新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)的研制與試驗(yàn)

劉發(fā)林，黃楊博

（中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南　長(zhǎng)沙　410004）

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新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)的研制與試驗(yàn)

劉發(fā)林，黃楊博

（中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南長(zhǎng)沙410004）

摘要：風(fēng)力滅火機(jī)是撲救森林地表火的主要滅火工具之一。為了提高風(fēng)力滅火機(jī)的滅火效能，提出新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)的設(shè)計(jì)方案。分析了風(fēng)粉混合滅火機(jī)的滅火原理，并在計(jì)劃燒除樣地對(duì)新機(jī)型及6MF型風(fēng)力滅火機(jī)的滅火效能進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：低、中強(qiáng)度火燒條件下，新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)比傳統(tǒng)滅火機(jī)分別提前5、10分鐘撲滅林火，撲火效率幾乎是傳統(tǒng)滅火機(jī)的兩倍，更適合森林或草原地表火撲救。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力滅火機(jī)；風(fēng)粉混合滅火機(jī)；滅火原理；設(shè)計(jì)方案

便攜式風(fēng)力滅火機(jī)是撲救常見(jiàn)的森林或草原地表火的主要撲火裝備之一[1]。風(fēng)力滅火機(jī)滅火原理主要是利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)力通過(guò)風(fēng)筒把可燃物吹向火場(chǎng)，起到隔離可燃物作用；其次風(fēng)可以降低火場(chǎng)溫度和帶走可燃?xì)怏w，達(dá)到撲滅林火的目的[2]。國(guó)外有日本小松、凱姿、丸山、田中風(fēng)力、意大利歐碼、德國(guó)斯蒂爾、美國(guó)康立風(fēng)力滅火機(jī)等，國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的風(fēng)力滅火機(jī)主要有山東華盛、三合永佳、鎮(zhèn)江正東、西北林機(jī)、泰州泰興、林海股份等生產(chǎn)的6MF型系列及其改進(jìn)裝備[3-4]。近年來(lái)，氣動(dòng)高能滅火機(jī)[5]、軸流式風(fēng)力滅火機(jī)[6]、CO2氣瓶輔助風(fēng)力滅火機(jī)[7]、空氣引射風(fēng)力滅火機(jī)[8]和高速氣流滅火機(jī)[9]相繼問(wèn)世。當(dāng)前風(fēng)力滅火機(jī)是中、低強(qiáng)度地表火災(zāi)撲救的主要工具，撲火后容易出現(xiàn)死灰復(fù)燃現(xiàn)象，因而有人開(kāi)發(fā)了高壓細(xì)水霧滅火機(jī)，雖然利用風(fēng)和水的共同作用滅火效果更好，但因受火場(chǎng)無(wú)水源的局限而沒(méi)有得到推廣。為了降低森林火災(zāi)的撲救難度，減少火災(zāi)帶來(lái)的損失，更好地保障撲火隊(duì)員的人身安全，研究和開(kāi)發(fā)新型、高效、便攜、實(shí)用的風(fēng)力滅火機(jī)勢(shì)在必行。因?yàn)樯种胁蝗蓖寥溃诖颂岢隼蔑L(fēng)力滅火機(jī)加土或加粉（土或粉為干土壤粉末）混合滅火機(jī)的設(shè)計(jì)方案，為撲救森林地表火提供撲火裝備，有效保護(hù)森林資源及林區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

1　新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

1.1技術(shù)方案

采用的技術(shù)方案如下：選用江蘇林海動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)生產(chǎn)的6MF-28型風(fēng)力滅火機(jī)為樣機(jī)，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，便攜式風(fēng)粉混合滅火機(jī)采用裝有燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的鼓風(fēng)式風(fēng)力噴射滅火機(jī)，包括風(fēng)機(jī)和設(shè)在風(fēng)機(jī)上的噴風(fēng)筒，在噴風(fēng)筒上裝有一個(gè)貯土斗，在貯土斗的底部設(shè)有活動(dòng)閥板，與貯土斗的底部對(duì)應(yīng)噴風(fēng)筒上設(shè)有落土口。新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)與傳統(tǒng)滅火機(jī)的主要參數(shù)見(jiàn)表1。

1.2基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)如圖1、2所示：1為風(fēng)機(jī)油門、2為把手、3為風(fēng)機(jī)（燃油發(fā)動(dòng)機(jī)）、4為拉環(huán)固定栓、5為拉環(huán)、6為活動(dòng)閥板、7為滑槽、8為貯土斗、9為噴風(fēng)筒、10為喇叭狀送風(fēng)口、11為拉繩、12為梯形支架、13為落土口。

表1　新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)與傳統(tǒng)滅火機(jī)的主要參數(shù)

圖1　新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)的平面結(jié)構(gòu)

圖2　貯土斗與風(fēng)筒連接結(jié)構(gòu)

2　新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)的滅火原理與使用方法

2.1滅火原理

1）隔離滅火法：將火源處或其周圍的可燃物質(zhì)隔離或移開(kāi)，燃燒會(huì)因缺少可燃物而停止。新型風(fēng)粉滅火機(jī)對(duì)著火焰基部掃射的時(shí)候，風(fēng)筒口的風(fēng)速達(dá)22 m/秒，可以把地表枯枝落葉吹向火燒跡地，使得地表可燃物隔離。

2）冷卻滅火法：降低燃燒的溫度至燃點(diǎn)之下，使燃燒停止。雖然風(fēng)力滅火機(jī)不能使可燃物燃點(diǎn)降低到燃點(diǎn)以下，但可使火線的溫度降低，從而降低火強(qiáng)度，逐步撲滅地表火。

3）窒息滅火法：是阻止空氣流入燃燒區(qū)或用不燃物質(zhì)沖淡空氣，使燃燒物得不到足夠的氧氣而熄滅的滅火方法。新型風(fēng)粉滅火機(jī)混合的粉土（或土灰）稀釋氧氣，降低氧氣含量，從而撲滅林火。

4）森林可燃物受熱分解的可燃?xì)怏w在新型風(fēng)粉滅火機(jī)混合的粉土（或土灰）作用下含量降低，從而降低火勢(shì)[10]。

2.2使用方法

啟動(dòng)機(jī)械實(shí)施滅火時(shí)，撲火隊(duì)員手握把手并控制油門，將拉繩向外拉動(dòng)活動(dòng)閥板，粉末通過(guò)落土口進(jìn)入噴風(fēng)筒內(nèi)與風(fēng)混合，隨風(fēng)噴射到火線上。根據(jù)火強(qiáng)度大小，將拉繩上的拉環(huán)掛在不同位置的固定栓上即可控制粉末流量，越往外拉，落土口露出的開(kāi)口越大，滅火粉末下落的量越大，滅火效果越好。

3　新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)與6　MMFF風(fēng)力滅火機(jī)的對(duì)比試驗(yàn)

應(yīng)用新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)與傳統(tǒng)風(fēng)力滅火機(jī)（6MF）型進(jìn)行撲火效果對(duì)比試驗(yàn)。在炎陵縣青石岡林場(chǎng)計(jì)劃燒除林分內(nèi)進(jìn)行滅火效果測(cè)試，按可燃物載量不同建立燃燒試驗(yàn)樣地4塊，每塊樣地面積設(shè)置為1 m×10 m，試驗(yàn)分為兩組（一組為低強(qiáng)度火燒，另一組為中強(qiáng)度火燒），并在樣地周圍開(kāi)設(shè)控制線以防跑火形成火災(zāi)。試驗(yàn)時(shí)氣象條件為：實(shí)時(shí)氣溫15℃，西南風(fēng)，風(fēng)力2級(jí)，試驗(yàn)前連續(xù)7天無(wú)降水。用點(diǎn)火器同時(shí)將可燃物全部點(diǎn)燃，當(dāng)燃燒進(jìn)行到最猛烈時(shí)分別用兩種機(jī)型滅火。每塊樣地的滅火時(shí)間、可燃物載量、火強(qiáng)度等測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)與傳統(tǒng)風(fēng)力滅火機(jī)滅火效果比較

從表2可知，低強(qiáng)度火燒條件下，新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)比傳統(tǒng)滅火機(jī)提前5分鐘撲滅林火，撲火效率幾乎是傳統(tǒng)滅火機(jī)的兩倍；中強(qiáng)度火燒條件下，新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)比傳統(tǒng)滅火機(jī)提前10分鐘撲滅林火。滅火試驗(yàn)結(jié)果表明，同樣火強(qiáng)度條件下，研制的新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)比傳統(tǒng)便攜式風(fēng)力滅火機(jī)的滅火效果明顯增強(qiáng)。

4　結(jié)語(yǔ)

針對(duì)現(xiàn)有風(fēng)力滅火機(jī)滅火效能不高的事實(shí)，提供一種集風(fēng)力滅火和土粉滅火于一體的便攜式風(fēng)粉混合滅火機(jī)，該滅火機(jī)可以就地使用土粉作為滅火介質(zhì)。新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)滅火時(shí)，將粉碎的土粉用鏟子鏟入貯土斗，打開(kāi)活動(dòng)閥板，貯土斗內(nèi)的土粉在重力作用下流入風(fēng)筒，在風(fēng)的作用下吹出風(fēng)筒，吹向火線，達(dá)到滅火目的，適合森林或草原地表火災(zāi)撲救。新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)貯土斗與風(fēng)筒之間采用滑槽結(jié)構(gòu)活動(dòng)連接，拆卸貯土斗，恢復(fù)為傳統(tǒng)風(fēng)力滅火機(jī)，攜帶方便，操作簡(jiǎn)單。

低、中強(qiáng)度火燒條件下，新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)的撲火效率比傳統(tǒng)滅火機(jī)明顯提高。

新型滅火機(jī)的滅火介質(zhì)采用風(fēng)力加土粉，土粉可起到擊打和覆蓋火源的作用，在與風(fēng)力的共同作用下，不僅起到隔離和冷卻可燃物的作用，而且可以迅速降低火線氧氣及可燃?xì)怏w的含量，比傳統(tǒng)風(fēng)力滅火機(jī)的滅火效果更好。土粉可以就地取材，林業(yè)職工在非防火季挖土并粉碎，只要投入勞動(dòng)力，不需其他成本。另外，土粉不會(huì)過(guò)期作廢，永遠(yuǎn)有滅火效果。因此，如果新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)的滅火效率提高很多，那么在減少森林資源被燒毀和保障林區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的同時(shí)，可節(jié)約大量人力、物力和財(cái)力的消耗。

參考文獻(xiàn)

[1]王冠群.風(fēng)力滅火機(jī)的發(fā)展史[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備, 2001，29（1）：31-32.

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).林業(yè)機(jī)械便攜式風(fēng)力滅火機(jī)GB/T10280-2008[S].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[3]呂敬群,孟慶良.風(fēng)力滅火機(jī)具研究概述[J].森林防火, 2008，（1）:40-42.

[4]王秋平.小松HB2302風(fēng)力滅火機(jī)的性能分析[J].森林防火,2008,(4):19-21.

[5]范垣宵.細(xì)水霧滅火過(guò)程數(shù)值模擬及氣動(dòng)高能滅火機(jī)具的研制[D].杭州:浙江大學(xué)，2006.

[6]褚雙磊,俞國(guó)勝,秦瑞鴻.軸流式風(fēng)力滅火機(jī)的高速軸流風(fēng)機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J].空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào)2010，28 （5）：564-570.

[7]劉長(zhǎng)生.CO2氣瓶輔助風(fēng)力滅火機(jī)滅火的研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，30（11）：154-157.

[8]李書林.空氣引射風(fēng)力滅火機(jī)的研究及其性能影響因素分析[D].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[9]黃志軍.高速氣流滅火機(jī)理及其能量的研究[J].中國(guó)林業(yè)，2009，(2):38.

[10]劉江洲.淺談6MF-26新型風(fēng)力滅火機(jī)的原理和效能[J].陜西林業(yè)科技，2002，(4):63-64，87.

（責(zé)任編輯：陳小華）

中圖分類號(hào)：S762.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

基金項(xiàng)目：湖南省科技計(jì)劃資助項(xiàng)目（2015JC3095）；948項(xiàng)目（森林火災(zāi)的DEVS預(yù)測(cè)及滅火資源調(diào)度技術(shù)引進(jìn)）

收稿日期：2015-10-21