3A類泡沫在液體危險品火災防護中的應用研究

O 張 國

（天津市公安消防總隊 天津 300090）

3A類泡沫在液體危險品火災防護中的應用研究

O 張 國

（天津市公安消防總隊 天津 300090）

3A類泡沫是一種新型固體滅火產品，泡沫性能穩(wěn)定，應用范圍比較廣泛，其在液體危險品火災防護中發(fā)揮著明顯的效果，本文利用標準油盤火試驗模型，對3A類泡沫危險品火災防護效果進行定量分析，研究影響3A類泡沫滅火效果的各種因素，分析泡沫產生方式對3A類泡沫穩(wěn)定性的影響，為3A類泡沫在液體危險品火災防護中的應用奠定良好基礎。

3A類泡沫；液體危險品；火災防護；應用

3A類泡沫作為一種高效的泡沫滅火劑，可以產生大量的高穩(wěn)定泡沫，相關試驗研究表明，使用正壓式泡沫系統(tǒng)，對于撲救石油化工類的液體危險品有著重要作用，這種泡沫產生系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性較高。液體危險品一旦發(fā)生火災，直接威脅人們的生命安全，通過應用3A類泡沫，可以快速撲滅火勢，發(fā)揮良好的火災防護效果。

一、3A類泡沫火災防護試驗方法

在研究3A類泡沫火災防護效果時，采用符合國家Q/320583 KSNH 003)2014標準的3A類泡沫滅火劑，利用壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)，在泡沫溶液中壓縮適量空氣，在一定范圍內進行調整，產生充氣式泡沫。同時，利用負壓式泡沫產生系統(tǒng)作為對比和參照，在吸氣孔位置泡沫溶液射流形成負壓區(qū)，快速吸入空氣，產生吸氣式泡沫。按照《非水溶性液體火災泡沫濃縮液》規(guī)定的試驗方法，測試25%抗燒時間、滅火時間和發(fā)泡倍數(shù)等。按照試驗標準適當放大試驗析液容器尺寸，標準油盤面積約4.55平方米，使用橡膠工業(yè)用溶劑油作為試驗過程中的標準燃料，3A類泡沫火災防護試驗過程中，泡沫液流量應控制在11L/min～11.8L/min，為了使每次試驗之間更加具有可比性，3A類泡沫火災防護試驗溫度控制在18攝氏度～22攝氏度。

二、3A類泡沫在液體危險品火災防護應用中的試驗結果分析

1.結合正壓式泡沫產生系統(tǒng)火災防護效果較好

3A類泡沫在對于固體火災防護效果較好，通過利用正壓式泡沫產生系統(tǒng)，對于石油化工生產中發(fā)生的一些非水溶性液體火災事故也具有良好的滅火防護效果。在上述試驗中，在液體燃料表面直接釋放滅火泡沫，短時間火苗被快速撲滅，25%抗燒時間較長，這說明3A類泡沫具有高穩(wěn)定性和耐高溫性，滅火效果非常明顯。通常情況下，低倍泡沫滅火劑對于撲救非水溶性石油化工液體火災效果非常明顯，抗溶性和抗醇型泡沫滅火劑，主要用于撲救酮、醛、醚、醇等水溶性液體火災。

2.正壓式泡沫產生系統(tǒng)對于改善滅火泡沫穩(wěn)定性效果明顯

25%析液時間和發(fā)泡倍數(shù)是衡量3A類泡沫滅火性能的兩個重要指標，25%析液時間是指25%質量液體從滅火泡沫中析出所用的時間，析液速度對于3A類泡沫滅火穩(wěn)定性有著重要影響，發(fā)泡倍數(shù)是指將泡沫溶液體積和滅火泡沫體積之間的比值，發(fā)泡倍數(shù)越大，說明3A類泡沫發(fā)泡能力越強。通過上述試驗，利用正壓式泡沫產生系統(tǒng)形成的3A類泡沫，遠遠大于負壓式泡沫產生系統(tǒng)的滅火泡沫25%析液時間和發(fā)泡倍數(shù)，尤其是25%析液時間，正壓式泡沫產生系統(tǒng)形成的3A類泡沫，25%析液時間可以超過20min，而負壓式泡沫產生系統(tǒng)只為4～10min。一方面，正壓式泡沫產生系統(tǒng)改變了3A類泡沫結構，使泡沫的粒徑分布比較疏松、更加均勻，有效提高了3A類泡沫的穩(wěn)定性；另一方面，正壓式泡沫產生系統(tǒng)提高了3A類泡沫的發(fā)泡倍數(shù)，增強了泡沫的發(fā)泡能力。

3.高穩(wěn)定性

3A類泡沫發(fā)揮良好的隔絕、覆蓋等滅火防護效果主要是依靠滅火泡沫需要保持一定的穩(wěn)定性，3A類泡沫高穩(wěn)定性是保持良好滅火效果的根本原因，在上述試驗中，為了證明3A類泡沫滅火效果和高穩(wěn)定性之間的關系，參照使用負壓式泡沫產生系統(tǒng)的滅火效果，通過試驗表明，在標準的混合比試驗條件下，負壓式泡沫產生系統(tǒng)的25%析液時間和發(fā)泡倍數(shù)比較低，對于標準火的撲滅效果也不佳，因此正壓式泡沫產生系統(tǒng)的穩(wěn)定性相對較高，火災撲滅效果也更好。

三、3A類泡沫在液體危險品火災防護中應用效果的影響因素研究

滅火泡沫是利用充氣或者吸氣等方式使泡沫溶液形成微小泡沫氣泡，氣體被葉膜包圍分隔，液相為連續(xù)相，氣相為分散相。結合熱力學相關理論，負壓式泡沫產生系統(tǒng)和正壓式泡沫產生系統(tǒng)都是向泡沫溶液中引入能量，產生的3A類泡沫熱力穩(wěn)定性較差。按照熱力學原理，泡沫溶液起泡過程中：G=A，G為泡沫自由能，A為表面積變化，為泡沫溶液表面張力。A泡沫溶液將發(fā)泡過程中的表面積是正值，隨著自由能不斷下降，泡沫氣泡破滅，A類泡沫穩(wěn)定性是指受到各種因素的影響滅火泡沫的持久性。在實際應用中，3A類泡沫穩(wěn)定性對液體危險品的火災防護效果主要受到以下幾種因素影響：

1.泡沫溶液混合比

泡沫溶液混合比是指泡沫溶液和水混合產生泡沫的體積比，3A類泡沫火災防護試驗中，發(fā)泡倍數(shù)為16～17，從0.3%～1.0%混合比不斷上升，如圖1所示，25%析液時間不斷延長，3A類泡沫穩(wěn)定性不斷提高。通過提高泡沫溶液混合比，有助于提高3A類泡沫表面活性，使得泡沫液膜排列更加緊密，增加液膜表面吸附量，提高泡沫的自我修復性能。當泡沫液膜雙分子層表面活性劑達到飽和狀態(tài)，若繼續(xù)提高泡沫溶液混合比，會增加液膜剛性，降低3A類泡沫的穩(wěn)定性，因此在液體危險品火災防護中，使用的3A類泡沫混合比應低于1.0%，確保良好的高穩(wěn)定性。

圖1 泡沫溶液混合比和25%析液時間之間的關系

2.泡沫溫度

根據(jù)相關試驗驗證，3A類泡沫25%析液時間和泡沫溫度成反比，為了減少其他因素的干擾，設定泡沫溶液混合比為1%，發(fā)泡倍數(shù)37～38，25%析液時間隨著泡沫溫度的升高而不斷縮短，穩(wěn)定性越來越差。這主要是因為泡沫溫度升高，使泡沫液膜蒸發(fā)速度越來越快，這使得析液速度也不斷升高，并且泡沫溫度升高，加快了液膜氣體擴散，小氣泡逐漸聚合為大氣泡，大氣泡數(shù)量越來越多，很容易破裂。

圖2 泡沫溫度和25%析液時間之間的關系

3.發(fā)泡倍數(shù)

3A類泡沫25%析液時間和發(fā)泡倍數(shù)成正比關系，發(fā)泡倍數(shù)越大，25%析液時間越長。發(fā)泡倍數(shù)是指泡沫溶液體積和滅火泡沫體積之間的比值，在相同的滅火泡沫體積條件下，發(fā)泡倍數(shù)越高說明泡沫總面積越大，泡沫溶液越少，而3A類泡沫液膜比較薄，有效降低了泡沫析液速率。設置28.6、31.1和38.1三個高發(fā)泡倍數(shù)，測試這三個發(fā)泡倍數(shù)條件下3A類泡沫的析液速度，如圖3所示，根據(jù)試驗結果圖可知，在10min以內的析液初始階段，3A類泡沫的析液速度變化不明顯，這時液膜排液對3A類泡沫穩(wěn)定性的影響效果比較明顯，當3A類泡沫液膜比較薄、發(fā)泡倍數(shù)比較高時，3A類泡沫析液速度之間進入緩慢的平臺期。

圖3 發(fā)泡倍數(shù)和25%析液時間之間的關系

由于受到3A類泡沫微觀結構特征、火焰和滅火泡沫相互作用等方面的而影響，通過上述試驗對3A類泡沫在液體危險品火災中的防護機理和性能進行初步分析和測試。對于3A類泡沫的滅火防護性和穩(wěn)定性需要進一步進行分析和研究，不斷擴大3A類泡沫的應用范圍，提升其滅火防護應用水平。

結束語：

3A類泡沫經過標準油盤火試驗模型進行驗證，使用正壓式泡沫產生系統(tǒng)形成的3A類泡沫穩(wěn)定性相對較高，對于撲救非水溶性液體危險品火災效果較好，并且這種正壓式泡沫產生形式在提高3A類泡沫發(fā)泡倍數(shù)和25%析液時間方面效果顯著，在實際應用中應注意3A類泡沫的發(fā)泡倍數(shù)、泡沫溫度和泡沫溶液混合比對于火災防護效果的影響，充分發(fā)揮3A類泡沫的重要作用。

[1]包志明,陳濤,傅學成,張憲忠,王榮基.A類泡沫對液體危險品火災的防護效果及泡沫穩(wěn)定機理研究[A].重慶市人民政府、中國工程物理研究院.全國危險物質與安全應急技術研討會論文集（下）[C].重慶市人民政府、中國工程物理研究院,2011.5.

[2]包志明,陳濤,傅學成,張憲忠,王榮基.A類泡沫對液體火災的防護效果及泡沫穩(wěn)定機理研究[J].安全與環(huán)境學報,2013,03.222-225.

Research on the Application of 3A Foam in Dangerous Liquid Products Fire-patrol

Zhang Guo
(Tianjin Public Security Fire Department, Tianjin, 300090)

3 A foam is a new kind of solid fire-fighting product with stable property and broad application scope,and it has obvious effect in the fire protection of dangerous products. In this paper, by making use of standard lacquer tray fire test model, it takes quantitative analysis on the fire-patrol effect of 3A foam dangerous products, on various factors influencing 3A foam fire-patrol effect and on the influence of 3A foam producing method on 3A foam stability to lay good foundation for the application of 3A foam in dangerous liquid products fire-patrol.

3A foam；dangerous liquid products；fire-patrol；application

T

A

張國（1963～），男，天津市公安消防總隊，研究方向：長期從事滅火及搶險救援戰(zhàn)術戰(zhàn)法研究和火災及其他災害事故現(xiàn)場處置的組織指揮工作。