油類火災滅火劑及其應用研究進展
發布時間：2011-09-30 共1頁
摘 要：歸納了油類火災的特點，同時對應用于油類火災的幾種常用滅火劑從滅火機理、滅火效果等方面進行了分析，指出了它們存在的優缺點。
關鍵詞：油類火災；水成膜泡沫滅火劑；干粉；細水霧；泡沫
石油作為多種烴類的混合物，其組成成分都是閃點較低的可燃液體。因此石油作為一種易燃易爆液體，發生火災時具有燃燒速度快、火勢兇猛、輻射熱強、沸騰噴濺、擴散蔓延等危害性，甚至會發生爆炸，火災危險性極大，一旦發生火災會造成經濟和政治上的損失和后果。特別是在戰場上要減少傷亡、搶得戰機，對于滅火速度和效率就提出了更高的要求。目前對于油類火災的撲救仍然比較困難，還沒有理想的有效的滅火劑投入使用。本文綜述常用的幾種油類火災撲救中采用的火火劑，對他們的滅火原理、性能進行了比較，指出了其優缺點以及應用前景。
1 水成膜滅火劑
水成膜泡沫滅火劑是世界上公認的是目前性能最佳的油類滅火劑，在發達國家油類滅火劑市場所占分額從上世紀七十年代的7．8％已上升到現在的71．3％。我國該滅火劑的生產還處于起步階段，所占油類滅火劑的市場分額不足6％，發展空間巨大。在撲救油類火災的滅火劑中，水成膜泡沫滅火劑由于其水成膜及泡沫的雙重滅火作用，具有極佳的滅火效果。
水成膜泡沫滅火劑的滅火原理基于很低濃度的碳氟表面活性劑水溶液在油面上的鋪展[1、2]。碳氟表面活性劑(碳氫表面活性劑分子碳氫鏈中的氫原子部分或全部用氟原子取代形成的一類特種表面活性劑)是目前所有表面活性劑中表面活性最高的一類，其最突出的性質之一是它能把水的表面張力降低到很低，以致水溶液可在油面上鋪展形成一層水膜。這種能夠在油面上鋪展形成水膜的碳氟表面活性劑水溶液俗稱“輕水”。若將“輕水”制成泡沫，即為水成膜泡沫滅火劑(或稱“輕水”泡沫滅火劑)。
水成膜泡沫滅火劑的滅火作用是由漂浮于油面上的水膜層和泡沫層共同承擔的。當把輕水泡沫噴射到燃油表面時，泡沫迅速在油面上散開，并析出液體冷卻油面。析出的液體同時在油面上鋪展形成一層水膜，與泡沫層共同抑制燃油揮發。這不僅使油與空氣隔絕，而且泡沫受熱蒸發產生的水蒸氣還可以降低油面上氧的濃度，水溶液的鋪展作用又可帶動泡沫迅速流向尚未滅火的區域進一步滅火。
然而最近由于美國環保局公告全氟辛烷磺酸鹽(PFOS)在環境中非常穩定，不易降解，在人類和動物體內會長期積聚而造成危害。世界上最大的水成膜泡沫滅火劑生產商和供應商美國3M公司也因此宣布停產水成膜泡沫滅火劑的主要原料全氟辛烷磺酸鹽(PFOS)。公安部上海消防研究所的葉明生通過對水成膜泡沫滅火劑的原理、碳氟表面活性劑優點及其毒性等方面的分析，指出對水成膜泡沫滅火劑持懷疑或否定的態度是不可取的，也是錯誤的。我們在進行水成膜泡沫滅火劑的研究和使用過程中要注意環境保護問題。
但是由于水成膜泡沫滅火劑中最重要的組成部分---氟碳表面活性劑的生產技術尚未掌握，國內所需的氟碳表面活性劑大多從美國3M公司進口。因此，選擇和制備性能優異且價格低廉的碳氟表面活性劑是關鍵因素之一。綜上所述，我國對于碳氟表面活性劑的開發、性能研究及在水成膜泡沫滅火劑的應用領域方面與國外相比尚有較大差距。
2 干粉滅火劑
干粉滅火劑在當今滅火劑領域以其特有的性能占有相當重要的地位。干粉按其使用范圍，一般可分為普通干粉和多用途干粉兩大類。普通干粉主要用于撲救甲、乙、丙類液體火災(B類火災)、可燃氣體火災(C類火災)以及帶電設備火災，因而又稱BC類干粉。多用途干粉不僅適用于B類火災、C類火災和帶電設備火災，還適用一般固體火災(A類火災)，因而又稱ABC干粉。
關于干粉的滅火機理[3]一般認為有兩種可能：一 是認為干粉在火焰中分解汽化、產生游離基，進入氣相與燃燒產物的游離基作用，終止燃燒反應鏈，即所謂的均相機理；另一種認為，燃燒產物產生的游離基與干粉的固體表面作用，終止燃燒反應鏈，即所謂的非均相機理。近年來，國外又有人提出了新的滅火機理——吸熱滅火機理。新機理認為，由于干粉吸收了大量的熱能，使燃燒的反應鏈不能持續下去而滅火。并認為干粉中只有小于某一特定粒徑的粒子(以下簡稱小粒子)在火焰中完全分解汽化，吸收大量的熱能，才能在滅火中起主要作用。干粉中的大粒子對總體的滅火效能影響不大，盡管與此機理相關的某些實驗與計算的結果具有很強的說服力，但該機理仍未完全闡明微觀的滅火歷程，所以還不被人們一致接受。干粉的速效滅火機理仍被國際消防界列為當今消防化學中尚未完全解決的六大問題之一。
但在撲救油類火災時，一旦干粉粒子噴射到著火油面后，由于粒子表面的疏水膜具有很強的親油性，干粉粒子很快沉人油中，又因為普通干粉滅火的冷卻作用甚微，局部殘存的小火苗又會引燃整個油面。這就是干粉使用中遇到的最具挑戰性的問題——抗復燃性問題。盡管這一問題很早引起了人們的注意，但至今國內外尚未見有抗復燃干粉實際應用的報道。
3 泡沫滅火劑
泡沫滅火劑是能與水相容，并且可以通過化學反應或機械方法產生滅火泡沫的滅火藥劑。根據生產泡沫機理的不同，泡沫滅火劑分為空氣泡沫滅火劑和化學泡沫滅火劑兩類。空氣泡沫滅火劑又分為低倍數泡沫、中倍數泡沫和高倍數泡沫三類。空氣泡沫又稱機械泡沫，是由一定比例的泡沫液、水和空氣在泡沫產生器中進行機械混合攪拌而生成的膜狀氣泡群，泡內一般為空氣；而化學泡沫是由酸性物質和堿性物質及泡沫穩定劑相互作用而形成的膜狀氣泡群，氣泡內主要是二氧化碳氣體。
泡沫滅火劑的滅火原理[4]：主要是水的冷卻作用和泡沫隔絕空氣的窒息作用，具體如下：(1)燃燒物表面形成泡沫覆蓋層，可以使燃燒物表面與空氣隔絕；(2)泡沫層封閉了燃燒物表面，可以遮斷火焰的熱輻射，阻止燃燒物本身和附近的可燃物質的蒸發；(3)泡沫析出的液體可對燃燒表面進行冷卻；(4)泡沫受熱蒸發產生的水蒸氣能夠降低氧的濃度。
化學泡沫雖然具有良好的滅火性能，但滅火設備復雜，投資大。因此近年來多采用空氣機械泡沫，尤其是高倍數泡沫，具有應用范圍廣、滅火性能投資少、對人體無毒害等優點。
4 細水霧滅火劑
細水霧滅火系統的滅火機理[5]主要有：(1)汽化冷卻作用。細水霧水滴的直徑大約在40—200um左右，比表面積大，極易汽化，吸收大量的熱量，降低火焰溫度，最終使火焰熄滅。(2)窒息作用。細水霧在火場中汽化，體積急劇膨脹，排擠空氣。在燃燒區周圍形成屏障，降低氧濃度。對于30m3的有限空間，5L水完全汽化后形成的水蒸氣可使空氣中的氧濃度下降15％左右。(3)阻隔輻射熱作用。細水霧蒸發后，蒸氣迅速將燃燒物、火焰、煙籠罩，對火焰的輻射具有很好的阻隔作用，能有效地阻止輻射熱引燃其他物品，防止火焰蔓延。
細水霧滅火系統以易取、價廉的水作為滅火劑，且滅火用水量很少。細水霧滅火劑滅火速度較快，對環境也沒有污染，而且可以大大降低火災中的煙氣體積百分比及毒性，冷卻火場溫度。但是目前細水霧滅火系統在設計上還存在一些問題，這些問題的解決必將使細水霧系統成為最有應用前景的哈龍替代系統。
5 結語
為能迅速撲滅火災，必須按照現代的防火技術、生產工藝過程特點、著火物質的性質、滅火劑的性質及取用是否便利等原則來選擇滅火劑。隨著社會經濟的發展，石油化工產品在社會中的應用越來越廣泛，油類火災的危險性也越來越大。因此尋找一種滅火性能高，使用方便，來源豐富，成本低廉，對人體基本無害的滅火劑勢在必行。我國對于新型滅火劑特別是油類火災滅火劑的開發、性能研究以及應用領域方面與國外相比尚有較大差距，隨著我國國民經濟的發展及綜合國力的不斷增強，各種新產品新技術的開發應用將會呈現出廣闊前景。
關鍵詞：油類火災；水成膜泡沫滅火劑；干粉；細水霧；泡沫
石油作為多種烴類的混合物，其組成成分都是閃點較低的可燃液體。因此石油作為一種易燃易爆液體，發生火災時具有燃燒速度快、火勢兇猛、輻射熱強、沸騰噴濺、擴散蔓延等危害性，甚至會發生爆炸，火災危險性極大，一旦發生火災會造成經濟和政治上的損失和后果。特別是在戰場上要減少傷亡、搶得戰機，對于滅火速度和效率就提出了更高的要求。目前對于油類火災的撲救仍然比較困難，還沒有理想的有效的滅火劑投入使用。本文綜述常用的幾種油類火災撲救中采用的火火劑，對他們的滅火原理、性能進行了比較，指出了其優缺點以及應用前景。
1 水成膜滅火劑
水成膜泡沫滅火劑是世界上公認的是目前性能最佳的油類滅火劑，在發達國家油類滅火劑市場所占分額從上世紀七十年代的7．8％已上升到現在的71．3％。我國該滅火劑的生產還處于起步階段，所占油類滅火劑的市場分額不足6％，發展空間巨大。在撲救油類火災的滅火劑中，水成膜泡沫滅火劑由于其水成膜及泡沫的雙重滅火作用，具有極佳的滅火效果。
水成膜泡沫滅火劑的滅火原理基于很低濃度的碳氟表面活性劑水溶液在油面上的鋪展[1、2]。碳氟表面活性劑(碳氫表面活性劑分子碳氫鏈中的氫原子部分或全部用氟原子取代形成的一類特種表面活性劑)是目前所有表面活性劑中表面活性最高的一類，其最突出的性質之一是它能把水的表面張力降低到很低，以致水溶液可在油面上鋪展形成一層水膜。這種能夠在油面上鋪展形成水膜的碳氟表面活性劑水溶液俗稱“輕水”。若將“輕水”制成泡沫，即為水成膜泡沫滅火劑(或稱“輕水”泡沫滅火劑)。
水成膜泡沫滅火劑的滅火作用是由漂浮于油面上的水膜層和泡沫層共同承擔的。當把輕水泡沫噴射到燃油表面時，泡沫迅速在油面上散開，并析出液體冷卻油面。析出的液體同時在油面上鋪展形成一層水膜，與泡沫層共同抑制燃油揮發。這不僅使油與空氣隔絕，而且泡沫受熱蒸發產生的水蒸氣還可以降低油面上氧的濃度，水溶液的鋪展作用又可帶動泡沫迅速流向尚未滅火的區域進一步滅火。
然而最近由于美國環保局公告全氟辛烷磺酸鹽(PFOS)在環境中非常穩定，不易降解，在人類和動物體內會長期積聚而造成危害。世界上最大的水成膜泡沫滅火劑生產商和供應商美國3M公司也因此宣布停產水成膜泡沫滅火劑的主要原料全氟辛烷磺酸鹽(PFOS)。公安部上海消防研究所的葉明生通過對水成膜泡沫滅火劑的原理、碳氟表面活性劑優點及其毒性等方面的分析，指出對水成膜泡沫滅火劑持懷疑或否定的態度是不可取的，也是錯誤的。我們在進行水成膜泡沫滅火劑的研究和使用過程中要注意環境保護問題。
但是由于水成膜泡沫滅火劑中最重要的組成部分---氟碳表面活性劑的生產技術尚未掌握，國內所需的氟碳表面活性劑大多從美國3M公司進口。因此，選擇和制備性能優異且價格低廉的碳氟表面活性劑是關鍵因素之一。綜上所述，我國對于碳氟表面活性劑的開發、性能研究及在水成膜泡沫滅火劑的應用領域方面與國外相比尚有較大差距。
2 干粉滅火劑
干粉滅火劑在當今滅火劑領域以其特有的性能占有相當重要的地位。干粉按其使用范圍，一般可分為普通干粉和多用途干粉兩大類。普通干粉主要用于撲救甲、乙、丙類液體火災(B類火災)、可燃氣體火災(C類火災)以及帶電設備火災，因而又稱BC類干粉。多用途干粉不僅適用于B類火災、C類火災和帶電設備火災，還適用一般固體火災(A類火災)，因而又稱ABC干粉。
關于干粉的滅火機理[3]一般認為有兩種可能：一 是認為干粉在火焰中分解汽化、產生游離基，進入氣相與燃燒產物的游離基作用，終止燃燒反應鏈，即所謂的均相機理；另一種認為，燃燒產物產生的游離基與干粉的固體表面作用，終止燃燒反應鏈，即所謂的非均相機理。近年來，國外又有人提出了新的滅火機理——吸熱滅火機理。新機理認為，由于干粉吸收了大量的熱能，使燃燒的反應鏈不能持續下去而滅火。并認為干粉中只有小于某一特定粒徑的粒子(以下簡稱小粒子)在火焰中完全分解汽化，吸收大量的熱能，才能在滅火中起主要作用。干粉中的大粒子對總體的滅火效能影響不大，盡管與此機理相關的某些實驗與計算的結果具有很強的說服力，但該機理仍未完全闡明微觀的滅火歷程，所以還不被人們一致接受。干粉的速效滅火機理仍被國際消防界列為當今消防化學中尚未完全解決的六大問題之一。
但在撲救油類火災時，一旦干粉粒子噴射到著火油面后，由于粒子表面的疏水膜具有很強的親油性，干粉粒子很快沉人油中，又因為普通干粉滅火的冷卻作用甚微，局部殘存的小火苗又會引燃整個油面。這就是干粉使用中遇到的最具挑戰性的問題——抗復燃性問題。盡管這一問題很早引起了人們的注意，但至今國內外尚未見有抗復燃干粉實際應用的報道。
3 泡沫滅火劑
泡沫滅火劑是能與水相容，并且可以通過化學反應或機械方法產生滅火泡沫的滅火藥劑。根據生產泡沫機理的不同，泡沫滅火劑分為空氣泡沫滅火劑和化學泡沫滅火劑兩類。空氣泡沫滅火劑又分為低倍數泡沫、中倍數泡沫和高倍數泡沫三類。空氣泡沫又稱機械泡沫，是由一定比例的泡沫液、水和空氣在泡沫產生器中進行機械混合攪拌而生成的膜狀氣泡群，泡內一般為空氣；而化學泡沫是由酸性物質和堿性物質及泡沫穩定劑相互作用而形成的膜狀氣泡群，氣泡內主要是二氧化碳氣體。
泡沫滅火劑的滅火原理[4]：主要是水的冷卻作用和泡沫隔絕空氣的窒息作用，具體如下：(1)燃燒物表面形成泡沫覆蓋層，可以使燃燒物表面與空氣隔絕；(2)泡沫層封閉了燃燒物表面，可以遮斷火焰的熱輻射，阻止燃燒物本身和附近的可燃物質的蒸發；(3)泡沫析出的液體可對燃燒表面進行冷卻；(4)泡沫受熱蒸發產生的水蒸氣能夠降低氧的濃度。
化學泡沫雖然具有良好的滅火性能，但滅火設備復雜，投資大。因此近年來多采用空氣機械泡沫，尤其是高倍數泡沫，具有應用范圍廣、滅火性能投資少、對人體無毒害等優點。
4 細水霧滅火劑
細水霧滅火系統的滅火機理[5]主要有：(1)汽化冷卻作用。細水霧水滴的直徑大約在40—200um左右，比表面積大，極易汽化，吸收大量的熱量，降低火焰溫度，最終使火焰熄滅。(2)窒息作用。細水霧在火場中汽化，體積急劇膨脹，排擠空氣。在燃燒區周圍形成屏障，降低氧濃度。對于30m3的有限空間，5L水完全汽化后形成的水蒸氣可使空氣中的氧濃度下降15％左右。(3)阻隔輻射熱作用。細水霧蒸發后，蒸氣迅速將燃燒物、火焰、煙籠罩，對火焰的輻射具有很好的阻隔作用，能有效地阻止輻射熱引燃其他物品，防止火焰蔓延。
細水霧滅火系統以易取、價廉的水作為滅火劑，且滅火用水量很少。細水霧滅火劑滅火速度較快，對環境也沒有污染，而且可以大大降低火災中的煙氣體積百分比及毒性，冷卻火場溫度。但是目前細水霧滅火系統在設計上還存在一些問題，這些問題的解決必將使細水霧系統成為最有應用前景的哈龍替代系統。
5 結語
為能迅速撲滅火災，必須按照現代的防火技術、生產工藝過程特點、著火物質的性質、滅火劑的性質及取用是否便利等原則來選擇滅火劑。隨著社會經濟的發展，石油化工產品在社會中的應用越來越廣泛，油類火災的危險性也越來越大。因此尋找一種滅火性能高，使用方便，來源豐富，成本低廉，對人體基本無害的滅火劑勢在必行。我國對于新型滅火劑特別是油類火災滅火劑的開發、性能研究以及應用領域方面與國外相比尚有較大差距，隨著我國國民經濟的發展及綜合國力的不斷增強，各種新產品新技術的開發應用將會呈現出廣闊前景。
