2.2　蒸气效应
　　火焰的辐射热使到达其表面的高倍数泡沫中的水份蒸发为水蒸气，不仅大量吸收火场的燃烧热量，而且使蒸气与空气混合体中的含氧量降低到7.5%左右。该数值大大低于维持燃烧所需氧的含量，起到一定的窒息作用，燃烧即可停止。
2.3　冷却效应
　　燃烧物附近的高倍数泡沫破裂后的水溶液汇集滴落到该物燥热的表面上，因这种水溶液的表面张力相当低，使它对燃烧物的冷却深度远远超过同等体积的作用，把温度降低到自燃点或闪点以下，不再放出维持燃烧的气体或蒸气，达到灭火的目的。
　　应该指出，灭火是个复杂的过程，上述三种效应往往是重迭起作用的，必须用整体动态的观点来分析和研究。

3　高倍数泡沫的适用范围
　　深入系统的理论研究和国内外大量的试验、灭火演习与实战得到证明，高倍数泡沫主要适用于扑救A类火灾和B类火灾中的非水溶性液体火灾。如：(1)汽油、煤油、柴油、苯、石油等B类火灾；(2)木材、纸张、橡胶、塑料、纺织品等A类火灾；(3)贮有封闭的带电设备的场所火灾；(4)控制液化石油气、液化天燃气的流淌火灾。
　　高倍数泡沫特别适用于扑救有限空间内的火灾，如汽车库、飞机库、采油厂(油泵站、计量站)、油库、油锅炉房、石油码头、石油液化气站、油轮、货轮、仓库、工业厂房、输变电站、图书馆、金融营业大厅、矿井、隧道及其它地下、半地下室建筑等场所的火灾。对于这些场合，高倍数泡沫既可以灭火，又有助于排烟和置换驱除有毒气体。
　　高倍数泡沫不得用于下列物质火灾的扑救：(1)硝化纤维、炸药等在无空气的条件下仍能迅速氧化的物质；(2)钾、钠、镁、钛、锆和五氧化二磷等活泼性金属和化学物质；(3)未封闭的带电设备。

4　高倍数泡沫灭火系统的分类及装置
　　按照国际标准和国家标准GB50196-93《高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范》所述，高倍数泡沫灭火系统可划分为3类。
4.1　移动式高倍数泡沫灭火系统
　　该系统由高倍数泡沫发生器、负压比例混合器、泡沫液桶、水带及水罐消防车或手抬机动消防泵等组成。主要适用于发生火灾的部位难以确定或援救人员难以接近的火灾场所；流淌的B类(易燃液体)火灾场所，以及在发生火灾时需要排烟、降温或排除有害气体的封闭空间。
4.2　全淹没式高倍数泡沫灭火系统
　　该类系统由水泵、泡沫液泵、贮水设备、泡沫液贮罐、高倍数泡沫发生器、比例混合器、压力开关、管道过滤器、电气控制箱、管道、阀门及其它附件组成。主要适用于大范围的封闭空间以及大范围内设有阻止泡沫流失围挡设施的场所。
4.3　局部应用式高倍数泡沫灭火系统
　　半固定式设置的局部应用式高倍数泡沫灭火系统由高倍数泡沫发生器、比例混合器、管道过滤器、压力开关、电气控制箱、阀门、管道、水罐(或泡沫)消防车、水带及其它附件组成，这些组件有的是固定安装的，有的是可移动的。该系统主要适用于大范围内的局部封闭空间以及大范围内的局部没有阻止泡沫流失的围挡设施的场所。这类系统按设置方式又可划分为：固定式和半固定式。固定式设置的系统组件同全淹没式高倍数泡沫灭火系统。
　　在以上3种类型中，水泵(或消防车)泡沫灭火剂泵等通用设备以及阀门、管件类的主要材料可直接外购，而高倍数泡沫发生器、比例混合器和系统附件必须由专业生产厂家(公司)制造。

5　高倍数泡沫灭火的成本
　　高倍数泡沫灭火技术在发达国家之所以能普遍推广，其灭火的成本低廉是一个重要因素。在灭火时，因发泡倍数高，发泡量大，充满同等容积保护区所需的混合液量就比中、低倍数泡沫少得多，且常用的混合比为3%，即高倍数泡沫灭火剂占混合液的3%(容积比)，因而高倍数泡沫灭火剂耗量就更少了。200m³容积的泡沫，往往只需数公斤高倍数泡沫灭火剂。另外，高倍数泡沫灭火系统的装置和灭火剂已全部实现国产化，质优价廉，降低了工程造价和灭火成本。
　　同CO₂等气体灭火系统相比较，高倍数泡沫灭火系统的投资也低得多。以国产63 000t和68 600t两种大型油轮为例，其机舱、油泵舱均采用高倍数泡沫灭火，该系统的造价只及CO₂灭火系统的1/3，且节省了空间，减轻了设备的重量，从而提高了船舶的运力，经济效益十分显著。

6　高倍数泡沫灭火应注意事项
　　利用高倍数泡沫灭火，泡沫的淹没深度是必须重视的参数。根据国家标准GB50196-93《高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范》的要求，扑救A类火灾，泡沫淹没深度应高于起火部位0.6m以上，扑救汽油、煤油、柴油或苯类火灾，泡沫淹没深度应高于起火部位2m以上。
　　在室外使用时，应采取措施如利用防火堤或丝网围挡等把喷放的泡沫控制在淹没所需的范围内。
　　高倍数泡沫可控制液化天燃气和石油气的流淌火灾，但由于这类火灾存在潜在的爆炸危险，所以不能将其立即扑灭。向封闭空间喷放高倍数泡沫时，应尽可能敞开一洞孔，让被泡沫置换出的烟气外逸。
　　高倍数泡沫灭火系统的具体设计，系统装置的具体选型将直接影响灭火效果，作者将另文介绍。

　　?作者通讯处：310022机械工业部第二设计研究院
　　　电话：(0571)8144667

收稿日期：1999-1-26