泡沫滅火劑性能及應(yīng)用探析

王偉軒，羅振海

(1.廣東省消防總隊(duì)，廣東 廣州 510640； 2.廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，廣東 廣州 510330)

泡沫滅火劑性能及應(yīng)用探析

王偉軒1，羅振海2

(1.廣東省消防總隊(duì)，廣東 廣州 510640； 2.廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，廣東 廣州 510330)

以常見(jiàn)的空氣泡沫滅火劑為例，介紹了泡沫滅火劑的滅火機(jī)理，并結(jié)合產(chǎn)品性能的主要參數(shù)，分析影響泡沫滅火劑滅火性能的因素，提出了在實(shí)際使用中易出現(xiàn)的問(wèn)題。倡導(dǎo)加強(qiáng)消防員培訓(xùn)，合理選用滅火劑，避免因使用不當(dāng)而導(dǎo)致降低泡沫滅火劑的滅火效能。

泡沫滅火劑；滅火性能；影響因素

近年來(lái)，我國(guó)泡沫滅火劑種類、生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量均有很大提高。根據(jù)產(chǎn)生方式，泡沫滅火劑可分為化學(xué)泡沫滅火劑和空氣泡沫滅火劑，空氣泡沫滅火劑又分為蛋白泡沫、水成膜泡沫、合成泡沫、抗溶性泡沫。按泡沫的發(fā)泡倍數(shù)，可分為高倍數(shù)泡沫、中倍數(shù)泡沫和低倍數(shù)泡沫。高倍數(shù)泡沫滅火劑適用于密閉空間，如船艙、隧道等，可快速充滿著火空間進(jìn)行滅火；中倍數(shù)泡沫滅火劑因其發(fā)泡倍數(shù)在20～200倍，射程低于低倍數(shù)泡沫滅火劑，適用固定滅火系統(tǒng)，靠近火源的地方；低倍數(shù)泡沫滅火劑具有射程遠(yuǎn)、流動(dòng)快等特點(diǎn)，常用于消防車、石化煉油廠、油庫(kù)等。因此，應(yīng)根據(jù)著火物質(zhì)不同，選擇相適應(yīng)的泡沫滅火劑，避免因使用不當(dāng)而導(dǎo)致降低滅火效能，延誤火災(zāi)撲救進(jìn)程。

1 泡沫滅火劑的性能

1.1 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

目前我國(guó)空氣泡沫滅火劑的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為《泡沫滅火劑》(GB 15308—2006)和《A類泡沫滅火劑》(GB 27897—2011)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了泡沫滅火劑的凝固點(diǎn)、發(fā)泡倍數(shù)、析液時(shí)間、滅火性能等多項(xiàng)指標(biāo)要求[1-2]。其中A類泡沫滅火劑適用于建筑火災(zāi)，擴(kuò)散速度快，能滲透并粘附在可燃物表面上。與普通泡沫滅火劑比較，無(wú)需考察界面張力和擴(kuò)散系數(shù)，但增加了潤(rùn)浸性要求。而國(guó)外泡沫滅火劑有水溶性液體表面、非水溶性液體表面和A類火災(zāi)之分，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為ISO 7203、BSEN 1568、NFS 60-211～214和NFPA 1150等。

1.2 滅火機(jī)理

泡沫滅火劑具有密度小、流動(dòng)性、黏附性、持久性和抗燒性等特點(diǎn)，產(chǎn)生的泡沫將迅速漂浮、附著于燃燒物質(zhì)表面，隔絕空氣來(lái)達(dá)到滅火的目的[3]。其滅火作用主要包括：(1)隔絕燃燒物的液相與助燃物的氣相；(2)泡沫及水分氣化吸熱，起到冷卻作用；(3)蒸汽稀釋燃燒區(qū)氧氣濃度。

1.3 產(chǎn)品性能分析

《泡沫滅火劑》和《A類泡沫滅火劑》規(guī)定了泡沫滅火劑滅火性能的試驗(yàn)方法及對(duì)應(yīng)級(jí)別指標(biāo)要求。普通泡沫滅非水溶性液體燃料火試驗(yàn)有緩釋放滅火試驗(yàn)和強(qiáng)釋放滅火試驗(yàn)，區(qū)別在于泡沫射流著落位置，分別為擋板中間和油盆中間?？谷苄耘菽瓬缁饎?yīng)進(jìn)行滅水溶性液體燃料火試驗(yàn)，燃料為丙酮。A類泡沫液應(yīng)進(jìn)行滅A類火試驗(yàn)，火災(zāi)模型為GB 4351.1—2005中2A型木垛火。滅火性能的級(jí)別根據(jù)滅火成功所用的時(shí)間進(jìn)行劃分，時(shí)間越短，滅火性能越好[4]。泡沫滅火劑的抗燒水平是指覆蓋于油盤(pán)面上的一定厚度的泡沫層，在規(guī)定的火焰輻射作用下，泡沫被全部破壞，整個(gè)油盤(pán)內(nèi)布滿火焰，并達(dá)到自由燃燒所需的時(shí)間?？篃绞呛饬颗菽臒岱€(wěn)定性和抵抗火焰輻射能力的一個(gè)指標(biāo)。滅火及抗燒試驗(yàn)如圖1所示。而泡沫的隔絕能力是泡沫滅火劑滅火性能的重要指標(biāo)，與之相關(guān)的參數(shù)主要為不透氣性、動(dòng)力黏度系數(shù)、剪切力等，具體表現(xiàn)為表面張力、發(fā)泡倍數(shù)、析液時(shí)間。

圖1 滅火及抗燒試驗(yàn)

2 滅火性能及影響因素

泡沫滅火劑的性能包含多方面，但發(fā)泡倍數(shù)、析液時(shí)間、表面張力等指標(biāo)的好壞，直接影響滅火性能。其中表面張力衡量了泡沫的流動(dòng)性，表面張力越大，泡沫流動(dòng)性越慢，在滅火過(guò)程中易造成泡沫析液，非成膜型泡沫滅火劑用比流動(dòng)性體現(xiàn)。此項(xiàng)差別在《泡沫滅火劑》滅火試驗(yàn)中較難體現(xiàn)，大面積火災(zāi)中(如油庫(kù)火災(zāi))效果明顯。而發(fā)泡倍數(shù)和析液時(shí)間是泡沫好壞的關(guān)鍵指標(biāo)。發(fā)泡倍數(shù)與滅火劑中表面活性劑的成分和計(jì)量有關(guān)，體現(xiàn)滅火劑的發(fā)泡能力。不同發(fā)泡倍數(shù)的泡沫滅火劑，滅火能力不同，使用中應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的滅火劑。同類泡沫滅火劑，發(fā)泡倍數(shù)不同對(duì)滅火性能的影響微小。

2.1 析液時(shí)間對(duì)滅火效果的影響

析液時(shí)間是衡量泡沫成型后的穩(wěn)定性能。滅火劑如需取得更好的滅火效果，應(yīng)保證泡沫滅火劑的成型時(shí)間更長(zhǎng)，提高抗析液能力。表1列舉了同一批次、同一型號(hào)規(guī)格不同析液時(shí)間泡沫滅火劑的試驗(yàn)結(jié)果(儲(chǔ)罐不同，儲(chǔ)存時(shí)間均為1年)。從表1的結(jié)果可以看出，相同泡沫滅火劑在不同儲(chǔ)存條件下，可能出現(xiàn)不同的變化。產(chǎn)生滅火劑性能變化的原因可能為儲(chǔ)存溫度或容器的密封性。1號(hào)樣品可能發(fā)生了老化變質(zhì)現(xiàn)象，導(dǎo)致析液時(shí)間嚴(yán)重偏低，對(duì)泡沫滅火劑滅火性能的影響也是顯著的。分析原因可能為泡沫抗析液能力降低，滅火劑泡沫成型后受火焰、高溫影響，極易析液變成泡沫混合液，與燃燒物質(zhì)混合，導(dǎo)致滅火失敗。

表1 不同析液時(shí)間泡沫滅火劑的試驗(yàn)結(jié)果

2.2 環(huán)境對(duì)滅火效果的影響

滅火試驗(yàn)是一項(xiàng)大型滅火劑質(zhì)量檢驗(yàn)工作，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)環(huán)境溫度10～30 ℃、風(fēng)速3 m·s-1(接近油盤(pán)處)。而在滅火救援實(shí)戰(zhàn)中，泡沫滅火劑使用的環(huán)境條件更是不可選擇的。但根據(jù)實(shí)際檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，試驗(yàn)溫度對(duì)滅火劑的滅火效果有一定的影響。因此，分析環(huán)境條件(溫度、風(fēng)速)對(duì)滅火劑滅火效果的影響，有助于提高滅火救援工作中泡沫滅火劑的使用效能。

2.2.1 溫度

選取同一3%AFFF泡沫滅火劑，分別在不同的環(huán)境溫度下進(jìn)行滅火試驗(yàn)，風(fēng)速穩(wěn)定在0.5 m·s-1左右。圖2的試驗(yàn)結(jié)果反映出隨著試驗(yàn)溫度的升高，滅火時(shí)間延長(zhǎng)，抗燒時(shí)間縮短。分析原因可能為溫度升高，泡沫表面張力降低，發(fā)泡成型的泡沫易流動(dòng)析液，可穩(wěn)定覆蓋著火燃料表面的泡沫變少，滅火效果降低。

圖2 不同溫度下的滅火試驗(yàn)對(duì)比

2.2.2 風(fēng)速

風(fēng)速對(duì)滅火劑滅火性能的影響主要體現(xiàn)在室外火災(zāi)，由于風(fēng)向的不確定性，風(fēng)速過(guò)大會(huì)導(dǎo)致火焰接觸泡沫層表面，加快泡沫析液，縮短了抗燒時(shí)間。在油盆火試驗(yàn)中，風(fēng)速的影響主要體現(xiàn)在抗燒時(shí)間的縮短，分析原因?yàn)椋?1)中心火焰隨風(fēng)壓低，接觸泡沫表面，加快泡沫析液或蒸發(fā)；(2)風(fēng)也會(huì)把已成型的泡沫層分開(kāi)，導(dǎo)致泡沫層不穩(wěn)定，燃料揮發(fā)，易復(fù)燃。在滅火救援實(shí)戰(zhàn)中，風(fēng)速的影響也較大，主要表現(xiàn)為泡沫在著火表面的覆蓋率及穩(wěn)定性受到影響。

3 泡沫滅火劑在使用中易出現(xiàn)的問(wèn)題

根據(jù)目前消防泡沫使用情況，發(fā)現(xiàn)在使用過(guò)程中易出現(xiàn)以下幾方面的問(wèn)題：(1)泡沫液與水混合比例不一致，如3%型的泡沫滅火劑當(dāng)成6%的滅火劑使用，表面張力提高，降低了泡沫流動(dòng)性，導(dǎo)致泡沫滅火劑到達(dá)指定位置需要更長(zhǎng)時(shí)間，影響滅火救援工作。(2)發(fā)泡壓力過(guò)大或過(guò)小，壓力過(guò)低產(chǎn)生的負(fù)壓不足，發(fā)泡效果不好；壓力過(guò)高會(huì)導(dǎo)致發(fā)泡倍數(shù)降低。(3)泡沫滅火劑的混合使用，為使泡沫滅火劑能有效保存和使用，均添加了不同的穩(wěn)定劑等多種組分。在泡沫滅火劑的混合配比中，由于添加劑可能有陽(yáng)離子型或陰離子型，極易相互作用，破壞原有泡沫液的作用[5]。因此，在實(shí)際使用中應(yīng)加強(qiáng)消防員培訓(xùn)，合理選用滅火劑，避免因使用不當(dāng)而導(dǎo)致降低泡沫滅火劑的滅火效能，延誤火災(zāi)撲救的最佳時(shí)機(jī)。如存有化工原料的倉(cāng)庫(kù)內(nèi)著火，使用高倍數(shù)泡沫滅火劑可快速發(fā)泡并充滿倉(cāng)庫(kù)，達(dá)到滅火目的。另外，高倍數(shù)泡沫中含有大量的空氣，對(duì)受困在倉(cāng)庫(kù)的傷員有補(bǔ)給氧氣的作用。

4 結(jié)論

4.1 泡沫滅火劑的性能包含多方面，但發(fā)泡倍數(shù)、析液時(shí)間、表面張力等指標(biāo)的好壞，直接影響滅火性能。發(fā)泡倍數(shù)衡量泡沫液的發(fā)泡能力，析液時(shí)間衡量泡沫在常溫下的穩(wěn)定性，表面張力衡量泡沫的流動(dòng)性，表面張力越大，泡沫流動(dòng)性越慢，在滅火過(guò)程中易造成泡沫析液(大面積火災(zāi)中效果明顯)。滅火環(huán)境(溫度、風(fēng)速)也會(huì)造成一定的影響，溫度高、滅火時(shí)間長(zhǎng)，抗燒時(shí)間短；而風(fēng)速過(guò)大會(huì)導(dǎo)致火焰接觸泡沫層表面，加快泡沫析液，縮短抗燒時(shí)間。

4.2 泡沫滅火劑的使用不僅與產(chǎn)品性能有關(guān)，還與發(fā)泡設(shè)備、消防人員技術(shù)水平等有關(guān)。如在使用中有設(shè)備堵塞、泡沫液混合比、陰/陽(yáng)離子型泡沫液混合等錯(cuò)誤操作，會(huì)降低泡沫滅火劑的滅火效能。因此，我們應(yīng)加強(qiáng)消防員培訓(xùn)，合理選用滅火劑，對(duì)發(fā)泡設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)，避免延誤火災(zāi)撲救的最佳時(shí)機(jī)。

[1] 公安部天津消防研究所,美國(guó)安素公司.泡沫滅火劑:GB 15308—2006[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007.

[2] 公安部天津消防研究所,昆山寧華消防系統(tǒng)有限公司.A類泡沫滅火劑:GB 27897—2011[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2012.

[3] 徐曉楠.滅火劑與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[4] 陸強(qiáng),包志明，陳濤，等.A類泡沫滅火劑滅火性能試驗(yàn)研究[J].滅火劑與阻燃材料，2013，32(2)：177-179.

[5] 劉洪強(qiáng)，熊偉.泡沫滅火劑在滅火應(yīng)用中的問(wèn)題分析[J].滅火劑與阻燃材料，2013，32(12)：1397-1399.

(責(zé)任編輯 馬 龍)

Analysis on the Performance and Application of Foam Extinguishing Agent

WANG Weixuan1, LUO Zhenhai2

(1. Fire Corps of Guangdong Province, Guangzhou 510640, China; 2. Guangdong Testing Institute of Product Quality Supervision, Guangzhou, Guangdong Province 510330, China)

This paper introduces the fire suppression mechanism of air foam extinguishing agent, analyzes the factors affecting fire extinguishing performance based the main parameters of foam extinguishing products, and points out the problems of its use in practice. In order to avoid decreasing air foam’s extinguishing capability due to improper operation and delaying the best time of firefighting, measures like strengthening firefighter’s training and reasonable selection of extinguishing agent are proposed.

foam extinguishing agent; fire extinguishing performance; influence factor

2017-04-06

王偉軒(1974— )，男，寧夏中寧人，高級(jí)工程師； 羅振海(1985— )，男，江西九江人，工程師。

TQ569

A

1008-2077(2017)08-0023-03