三相射流消防滅火技術研究分析

鄒翔

（武漢經濟技術開發區消防救援大隊，湖北武漢 430058）

隨著經濟社會的迅猛發展，城市內的高層建筑、石油化工企業、倉儲物流場所的數量大幅度增加，造成可燃物種類數量繁多復雜，導致火災危險性大幅度提高，容易造成經濟財產損失，威脅人身安全，存在較大的安全隱患。三相射流消防滅火技術具備降溫吸熱和抗復燃性好的優點，能夠滿足高效能的滅火需求。此項技術在消防滅火領域的巨大優勢以及已有的技術進展，為消防救援隊伍實戰提供了更好的技術支持。

1.三相射流滅火原理

1.1 三相射流噴射技術原理

“三相”指的是“固、液、氣”三種形態，其主要工作原理是固相以液相和氣相混合物為載體，充分利用液相射流的附壁作用及氣相射流的航空動力學原理，將不同形態的“固、液、氣”高效滅火劑以特定比例有機組合使用，直擊燃燒表層，在性能上達到互相兼容、優劣互補，從而起到了迅速滅火、降溫等效果。三相射流這項技術應用的三種滅火劑通常使用水系泡沫混合液、超細干粉、氮氣。氣固相部分在壓力容器（干粉罐）環境中，氮氣進行減壓之后充分攪動罐儲超細干粉，氣固兩項以額定壓力流向炮口;另外一個環境中，由消防泵加壓后，將經過科學比例混合之后的水系滅火劑混合溶液同步輸送至炮口，在炮口同心環形的入口組合，以環狀液相包裹著氣固兩相噴射出去，稱之為三相射流[1]。

1.2 三相射流滅火機理

1.2.1 水系滅火劑

水流表面張力的降低是可以通過滅火劑和水結合之后達到的，讓燃燒物得到覆蓋和浸潤，對周邊液體和氣體分子進行包圍，燃燒物質的燃燒性能被減弱，以減弱游離基能量，中斷燃燒鏈式反應。根據其添加劑的不同，強化泡沫的抗燃燒性，析出一層水膜的附著在著火物體的表面，隔絕氧氣，即使水膜破裂，也能夠由于其獨特的流動性快速愈合膜面。同時噴射出的水霧狀態可以迅速蒸發火場熱量，抑制熱輻射，從而達到快速滅火的目的[2]。

1.2.2 超細干粉

超細干粉是三相射流使用的主要滅火劑成分，能夠在滅火戰斗中快速消除有焰燃燒，壓制火勢，讓水系滅火劑后續的抗復燃能力更好地發揮。本技術中超細干粉應該使用氣溶膠級別的，同時具備較強的憎水性，以防止其快速溶于泡混合液，失去應有的效能[3]。

1.2.3 氮氣

氮氣作為干粉的分支動力源，以高速氣流混合超細干粉，輸送至指定位置。同時能夠稀釋氧氣濃度，抑制燃燒，并利用其本身熱容量降低燃燒溫度。

1.2.4 三者結合使用的原理滅火技術的重要承載體是水系滅火劑混合液，它的動能最強，是滅火過程中的主動力源、保護層，能夠快速降低火場風勢、氣體亂流、熱輻射等對干粉微粒形成的沖擊，最重要的是能夠提高干粉滅火劑的射程和精準度。由于炮口的獨特設計，環狀滅火劑混合液包裹著超細干粉氮氣流噴射到達燃燒區，然后就會進行分離析出。各自進行降溫冷卻、泡沫隔離，抑制燃燒等功效，充分發揮這三類滅火劑的滅火效能。

2.三相射流優缺點分析

2.1 三相射流優點分析

三相射流滅火技術主要是結合了降溫、隔離、窒息、抑制等多種滅火方式，其優點就是控火效果顯著、滅火時間快以及抗復燃能力強，對石油化工火災的滅火效果尤其突出。為驗證三相射流消防車的滅火效果，對三相射流與消防救援隊伍目前常用的氟蛋白泡沫滅火劑和水成膜泡沫滅火劑進行滅火效能對比試驗，對所選滅火劑的用量、控火時間、滅火時間和抗復燃性等滅火技術參數進行對比。

滅火過程時間與滅火劑用量一覽表（如表1）。

表1 滅火過程時間與滅火劑用量表

試驗對象是采用三相射流以及傳統滅火方式的消防車。從對比試驗的結果來看，三相射流技術無論從控火、滅火時間，還是其降溫和降低輻射熱的效果，都遠遠超過傳統的泡沫滅火劑[4]。

由于試驗對象是1200m3小型油罐，三相射流消防車與普通泡沫消防車的滅火時間及滅火劑用量相當。如我們所知，油罐直徑的逐步增大，傳統泡沫滅火劑的覆蓋滅火方式將使得滅火時間翻倍，滅火成本和火災直接損失也會顯著增加，但若使用三相射流滅火技術滅火時間及滅火劑用量均不會顯著增加，因此，隨著燃燒區面積的增大，三相射流與傳統泡沫的滅火時間及滅火劑用量的差距也會更加顯著，從而直接降低了滅火成本，更重要的是大大減少了滅火時間，從而降低火災損失，防止火勢的蔓延擴展。

2.2 三相射流缺點分析

三相射流是在原有技術兩相射流上進行升級的，可以說氣液固三相射流滅火技術出現的原因就是前一項技術出現了短板，三相射流的出現可以讓二者實現互補，但這項技術也是存在一定的局限性的，一是三相射流引入到消防領域時間并不長，原有的理論基礎還是比較薄弱的，滅火技術面對的是生命財產安全，對于技術理論研究一定要精益求精，目前還有很大的研究空間；二是昂貴的成本問題是目前制約其在行業中發展壯大的重要因素，這也是未來進行現代化救火技術分析過程中主要的分析方向[5]。

3.三相射流應用前景

從火災類型來說，過去對液體、氣體類火災的撲救來說，無法用泡沫撲救氣體火災，而且滅液體類火災要延續很長時間，這樣就可能導致溫度升高、損失增大，消防戰斗員的生命安全受到威脅。應用三相射流滅火技術能夠短時間內把火滅掉，即控制了燃燒又減少了損失，這項技術擁有廣闊的發展前景。三相射流消防技術的應用將可能改變目前我國消防裝備的結構。裝備決定戰術打法，改變了裝備結構，就將改變戰術打法，是很有前景的。如此發展下去，三相射流滅火技術的應用將可能取代泡沫滅火技術。這是具有世界領先地位的技術，是我國獨立研發，由公安部火災重點實驗室立項的課題，是一項前沿技術，一定會有廣泛的應用前景，不僅會提高滅火效率，增加經濟效益，而且帶來巨大的社會效益。

我國當前的現有行業裝備技術的發展會有一個逐步成熟和完善的過程。因此，讓更多的人了解這項技術也是下一步的推介方向。完善裝備技術的實戰應用和使用指導策略需要繼續探索裝備研發方向，也能夠最大限度地提升滅火裝備的技術優勢。

4.結論

隨著三相射流技術性能的不斷提高和應用裝備的不斷升級改進，這項技術必將會在各個領域得到廣泛應用。而應用該滅火技術的產品不但在滅火救援過程中可以達到較理想的滅火效果，同時具有較高的滅火效能。這意味著增加了該技術應用產品的滅火模式，也拓寬了它的使用領域，還能進一步促進三相射流技術產品各項性能的提高。