淺議壓縮空氣泡沫消防車的應(yīng)用

呂彥杰

（克拉瑪依市消防支隊獨山子區(qū)消防大隊，新疆 克拉瑪依 834000）

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，新《消防法》的頒布實施，消防部隊面臨的形勢和任務(wù)趨于復(fù)雜和多樣化，火災(zāi)形勢日益嚴峻，消防部隊所肩負的責任越來越重要，為適應(yīng)新時期消防工作滿足當前多元化的社會搶險救援和火災(zāi)撲救工作的需求，新疆各地州的裝備建設(shè)也駛?cè)肓丝燔嚨?，隨著一批新型消防車輛和裝備在新疆各地州消防部隊的投入執(zhí)勤，標志著新疆的消防裝備建設(shè)又上了一個新臺階。特別是2008年以來新疆各地消防部隊購置的一批壓縮空氣泡沫消防車，具有滅火速度快、火場用水量小、泡沫穩(wěn)定性強、環(huán)保無污染、隔熱防輻射、防復(fù)燃的顯著效果，既大大降低了火場的水漬損失，又提高了滅火效率。下面筆者就壓縮空氣泡沫消防車的應(yīng)用和大家共同探討。

1 泡沫滅火劑的歷史

1.1 蛋白泡沫滅火劑

蛋白泡沫滅火劑是以動物蛋白或植物蛋白質(zhì)的水解濃縮液為基料，并含有適當?shù)姆€(wěn)定、防腐、防凍等添加劑的起泡性液體。1922年，美國標準石油公司的詹寧斯把動物膠和硫酸亞鐵注射到汽油的表面，防止其蒸發(fā)起火，這是世界上最早把蛋白泡沫用于消防。1944年，英國政府認可了蹄角粉加水分解后，添加硫酸亞鐵的制備方法。20世紀 50年代日本有關(guān)研究人員用燒堿加水分解牛、馬等血液干燥后血粉，再添加鐵鹽，制成的蛋白泡沫液。我國1967年上海消防器材廠和北京消防器材廠研制成功6%蛋白泡沫滅火劑，以后國產(chǎn)的蛋白泡沫滅火劑逐步替代了進口產(chǎn)品。

1.2 氟蛋白泡沫滅火劑

氟蛋白泡沫滅火劑是為克服蛋白泡沫滅火劑的缺點而于20世紀60年代發(fā)展起來的一種泡沫滅火劑，它以蛋白泡沫滅火劑為基料，添加適量的“6201”預(yù)制液制成的?！?201”預(yù)制液又稱FCS溶液，是由“6201”氟碳表面活性劑、異丙醇和水按3∶3∶4的質(zhì)量比配制而成的水溶液。6%型氟蛋白泡沫滅火劑中含有1%的“6201”預(yù)制液，3%型氟蛋白泡沫滅火劑中含有2%的“6201”預(yù)制液。該滅火劑除具有蛋白泡沫滅火劑所具有的滅火能力外，還可以采用“液下噴射”的方式撲救大型石油貯藏的火災(zāi)，亦可以與干粉聯(lián)用。美國的一家泡沫公司于1965年開發(fā)了氟蛋白泡沫。氟蛋白泡沫流動性好，并且在受油品污染的情況下也不輕易消泡，能以液下噴射的形式使用。1982年，公安部天津消防研究所研制出氟蛋白泡沫滅火劑，并先后在多個廠家投產(chǎn)。

1.3 水成膜泡沫滅火劑

水成膜泡沫（AFFF）是美國的稱法，許多國家稱之為氟表面活性劑泡沫，因為其主要的成分是氟表面活性劑。1952年，美國海軍技術(shù)研究所的特威斯曼在研究中發(fā)現(xiàn)，氟表面活性劑既具有斥水性，又具有斥油性。該研究所把氟表面活性劑作為滅火劑應(yīng)用，并開發(fā)了把它與干粉滅火劑一起使用的聯(lián)用系統(tǒng)。這種泡沫析出的氟表面活性劑水溶液在油表面形成薄膜，浮在上面，在滅火后抑止蒸汽發(fā)生并防止復(fù)燃。由于它在油的表面形成輕的水性薄膜，美國海軍就稱其為輕水泡沫，并于1964年獲得專利。1979年，公安部天津消防研究所研制出第一代水成膜泡沫滅火劑并投產(chǎn)。1995年，公安部天津消防研究所研制出第三代多用途水成膜泡沫滅火劑。

1.4 抗溶性泡沫滅火劑

對于醇、酮、醚等水溶性有機溶劑，如果使用普通蛋白泡沫滅火劑，則泡沫膜中的水分會被水溶性溶劑吸收而消滅掉。1939年德國的戴姆勒發(fā)明了在蛋白質(zhì)加水分解物中加入脂肪酸鋅皂，形成具有抗溶性的泡沫，日本又開發(fā)了在蛋白質(zhì)加水分解物中添加氟表面活性劑形成的抗醇泡沫。這種泡沫與過去的抗醇泡沫不同，不會在水溶液中產(chǎn)生沉淀物，并且不僅能撲救醇類火災(zāi)，還能撲救汽油等石油類火災(zāi)，針對水溶性可燃液體對泡沫具有破壞作用的特點，在我國1976年公安部上海消防研究所和上海合成洗滌劑四廠共同研制出金屬皂抗醇泡沫滅火劑，這種滅火劑是在普通蛋白泡沫中添加有機酸金屬絡(luò)合鹽而制成，并在上海合成洗滌劑四廠投產(chǎn)。

1.5 A類泡沫滅火劑

A類泡沫滅火劑的主要成分是氟碳表面活性劑、碳氫表面活性劑等發(fā)泡溶劑。外觀為淡黃色液體，比重（25 ℃）1.05，pH 值 7.0～9.0，凝固點－14 ℃，貯存溫度－7～49 ℃。它具有滅火效率高、滅火范圍廣、消防用水量少等特點。由于該泡沫附著力強、持久性長、隔熱和防熱輻射效果好，有效的控制了固體可燃的復(fù)燃，可大大降低操作強度，提高了現(xiàn)場滅火的效率。

1903年，德國研究人員在銨皂水溶液注入二氧化碳、氮氣，生成空氣泡沫。1930年，德國的戴姆勒、左魯斯等在十二烷基硫酸鈉中加入作為穩(wěn)定劑的動物膠等。這種表面活性劑以2%～4%的水溶液使用，發(fā)泡倍數(shù)可達 10～18倍，但它的耐油性、耐火性都不佳，對付石油火災(zāi)不是十分有效。從60年代起，日本開始生產(chǎn)出大量各種類型的表面活性劑。由于這類泡沫以低倍數(shù)應(yīng)用于油品火災(zāi)不如蛋白泡沫，人們就把它們發(fā)成高倍數(shù)泡沫滅火，即一舉把大量的泡沫送到油品的火焰部位滅火。這種表面活性劑泡沫滅火劑產(chǎn)生的高倍數(shù)泡沫還能用于撲救一般建筑火災(zāi)。

2 壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)（CAFS）

70年代，美國開發(fā)了壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)（CAFS）后，合成表面活性劑泡沫作為A類泡沫使用的數(shù)量增加。隨著CAFS推廣到世界各地，作為A類泡沫使用的合成表面活性劑泡沫滅火劑也相應(yīng)地受到人們的青睞。盧森堡亞 1980年推出“MIXMATIC”全自動穩(wěn)壓分流泡沫比例混合系統(tǒng)，2000年推出了“CAFS”壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)。

壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)（CAFS）又稱“一七”泡沫滅火系統(tǒng)，是英文“ONE—SEVEN”的縮寫，是指一滴水經(jīng)過該系統(tǒng)后變成七個泡，每個泡的滅火功效與一滴水的滅火功效相等，大大提高了滅火作用?！耙黄摺迸菽瓬缁鹣到y(tǒng)又稱“OS泡沫滅火系統(tǒng)”（簡稱“一七系統(tǒng)”），其滅火劑分為A類和B類（AFFF）。“一七系統(tǒng)”于20世紀30年代起源于德國，后因這一課題的關(guān)鍵技術(shù)得不到解決而中斷。進入90年代，電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使這一技術(shù)的實現(xiàn)成為可能。到目前為止，這一技術(shù)已日趨成熟，其成果引起了全球消防界人士的高度重視，在西方國家正以飛快的速度普及這一滅火技術(shù)。一些著名的公司都紛紛使用這一系統(tǒng)。產(chǎn)品銷往世界各國。

3 壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)（CAFS）的組成

壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)（CAFS）是由水泵、空壓機、混合器、控制管路、電路及操作系統(tǒng)等組成。

3.1 水泵

水泵是提供壓力水源的主要部件。系統(tǒng)要求它能提供壓力不低于8 bar、流量達到規(guī)定值的壓力水。

3.2 空壓機

它的主要作用是向整個系統(tǒng)提供規(guī)定壓力的足夠的空氣。

3.3 混合器

混合器是提供精確泡沫混合比率的核心部件，其混合比率的調(diào)節(jié)范圍在0.1%～6.0%之間，由控制系統(tǒng)根據(jù)需要自動或手動調(diào)節(jié)，以保證產(chǎn)生一七系統(tǒng)所需的混合液。

3.4 控制管路、電路及操作系統(tǒng)

“一七系統(tǒng)”的控制部分是一個復(fù)雜、精確、自動化的系統(tǒng)，它把前面介紹的幾部分有機的結(jié)合在一起，完成水、泡沫、壓縮空氣的精確混合，產(chǎn)生理想的滅火泡沫。

4 工作原理

壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)（CAFS）的工作原理為：水進入水泵后通過出水口進入混合管路，泡沫添加劑通過混合器進入混合器管路，空壓機將空氣加壓后進入混合器管路與水、泡沫添加劑混合。混合的比例以及混合的質(zhì)量均由控制系統(tǒng)自動檢測和不間斷的信息反饋進行不間斷的流量比例調(diào)整，使整個系統(tǒng)一直處于最佳的工作狀態(tài)。整個信息的收集與處理均是靠系統(tǒng)內(nèi)部的微處理器完成，精確、可靠。各部分的混合比例為：1 000 L水、7 000 L空氣、3 L泡沫添加劑通過壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)（CAFS）可產(chǎn)生約8 000 L滅火泡沫，而這8 000 L的滅火泡沫的滅火作用則大于8 000 L水的滅火作用。該系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)的泡沫滅火原理，傳統(tǒng)的泡沫滅火是將泡沫劑、水按一定比例在水泵系統(tǒng)中進行混合，由泡沫炮或泡沫槍采用負壓原理吸入空氣，在泡沫炮或泡沫槍噴出的過程中產(chǎn)生泡沫進行滅火，進入的不是壓力空氣。水、泡沫劑的發(fā)泡程度很不充分，從炮、槍噴出的混合物中還有很多是水、泡沫劑的混合液。

由于壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)（CAFS）的泡沫劑不經(jīng)過水泵，這就減輕了對水泵的腐蝕，泡沫劑的混合比率也不需人來調(diào)節(jié)，而由控制和操作系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)，由于進入的是壓力空氣，管道內(nèi)空氣占 85%。水、泡沫劑、壓力空氣的混合物在從泡沫槍中噴射出來時，已經(jīng)都是泡沫。泡沫的流動性較小，附著力強，滅火效率提高，流動損失減少。水的滅火效率主要是通過水液蒸發(fā)產(chǎn)生的冷卻作用，通常壓力下水的滅火效率只有5%～10%，高壓下開花水流的最大滅火效率大約在 30%，而在壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)（CAFS）中水的滅火效率達到80%以上。在經(jīng)過控制和操作系統(tǒng)的調(diào)節(jié)后打出來的泡沫或是干泡沫或是濕泡沫，根據(jù)不同需要任意選擇，這是壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)獨特的一方面。

5 壓縮空氣泡沫消防車的特點

壓縮空氣泡沫消防車的特點主要表現(xiàn)在方便、安全、高效、環(huán)保四個方面，在試驗和實戰(zhàn)中都能體會和表現(xiàn)出來。它可以裝在任何車輛上，如主戰(zhàn)消防車、洗消車、照明車、隧道消防車、高速公路搶險救援車、機場消防車、森林消防車等，還可裝在石化等企業(yè)的大、中、小固定滅火裝置上。同一輛車既能裝A類泡沫又能裝B類泡沫，A類泡沫與B類泡沫之間的轉(zhuǎn)換也比較方便。

5.1 操作簡單方便

可隨時投入戰(zhàn)斗；水帶輕（水帶內(nèi)85%是空氣），移動、拖動方便；可長距離輸送達2 000 m，對高山、隧道滅火有明顯的優(yōu)勢；水帶壓力損失小，輸送高度達100 m以上仍能正常滅火，上海總隊組織超高層供泡沫測試采用90 mm干線水帶供壓縮空氣泡沫，創(chuàng)造了單泵供泡沫高度新記錄，高度達到 370 m，泡沫從消防車出口供到槍口用時4 min 30 s，采用65 mm水帶供壓縮空氣泡沫，高度為335 m左右，水槍流量與射程均能滿足火災(zāi)撲救需要。滅高層建筑火災(zāi)非常方便。

5.2 安全性能高

由于產(chǎn)生的泡沫流動性小，附著力強，對火場未燃燒物有很好的隔離保護作用；可使燃燒物體表面持續(xù)降溫，降低了復(fù)燃危險；滅火時間短，人火間距遠，隔熱性好，因而增強了對消防員的保護；它控制火的能力強，滅火速度快，減少煙霧形成，降低了轟燃（煙燃）危險；由于它不易流動，水份少，對未燃燒物（如衣物、電器、倉庫的產(chǎn)品等）不會有大的浸濕和損壞。

5.3 滅火效率高效

1滴水＝7個泡，每個泡的滅火功效與一滴水的滅火功效相同，它比傳統(tǒng)滅火功效提高七倍。常規(guī)多用途泡沫劑（A類）滅火的混合比率是2%～3%，一七A類泡沫劑滅火的混合比率為0.3%；常規(guī)B類（AFFF）泡沫劑滅火的混合比率是3%～6%，一七B類（AFFF）泡沫劑滅火的混合比率為0.5%。用同量的水滅火，而一七泡沫用量只是常規(guī)泡沫的1/10，此外，“一七系統(tǒng)”吸熱、冷卻效果好，滅火速度快，且流動性小，損失小。

5.4 泡沫本身環(huán)保

傳統(tǒng)的泡沫劑或多或少都有毒副作用，且不易分解，對環(huán)境影響較長久；而“一七系統(tǒng)”產(chǎn)生的泡沫液不含PFOS，對環(huán)境幾乎無污染，對人、動物和植物無公害，自然生物分解力強，生物降解率高，一般15～20 d就有99%以上分解溶合了。它甚至可以飲用；因流動性小，它對滅火現(xiàn)場周邊環(huán)境污染、損壞小。

總之，壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)在滅火機理上是一個重大的突破，具有高科技、高效率、小型化、環(huán)保型的特點。壓縮空氣泡沫消防車，能極大提高消防車的戰(zhàn)斗能力，具有很大的市場發(fā)展前景，可以預(yù)見，安裝有壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)的消防車將逐漸取代傳統(tǒng)的消防主戰(zhàn)車。這種新的第四代消防車的誕生，標志著我國的消防車生產(chǎn)技術(shù)正向歐美先進國家接軌，這對提升我國消防部隊戰(zhàn)斗裝備的水平，提高部隊滅火作戰(zhàn)能力，特別是對新疆缺水地區(qū)的火災(zāi)撲救，將發(fā)揮巨大的作用。