高原低壓環(huán)境泡沫滅火劑滅火性能參數(shù)研究

王淮斌 王欽正

摘要：本文基于真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，研究不同海拔高度下低倍數(shù)泡沫滅火劑的發(fā)泡倍數(shù)、析液時(shí)間、滅火時(shí)間等性能參數(shù)隨海拔高度（環(huán)境壓力）變化的規(guī)律。研究結(jié)果表明，隨著海拔高度升高，泡沫滅火劑發(fā)泡倍數(shù)變小、析液時(shí)間變短，泡沫滅火時(shí)間變長(zhǎng)。該研究成果可以為不同海拔高度下A類倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)撲救技戰(zhàn)術(shù)的完善提供理論支撐。

關(guān)鍵詞：低壓環(huán)境;泡沫滅火劑;發(fā)泡倍數(shù);滅火時(shí)間

我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛統(tǒng)籌規(guī)劃科學(xué)合理，建設(shè)的步伐逐年加快，從而驅(qū)動(dòng)高原地區(qū)的交通建設(shè)不斷發(fā)展，高海拔地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷加強(qiáng)。隨著生活的需求和軍事戰(zhàn)略的部署，高原地區(qū)的油庫(kù)、機(jī)場(chǎng)、鐵路、倉(cāng)庫(kù)數(shù)量不斷增多[1-3]。倉(cāng)庫(kù)具有儲(chǔ)存物資集中，火災(zāi)危險(xiǎn)大的特點(diǎn)，倉(cāng)庫(kù)一旦起火，輕則影響正常的物流運(yùn)轉(zhuǎn)，重則造成重大的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失，給社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的影響。倉(cāng)庫(kù)按照火災(zāi)危險(xiǎn)性分類可以分為甲類倉(cāng)庫(kù)、乙類倉(cāng)庫(kù)、丙類倉(cāng)庫(kù)、丁類倉(cāng)庫(kù)、戊類倉(cāng)庫(kù)。其中甲類倉(cāng)庫(kù)是指存放物品的閃點(diǎn)小于28℃的液體或者爆炸下限小于10%的氣體。一旦存放甲類物品的倉(cāng)庫(kù)發(fā)生火災(zāi)，極易造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失，甚至人員傷亡。

由于高原地區(qū)海拔高、空氣稀薄，環(huán)境壓力低，植被覆蓋面積較小，倉(cāng)庫(kù)物質(zhì)火災(zāi)燃燒特性與平原地區(qū)存在較大的區(qū)別，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)蔓延難以預(yù)測(cè)，很難及時(shí)撲滅[4]。此外，泡沫滅火劑是撲滅A類物品倉(cāng)庫(kù)最常用的滅火劑，泡沫滅火劑的性能參數(shù)會(huì)受環(huán)境壓力的影響，并隨著環(huán)境壓力的改變，出現(xiàn)不同程度的變化[5-6]。鑒于此，非常有必要開(kāi)展高原低壓環(huán)境下泡沫滅火劑的性能參數(shù)及撲滅A類火災(zāi)的滅火效能研究，進(jìn)一步豐富火災(zāi)理論知識(shí)，補(bǔ)充高原滅火技戰(zhàn)術(shù)的研究?jī)?nèi)容，服務(wù)和指導(dǎo)滅火救援實(shí)戰(zhàn)，為消防救援隊(duì)撲救高原A類倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)提供了理論和技術(shù)支持。

一、實(shí)驗(yàn)環(huán)境

為了研究泡沫滅火劑在不同環(huán)境壓力下的性能參數(shù)變化規(guī)律，在四川省消防救援總隊(duì)的大力支持和幫助下，選取四川省阿壩州作為實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)。阿壩州地處青藏高原東南邊緣，有盆地區(qū)、山地區(qū)和高原區(qū)，海拔分布廣，北部與青海、甘肅省相鄰。根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求和針對(duì)消防救援隊(duì)實(shí)際作戰(zhàn)要求，選取阿壩州所屬的汶川、馬爾康、紅原、查針梁子四個(gè)高原實(shí)地環(huán)境開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。根據(jù)平原和高原地區(qū)大氣壓和含氧量的不同，大氣壓力與海拔的關(guān)系式可以按照式（1）計(jì)算，得到海拔高度和環(huán)境壓力的關(guān)系如表1所示。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)用泡沫滅火劑為AFFF低倍數(shù)泡沫滅火劑，以《泡沫滅火劑（GB 15308-2006）》為基準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)所用泡沫產(chǎn)生裝置為國(guó)標(biāo)規(guī)范所要求的低倍數(shù)泡沫產(chǎn)生裝置。該裝置由容積為100L的鋼制耐壓儲(chǔ)罐、流量為5.7L/min的標(biāo)準(zhǔn)泡沫槍、示數(shù)范圍是0—1.6MPa的壓力表、高度為1m的鋼制支架、泡沫液輸送管和進(jìn)氣管組成，如圖1所示。

三、結(jié)果與討論

（一）發(fā)泡倍數(shù)

選取平原和四個(gè)高海拔地區(qū)為實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)開(kāi)展AFFF發(fā)泡倍數(shù)的實(shí)地實(shí)驗(yàn)，如圖2所示。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中始終保持泡沫耐壓儲(chǔ)罐達(dá)到額定工作壓力，并對(duì)AFFF在93kPa、87kPa、73kPa、66kPa和59kPa環(huán)境下所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行匯總分析，得到不同海拔高度下AFFF發(fā)泡倍數(shù)變化趨勢(shì)如圖3所示。

從圖3可以看出，隨著海拔逐漸升高AFFF滅火劑的發(fā)泡倍數(shù)逐漸降低，呈現(xiàn)對(duì)數(shù)變化規(guī)律。圖3中隨著環(huán)境壓力逐漸降低AFFF滅火劑的發(fā)泡倍數(shù)由5.51減小到3.99，減小27.6%。

（二）析液時(shí)間

根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，選取93kPa、87kPa、73kPa、66kPa和59kPa環(huán)境下開(kāi)展AFFF析液時(shí)間的實(shí)地實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程與實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

可以看出，隨著海拔逐漸升高AFFF滅火劑的析液時(shí)間逐漸降低，并呈現(xiàn)多項(xiàng)式擬合規(guī)律。隨著環(huán)境壓力逐漸降低AFFF滅火劑的析液時(shí)間由162s減小到33s，減小了79.7%。

（三）滅火效能

選取了平原和高原地區(qū)93kPa、87kPa、73kPa、66kPa、59kPa五個(gè)海拔高度，利用國(guó)標(biāo)規(guī)范所規(guī)定的泡沫槍開(kāi)展AFFF泡沫滅火劑的滅火效果測(cè)試實(shí)驗(yàn)。在不同海拔環(huán)境下進(jìn)行滅火實(shí)驗(yàn)時(shí)要考慮環(huán)境等因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。為了盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差降低實(shí)驗(yàn)事故的風(fēng)險(xiǎn)，在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的選擇時(shí)盡量選取較為平坦空曠且無(wú)風(fēng)或者風(fēng)速特別小的環(huán)境并且環(huán)境溫度要適宜，盡可能避免溫差較大的情況出現(xiàn)。在進(jìn)行滅火實(shí)驗(yàn)時(shí)油料選取為93#車用汽油。油盤(pán)尺寸分別是34B、70B、55B以及144B。不同海拔高度、不同供給強(qiáng)度下實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

在同一供給強(qiáng)度條件下，隨著海拔高度升高，AFFF的滅火時(shí)間也隨之增加。在93kPa—59kPa條件下，供給強(qiáng)度為5.33kg/（min·m2）時(shí)，AFFF滅火時(shí)間由25s增加到81s，增加了224%;供給強(qiáng)度為3.29kg/（min·m2）時(shí)，AFFF滅火時(shí)間由41s增加到117s，增加了185.4%;供給強(qiáng)度為2.59kg/（min·m2）時(shí)，AFFF滅火時(shí)間由61s增加到210s，增加了244.3%;供給強(qiáng)度為1.26kg/（min·m2）時(shí)，AFFF滅火時(shí)間由97s增加到232s，增加了139.2%。

（四）抗燒時(shí)間

滅火實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將抗燒罐放置于鋪滿泡沫滅火劑的罐體中，點(diǎn)燃抗燒罐中油品，記錄時(shí)間，待抗燒罐中火焰引燃燃料表面后，停止實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景與結(jié)果如圖3所示。

從圖3可以看出，隨著海拔逐漸升高AFFF滅火劑的抗燒時(shí)間逐漸降低，呈現(xiàn)出多項(xiàng)式變化規(guī)律。隨著環(huán)境壓力逐漸降低AFFF滅火劑的抗燒時(shí)間由1876s減小到670s，減小了64.3%。

四、結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)研究，選取平原環(huán)境壓力分別是93kPa、87kPa、73kPa、66kPa、59kPa的地區(qū)搭建A類物品火災(zāi)燃燒及滅火實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。開(kāi)展了消防隊(duì)常用的AFFF滅火劑的滅火性能參數(shù)滅火效果實(shí)驗(yàn)，測(cè)試了發(fā)泡倍數(shù)、析液時(shí)間、滅火時(shí)間以及抗燒時(shí)間等隨海拔高度變化的規(guī)律，主要結(jié)論如下：

第一，環(huán)境壓力從93kPa降到59kPa過(guò)程中，AFFF泡沫滅火劑發(fā)泡倍數(shù)隨著海拔升高逐漸減小，減小幅度是27.6%。

第二，環(huán)境壓力在93kPa降到59kPa變化過(guò)程中，AFFF泡沫滅火劑析液時(shí)間隨著海拔升高逐漸減小，減小幅度為79.7%。

第三，在同一供給強(qiáng)度下，隨著海拔高度的升高，AFFF泡沫滅火劑的滅火時(shí)間逐漸增大。

第四，環(huán)境壓力在93kPa降到59kPa變化過(guò)程中，AFFF泡沫滅火劑抗燒時(shí)間隨著海拔升高逐漸減小，減小幅度是64.3%。

未來(lái)將繼續(xù)開(kāi)展特殊環(huán)境下A類倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)燃燒的危害性研究，并基于A類倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)燃燒行為和特點(diǎn)研發(fā)并優(yōu)化新型滅火裝備，探究特殊環(huán)境下A類倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)的著火及火焰?zhèn)鞑C(jī)理，為特殊場(chǎng)所的火災(zāi)撲救能力的提升奠定理論基礎(chǔ)。

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