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消防知識(shí)
油類火災(zāi)滅火劑及其應(yīng)用研究進(jìn)展
來源：消防檢測(cè) 時(shí)間：2019-07-16 08:54:19
石油作為多種烴類的混合物，其組成成分都是閃點(diǎn)較低的可燃液體。因此石油作為一種易燃易爆液體，發(fā)生火災(zāi)時(shí)具有燃燒速度快、火勢(shì)兇猛、輻射熱強(qiáng)、沸騰噴濺、擴(kuò)散蔓延等危害性，甚至?xí)l(fā)生爆炸，火災(zāi)危險(xiǎn)性極大，一旦發(fā)生火災(zāi)會(huì)造成經(jīng)濟(jì)和政治上的損失和后果。特別是在戰(zhàn)場(chǎng)上要減少傷亡、搶得戰(zhàn)機(jī)，對(duì)于滅火速度和效率就提出了更高的要求。目前對(duì)于油類火災(zāi)的撲救仍然比較困難，還沒有理想的有效的滅火劑投入使用。本文綜述常用的幾種油類火災(zāi)撲救中采用的火火劑，對(duì)他們的滅火原理、性能進(jìn)行了比較，指出了其優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用前景。
一、水成膜滅火劑
水成膜泡沫滅火劑是世界上公認(rèn)的是目前性能佳的油類滅火劑，在發(fā)達(dá)油類滅火劑市場(chǎng)所占分額從上世紀(jì)七十年代的7．8％已上升到現(xiàn)在的71．3％。我國(guó)該滅火劑的生產(chǎn)還處于起步階段，所占油類滅火劑的市場(chǎng)分額不足6％，發(fā)展空間巨大。在撲救油類火災(zāi)的滅火劑中，水成膜泡沫滅火劑由于其水成膜及泡沫的雙重滅火作用，具有極佳的滅火效果。
水成膜泡沫滅火劑的滅火原理基于很低濃度的碳氟表面活性劑水溶液在油面上的鋪展。碳氟表面活性劑(碳?xì)浔砻婊钚詣┓肿犹細(xì)滏溨械臍湓硬糠只蛉坑梅尤〈纬傻囊活愄胤N表面活性劑)是目前所有表面活性劑中表面活性高的一類，其突出的性質(zhì)之一是它能把水的表面張力降低到很低，以致水溶液可在油面上鋪展形成一層水膜。這種能夠在油面上鋪展形成水膜的碳氟表面活性劑水溶液俗稱“輕水”。若將“輕水”制成泡沫，即為水成膜泡沫滅火劑(或稱“輕水”泡沫滅火劑)。
水成膜泡沫滅火劑的滅火作用是由漂浮于油面上的水膜層和泡沫層共同承擔(dān)的。當(dāng)把輕水泡沫噴射到燃油表面時(shí)，泡沫迅速在油面上散開，并析出液體冷卻油面。析出的液體同時(shí)在油面上鋪展形成一層水膜，與泡沫層共同抑制燃油揮發(fā)。這不僅使油與空氣隔絕，而且泡沫受熱蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣還可以降低油面上氧的濃度，水溶液的鋪展作用又可帶動(dòng)泡沫迅速流向尚未滅火的區(qū)域進(jìn)一步滅火。
然而近由于美國(guó)環(huán)保局公告全氟辛烷磺酸鹽(PFOS)在環(huán)境中非常穩(wěn)定，不易降解，在人類和動(dòng)物體內(nèi)會(huì)長(zhǎng)期積聚而造成危害。世界上大的水成膜泡沫滅火劑生產(chǎn)商和供應(yīng)商美國(guó)3M公司也因此宣布停產(chǎn)水成膜泡沫滅火劑的主要原料全氟辛烷磺酸鹽(PFOS)。公安部上海消防研究所的葉明生通過對(duì)水成膜泡沫滅火劑的原理、碳氟表面活性劑優(yōu)點(diǎn)及其毒性等方面的分析，指出對(duì)水成膜泡沫滅火劑持懷疑或否定的態(tài)度是不可取的，也是錯(cuò)誤的。我們?cè)谶M(jìn)行水成膜泡沫滅火劑的研究和使用過程中要注意環(huán)境保護(hù)問題。
但是由于水成膜泡沫滅火劑中重要的組成部分---氟碳表面活性劑的生產(chǎn)技術(shù)尚未掌握，國(guó)內(nèi)所需的氟碳表面活性劑大多從美國(guó)3M公司進(jìn)口。因此，選擇和制備性能優(yōu)異且價(jià)格低廉的碳氟表面活性劑是關(guān)鍵因素之一。綜上所述，我國(guó)對(duì)于碳氟表面活性劑的開發(fā)、性能研究及在水成膜泡沫滅火劑的應(yīng)用領(lǐng)域方面與國(guó)外相比尚有較大差距。
二、干粉滅火劑
干粉滅火劑在當(dāng)今滅火劑領(lǐng)域以其特有的性能占有相當(dāng)重要的地位。干粉按其使用范圍，一般可分為普通干粉和多用途干粉兩大類。普通干粉主要用于撲救甲、乙、丙類液體火災(zāi)(B類火災(zāi))、可燃?xì)怏w火災(zāi)(C類火災(zāi))以及帶電設(shè)備火災(zāi)，因而又稱BC類干粉。多用途干粉不僅適用于B類火災(zāi)、C類火災(zāi)和帶電設(shè)備火災(zāi)，還適用一般固體火災(zāi)(A類火災(zāi))，因而又稱ABC干粉。
關(guān)于干粉的滅火機(jī)理[3]一般認(rèn)為有兩種可能：一是認(rèn)為干粉在火焰中分解汽化、產(chǎn)生游離基，進(jìn)入氣相與燃燒產(chǎn)物的游離基作用，終止燃燒反應(yīng)鏈，即所謂的均相機(jī)理；另一種認(rèn)為，燃燒產(chǎn)物產(chǎn)生的游離基與干粉的固體表面作用，終止燃燒反應(yīng)鏈，即所謂的非均相機(jī)理。近年來，國(guó)外又有人提出了新的滅火機(jī)理——吸熱滅火機(jī)理。新機(jī)理認(rèn)為，由于干粉吸收了大量的熱能，使燃燒的反應(yīng)鏈不能持續(xù)下去而滅火。并認(rèn)為干粉中只有小于某一特定粒徑的粒子(以下簡(jiǎn)稱小粒子)在火焰中完全分解汽化，吸收大量的熱能，才能在滅火中起主要作用。干粉中的大粒子對(duì)總體的滅火效能影響不大，盡管與此機(jī)理相關(guān)的某些實(shí)驗(yàn)與計(jì)算的結(jié)果具有很強(qiáng)的說服力，但該機(jī)理仍未完全闡明微觀的滅火歷程，所以還不被人們一致接受。干粉的速效滅火機(jī)理仍被國(guó)際消防界列為當(dāng)今消防化學(xué)中尚未完全解決的六大問題之一。
但在撲救油類火災(zāi)時(shí)，一旦干粉粒子噴射到著火油面后，由于粒子表面的疏水膜具有很強(qiáng)的親油性，干粉粒子很快沉人油中，又因?yàn)槠胀ǜ煞蹨缁鸬睦鋮s作用甚微，局部殘存的小火苗又會(huì)引燃整個(gè)油面。這就是干粉使用中遇到的具挑戰(zhàn)性的問題——抗復(fù)燃性問題。盡管這一問題很早引起了人們的注意，但至今國(guó)內(nèi)外尚未見有抗復(fù)燃干粉實(shí)際應(yīng)用的報(bào)道。
三、泡沫滅火劑
泡沫滅火劑是能與水相容，并且可以通過化學(xué)反應(yīng)或機(jī)械方法產(chǎn)生滅火泡沫的滅火藥劑。根據(jù)生產(chǎn)泡沫機(jī)理的不同，泡沫滅火劑分為空氣泡沫滅火劑和化學(xué)泡沫滅火劑兩類?？諝馀菽瓬缁饎┯址譃榈捅稊?shù)泡沫、中倍數(shù)泡沫和高倍數(shù)泡沫三類?？諝馀菽址Q機(jī)械泡沫，是由一定比例的泡沫液、水和空氣在泡沫產(chǎn)生器中進(jìn)行機(jī)械混合攪拌而生成的膜狀氣泡群，泡內(nèi)一般為空氣；而化學(xué)泡沫是由酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)及泡沫穩(wěn)定劑相互作用而形成的膜狀氣泡群，氣泡內(nèi)主要是二氧化碳?xì)怏w。
泡沫滅火劑的滅火原理[4]：主要是水的冷卻作用和泡沫隔絕空氣的窒息作用，具體如下：(1)燃燒物表面形成泡沫覆蓋層，可以使燃燒物表面與空氣隔絕；(2)泡沫層封閉了燃燒物表面，可以遮斷火焰的熱輻射，阻止燃燒物本身和附近的可燃物質(zhì)的蒸發(fā)；(3)泡沫析出的液體可對(duì)燃燒表面進(jìn)行冷卻；(4)泡沫受熱蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣能夠降低氧的濃度。
化學(xué)泡沫雖然具有良好的滅火性能，但滅火設(shè)備復(fù)雜，投資大。因此近年來多采用空氣機(jī)械泡沫，尤其是高倍數(shù)泡沫，具有應(yīng)用范圍廣、滅火性能投資少、對(duì)人體無毒害等優(yōu)點(diǎn)。
四、細(xì)水霧滅火劑
細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的滅火機(jī)理[5]主要有：(1)汽化冷卻作用。細(xì)水霧水滴的直徑大約在40—200um左右，比表面積大，極易汽化，吸收大量的熱量，降低火焰溫度，終使火焰熄滅。(2)窒息作用。細(xì)水霧在火場(chǎng)中汽化，體積急劇膨脹，排擠空氣。在燃燒區(qū)周圍形成屏障，降低氧濃度。對(duì)于30m3的有限空間，5L水完全汽化后形成的水蒸氣可使空氣中的氧濃度下降15％左右。(3)阻隔輻射熱作用。細(xì)水霧蒸發(fā)后，蒸氣迅速將燃燒物、火焰、煙籠罩，對(duì)火焰的輻射具有很好的阻隔作用，能有效地阻止輻射熱引燃其他物品，防止火焰蔓延。
細(xì)水霧滅火系統(tǒng)以易取、價(jià)廉的水作為滅火劑，且滅火用水量很少。細(xì)水霧滅火劑滅火速度較快，對(duì)環(huán)境也沒有污染，而且可以大大降低火災(zāi)中的煙氣體積百分比及毒性，冷卻火場(chǎng)溫度。這些必將使細(xì)水霧系統(tǒng)成為有應(yīng)用前景的哈龍?zhí)娲到y(tǒng)。
五、結(jié)語
為能迅速撲滅火災(zāi)，必須按照現(xiàn)代的防火技術(shù)、生產(chǎn)工藝過程特點(diǎn)、著火物質(zhì)的性質(zhì)、滅火劑的性質(zhì)及取用是否便利等原則來選擇滅火劑。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油化工產(chǎn)品在社會(huì)中的應(yīng)用越來越廣泛，油類火災(zāi)的危險(xiǎn)性也越來越大。因此尋找一種滅火性能高，使用方便，來源豐富，成本低廉，對(duì)人體基本無害的滅火劑勢(shì)在必行。我國(guó)對(duì)于新型滅火劑特別是油類火災(zāi)滅火劑的開發(fā)、性能研究以及應(yīng)用領(lǐng)域方面與國(guó)外相比尚有較大差距，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及綜合國(guó)力的不斷增強(qiáng)，各種新產(chǎn)品新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用將會(huì)呈現(xiàn)出廣闊前景。
參考文獻(xiàn)：
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