3A类泡沫在液体危险品火灾防护中的应用研究

O 张 国

（天津市公安消防总队 天津 300090）

3A类泡沫在液体危险品火灾防护中的应用研究

O 张 国

（天津市公安消防总队 天津 300090）

3A类泡沫是一种新型固体灭火产品，泡沫性能稳定，应用范围比较广泛，其在液体危险品火灾防护中发挥着明显的效果，本文利用标准油盘火试验模型，对3A类泡沫危险品火灾防护效果进行定量分析，研究影响3A类泡沫灭火效果的各种因素，分析泡沫产生方式对3A类泡沫稳定性的影响，为3A类泡沫在液体危险品火灾防护中的应用奠定良好基础。

3A类泡沫；液体危险品；火灾防护；应用

3A类泡沫作为一种高效的泡沫灭火剂，可以产生大量的高稳定泡沫，相关试验研究表明，使用正压式泡沫系统，对于扑救石油化工类的液体危险品有着重要作用，这种泡沫产生系统的可靠性和稳定性较高。液体危险品一旦发生火灾，直接威胁人们的生命安全，通过应用3A类泡沫，可以快速扑灭火势，发挥良好的火灾防护效果。

一、3A类泡沫火灾防护试验方法

在研究3A类泡沫火灾防护效果时，采用符合国家Q/320583 KSNH 003)2014标准的3A类泡沫灭火剂，利用压缩空气泡沫灭火系统，在泡沫溶液中压缩适量空气，在一定范围内进行调整，产生充气式泡沫。同时，利用负压式泡沫产生系统作为对比和参照，在吸气孔位置泡沫溶液射流形成负压区，快速吸入空气，产生吸气式泡沫。按照《非水溶性液体火灾泡沫浓缩液》规定的试验方法，测试25%抗烧时间、灭火时间和发泡倍数等。按照试验标准适当放大试验析液容器尺寸，标准油盘面积约4.55平方米，使用橡胶工业用溶剂油作为试验过程中的标准燃料，3A类泡沫火灾防护试验过程中，泡沫液流量应控制在11L/min～11.8L/min，为了使每次试验之间更加具有可比性，3A类泡沫火灾防护试验温度控制在18摄氏度～22摄氏度。

二、3A类泡沫在液体危险品火灾防护应用中的试验结果分析

1.结合正压式泡沫产生系统火灾防护效果较好

3A类泡沫在对于固体火灾防护效果较好，通过利用正压式泡沫产生系统，对于石油化工生产中发生的一些非水溶性液体火灾事故也具有良好的灭火防护效果。在上述试验中，在液体燃料表面直接释放灭火泡沫，短时间火苗被快速扑灭，25%抗烧时间较长，这说明3A类泡沫具有高稳定性和耐高温性，灭火效果非常明显。通常情况下，低倍泡沫灭火剂对于扑救非水溶性石油化工液体火灾效果非常明显，抗溶性和抗醇型泡沫灭火剂，主要用于扑救酮、醛、醚、醇等水溶性液体火灾。

2.正压式泡沫产生系统对于改善灭火泡沫稳定性效果明显

25%析液时间和发泡倍数是衡量3A类泡沫灭火性能的两个重要指标，25%析液时间是指25%质量液体从灭火泡沫中析出所用的时间，析液速度对于3A类泡沫灭火稳定性有着重要影响，发泡倍数是指将泡沫溶液体积和灭火泡沫体积之间的比值，发泡倍数越大，说明3A类泡沫发泡能力越强。通过上述试验，利用正压式泡沫产生系统形成的3A类泡沫，远远大于负压式泡沫产生系统的灭火泡沫25%析液时间和发泡倍数，尤其是25%析液时间，正压式泡沫产生系统形成的3A类泡沫，25%析液时间可以超过20min，而负压式泡沫产生系统只为4～10min。一方面，正压式泡沫产生系统改变了3A类泡沫结构，使泡沫的粒径分布比较疏松、更加均匀，有效提高了3A类泡沫的稳定性；另一方面，正压式泡沫产生系统提高了3A类泡沫的发泡倍数，增强了泡沫的发泡能力。

3.高稳定性

3A类泡沫发挥良好的隔绝、覆盖等灭火防护效果主要是依靠灭火泡沫需要保持一定的稳定性，3A类泡沫高稳定性是保持良好灭火效果的根本原因，在上述试验中，为了证明3A类泡沫灭火效果和高稳定性之间的关系，参照使用负压式泡沫产生系统的灭火效果，通过试验表明，在标准的混合比试验条件下，负压式泡沫产生系统的25%析液时间和发泡倍数比较低，对于标准火的扑灭效果也不佳，因此正压式泡沫产生系统的稳定性相对较高，火灾扑灭效果也更好。

三、3A类泡沫在液体危险品火灾防护中应用效果的影响因素研究

灭火泡沫是利用充气或者吸气等方式使泡沫溶液形成微小泡沫气泡，气体被叶膜包围分隔，液相为连续相，气相为分散相。结合热力学相关理论，负压式泡沫产生系统和正压式泡沫产生系统都是向泡沫溶液中引入能量，产生的3A类泡沫热力稳定性较差。按照热力学原理，泡沫溶液起泡过程中：G=A，G为泡沫自由能，A为表面积变化，为泡沫溶液表面张力。A泡沫溶液将发泡过程中的表面积是正值，随着自由能不断下降，泡沫气泡破灭，A类泡沫稳定性是指受到各种因素的影响灭火泡沫的持久性。在实际应用中，3A类泡沫稳定性对液体危险品的火灾防护效果主要受到以下几种因素影响：

1.泡沫溶液混合比

泡沫溶液混合比是指泡沫溶液和水混合产生泡沫的体积比，3A类泡沫火灾防护试验中，发泡倍数为16～17，从0.3%～1.0%混合比不断上升，如图1所示，25%析液时间不断延长，3A类泡沫稳定性不断提高。通过提高泡沫溶液混合比，有助于提高3A类泡沫表面活性，使得泡沫液膜排列更加紧密，增加液膜表面吸附量，提高泡沫的自我修复性能。当泡沫液膜双分子层表面活性剂达到饱和状态，若继续提高泡沫溶液混合比，会增加液膜刚性，降低3A类泡沫的稳定性，因此在液体危险品火灾防护中，使用的3A类泡沫混合比应低于1.0%，确保良好的高稳定性。

图1 泡沫溶液混合比和25%析液时间之间的关系

2.泡沫温度

根据相关试验验证，3A类泡沫25%析液时间和泡沫温度成反比，为了减少其他因素的干扰，设定泡沫溶液混合比为1%，发泡倍数37～38，25%析液时间随着泡沫温度的升高而不断缩短，稳定性越来越差。这主要是因为泡沫温度升高，使泡沫液膜蒸发速度越来越快，这使得析液速度也不断升高，并且泡沫温度升高，加快了液膜气体扩散，小气泡逐渐聚合为大气泡，大气泡数量越来越多，很容易破裂。

图2 泡沫温度和25%析液时间之间的关系

3.发泡倍数

3A类泡沫25%析液时间和发泡倍数成正比关系，发泡倍数越大，25%析液时间越长。发泡倍数是指泡沫溶液体积和灭火泡沫体积之间的比值，在相同的灭火泡沫体积条件下，发泡倍数越高说明泡沫总面积越大，泡沫溶液越少，而3A类泡沫液膜比较薄，有效降低了泡沫析液速率。设置28.6、31.1和38.1三个高发泡倍数，测试这三个发泡倍数条件下3A类泡沫的析液速度，如图3所示，根据试验结果图可知，在10min以内的析液初始阶段，3A类泡沫的析液速度变化不明显，这时液膜排液对3A类泡沫稳定性的影响效果比较明显，当3A类泡沫液膜比较薄、发泡倍数比较高时，3A类泡沫析液速度之间进入缓慢的平台期。

图3 发泡倍数和25%析液时间之间的关系

由于受到3A类泡沫微观结构特征、火焰和灭火泡沫相互作用等方面的而影响，通过上述试验对3A类泡沫在液体危险品火灾中的防护机理和性能进行初步分析和测试。对于3A类泡沫的灭火防护性和稳定性需要进一步进行分析和研究，不断扩大3A类泡沫的应用范围，提升其灭火防护应用水平。

结束语：

3A类泡沫经过标准油盘火试验模型进行验证，使用正压式泡沫产生系统形成的3A类泡沫稳定性相对较高，对于扑救非水溶性液体危险品火灾效果较好，并且这种正压式泡沫产生形式在提高3A类泡沫发泡倍数和25%析液时间方面效果显著，在实际应用中应注意3A类泡沫的发泡倍数、泡沫温度和泡沫溶液混合比对于火灾防护效果的影响，充分发挥3A类泡沫的重要作用。

[1]包志明,陈涛,傅学成,张宪忠,王荣基.A类泡沫对液体危险品火灾的防护效果及泡沫稳定机理研究[A].重庆市人民政府、中国工程物理研究院.全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集（下）[C].重庆市人民政府、中国工程物理研究院,2011.5.

[2]包志明,陈涛,傅学成,张宪忠,王荣基.A类泡沫对液体火灾的防护效果及泡沫稳定机理研究[J].安全与环境学报,2013,03.222-225.

Research on the Application of 3A Foam in Dangerous Liquid Products Fire-patrol

Zhang Guo
(Tianjin Public Security Fire Department, Tianjin, 300090)

3 A foam is a new kind of solid fire-fighting product with stable property and broad application scope,and it has obvious effect in the fire protection of dangerous products. In this paper, by making use of standard lacquer tray fire test model, it takes quantitative analysis on the fire-patrol effect of 3A foam dangerous products, on various factors influencing 3A foam fire-patrol effect and on the influence of 3A foam producing method on 3A foam stability to lay good foundation for the application of 3A foam in dangerous liquid products fire-patrol.

3A foam；dangerous liquid products；fire-patrol；application

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A

张国（1963～），男，天津市公安消防总队，研究方向：长期从事灭火及抢险救援战术战法研究和火灾及其他灾害事故现场处置的组织指挥工作。