油类火灾灭火剂及其应用研究进展

　　摘 要：归纳了油类火灾的特点，同时对应用于油类火灾的几种常用灭火剂从灭火机理、灭火效果等方面进行了分析，指出了它们存在的优缺点。
　　关键词：油类火灾；水成膜泡沫灭火剂；干粉；细水雾；泡沫
　　石油作为多种烃类的混合物，其组成成分都是闪点较低的可燃液体。因此石油作为一种易燃易爆液体，发生火灾时具有燃烧速度快、火势凶猛、辐射热强、沸腾喷溅、扩散蔓延等危害性，甚至会发生爆炸，火灾危险性极大，一旦发生火灾会造成经济和政治上的损失和后果。特别是在战场上要减少伤亡、抢得战机，对于灭火速度和效率就提出了更高的要求。目前对于油类火灾的扑救仍然比较困难，还没有理想的有效的灭火剂投入使用。本文综述常用的几种油类火灾扑救中采用的火火剂，对他们的灭火原理、性能进行了比较，指出了其优缺点以及应用前景。
　　1 水成膜灭火剂
　　水成膜泡沫灭火剂是世界上公认的是目前性能最佳的油类灭火剂，在发达国家油类灭火剂市场所占分额从上世纪七十年代的7．8％已上升到现在的71．3％。我国该灭火剂的生产还处于起步阶段，所占油类灭火剂的市场分额不足6％，发展空间巨大。在扑救油类火灾的灭火剂中，水成膜泡沫灭火剂由于其水成膜及泡沫的双重灭火作用，具有极佳的灭火效果。
　　水成膜泡沫灭火剂的灭火原理基于很低浓度的碳氟表面活性剂水溶液在油面上的铺展[1、2]。碳氟表面活性剂(碳氢表面活性剂分子碳氢链中的氢原子部分或全部用氟原子取代形成的一类特种表面活性剂)是目前所有表面活性剂中表面活性最高的一类，其最突出的性质之一是它能把水的表面张力降低到很低，以致水溶液可在油面上铺展形成一层水膜。这种能够在油面上铺展形成水膜的碳氟表面活性剂水溶液俗称“轻水”。若将“轻水”制成泡沫，即为水成膜泡沫灭火剂(或称“轻水”泡沫灭火剂)。
　　水成膜泡沫灭火剂的灭火作用是由漂浮于油面上的水膜层和泡沫层共同承担的。当把轻水泡沫喷射到燃油表面时，泡沫迅速在油面上散开，并析出液体冷却油面。析出的液体同时在油面上铺展形成一层水膜，与泡沫层共同抑制燃油挥发。这不仅使油与空气隔绝，而且泡沫受热蒸发产生的水蒸气还可以降低油面上氧的浓度，水溶液的铺展作用又可带动泡沫迅速流向尚未灭火的区域进一步灭火。
　　然而最近由于美国环保局公告全氟辛烷磺酸盐(PFOS)在环境中非常稳定，不易降解，在人类和动物体内会长期积聚而造成危害。世界上最大的水成膜泡沫灭火剂生产商和供应商美国3M公司也因此宣布停产水成膜泡沫灭火剂的主要原料全氟辛烷磺酸盐(PFOS)。公安部上海消防研究所的叶明生通过对水成膜泡沫灭火剂的原理、碳氟表面活性剂优点及其毒性等方面的分析，指出对水成膜泡沫灭火剂持怀疑或否定的态度是不可取的，也是错误的。我们在进行水成膜泡沫灭火剂的研究和使用过程中要注意环境保护问题。
　　但是由于水成膜泡沫灭火剂中最重要的组成部分---氟碳表面活性剂的生产技术尚未掌握，国内所需的氟碳表面活性剂大多从美国3M公司进口。因此，选择和制备性能优异且价格低廉的碳氟表面活性剂是关键因素之一。综上所述，我国对于碳氟表面活性剂的开发、性能研究及在水成膜泡沫灭火剂的应用领域方面与国外相比尚有较大差距。
　　2 干粉灭火剂
　　干粉灭火剂在当今灭火剂领域以其特有的性能占有相当重要的地位。干粉按其使用范围，一般可分为普通干粉和多用途干粉两大类。普通干粉主要用于扑救甲、乙、丙类液体火灾(B类火灾)、可燃气体火灾(C类火灾)以及带电设备火灾，因而又称BC类干粉。多用途干粉不仅适用于B类火灾、C类火灾和带电设备火灾，还适用一般固体火灾(A类火灾)，因而又称ABC干粉。
　　关于干粉的灭火机理[3]一般认为有两种可能：一 是认为干粉在火焰中分解汽化、产生游离基，进入气相与燃烧产物的游离基作用，终止燃烧反应链，即所谓的均相机理；另一种认为，燃烧产物产生的游离基与干粉的固体表面作用，终止燃烧反应链，即所谓的非均相机理。近年来，国外又有人提出了新的灭火机理——吸热灭火机理。新机理认为，由于干粉吸收了大量的热能，使燃烧的反应链不能持续下去而灭火。并认为干粉中只有小于某一特定粒径的粒子(以下简称小粒子)在火焰中完全分解汽化，吸收大量的热能，才能在灭火中起主要作用。干粉中的大粒子对总体的灭火效能影响不大，尽管与此机理相关的某些实验与计算的结果具有很强的说服力，但该机理仍未完全阐明微观的灭火历程，所以还不被人们一致接受。干粉的速效灭火机理仍被国际消防界列为当今消防化学中尚未完全解决的六大问题之一。
　　但在扑救油类火灾时，一旦干粉粒子喷射到着火油面后，由于粒子表面的疏水膜具有很强的亲油性，干粉粒子很快沉人油中，又因为普通干粉灭火的冷却作用甚微，局部残存的小火苗又会引燃整个油面。这就是干粉使用中遇到的最具挑战性的问题——抗复燃性问题。尽管这一问题很早引起了人们的注意，但至今国内外尚未见有抗复燃干粉实际应用的报道。
　　3 泡沫灭火剂
　　泡沫灭火剂是能与水相容，并且可以通过化学反应或机械方法产生灭火泡沫的灭火药剂。根据生产泡沫机理的不同，泡沫灭火剂分为空气泡沫灭火剂和化学泡沫灭火剂两类。空气泡沫灭火剂又分为低倍数泡沫、中倍数泡沫和高倍数泡沫三类。空气泡沫又称机械泡沫，是由一定比例的泡沫液、水和空气在泡沫产生器中进行机械混合搅拌而生成的膜状气泡群，泡内一般为空气；而化学泡沫是由酸性物质和碱性物质及泡沫稳定剂相互作用而形成的膜状气泡群，气泡内主要是二氧化碳气体。
　　泡沫灭火剂的灭火原理[4]：主要是水的冷却作用和泡沫隔绝空气的窒息作用，具体如下：(1)燃烧物表面形成泡沫覆盖层，可以使燃烧物表面与空气隔绝；(2)泡沫层封闭了燃烧物表面，可以遮断火焰的热辐射，阻止燃烧物本身和附近的可燃物质的蒸发；(3)泡沫析出的液体可对燃烧表面进行冷却；(4)泡沫受热蒸发产生的水蒸气能够降低氧的浓度。
　　化学泡沫虽然具有良好的灭火性能，但灭火设备复杂，投资大。因此近年来多采用空气机械泡沫，尤其是高倍数泡沫，具有应用范围广、灭火性能投资少、对人体无毒害等优点。
　　4 细水雾灭火剂
　　细水雾灭火系统的灭火机理[5]主要有：(1)汽化冷却作用。细水雾水滴的直径大约在40—200um左右，比表面积大，极易汽化，吸收大量的热量，降低火焰温度，最终使火焰熄灭。(2)窒息作用。细水雾在火场中汽化，体积急剧膨胀，排挤空气。在燃烧区周围形成屏障，降低氧浓度。对于30m3的有限空间，5L水完全汽化后形成的水蒸气可使空气中的氧浓度下降15％左右。(3)阻隔辐射热作用。细水雾蒸发后，蒸气迅速将燃烧物、火焰、烟笼罩，对火焰的辐射具有很好的阻隔作用，能有效地阻止辐射热引燃其他物品，防止火焰蔓延。
　　细水雾灭火系统以易取、价廉的水作为灭火剂，且灭火用水量很少。细水雾灭火剂灭火速度较快，对环境也没有污染，而且可以大大降低火灾中的烟气体积百分比及毒性，冷却火场温度。但是目前细水雾灭火系统在设计上还存在一些问题，这些问题的解决必将使细水雾系统成为最有应用前景的哈龙替代系统。 把安全工程师站点加入收藏夹
　　5 结语
　　为能迅速扑灭火灾，必须按照现代的防火技术、生产工艺过程特点、着火物质的性质、灭火剂的性质及取用是否便利等原则来选择灭火剂。随着社会经济的发展，石油化工产品在社会中的应用越来越广泛，油类火灾的危险性也越来越大。因此寻找一种灭火性能高，使用方便，来源丰富，成本低廉，对人体基本无害的灭火剂势在必行。我国对于新型灭火剂特别是油类火灾灭火剂的开发、性能研究以及应用领域方面与国外相比尚有较大差距，随着我国国民经济的发展及综合国力的不断增强，各种新产品新技术的开发应用将会呈现出广阔前景。