压缩空气泡沫消防车实战化应用探析

晁跃川

（新疆消防救援总队，新疆 乌鲁木齐 830001）

0 引言

新疆地处亚欧大陆腹地，远离海洋，高山环列，干燥少雨，大部分地区严重缺水，可利用天然水源少。南北疆广大城镇、农村、城中村、城乡接合部消防基础设施较为薄弱、道路狭窄，大型消防车通行困难，农村路途远、可利用天然水源缺乏。 压缩空气泡沫用水需求少、灭火效率高，近几年来，在全区消防救援队伍已陆续配备压缩空气泡沫消防车**余辆。因此，研究如何发挥压缩空气泡沫消防车的灭火优势，提高基层队站在火灾扑救中的战斗力，守住火灾防控的最后一道防线，具有十分重要的现实意义。

1 压缩空气泡沫消防车的组成结构和工作原理

压缩空气泡沫技术于20 世纪30 年代起源于德国，主要应用于缺水环境的森林火灾扑救；20 世纪40年代，美国、英国军队陆续使用压缩空气泡沫灭火；直到20 世纪80 年代， 美国消防队开始大规模配备、使用压缩空气泡沫消防车。我国于20 世纪90 年代引入压缩空气泡沫技术，并逐步在消防车领域使用。

1.1 压缩空气泡沫消防车的组成结构

压缩空气泡沫消防车一般指配备有压缩空气A类泡沫灭火系统（简称CAFS 系统）的消防车。 常见的车载CAFS 系统是由供水系统、供液系统、压缩空气系统、混合发泡系统、控制管路和阀门、控制系统及电路系统等组成（见图1）。 其中供水系统主要由离心式消防泵组成，是提供压力水源的主要部件；供液系统主要由电动吸液泵组成， 是提供泡沫液的主要部件；压缩空气系统主要由空压机组成，是提供压缩空气的主要部件； 混合发泡系统主要由比例混合器组成，是提供压缩空气泡沫混合的主要部件；控制系统主要由各种电路板、控制软件等组成，是整个压缩空气泡沫系统的中枢。

图1 常见压缩空气泡沫系统结构图

1.2 车载压缩空气泡沫系统的工作原理

CAFS 系统可将水、A 类泡沫原液和压缩空气，通过控制调节装置按照最佳比例预混合后，通过喷射装置（消防炮或消防枪）喷射到着火点。 如图1 所示，水通过消防泵进入泡沫比例混合系统，泡沫原液通过电动泡沫泵进入泡沫比例混合系统，空压机将空气加压后进入泡沫比例混合系统，水、泡沫原液和压缩空气在比例混合系统内充分混合后，直接产生压缩空气泡沫。同时，通过控制系统对水、泡沫和压缩空气流量的进行精确控制后，可以实现三者的最佳配比，产生理想的干、湿压缩空气泡沫。

2 压缩空气泡沫和压缩空气泡沫消防车的特性

压缩空气泡沫具有附着力、渗透力强、隔热降温效果好、用水需求少、水渍损失小、环保高效、水平垂直输送距离远等特性。压缩空气泡沫消防车与水罐消防车、普通泡沫消防车相比，具有车型体积小、通过性强等特性。

2.1 压缩空气泡沫灭火效率高

CAFS 系统又称“一七系统”，其基本工作原理是将一滴水变成很多气泡，使水的表面积扩大七倍后进行灭火。理论上，A 类泡沫的混合比通常为0.3%-1%，按照最大混合比1%计算，即10L 的A 类泡沫原液和990 L 的混合形成1 000 L 的泡沫混合液，通过CAFS系统后，可产生约7 000 L 的压缩空气泡沫。 同时，泡沫会黏附在燃烧物表面， 增加液滴的吸热表面积，A类泡沫原液主要成分表面活性剂会降低水分子的表面张力，使泡沫分子相较于水分子能更有效地渗入到燃烧物内部，实现对燃烧物的快速窒息、冷却和隔离。大量实验也表明，相同质量压缩空气泡沫的灭火效率可以达到纯水灭火效率的5-7 倍。

2.2 压缩空气泡沫经济环保

按照压缩空气泡沫的灭火效率6 倍于纯水计算，以总队目前配备的载水量4 000 L、载A 类泡沫500 L压缩空气泡沫消防车为例， 其消耗4 000 L 水最多只需要约40.4 L 泡沫原液， 但可以达到24 000 L 水的灭火效果，节约扑救用水80%。在火灾扑救过程中，可有效降低水渍损失，避免出现野蛮灭火现象，便于保护群众财产和灾后清理， 利于保护现场和调查取证。以乌鲁木齐现行水价3.2 元/立方米，A 类泡沫15 000元/吨计算，实现同样的灭火效果，相对于纯水灭火剂使用成本可降低8%-60%。 同时，A 类泡沫原液从植物蛋白中提取， 在自然条件下可在24 小时内自行分解，不会产生任何有害残留物和异味，对环境无不良影响。

2.3 压缩空气泡沫水平、垂直输送距离优势

压缩空气泡沫中存在大量的压缩空气， 且A 类泡沫本身具有的润滑作用，所以在通过常规的消防水带输送过程中，水带中的产生的压力减损（管线压力损失）相对比较小，也更容易输送至更远、更高的火灾第一线。从上海、广西、天津等内地消防总队的测试结论看， 单台压缩空气泡沫消防车水平供A 类泡沫距离2 000 m时，A 类泡沫喷射出口压力损失＜0.1 MPa。中国科技大学火灾科学国家重点实验室最新试验表明，单台压缩空气泡沫消防车垂直输送泡沫至195 米时，仍能满足灭火需求（出口压力0.15 Mpa、喷射距离15 m）。由此不难看出，压缩空气泡沫消防车足以胜任在当前超远、超高灭火的苛刻要求，减少甚至避免使用耦合供水。

2.4 压缩空气泡沫消防车精干便捷

目前，全区消防救援队伍配备的压缩空气泡沫消防车普遍采用进口曼、依维柯或国产汕德卡等高性能底盘改装，载液量4-6 吨，具有载员多、体积小、重量轻、比功率大等特点。在实战中，安全性能和行驶能力普遍优于其他类型车辆，搭载的CAFS 系统，均已实现高度自动化，对操作人员要求低，操作方便快捷。同时， 压缩空气泡沫使用时消防水带内85%是空气，水带载荷小，1 名战斗员可轻松移动、拖动水带，显著降低战斗员的劳动强度和水带摩擦损伤，可实现车辆快速到达现场，人员装备迅速展开部署，抢占扑救先机。

2.5 压缩空气泡沫消防车高效灵活

压缩空气泡沫消防车比传统水罐消防车节水80% 以上，在保证同等灭火能力下，车身的设计紧凑短小，轴距普遍在8 m 左右，相对于中、重型消防车，对路况的要求相对较低，道路通过性明显增强，比较适合在拥挤城区、城中村、小区、农村作战。 压缩空气泡沫车普遍搭载有灭火、牵引、照明、救生、破拆、侦检、排烟、警戒等设备器材，具备灭火消防车和专勤消防车的大部分功能，可作为普通消防中队第一出动力量，处置一般火灾和抢险救援事故。同时，部分压缩空气泡沫消防车也搭载有B 类泡沫系统或压缩空气B类泡沫系统，可同时兼顾B 类火灾快速处置。

3 压缩空气泡沫消防车在实战中的应用

研究表明，CAFS 技术以其独特的优势正在逐步取代水灭火、普通空气泡沫灭火技术，在欧美等发达国家得到大量使用。近年来，由于水资源、环境保护及火灾扑救后次生灾害防护和减灭等问题越来越受人们重视，使压缩空气泡沫灭火技术得到了迅速的推广和应用。

3.1 扑救乡村常见火灾

新疆农村分布点多、面广，建筑多为砖木结构，房前屋后柴草堆垛多， 属火灾高发区域。 据统计，2017年全区发生农村火灾事故6 000 余起，占全区火灾总起数的50%。 扑救这类火灾贵在省水和速度，压缩空气泡沫消防车相对常规水罐消防车行驶速度快、用水量需求小、载器材类别多，可有效克服农村消防水源不足、消防基础设施落后、消防车通道不畅、道路通行条件差、距消防队远等不利因素，极适合于快速处置条件复杂多变的农村火灾。

3.2 扑救城镇建筑火灾

新疆部分城市建成区仍处于新城与旧城、城区与工业区、商业区与棚户区共存的现状，此类区域普遍存在消防设施缺乏、建筑耐火等级低、防火间距不足、火灾隐患多、道路狭窄、内部可燃物多等问题，也属火灾高发区域。压缩空气泡沫消防车载员多、轴距短、转弯半径小、灭火效率高、供液距离长、节省战斗员体力、水渍损失小，能够快速抵近火灾现场，高效处置城镇居住建筑和一般商业建筑初期火灾。

3.3 扑救文物古建筑火灾

新疆历史文化悠久，各地博物馆、珍贵古建筑、档案馆、图书馆、文化风情园等特殊场所多，此类场所发生火灾后，如用水扑救，其冲击力、水渍极易破坏建筑物及室内珍贵的文物、文献资料，有时水渍损坏甚至会超过燃烧损失。使用压缩空气泡沫灭火可以有效隔离火焰、阻止火势蔓延、减少水渍损失，从而达到灭火和保护古建筑、珍贵文物及文献资料的目的。

3.4 扑救城市综合类火灾

目前新材量、新工艺大量应用于城市交通工具、房屋建设装潢等，单纯的水灭火已经不能满足需求。如新能源汽车、各类PE、醇类、苯类等物质，需要更加丰富的灭火方式。 全区内各大城市（如乌鲁木齐）因为车辆增多造成的道路拥挤等问题， 给消防车辆的快速出警造成不少困难。 压缩空气泡沫消防车能够携带多种泡沫原液，可出各类压缩空气泡沫也可只出纯水，能够应对大部分类型火灾， 且该类车型外形尺寸和整车总质量相对较小，能更好地应对复杂的城市道路问题。

3.5 用于冬季火灾扑救

新疆天山以北大部分地区，冬季温度普遍在-20℃以下，气温低、风雪多、道路安全行驶条件差，灭火战斗指战员着装厚，行动易受限。 尤其是灭火战斗过程中的拖动水带收卷水带环节，易造成结冰现象，造成延误战机、水带能财产损失。 压缩空气泡沫混合了灭火泡沫原液， 在此类环境下使用的灭火泡沫液都为-30℃使用温度，其较低的凝结点，使其与水、压缩空气混合后产生的压缩空气泡沫也有较低的凝结点，更能适用于低温环境。

4 结语

人们常说：“观念决定思路，思路决定出路”。 长期以来的作战实践证明： 面对日益复杂严峻的灭火救援形势，作为国家队、主力军的消防救援队伍，必须不断完善灭火救援技战术，改变传统灭火作战理念，才能立于不败之地。 压缩空气泡沫消防车的配备正逐步提高消防救援队伍灭火效能，不难预知，其在今后的灭火救援实战中，将会发挥更大的作用。但在新疆也存在一定的限制因素，是今后需要加强和改进的重点方向。

4.1 车载CAFS 系统大部分为进口设备，维护成本高

新疆总队配备的车载CAFS 系统，除从北京中卓购置的15 辆压缩空气泡沫消防车为该公司自研系统外， 其余的均是整装进口的美国大力或hale 系统，前期购置价格高。 加之，销售厂家均在北京、上海，自身又不具备维护维修能力，导致后期维护和更换配件成本也高。

4.2 泡沫原液价格相对较高，基层中队泡沫库存量少

A 类泡沫的市场购置价格普遍在1.5 万元/吨左右，保质期3 年，这么高的购置价格和较短的保质期让决策层望而却步，导致执勤中队普遍没有库存。 同时， 广大基层指挥员仍普遍认为消防队用水是免费的，扑救一般住宅和农村火灾没必要用泡沫，用水既方便又免费。

4.3 CAFS 系统配备结构单一，难以适应复杂现场需求

目前，北京、上海等发达地区消防救援队伍已配备车载、便携式、小型移动式等多种类型的CAFS 系统，可满足不同类型的、不同场合的火灾扑救和巡逻执勤需求。 而新疆总队目前除车载CAFS 系统外，仅有部分单位少量配备有便携式CAFS 系统，尚未形成系列化。

鉴于压缩空气泡沫消防车载当前形势下，对扑救常规火灾具有一定的优势，总队可在充分调研评估的基础上，根据辖区实际情况，加快配备压缩空气泡沫消防车和多种类型的CAFS 系统，适量储备A 类泡沫灭火剂。