聯合作戰消防車滅火劑高效供應方法研究

摘要：分析了城市、化工等場所火災中的消防車輸送滅火劑水帶規格尺寸、接口形式和供應滅火劑方式。針對主戰消防車的特點，分析了水泵系統入水口壓力對水泵入口接扣的影響，水帶流量、壓力損失與水帶通徑關系等。針對主戰消防車、供水消防車的供水保障問題，從供水水帶選擇、接口形式、供水方式和供水車輛計算方式等方面進行分析，提出供水保障的方法。研究結果可為主戰消防車、供水消防車在城市、油田、化工火災中的滅火作戰提供技術支持。

關鍵詞：主戰消防車;供水消防車;供水水帶;滅火救援；供應方法

中圖分類號：U469.6" 收稿日期：2022-10-07

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.01.007

1 前言

近年來，城市、化工火災頻發，如“1·29”北京百榮世貿商城火災事故、“7·16”大連中石油七廠煉油裝置爆炸事故、“7·18”山東濰坊青州天成化工有限公司火災、“9·8”上海賽科化工裝置火災等。對于大型城市火災、化工火災，火勢的控制極為重要，而消防隊配備使用的消防水槍、泡沫槍難以近戰冷卻滅火，且無法達到冷卻處置的水流量等。

消防車車頂炮、隨車移動消防炮由于具有射程遠、噴射高度高、噴射流量大等特點，在城市、化工大型火災中發揮著重要作用，其中消防用水的保障起著決定性的作用。在這種滅火作戰時間長、滅火劑用量消耗大的情況下，高效組織滅火劑水的供應是保證有效控制火災的前提［1］。

2 現實中消防供水存在的問題

a.市政消防管網供水能力明顯不足，不足以應對石油化工、大型商場、森林火災的需求，這是與城市建設中經濟發展迅速、樓宇商廈林立、城市消防設施滯后、石油化工場地受限消防蓄水不足、森林消防設施落后等有關，目前隨著國家對應急救援領域統籌協調布局發展，條件在逐漸改善［2］，本文不再贅述。

b.主戰車、運水供水消防車相互之間供水、受水接口型號規格不一致，導致多車之間相互連接存在困難，如現有消防車供水受水接口有卡式、內扣式、螺紋式、德式吸水接口，通徑DN65、DN80、DN90等，導致不同車輛之間連接需要不同通徑接口形式之間的轉換，隨車需要配置大量的轉換接口以應對現場急需，如果配置不全將導致車輛間無法相互連接輸送滅火劑。

c.應對大型火災現場如何計算運水供水車數量給現場滅火主戰車輛供水，也是火災現場指揮人員決策的難題，估算失誤供水能力不足，導致火災擴大損失嚴重，估算過量浪費資源，交通管制影響生活秩序。

d.缺少大流量遠程供水裝備，面對大型火災單靠幾臺甚至幾十臺供水運水消防車不足以應對滅火用水的難題，同時消耗大量人力物力，人員、車輛之間協調維護及安全措施也直接影響供水運水效果。

3 消防車輛滅火供水的主要措施

a.消防車輛水泵系統出水、受水，罐體注水接口形式多樣化的應對方法。

應統一規范要求，因我國幅員遼闊，地理文化差異較大，受早期外來文化產品熏陶和使用習慣不同對消防車輛產品要求各地各有千秋，國家沒有統一規范和管理，但隨著國家法規標準規范逐步完善，一定能夠形成統一要求和管理。由于新老車型的迭代更新，短時內這種多種形式消防車輛接口還會存留一段時間，主要應對方案如下：

作為滅火戰斗鏈主戰消防車、供水消防車主要采用DN65、DN80水帶為主，只要能夠承受供水消防車1.0 MPa出水壓力就可以，而消防車輛上所配水帶最小耐壓等級≥1.3 MPa，完全滿足供水耐壓等級要求。水帶接口形式主要以內扣式、卡式兩種形式接口居多，如圖1、圖2所示。

消防車輛在相互配合形成滅火戰斗鏈的過程中自然要出現兩種接口形式不一致或尺寸不一致的問題，因此為避免連接接口不一致的問題，建議消防車輛配備多種轉換接口進行不同規格或不同型式的接口連接，如表1所示。

這么多轉換接口看起來就讓人眼花繚亂，讓消防戰士熟記接口數量和擺放位置的確不是一件容易的事情，再加上個別地區采用90通徑出水口更是增加聯合作戰的匹配難度，同時對于火場滅火這種緊急的情況如果接口配備不齊，將導致滅火戰斗鏈不能形成而貽誤戰機，因此消防車輛統型出水口的型式是未來必須要解決的問題。

目前石化系統的車輛均是內扣式接口，消防車輛之間、車輛與地下或地上消防栓接口之間均一致，連接操作非常方便迅速，值得我們借鑒和學習。

4 應對大型火災消防車供水滅火的主要方法

現代火場滅火戰斗中使用的滅火劑主要還是以水為主，而水的噴射和來源還是由主站消防車和供水消防車完成。滅火戰斗現場的主客觀因素（主觀因素是指用于滅火的人、器材裝備和滅火劑，客觀因素是指滅火對象、停車位置、道路、水源情況等），決定了火場的供水方法。

4.1 水源至燃燒區的距離在主戰車的作戰半徑之內，應采用直接供水方法

主戰消防車在水源附近直接利用車輛配裝的外吸水管從水源吸水直接加壓噴射滅火，如圖3所示。

通常主戰消防車配備的消防泵的流量60 L/s（泵出口壓力1.0 MPa），消防炮的流量50 L/s（炮入口壓力1.0 MPa）。如果消防炮直接噴射滅火，單條通徑DN125外吸水管就可以滿足消防炮的50 L/s流量要求（實際測得單條DN125吸水管最大流量58 L/s左右），但不能滿足消防泵流量60 L/s（泵出口壓力1.0 MPa）的外吸水要求，因此車輛消防泵外吸水口配置DN150吸水管（實際測得單條DN150吸水管最大流量85 L/s左右）。

4.2 水源至燃燒區的距離在供水車的接力半徑之內，應采用接力供水方法

供水消防車與主戰消防車組成滅火戰斗鏈后，水源正好在供水消防車附近，供水消防車直接利用車輛配裝的外吸水管從水源吸水加壓后通過消防水帶輸送給主戰消防車進行滅火作業。這種供水作業也是有兩種模式可以選擇，如下所述：

a.供水消防車通過水帶連接主戰消防車罐體入水口進行供水如圖4所示。

這種供水方式是水源較近，消防車通過串聯接力來給主戰消防車供水，這種供水主要承擔輸水任務的是消防水帶，消防車輛常配的水帶規格通常為聚氨酯襯里的20 m的DN65、DN80水帶為主，按照主戰消防車消防泵流量60 L/s來計算，車與車之間消防水帶多長比較合適，參見表2、表3及表4。

從表2看出DN65聚氨酯水帶在輸送流量30 L/s時可送40 m距離也就是2根DN65水帶，從表3看出DN80聚氨酯水帶在輸送流量30 L/s時可送100 m距離也就是5根DN80水帶長度，這樣滅火現場就可以按照以上計算所得規律布置供水車輛距離。

從表4看出DN125聚氨酯水帶阻抗系數相對DN65、DN80水帶來說最小，輸送水距離更遠，60 L/s時可送1 500 m距離，可節約中間環節接力供水消防車。北京市公安消防局根據北京市水資源缺乏、城市道路條件復雜特殊情況，早在2013年就已經提出DN125水帶實現車與車之間串聯供水方案，2014年配裝4輛這種DN125水帶敷設消防車，每車配置水帶2 000 m，將北京市消防總隊新配發的主戰車及大型供水消防車均增加DN125罐體注水口、消防泵系統出水口，與DN125水帶敷設車配合使用，在近幾年的滅火的實戰中發揮出明顯的供水優勢，滅火戰斗鏈如圖5所示。

圖6所示為配有DN125水帶罐體進水及水泵系統出水接口的載液量為26 t的斯堪尼亞水罐車，也是配合北京市消防總隊開發的與DN125水帶敷設消防車配套具有遠程供水、受水能力的，既可以作為主戰消防車，也可以作為供水消防車的主力車型。

對于消防泵DN125外吸水口一般是采用鑄造鋁合金兩爪內扣式接口，耐壓能力為0.8 MPa，這種兩爪接口對于用做工作壓力為1.0 MPa消防供水水帶時，必然會出現接口開裂或崩斷接扣的危險，因此車輛所配的DN125進出水接口均應選用內壓能力達到≥1.3 MPa以上的三爪內扣式接口。

圖7所示的水帶連接方式也可以理解為圖4所示的多車組合遠程供水中最后一輛供水車與主戰消防車供受水方式變化為水帶直連主戰車消防泵外吸水口，直接二次加壓噴射滅火，這里供水水帶規格及長度同表2、表3、表4的數據一致。

同理，具有“耦合”受水能力的消防車DN125、DN150外吸水口均應選用耐壓能力達到≥1.3 MPa以上的三爪內扣式接口，以便與正壓供水的DN125或DN150水帶連接。

這種接力供水方式在戰斗鏈中采用自動供水、自動受水及“耦合”供水，是火場滅火最優的組合方式，節約珍貴的水資源，減輕消防戰士的作業強度，自動化程度高。

5 應對大型火災運水供水消防車數量計算方法

水源至燃燒區的距離在接力車的接力半徑之外，應采用運水供水方法，這種供水方式是由于水源在4 km、5 km以外的地區，供水距離較遠，多數情況下是幾臺消防車來回供水取水，以滿足主戰車出水流量的需要。以主戰車距水源地往返路程為10 km供水車平均行駛速度為35 km/h，水罐容量18 000 L，主戰車出一門50 L/s移動炮滅火，供水消防車數量計算如下：

[n供水車=S×q1v×G+2]

式中，n供水車為供水消防車數量，輛；S為供水消防車行駛里程，m；ql為向主戰車供水流量，L/min；v為供水消防車平均行駛速度，m/min；G為供水消防車罐體平均容積，L。

計算如下：

[n供水車=S×q1v×G+2=5]輛，計算得知需要5輛載水量為18 t的供水消防車連續運行供水滅火。這些數據是理想狀態計算所得，實際情況還需要因不同的地理條件和交通狀況增加供水車輛。

這種供水方式是成本最高、耗時費力的最不經濟的供水方式，但也是因客觀條件的限制所采取的方式，目前多數大型火災都是以這樣供水方式為主。

6 遠程供水系統裝備列裝應對大型火災提供大流量遠程滅火劑

水源至燃燒區的距離在接力車的接力半徑之外，火勢大，短時間內難以撲滅的火災，如石化油廠、油田、油港碼頭等火災，滅火難度大，需要大量滅火用水的場所可采用大流量遠程供水系統供水的方法，大流量遠程供水示意圖見圖8。

大流量遠程供水系統主要承擔供水任務的是消防水帶，消防水帶壓力損失的大小直接影響供水距離的長短、終端出水流量及壓力。

a.按照供水主管線為通徑DN300，終端受水為消防車罐體，罐體外注水接口為DN80形式來計算。

DN80聚氨酯襯里水帶（目前消防部隊配備的水帶基本都是聚氨酯襯里水帶）20 m對應不同流量的壓力損失如表5所示。

由表5可知，隨著出水流量的加大水帶壓力損失也在逐步加大，如在流量35 L/s、40 L/s時，水帶壓力損失為0.23 MPa、0.304 MPa，相比增壓泵機組出水壓力1.0 MPa來說，損失達到1/4、1/3之多，因此不推薦選用35 L/s、40 L/s這種流量分流方式。在增壓泵出水壓力1.0 MPa時流量為500 L/s，從壓力損失來看理想的流量為20 L/s，但這樣導致DN80分水水帶達到25條之多，地面密密麻麻都是水帶了，因此推薦選用流量為25 L/s的分流方式，DN80分水水帶20條，終端只配置20條20 m的水帶直供消防車?？紤]車輛罐體頂面距地高度＜4 m，遠程供水系統末端DN80分水器處必須滿足出水壓力＞0.16 MPa（0.12 MPa+0.04 MPa）。

遠程供水系統主管線在綜合考慮水帶供水能力、水帶搬運、供水狀態對十字路口交通通過性的影響，供水主干線水帶通徑選為DN300，在雙干線供水流量500 L/s時，單干線供水約為250 L/s時，實測DN300水帶壓力阻抗約為0.02 MPa/100 m，由此可知在增壓泵出水壓力1.0 MPa，流量為250 L/s時，DN300水帶敷設有效水平距離（這里計算忽略因地勢海拔高度不同導致壓力損失）：

DN300水帶有效壓力損失：1.0-0.16=0.84 MPa。

DN300水帶有效長度：0.84÷0.02=40.5→40.5×100÷1 000=4.05 km。

系統配備分水器材為：1個DN300進水、10個DN80出水分水器兩套。

b.按照供水主管線為通徑DN300，終端受水為消防車罐體，罐體外注水接口為DN125的形式來計算。

DN125水帶壓力阻抗參數如表6所示。

從表6可看出，133 L/s的流量正適合目前北京消防局所配大流量消防車（配置一萬升泵）埃爾克7 500 EXM消防炮8 000 L/min滅火作戰需要，同時單干線250 L/s的剩余120 L/s流量同時供給兩臺60 L/s泵消防車滅火噴射需要，這樣DN300水帶供水終端分水器就是1個DN300進口、1個DN125出口及4個DN80出口，這樣一套500 L/s流量的遠程供水系統可為兩臺裝有一萬升泵消防車及4臺裝有60 L/s泵消防車供水，這種分配方式適合車輛耦合受水滅火作業。

這種供水方式有效供水距離計算如下：

DN80水帶20 m、長度30 L/s，壓力損失查表3，得知為0.17 MPa，消防車受水高度＜4 m，取值4 m，則末端DN80水帶入口壓力0.17+0.04=0.21 MPa，DN125水帶供水133 L/s，查表6，壓力損失0.132 MPa，小于0.21 MPa，只計算80水帶供水干線。

DN300水帶有效壓力損失：1.0-0.21=0.79 MPa。

DN300水帶有效長度：0.79÷0.02=39.5→39.5×100÷1 000=3.95 km。

系統配備分水器材為：1個DN300進水、1個DN125出水、4個DN80出水分水器兩套，如圖9所示。

c.按照供水主管線為通徑DN300，終端經過一個DN300進水、兩個DN150出水分水器1件及一個DN150進水、5個DN80出水分水器兩件串聯為消防車罐體供水，罐體外注水接口為DN80形式。

DN150水帶壓力阻抗參數如表7所示。

這種供水方式有效供水距離計算如下：

DN80水帶20 m、長度25 L/s，壓力損失計算得知為0.12 MPa，消防車受水高度＜4 m，取值4 m，則末端DN80水帶入口壓力0.12+0.04=0.16 MPa。

DN300水帶有效壓力損失：1.0-0.16-0.027=0.813 MPa。

DN300水帶有效長度：0.813÷0.02=40.65→40.65×100÷1000=4.065 km。

系統配備分水器材（圖10～圖13）為：1個DN300進水、兩個N150出水分水器兩套；1個DN150進水、5個DN80出水分水器4套。

這種供水終端分水滅火作戰方案適合滅火現場多條分散滅火戰斗連作戰需要，利用DN150水帶流量大壓力損失小供水距離長的優勢，分散給多個消防車供水。目前是多數消防部隊的理想選擇。

7 結語

各級消防應急救援力量應根據自己的職責范圍，預研大中小火災滅火劑運送供給方案，提前演練總結經驗加以完善補充滅火劑供給方案，面對真正的火災現場靈活應用供水補給戰術方法，可為火災現場提供高效的滅火劑。

參考文獻：

［1］張愛民聯合作戰條件下滅火救援戰斗編成研究［J］武警學院學報，2014，30（2）：29-31

［2］李本利、楊素芳消防車運水供水方法［M］北京：中國人民公安大學出版社，2017

作者簡介：

孟祥宇，男，1969年生，高級工程師，研究方向為專用汽車研發。