摘?要：本文重点介绍高稳定泡沫灭火剂的灭火机理及其主要特点。根据应用基础研究和灭实体火试验结果，得知高稳定泡沫灭火剂具有泡沫膜异常稳定、保水性好、黏附性好、抗烧性强、可以回收和环保性能好的特性，能够有效克服现有灭火泡沫因自身重量、高温辐射、物体冲击、异质消泡等因素而破灭的影响，具有非常突出的灭火效能。同时，该类泡沫能和相应的消防装备设施结合起来，在攻克大型石油化工火灾扑救等世界难题中发挥重要作用。

关键词：高稳定灭火剂；灭火剂抗烧性；环境保护

我国是石油化工大国，大型石油化工火灾频发，会造成重大财产损失和严重环境污染，而且《斯德哥尔摩公约》给我国消防领域PFOS类灭火剂使用留下的窗口期不到5年，开展大型石油化工火灾扑救技术科技攻关迫在眉睫。为贯彻落实习近平总书记和李克强总理等中央领导关于扑救石油化工火灾方面的重要批示指示精神，推进应急管理部党委和黄明部长的相关决策部署，攻克大型石油化工火灾扑救技术难题，应急管理部消防产品合格评定中心向消防救援局申请的科技计划项目《高稳定泡沫灭火消防装备应用技术的研究》获立项（编号2018XFGG20）。经项目组攻关，项目研究取得了非常突出的科技成果。

1?高稳定泡沫灭火剂的研制过程

大型石油化工火灾扑救困难最根本、最直接的原因就是缺乏稳定性好、抗烧性强、适应性广的泡沫灭火剂。为此，在项目研究过程中，开展了大量关于提高灭火泡沫稳定性、抗烧性等方面的基础研究、应用基础研究。

1.1?灭火基质结构与灭火泡沫抗烧性关系研究

为既满足获得抗烧性好的泡沫要求，又满足可生物降解的环保要求，项目组选择了20余种可用于食品添加剂的合成和天然高分子原料作为灭火基质，研究其分子结构与灭火泡沫抗烧性能之间的关系，以及在自然环境下的生物降解机理及其降解动力学，然后选择5种比较合适的灭火基体开展下一步研究。

1.2?灭火基质与表面活性剂相互作用机理研究

为响应我国对《斯德哥尔摩公约》的有关承诺，选择6种非PFOS类、低毒害性的离子型与非离子型表面活性剂，开展灭火基体与表面活性剂相互作用机理研究，观察各种表面活性剂对各种灭火基体水溶液表面张力及其发泡倍数、发泡效果的影响规律，然后选择3种比较合适的表面活性剂开展下一步研究。

1.3?泡沫稳定剂与泡沫基质相互作用机理研究

选择6种泡沫稳定剂，研究其与泡沫基质（灭火基体、表面活性剂、水）相互作用机理，观察各种泡沫稳定剂对泡沫稳定性的影响规律。为了避免发泡倍数过低影响泡沫流动性、发泡倍数过高影响泡沫膜的致密性和冷却作用，达到对燃烧液面有较好的冷却、覆盖、窒息效果，低倍数泡沫灭火剂的发泡倍数以4至7倍为宜，灭火泡沫的25%析液时间越长越好。根据实验结果，选择2种泡沫稳定剂作为进行灭实体火试验用的泡沫稳定剂。

1.4?各种因素对泡沫灭实体火性能影响研究

按照泡沫灭火剂的相关国家标准要求，制作相应的试验器材器具，开展强施放方式施加泡沫灭实体火的各种试验，火灾模型包括工业溶剂油（燃烧盆内径2.4 m）、工业丙酮（燃烧盆内径1.48 m）及标准木朵火等，根据试验结果，结合实战中使用移动消防装备的作战要求，以及考虑既要能够快速扑灭非极性液体火、极性液体火，又要能够快速扑灭A类建筑火、森林火，还要能有效防止发生复燃等因素，确定高稳定泡沫灭火剂的最佳基本配方。

1.5?高稳定泡沫灭火剂其他理化性质研究

为满足国家标准中对泡沫灭火剂的防冻性、防腐性等方面的要求，选择相应环保性能较好的防冻剂、防腐剂开展相应的研究，并根据实验研究结果，最终确定高稳定泡沫灭火剂的最佳配方。同时，结合基本配方在物理、化学方面的主要特点，开展高稳定泡沫灭火剂生产工艺方面的研究，确定最佳生产工艺设施。

2?高稳定泡沫灭火剂的主要特点

项目组根据开展的一系列基础研究、应用基础研究和灭实体火试验结果，研制出的高稳定泡沫灭火剂具有以下特点。

2.1?泡沫膜异常稳定

水分挥发、蒸发完之前，泡沫膜不会破灭，基本上不会析液，25%析液时间非常长，在3 h以上，远超过一般的泡沫灭火剂10 min的25%析液时间。

2.2?泡沫膜保水性好

泡沫中的水分被不溶物牢固包裹，泡沫膜既不溶于水溶性大的液体，也不溶于水溶性小的液体，且泡沫膜中的水分挥发、蒸发速度非常慢，对燃烧物质的冷却效果非常突出。

2.3?泡沫膜黏附性好

在树叶、家具、玻璃等固体物质表面、墙面上能牢固黏附、不流淌，可形成厚度达2 mm以上、持续黏附时间30 min以上的含水泡沫膜，能有效克服水、泡沫灭火剂等现有流体灭火剂快速流淌损失、失去灭火和冷却作用的缺点，在对火场临近物质设施进行冷却隔热保护时，还可以大幅节约消防用水量。

2.4?作战适用范围广

既能灭A类火，又能灭极性B类火、非极性B类火。泡沫的流动性有限、保水性非常好，灭火作战基本不会造成水渍损失，既适用于大型火场，也适用于住宅等小型火场。

2.5?泡沫膜抗烧性强

在火场中，泡沫膜在水分挥发、蒸发完之前不会破灭，抗烧性超过60 min，远大于标准要求的10 min。因此，无论用于多大燃烧面积、燃烧功率的A类、B类（极性、非极性液体）火场，都能快速控制火势。

2.6?泡沫环保性能好

在空气中的水分和微生物的作用下，泡沫膜中的主组分可以可自动降解为无害物，其他组分也是低毒害物质。

2.7?泡沫膜可以回收

在长时间高温、热辐射作用下，泡沫膜中的水分会慢慢挥发，最后会形成具有一定强度、类似于无纺布的薄膜，回收处理方便，完全满足《斯德哥尔摩公约》关于含持久性有机污染物灭火剂回收的规定要求。

2.8?药剂流动性合适

不仅可以通过施加压缩空气发泡、通过负压吸入空气发泡，而且还能通过抽吸泵加压喷射及具有较大的扬程、射程，使相应消防装备器具的喷射系统结构简便化、轻量化。

3?高稳定泡沫灭火剂的应用设想

项目组研制的高稳定泡沫灭火剂，颠覆了现有的各类低倍数泡沫灭火剂的灭火原理，能够有效消除现有灭火泡沫因自身重量、高温辐射、物体冲击、异质消泡等因素而破灭的影响，具有非常突出的灭火效能，并能和相应的消防装备设施结合起来，在攻克大型石油化工火灾扑救这样的世界性难题中发挥重要作用。

3.1?研制相应的主战移动消防装备

根据高稳定泡沫灭火剂的理化性质，研制相应的泡沫消防车、森林消防车、灭火机器人、灭火无人机等一系列移动消防装备，充分发挥高稳定抗烧泡沫突出的灭火攻坚能力，突出其稳定性高、保水性好、造成的水渍损失小、方便回收等特点，在实现尽早控制火势、减少火灾损失目标的同时，不会造成环境污染，为我国消防领域履行《斯德哥尔摩公约》奠定坚实的装备基础。同时，由于适用范围广、控火速度快，尤其是无惧火灾燃烧面积、燃烧功率大小，这些新型主战移动消防装备的推广应用，必将大大提高消防救援队伍扑救大型石油化工火灾、森林火灾、仓储物流火灾等的战斗力，成为消防救援队伍攻坚克难的利器，为不负应急救援力量主力军、国家队的崇高定位作出突出贡献。

3.2?为现有的移动消防装备提供灭火剂

研制出的中、重型高稳定泡沫消防车，可以持续为举高喷射消防车、大跨距举高喷射消防车、云梯或登高平台消防车、无人举高喷射消防车、灭火机器人、系留无人机、森林消防车、消防装甲车、消防坦克等提供高稳定泡沫灭火剂，能大大提高现有移动消防装备的灭火攻坚能力，丰富现场灭火攻坚技战术，为消防救援队伍扑救石油化工园区、液体物质储罐区、大型仓储物流园区、大型厂房车间、森林草原等火灾提供强大的灭火能力保障。

3.3?研制相应的固定泡沫灭火系统

根据高稳定泡沫灭火剂的理化性质，研制相应的固定灭火系统，主要包括泡沫比例混合系统、泡沫喷射/施加装置等。为减少输送管路、发泡装置等因素对泡沫性能产生不利影响，使生成的泡沫更加均匀、稳定、可靠，研发相应的压缩空气发泡系统。为减少改造原有固定灭火系统时带来的经济损失，泡沫预混液输送系统可采用原有的设计要求。为便于推广使用，配套起草（制定）相应的设计、施工验收与维护管理标准，为及时在工程建设领域履行《斯德哥尔摩公约》创造有利条件。该固定泡沫灭火系统的推广应用，必将弥补现有固定泡沫灭火系统使用的泡沫灭火剂抗烧时间太短的致命缺陷，大大提高石油化工储罐的设防水平，并为石油储备库、特高压变电站、电化学储能电站等国家战略设施的消防安全作出重要贡献。

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