“1211”大型滅火試驗記

董博義

1972年夏，在江蘇省太倉楊林拆船廠我們組織了一次“1211”大型滅火試驗，試驗的目的是在中國海船規(guī)范中增加新型滅火系統(tǒng)?！?211”是滅火劑鹵代烷二氟一氯一溴甲烷的簡稱。

當(dāng)天，天氣晴朗，很熱。一艘萬噸廢鋼船已沖至廠區(qū)海灘上，在船的第二艙底層已灌水，有一米深。工人們搬著發(fā)燙的油桶，將2噸柴油灌入艙內(nèi)。當(dāng)然，油是浮在水面上的?，F(xiàn)場，人稱“湯教授”的湯彥稚正在檢查船廠工人安裝管路上的噴頭，檢查有沒有加工殘渣。雖汗流浹背，但他仍耐心按圖指導(dǎo)，一絲不拘。

下午三點，岸上見證試驗的領(lǐng)導(dǎo)，以及航運、港監(jiān)、船檢等各部門共800多名代表到達現(xiàn)場。幾輛消防車也全副裝備待命，每輛都有十多名消防員，按隊長命令散開，到達指定位置。試驗組成員都集中在駕駛臺內(nèi)，靜觀試驗過程。他們中有德高望重的公安部消防局總工夏松潮，公安部上海消防研究所的鄭自強，他是全國研究“1211”滅火劑的首席專家，他把多年研究成果無保留地對試驗組講解，如“1211”的滅火機理、理化性能、實驗室試驗記錄，并介紹了多種同族滅火劑的區(qū)別。他鼓勵船上使用高效滅火劑。為配合試驗，他帶來五名試驗測量技術(shù)人員，并隨身攜帶了測量設(shè)備。試驗組成員還有上海職業(yè)病防治研究所專家，在經(jīng)濟上最關(guān)心試驗結(jié)果的應(yīng)是“1211”滅火劑廠——上海致冷劑廠的代表姜玉霜，試驗的成敗關(guān)系著該廠的發(fā)展。同在駕駛臺上還有浙江化工研究所——“1211”研制單位，規(guī)范消防篇的編寫組成員。

指揮員確認各路人馬結(jié)集完畢后，命令消防員將一桶汽油倒入試驗艙。消防員完成此工作后，立刻退回原位。

“點火”，隨著指揮員一聲令下，身著銀色防護服的消防員將點著火的木棒揮向試驗艙口?！稗Z”的一聲巨響，濃煙伴著火焰，從30平方米的艙口沖出，垂直上冒，僅短暫幾秒已高出駕駛臺，熱氣流波及四周，站在駕駛臺旁的謝柏金警官臉也烤紅了。但他鎮(zhèn)定自若，望著兇猛的烈火，低聲對周宗儀講，到30秒開始滅火。這時火焰中心溫度已超過750度。周點頭示意已準備好。

“滅火”，消防員聽到命令，開啟滅火劑容器上的施放閥，“1211”滅火劑在高壓氣體推動下噴向試驗艙，船檢上海辦事處的周宗儀即刻按下秒表。當(dāng)表針指向20秒時，火焰全部熄滅。只有殘煙還在空中漂游。在場者無不驚訝。

指揮員請大家不要走開，二十分鐘后，他先去艙口查看，確認沒有明火后，才叫試驗組見證，并宣告試驗成功。

試驗結(jié)束后，試驗組進入數(shù)據(jù)收集和整理階段。施工組按承諾清理現(xiàn)場。消防規(guī)范組人員馬上投入編制新的一節(jié)規(guī)范——鹵化物液體滅火裝置。

這是船檢局第一次通過科學(xué)試驗編制海船規(guī)范第五篇——消防，第二章固定滅火系統(tǒng)的新篇第六節(jié)——鹵化物液體滅火裝置。該規(guī)范于1973年出版。

這個試驗團隊是如何組織起來的呢？還得從規(guī)范討論會講起。1972年初夏，交通部和六機部聯(lián)合召開海船規(guī)范討論會，船檢系統(tǒng)的董守廉提供信息，講到有一種高效滅火劑。引起我們關(guān)注，我們請周宗儀去邀請新滅火劑的相關(guān)人員與會。

第二天，來了不少人，有上海公安局消防處的謝柏金，公安部上海消防研究所鄭自強，上海致冷劑廠——“1211”滅火劑制造廠技術(shù)員姜玉霜，這是船檢有史以來第一次請到眾多消防專家。他們聽到船上要用新型滅火劑，都抱著極大的熱情來到會場。鄭自強介紹了該滅火劑的研究成果，謝柏金警官介紹了目前消防產(chǎn)品和現(xiàn)場試驗以及應(yīng)用情況。規(guī)范組表示要寫出自己的規(guī)范，我作為消防篇的主編也向大家表示，要編入規(guī)范必須要有定量的科學(xué)依據(jù)。

會上，謝柏金警官調(diào)來一輛面包車，把大家拉到郊區(qū)的一個消防隊，組織了一次“1211”與二氧化碳的對比滅火試驗。先在一平方米油盤內(nèi)放入水，再放入汽油，點燃15秒后，火焰有3米高，用一只7公升二氧化碳滅火器，噴二氧化碳至油面，火焰逐漸縮小，后又復(fù)燃升高， 9秒后，火焰熄滅，二氧化碳也用完了。接著在第二只油盤放水，放汽油，點火，15秒后，油火的氣流使大家感到灼熱。謝柏金手持一只二公斤的小型“1211”滅火器，靠近油盤至2米距離，打開施放閥，沿貼近油面對準火焰，像刀切火焰，僅2秒就把火焰熄滅。這使第一次看到試驗的代表十分驚奇，大家都認定這種滅火劑能突破規(guī)范規(guī)定，訂立新規(guī)范。

圖1：鹵化滅火系統(tǒng)重要參考資料

當(dāng)天晚上，我就行動起來，思考試驗大綱。先查了蘇聯(lián)船舶消防規(guī)范，其中有鹵化物“2402”規(guī)定，因為“1211”和“2402”都是鹵代烷，屬同一類滅火劑。接著查俄文雜志《造船》，找到了一篇文章，文中有涉及“2402”實船試驗的專題。我借鑒文章內(nèi)容編寫了“1211”試驗計劃大綱。天亮后騎車趕到科學(xué)會堂，開會研究試驗大綱和下一步行動。經(jīng)團隊研究，大家覺得基本可取。之后，謝柏金警官向滅火劑廠提出，試驗用滅火劑二噸由廠方免費提供，當(dāng)時的廠代表姜玉霜是個技術(shù)人員，馬上電話告訴廠長?！?211”滅火劑價格當(dāng)時是每公斤20元，二噸就是4萬元，我們每月工資才幾十元。廠長接電話后立即趕來開會并同意免費提供試驗用滅火劑。隨后，試驗船、試驗經(jīng)費等問題也很快解決。

試驗準備時間只有一個月，于是我們?nèi)w總動員。由船檢湯彥稚去船廠借人和采購鋼板和鋼管，另一同事去船廠加工滅火管路的噴頭，因“1211”要求霧化好，有效覆蓋試驗區(qū)才能滅火。船廠作為特急件下達生產(chǎn)。

船廠安排了焊工和管工，連同生產(chǎn)設(shè)備也一起帶來，由湯彥稚組織施工隊，駐進楊林拆船廠。試驗組也急忙到船實地確定試驗艙，公安部消防局科技處處長吳啟鴻又請夏松潮總工來主持試驗場地設(shè)計。最后確定試驗分二個階段，小試驗艙選取艏尖艙，艙容110立方米，注水后實際試驗艙容為97立方米。大試驗艙選第二艙，注水后艙容為2800立方米。

時值盛夏，烈日當(dāng)空，施工隊立刻忙了起來。工人們在湯彥稚的指導(dǎo)下按圖焊接和切割鋼板，以符合艙口尺寸。第二艙蓋上面開一個試驗開口和噴頭安裝孔，管工按圖連接管路。三天后，船廠那邊也加工好了幾十只噴頭……

圖2：編制海船規(guī)范第五篇消防

小試驗開場。說小，也是相對的，97立方米的滅火試驗，此前中國從未做過，試驗時會不會發(fā)生爆炸，就是久經(jīng)火場的謝柏金和夏松潮都說要加小心。試驗開始，消防隊派了一輛消防車，拉開消防軟管，隨時準備應(yīng)對意外事態(tài)。隨著現(xiàn)場指揮謝柏金發(fā)出“點火”命令，大火瞬間升起，30秒后，謝柏金命令：“滅火”。滅火劑在高壓氣體驅(qū)動下沿管路噴入試驗艙，火勢立刻縮小了。但不一會，后火又冒了上來，直至消防員放泡沫滅火劑入艙才熄滅。試驗組討論后認為：首次試驗用的滅火劑劑量太小了。

然后，調(diào)整劑量。通過多次試驗得出，小試驗使用每立方米107克的劑量都能滅火，并且收集了很多數(shù)據(jù)，如滅火后殘留氣體成分、毒性等，同時還確定大試驗的劑量為每立方米180克。經(jīng)試驗后重新核對數(shù)據(jù)，實際滅火劑量是每立方米173克。

1973年新規(guī)范中消防篇第二章第6節(jié)就是通過這樣的試驗制訂的，并印發(fā)了參考資料供各單位參考。陸上很多單位也應(yīng)用此系統(tǒng)。

在沈肇圻主持下，研究制訂了IMO消防分委會FP與會方案，經(jīng)交通部批準在1976至1977的國際海事組織IMO消防分委會會議上，我代表中國提出消防方面增加鹵代烷1211即二氟一氯一溴甲烷滅火系統(tǒng)的提案。經(jīng)過討論，全體同意增加這一節(jié)，各國都未做過類似試驗，提不出具體意見，但他們不相信這么低的劑量能滅火，提出要增加劑量。當(dāng)然，我們也只是根據(jù)試驗結(jié)果提出的，講不出更多的道理。經(jīng)協(xié)商，提高些劑量，采納中國提出的應(yīng)用鹵代烷“1211”系統(tǒng)的規(guī)定。

新規(guī)范公布后遠洋船和部分國內(nèi)航行船舶在滅火系統(tǒng)中采用了這一系統(tǒng)。后來，我有機會上船進行每四年一次的檢查，確定儲瓶內(nèi)“1211”滅火劑有沒有漏逸，即要查明儲量有否減少。當(dāng)時是冬天，我告訴輪機長，“1211”的沸點是攝氏負4度，在常溫下“1211”是低壓液體，只要放掉儲瓶內(nèi)的推動“1211”用的壓縮空氣，連一根尼龍管，二頭接至閥上，就能量得“1211”液位。計算出體積，再查一下實際溫度下的比重，算得儲存量。因此很快完成檢查工作，確定無變化。

通過科學(xué)試驗，我們?nèi)〉玫某晒饕袃牲c：一是將針對油類的高效滅火劑首次引入規(guī)范，對油船消防做出貢獻；二是用科學(xué)試驗作為依據(jù)，在國際海事組織提出提案，并經(jīng)討論列入國際規(guī)則，從此我們在國際海事舞臺上開始有了發(fā)言權(quán)。

補 記

今天，大型消防滅火試驗過去將近半個世紀了，但有些方面仍然值得深思：

一、鹵代烷滅火劑“1211”國際上都是按體積濃度6.0%計算滅火劑量，即每立方米容積需放入440克滅火劑才能滅火，而我們小艙滅火試驗的滅火劑量在每立方米105克就撲滅了油火，大艙滅火才選用每立方米173克，都撲滅了油火。這是為什么？

二、國際上未能解釋為什么用二氧化碳滅火的劑量是30%，而用鹵代烷“1211”試驗得出的滅火劑量是6.0%？滅火機理至今提不出來。

三、為什么鹵代烷滅火速度在大型滅火試驗時也只有十幾秒，且油火不會復(fù)燃，而二氧化碳對油火的滅火時間遠大于此，且會復(fù)燃？

經(jīng)仔細復(fù)查，可以讓數(shù)據(jù)說話。

一、國際上用于測定鹵代烷的滅火劑量與測定二氧化碳的方法是同樣的，都是小尺寸的閉杯方法，都是按均勻分布計算滅火劑量。而我們試驗后，測量得出的艙內(nèi)滅火劑在滅火后艙內(nèi)不均布。經(jīng)專業(yè)人員測量：滅火后艙內(nèi)底層有4%容積濃度“1211”氣體，相當(dāng)于296克/立方米，遠遠大于放入艙內(nèi)173克/立方米（平均值）；在中層有2%容積濃度“1211”氣體，相當(dāng)于148克/立方米，接近173克/立方米（平均值）；上層為0。至于油面上劑量是多少不清楚，因測量點與液面有一定距離。

二、由于“1211”的分子量很重，為165.764，而空氣的混合比重是28.851，標準狀態(tài)下，它是空氣的5.746倍重，“1211”氣體在750度高溫下單位容積相比仍是大氣的1.646倍，不會被對流逸出。在滅火過程中，它比熱煙氣重得多，滅火時以重力加速度向下，如百米冠車，一口氣直奔終點——試驗艙底部液面上，直接撲向液面油類火的始發(fā)地，并積聚在液面上達足夠濃度，這才是能在20秒內(nèi)快速撲滅2800立方米的大艙火焰的原因。這個時間包括了滅火劑從站室施放至大試驗艙的時間，實際滅火時間可能只有17秒。而二氧化碳滅火時，因其分子量是44，伴隨火焰熱氣流的加熱，一部分被空氣對流，僅一部分以緩慢速度擴散，要達到可燃液體表面，并達到了28%濃度才能滅火，由于油艙壁溫度仍很高，二氧化碳如不持續(xù)補充，一旦因?qū)α鳚舛认陆?，則會復(fù)燃，因此滅火時間長。

三、試談鹵代烷氣體滅火機理。滅火氣體根據(jù)在火場中能否被對流，可分為二類，輕氣體和重氣體。

輕氣體滅火劑的滅火機理：如二氧化碳，分子量為44.032，常溫下它是空氣的1.526倍，當(dāng)火場溫度升高至攝氏200度時，二氧化碳氣體比大氣中的空氣（相當(dāng)分子量是28.851）輕是空氣的0.94倍；在750度高溫下，它是空氣的0.437倍。滅火中部分被對流逸出，其他的要擴散至全容積達到28%以上才能窒息火焰。滅火是按滅火劑均勻分布機理實現(xiàn)。如果有局部區(qū)域含氧量因?qū)α饕莩雠撏?，就會?fù)燃。

重氣體滅火劑的滅火機理：在滅火時，滅火劑分布是不均勻的，只要在艙內(nèi)液面上積聚了高濃度滅火劑，將可燃液體與空氣隔離，就能滅火。因此，對撲救油類火災(zāi)，它不必充滿全容積，只是高濃度覆蓋整個液面面積即可。由于在滅火中艙內(nèi)濃度不均勻，中、上層滅火劑濃度逐步下降，直至為零。因此對A類火災(zāi)不適合，除非要高劑量使可燃物被覆蓋和達到與空氣隔離。

重氣體滅火劑的滅火機理：它只有通過大型試驗和數(shù)據(jù)測量才有可能發(fā)現(xiàn)。這次是試驗后將近半個世紀重新審視數(shù)據(jù)，計算分析才發(fā)現(xiàn)的。

西方國家直至目前仍將所有氣體按均布測定滅火劑的劑量。因此他們解釋不了重氣體的滅火機理：為什么二氧化碳滅火劑量是28%，而鹵代烷只有6%。

這個機理有什么用途？

1、試驗證明：重氣體滅火劑在滅火時是快速向下至液面積聚，快速滅火，對滅油類火災(zāi)是高效的，應(yīng)在油船上大力推廣使用。

2、要加快發(fā)展重氣體滅火劑的開發(fā)研究，對重氣體滅火劑按可燃液體液面計算滅火劑量，不必按均布計算，以合理使用。

3、管路設(shè)備的設(shè)計和布置要考慮到滅火劑是快速向下，因此機艙和貨油泵艙的中層和上層的所有可能形成的油盤處所，都是要有滅火劑覆蓋，劑量要足夠。

目前，鹵代烷“1211”因環(huán)保問題已被淘汰，陸上已經(jīng)有替代的產(chǎn)品，如七氟丙烯、TM1230等，可能也適用于油船。因此，應(yīng)研究開發(fā)專為測定重氣體滅火劑的劑量方法，以及新一代“1211”環(huán)保新產(chǎn)品。