安全生产技术精讲班第13讲讲义
火灾探测原理与方法
燃烧与火灾基础知识(下)
【本讲大纲考试内容要求】:
1.熟悉火灾探测的要求,火灾探测方法的分类及特点;
2.掌握灭火方法的分类及特点,火灾烟气控制方法;
3.掌握水灭火、泡沫灭火、气体灭火等的适用范围;
4.掌握火灾安全评价的内容及主要分析方法。
(七)火灾探测原理与方法
1.火灾探测
火灾探测报警系统本身并不能影响火灾的自然发展进程,其主要作用是及时将火灾迹象通知有关人员,以便他们准备疏散或组织灭火,延长建筑物可供疏散的时间并通过联动系统启动其他消防设施。在火灾的早期阶段,准确的探测到火情并迅速报警,对于及时组织有序快速疏散、积极有效地控制火灾的蔓延、快速灭火和减少火灾损失都具有重要的意义。
2. 火灾探测的基本原理
在火灾的孕育与初期阶段,建筑物内会出现不少特殊现象或征兆,如发热、发光、发声以及散发出烟尘、可燃气体、特殊气味等。这些特性是物质燃烧过程中发生物质转换和能量转换的结果,为早期发现火灾、进行火灾探测提供了依据。深入分析火灾早期现象的特征,从中提取出可用于火灾探测的信息是一项极其重要的工作。按照探测元件与探测对象的关系,火灾探测原理可分为接触式和非接触式两种基本类型。
1)接触式探测
在火灾的初期阶段,烟气是反映火灾特征的主要方面。接触式探测就是利用某种装置直接接触烟气来实现火灾探测的,只有当烟气到达该装置所安装的位置时感受元件方可发生响应。烟气的浓度、温度、特殊产物的含量等都是探测火灾的常用参数。在普通建筑物中使用最多的是点式探测器,它们有一个直径约10cm壳体,其内部安装了某种感受烟气浓度、温度或代表燃烧产物(如CO)的元件,当进入壳体的烟气所具有的浓度或温度达到所用元件的设定危险阈值时便发出报警。在某些特殊场合下,接触式探测器也可做成线型,如适宜在电缆沟内使用的缆线式感温探测器,它们是根据缆线所在空间环境的温度变化来判断火灾的。
2)非接触式探测
非接触式火灾探测器主要是根据火焰或烟气的光学效果进行探测的。由于探测元件不必触及烟气,可以在离起火点较远的位置进行探测,所以探测速度较快,适宜探测那些发展较快的火灾。这类探测器主要有光束对射式探测器、感光(火焰)式探测器和图像式探测器。
(1)光束式探测器是将发光元件和受光元件分成两个部件,分别安装在建筑空间的两个位置。当有烟气从两者之间通过时,烟气浓度致使光路之间的减光量达到报警阈值时,便可发出火灾报警信号。
(2)火焰式探测器利用光电效应探测火灾,主要探测火焰发出的紫外光或红外光,而不用可见光波段,因为它不易有效地把火焰的辐射与周围环境的背景辐射区别开来。
(3)图像式探测器是利用摄像原理发现火灾的,目前主要采取红外摄像与日光盲热释电预警器件进行复合。一旦发生火灾,火源及相关区域必然发出一定的红外辐射。在远处的摄像机发现这种信号后,便输入到计算机中进行综合分析。若判定确实是火灾信号,则立即发出报警。由于它所给出的是图像信号,因此具有很强的可视和火源空间定位功能,有助于减少误报警和缩短火灾确认时间,增加人员疏散时间和实现早期灭火。
灭火原理、灭火方法的分类及特点
(八)灭火原理、灭火方法的分类及特点
1.灭火的基本原理
根据燃烧的基本条件,任何可燃物产生燃烧或持续燃烧都必须具备燃烧的必要条件和充分条件。因此,火灾发生后,灭火就是破坏燃烧条件、使燃烧反应终止的过程。灭火的基本原理可以归纳为4种,即冷却、窒息、隔离和化学抑制。前三种灭火作用主要是物理过程,化学抑制是一个化学过程。不论是使用灭火剂还是通过其他机械方式来灭火,都是利用上述4种原理中的一种或多种结合来实现的。
2.灭火的基本措施
掌握了物质燃烧的条件,就可以了解预防和扑救火灾的原理。一切防火措施都是为了防止燃烧的3个条件同时存在,所能采取的基本措施是:(1)控制可燃物;(2)隔绝助燃物;(3)消除点火源;(4)阻止火势蔓延。
【例题】:灭火就是破坏燃烧条件、使燃烧反应终止的过程,灭火的基本原理可以归纳为( )。
A.冷却
B.窒息
C. 阻燃
D. 隔离
E.化学抑制
【答案】: ABDE
3. 灭火剂
【新增内容】:
(1)水灭火剂。水是最常用的灭火剂。水能从燃烧物中吸收很多热量,使燃烧物的温度迅速下降,使燃烧终止。水在受热汽化时,体积增大1700多倍,当大量的水蒸气笼罩于燃烧物的周围时,可以阻止空气进入燃烧区,从而大大减少氧的含量,使燃烧因缺氧而窒息熄灭。在用水灭火时,加压水能喷射到较远的地方,具有较大的冲击作用,能冲过燃烧表面而进入内部,从而使未着火的部分与燃烧区隔离开来,防止燃烧物继续分解燃烧。同时水能稀释或冲淡某些液体或气体,降低燃烧强度;能浸湿未燃烧的物质,使之难以燃烧;还能吸收某些气体、蒸气和烟雾,有助于灭火。
灭火时水的形态及应用范围主要包括:
①直流水和开花水。经水泵加压由直流水枪喷出的柱状水流称直流水,由开花水枪喷出的滴状水流称开花水。直流水、开花水可用于扑救一般固体物质的火灾(如煤炭、木制品、粮草、棉麻、橡胶、纸张等),还可扑救闪点在120℃、常温下呈半凝固状态的重油火灾。
②雾状水。由喷雾水枪喷出,水滴直径小于1μm的水流称雾状水。它可大大提高水与燃烧物或火焰的接触面积,因而降温快、灭火效率高。可用于扑灭可燃粉尘、纤维状物质、谷物堆囤等周体物质的火灾,也可用于电气设备火灾的扑救。但是与直流水相比,开花水和雾状水的射程均较近,不能远距离使用。
③细水雾灭火技术。它采用特定的压力装置将水箱中的水分解成滴径数微米的细水雾,再驱动细水雾直接到达燃烧的火焰表面,通过卷吸等作用,形成一个稳固的隔氧冷却层,使火灾得到有效地抑制,直至熄灭。
不能用水扑灭的火灾主要包括:
①密度小于水和不溶于水的易燃液体的火灾,如汽油、煤油、柴油等。苯类、醇类、醚类、酮类、酯类及丙烯腈等大容量储罐,如用水扑救,则水会沉在液体下层,被加热后会引起爆沸,形成可燃液体的飞溅和溢流,使火势扩大。
②遇水产生燃烧物的火灾,如金属钾、钠、碳化钙等,不能用水,而应用砂土灭火。
③硫酸、盐酸和硝酸引发的火灾,不能用水流冲击,因为强大的水流能使酸飞溅,流出后遇可燃物质,有引起爆炸的危险。酸溅在人身上,能灼伤人。
④电气火灾未切断电源前不能用水扑救,因为水是良导体,容易造成触电。
⑤高温状态下化工设备的火灾不能用水扑救,以防高温设备遇冷水后骤冷,引起形变或爆裂。
(2)气体灭火剂
气体灭火剂的使用最早始于19世纪末期。由于气体灭火剂具有施放后对保护设备无污染、无损害等优点,其防护对象逐步向各种不同领域扩充。由于二氧化碳的来源较广,利用隔绝空气后的窒息作用可成功抑制火灾,因此早期的气体灭火剂主要采用二氧化碳。在研究二氧化碳灭火系统的同时,国际社会及一些西方发达国家不断地开发新型气体灭火剂,经过几十年研究,终于发现卤代烷1211、1301灭火剂具有优良的灭火性能,因此在一段时间内卤代烷灭火剂基本统治了整个气体灭火领域。后来,人们逐渐发现释放后的卤代烷灭火剂与大气层的臭氧会发生反应,致使臭氧层出现空洞,使生存环境恶化。因此,国家环保局于1994年专门发出《关于非必要场所停止再配置卤代烷灭火器的通知》。
淘汰卤代烷灭火剂,促使人们寻找新的环保气体替代。其中被列为国际标准草案ISO 14520的替代物有14种,综合各种替代物的环保性能及经济分析,七氟丙烷灭火剂最具推广价值。该灭火剂属于含氢氟烃类灭火剂,国外称为FM一200,具有灭火浓度低、灭火效率高、对大气无污染的优点。另外,混合气体IG一541灭火剂同样对大气层具有无污染的特点,现已逐步并始使用。它是由氮气、氩气、二氧化碳自然组合的一种混合物,平时以气态形式储存,所以喷放时不会形成浓雾或造成视野不清,使人员在火灾时能清楚地分辨逃生方向且对人体基本无害。
(3)泡沫灭火剂
高倍数泡沫灭火系统替代低倍数泡沫灭火系统是当今发展的趋势。高倍数泡沫灭火剂的发泡倍数高(201—1000倍),能在短时间内迅速充满着火空间,特别适用于扑灭大空间火灾,并具有灭火速度快的优点;低倍数泡沫灭火剂主要靠泡沫覆盖着火对象表面,将空气隔绝而灭火,且伴有水渍损失,所以它对液化烃的流淌火灾、地下工程、船舶、贵重仪器设备和物品的灭火是无能为力的。高倍数泡沫灭火技术已被各工业发达国家应用到石油化工、冶金、地下工程、大型仓库和贵重仪器库房等场所。尤其在近10年来,高倍数泡沫灭火技术多次在油罐区、液化烃罐区、地下油库、汽车库、油轮、冷库等场所扑救失控性大火时起到决定性作用。
【新增内容】:
(4)干粉灭火剂。干粉灭火剂由一种或多种具有灭火能力的细微无机粉末组成,主要包括活性灭火组分、疏水成分、惰性填料,粉末的粒径大小及其分布对灭火效果有很大的影响。窒息、冷却、辐射及对有焰燃烧的化学抑制作用是干粉灭火效能的集中体现,其中化学抑制作用是灭火的基本原理,起主要灭火作用。干粉灭火剂中的灭火组分是燃烧反应的非活性物质.当进入燃烧区域火焰中时,捕捉并终止燃烧反应产生的自由基,降低了燃烧反应的速率,当火焰中干粉浓度足够高,与火焰的接触面积足够大,自由基中止速率大于燃烧反应生成的速率,链式燃烧反应被终止,从而火焰熄灭。
干粉灭火剂与水、泡沫、二氧化碳等相比,在灭火速率、灭火面积、等效单位灭火成本效果三个方面有一定优越性,因其灭火速率快,制作工艺过程不复杂,使用温度范围宽广,对环境无特殊要求,以及使用方便,不需外界动力、水源.无毒、无污染、安全等特点,目前在手提式灭火器和固定式灭火系统上得到广泛的应用,是替代哈龙灭火剂的一类理想环保灭火产品。
4. 烟气控制
烟气控制指所有可以单独或组合起来使用以减轻或消除火灾烟气危害的方法。建筑物发生火灾后,有效的烟气控制是保护人民生命财产安全的重要手段。主要有两条途径:一是挡烟,二是排烟。挡烟是指用某些耐火性能好的物体或材料把烟气阻挡在某些限定区域,不让它流到可对人和物产生危害的地方。这种方法适用于建筑物与起火区设有开口、缝隙或漏洞的区域。排烟就是使烟气沿着对人和物没有危害的渠道排到建筑外,从而消除烟气的有害影响。排烟有自然排烟和机械排烟两种形式。
排烟窗、排烟井是建筑物中常见的自然排烟形式,它们主要适用于烟气具有足够大的浮力、可能克服其他阻碍烟气流动的驱动力的区域。机械排烟可克服自然排烟的局限,有效地排出烟气。
1)防烟分隔(Compartmentation)
在建筑物中,墙壁、隔板、楼板和其他阻挡物都可作为防烟分隔,它们能使离火源较远的空间不受或少受烟气的影响。这些物体可以单独使用(有人称之为被动式防烟分隔),也可与加压方式配合使用。防烟分隔物本身也存在一定的烟气泄漏,泄漏量由该物体缝隙的大小、形状以及该物体两侧的压差决定。
2)非火源区的烟气稀释(Dilution)
烟气稀释又称烟气净化、烟气清除或烟气置换。比如开门就是一种烟气稀释方法。当烟气由一个空间泄漏到另一空间时。采取烟气稀释可使后一空间的烟气或粒子浓度控制在人可承受的程度。若烟气泄漏量与所保护空间的体积或进出该空间的净化空气流率相比较小时,这种方法很有效。烟气稀释对火灾扑灭后清除烟气也很有用处。
3)加压控制(Pressurization)
使用风机可在防烟分隔物的两侧造成压差,从而控制烟气流过。
4)空气流(Airflow)
在铁路和公路隧道、地下铁道的火灾烟气控制中,空气流用得很广泛。用这种方法阻止烟气运动需要很大的空气流率,而空气流又会给火灾提供氧气,因此它需要较复杂的控制。通常在建筑物内的应用不很多。空气流是控制烟气的基本方法之一,除了大火已被抑制或燃料已被控制的少数情况外,一般不采用这种方法。
5)浮力(Buoyancy)
在风机驱动和自然通风系统中,都经常利用热烟气的浮力机制排烟,大空间的风机通风已广泛用在中庭和购物中心大厅中,与此相关的一个问题是水喷头喷出的液体会冷却烟气,使其浮力减少,从而降低这种系统的排烟效率。
火灾安全评价
(九)火灾危险评价
《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045—1995)(2005版)、《汽车库设计防火规范》(GBJ 67—1984)、《村镇建筑设计防火规范》(GBJ 39—1990)、《建筑设计防火规范》(GBJ 16—1987)等消防规范和标准是根据长期与火灾作斗争的经验教训和大量的科学实验结果而制定的,是进行各类建筑物的火灾安全评价的基本依据,必须严格遵循。
随着我国经济建设和城市化的快速发展,大型复杂的现代建筑物越来越多地涌现。由于这些建筑与传统建筑在使用功能、建筑材料、结构形式、空间大小、配套设施等方面有很大的不同,给防火安全带来很多新的问题,从而产生了一些新的火灾安全评价方法和技术。
目前人们已开发研究了数十种火灾安全评价方法,适用于不同条件下的火灾安全分析过程。一般来讲,应用较多的火灾安全评价方法主要有如下几种:
?安全检查表法。
?道化学火灾、爆炸指数评价法。
?蒙德法。
?预先危险分析(PHA)。
?故障类型和影响分析(FMEA)。
?事件树分析(ETA)。
?故障树分析(FTA)。
?数值模拟方法。
?因果分析。
?管理疏忽和危险树分析(MORT)。
【例题】:下列火灾可以用水扑灭的火灾是___ 。
A. 柴油火灾
B. 橡胶火灾
C. 碳化钙火灾
D. 硝酸火灾
【答案】:B
【补充知识】
一、水灭火介质
水是人类使用最早并且最普遍的灭火剂。当用其灭火时,水吸收热量变为蒸汽(1kg水汽化要吸收2257kJ热量),能促使燃烧物冷却,使燃烧物温度降低到燃点以下,并阻止对燃烧反应的热反馈。用水浸湿的可燃物,必须具有足够的时间和热量将水分蒸发,然后才能燃烧,这就抑制了火灾的扩大。同时lkg水能变成1.726立方米蒸汽,它包围燃烧区,名目降低氧气浓度,从而使燃烧减弱并有效地控制燃烧,使燃烧物因得不到足够的氧气而窒息。经消防水泵加压的高压水流(0.5~1.0MPa)强烈冲击燃烧物或火焰,冲散燃烧物,可使燃烧强度显著降低,从而使火灾熄灭,达到灭火的目的。水溶性可燃、易燃液体发生火灾时,在允许用水扑救的条件下,水与可燃、易燃液体混合后,可降低其浓度和燃烧区内可燃蒸气的浓度,使燃烧减弱以致终止。用水扑灭火灾的同时,还可用水保护火区的建筑物、冷却燃烧液体罐壁,防止事故扩大。
灭火水按其形态可分为直流水、开花水及雾状水。直流水和开花水是由水泵升压通过直流水枪或开花水枪喷出形成的,适用于扑救一般固体物质火灾。喷雾灭火是利用消防压力水(0.5~0.7MPa)经过离心雾化喷头,喷射出雾状细水粒。雾状水粒直径一般小于100f祄,水粒越细,单位重量水的表面积越大(1kg雾状水的表面积比1kg球状水的表面积大数千倍)。雾状水流的吸热面积很大,其冷却作用较一般直流水枪射出的柱状水流的冷却作用大得多,产生蒸汽也多,冲淡空气降低氧气浓度的作用则很强,所以雾状水灭火效果很好,水渍损失也小。如一个因火灾引起一只容积为1200立方米、贮存有900t油的地下油罐着火爆炸,燃烧10h多未能扑灭,后用2支喷雾水枪,从上风向火区喷射,3min大火完全扑灭。水喷雾灭火效果的好坏与离心喷头的性能和加工精度有关,与水压有关。喷头性能越好,加工精度越高,水压越高,雾状水粒则越细,灭火效果越好。
喷雾水灭火可有效的扑灭固体物质火灾、闪点高于60°C的液体火灾及电气设备火灾。可用于可燃气体和甲、乙、丙类液体生产、运输及贮存设施的冷却。对汽车库、汽车修理间、屋外变压器、油浸电力变压器室、配电室、电缆厅(室)、锅炉房的油池等灭火效果良好。
水灭火不适用于与水反应能够生成可燃气体、容易引起爆炸物质火灾的扑救,如碱金属、轻金属、乙炔、电石的火灾不能用水扑救。直流水枪不宜扑救带电设备火灾、可燃粉尘聚积处的火灾,不能用直流水扑救浓硫酸、浓硝酸场所发生的火灾。
二、气体灭火剂
1211即二氟一氦一溴甲烷(CF2ClBr)是一种高效、低毒、不导电的液化气体灭火剂。适用于扑灭易燃液体、可燃液体和电气设备火灾事故。1211的分子量为165.38,密度约为空气的5倍,沸点是-4℃,凝固点是-160.5℃,临界温度为153.8℃,临界压力为4.2MPa,临界密度为713kg/立方米。在通常温度和压力下,是无色气体。一般将1211密封于钢瓶中,充压到2.5~3.0MPa,以液态贮存。
1301灭火剂是一种新型高效灭火介质,比空气重,分子量为148.93,沸点-57.8℃,凝固点-168℃,临界压力3.96MPa,临界温度67.0℃,临界密度745kg/立方米(20℃)。空气中只要有5%的浓度即可灭火。130l较1211毒性小,当体积浓度不大于7%时,允许在有人的火灾现场直接应用(1211浓度达4%一5%,人员会轻微中毒),再加上1301无色、无味,有利于消防人员现场作业。但1301价格较高;沸点较低,喷放距离较近,因此在无人现场可优先选用1211作灭火剂。
卤代烷灭火剂1211等,灭火极为迅速,效果良好,能有效的扑灭可燃气体、可燃液体、电气设备及固体火灾。在电业系统广泛应用于进洞或地下变压器,以及主控室、集控室、计算机室、继电保护室、网控室、调度室、电源室等的火灾扑救。不适用于扑救活泼金属、金属氢化物、无空气能迅速氧化的化学物质、能自行分解的化学物质(如过氧化物、联氨)、能自燃的物质及强氧化剂等物质的火灾。
三、干粉灭火剂
干粉灭火剂是由灭火基料和少量防潮剂、流动促进剂及结块防止剂等混合成的固体粉末。
干粉灭火剂是一种化学灭火剂,常用的灭火干粉有碳酸氢钠(钠盐干粉)、碳酸氢钾—(钾盐干粉)、磷酸二氢铵、尿素干粉等。 钠盐干粉灭火效果很好,其主要成份是碳酸氢钠和少量硝酸钾等。干粉灭火剂优点:灭火效率高,速度快,无毒性,不腐蚀,绝缘好,不易溶化,易贮不变质等。可用来扑灭石油、有机溶剂、可燃气体和电气设备火灾事故。
干粉的灭火原理是干粉在动力气体(N2或CO2)推动下喷向燃烧区进行灭火的。
钠盐和钾盐干粉扑救可燃气体、燃性液体、电气设备火灾有良好的灭火效果。灭火后留有残渣,不适于扑救精密设备、仪器及转动设备内部的火灾。不能用于扑救自身能释放氧气或提供氧源的化合物(如硝化纤维素、过氧化物等)的火灾。不能扑救钠、钾、铬、钦等金属火灾。不适于扑救深度阴燃物质的火灾。
四、蒸汽灭火剂
蒸汽灭火是用它来冲淡火区的可燃气体,降低空气中氧的含量,从而阻止燃烧,达到灭火目的。空气中含有35%以上的蒸汽,便可有效地把火扑灭。空气中含蒸汽量越大,灭火效果就越好。蒸汽供给强度越高,越容易扑灭火灾。实践证明,饱和蒸汽灭火效果优于过热蒸汽。
按照燃烧区的试验结论是:水蒸气浓度达到35%以上,燃烧可以停止,火焰熄灭。这就要求最低灭火浓度为350L/立方米,其重量为281.25g/立方米。
火电厂使用蒸汽比较方便,对油库、油泵房、卸油泵房、燃油系统、煤粉仓、绞龙附近、原煤仓以及一次风粉输送管道附近,都可以装设固定蒸汽管接头。灭火时,接上胶管即可灭火。对于易发生火灾的危险区也可采用固定的蒸汽灭火装置。对于油罐灭火需要与泡沫灭火和水喷淋装置配合,以利在各种情况下的灭火。
蒸汽灭火不适用于忌水物质,如乙炔、电石的火灾。不适于扑灭与水蒸气反应生成可燃气体或易引起爆炸物质的火灾。
五、二氧化碳灭火剂
二氧化碳是应用最早灭火效果良好的气体灭火剂。二氧化碳在常温常压下是一种无色、无味、不导电、化学上呈中性、不腐蚀的惰性气体。分子量44,密度为1., , 977g/L,熔点-56.6℃,沸点-78.5℃,临界压力7.144MPa,临界温度31.3℃。气化热577.8kJ/kg。气态C02在常温下、7.09MPa压力可液化成无色液体,密度为1.1g/c立方米。液体二氧化碳蒸发时或加压冷却时(0.519MPa以上、-56.3℃以下),可凝固成固体二氧化碳,即干冰。是一种低温制冷剂,密度为1.56g/c立方米。二氧化碳能溶于水,与水反应生成碳酸,化学性质稳定,没有可燃性。当二氧化碳占空气的浓度为30%~35%时,燃烧就会停止。
二氧化碳灭火原理:灭火用的二氧化碳气体,一般是压缩成液体储存在钢瓶内,其纯度一般在99.5%以上,含水量应不大于0.01%(油脂含量不应大于10ppm)。灭火时,液态二氧化碳从钢瓶经管路从喷嘴喷出,立即气化。由于吸收大量的汽化热,喷嘴处温度急剧下降,使二氧化碳液体凝结成固体(即干冰)。干冰的温度为-78.5℃,冷却燃烧物体,遇热而气化成二氧化碳气体,冲淡燃烧区的可燃气体,增加了空气中不燃烧、不助燃的气体成分,相对减少了空气中氧气含量,从而使燃烧区缺氧窒息而灭火。
二氧化碳可用来扑灭易燃液体和一般固体物质的火灾,适用于扑灭电气设备、精密仪器的火灾。可用来扑灭氢气、乙炔等可燃气体的火灾,还可用来扑灭遇水燃烧着火物质(如电石等)的火灾。
二氧化碳不能扑救钾、钠、镁、铝、锑、钦、铀等活泼金属的火灾。因为这些物质非常活泼,能夺取二氧化碳中的氧,进行燃烧反应。也不能扑救自身供给氧气的化学药品、金属氢化物和能自燃分解的化学物品等的火灾。
六、泡沫灭火剂
泡沫是一种常用的灭火剂,是扑灭B类和A类火灾的有效介质。它分为化学泡沫灭火剂和空气泡沫灭火剂两种,空气泡沫又称为机械空气泡沫。
空气泡沫灭火剂按泡沫的发泡倍数多少,分为低倍数、中倍数和高倍数三种。
空气机械泡沫液可分为蛋白泡沫液、氟蛋白泡沫液、水成膜泡沫液、抗溶性泡沫液、合成泡沫液等。蛋白泡沫液和氟蛋白泡沫液对可燃、易燃液体储罐火灾扑救应用最为广泛。
空气泡沫是由一定比例的空气泡沫液、水和空气经机械或水力冲击作用,形成充满空气的微小稠密的膜状汽泡群。空气泡沫形成过程是空气泡沫液在水力作用下,经空气泡沫混合器,流人泡沫泵的进口与水混合,由泡沫泵压送到泡沫产生器。泡沫产生器前的泡沫混合液压力为0.45~0.55MPa。在泡沫产生器中,由于水力机械作用,吸人空气而形成空气泡沫,喷向燃烧物表面。空气泡沫流动性好,抗烧性强,粘着性高,泡沫比较重,不易破灭,不易被气流冲散,覆盖到燃烧物质表面上,起到隔绝空气和氧气的作用。
化学泡沫液通常用酸性粉和碱性粉两种化学泡沫粉与水混合起化学反应生成。酸性粉由硫酸铝A12(SO4)3加防潮剂制成,碱性粉由碳酸氢钠NaHC03加少量的发泡剂制成。化学泡沫粉在泡沫发生系统中产生大量的二氧化碳和泡沫,喷射到燃烧物表面,隔绝空气,使火焰窒息。化学泡沫扑救泊类火灾效果较好,但成本高,操作复杂,正被空气泡沫所替代。
泡沫灭火剂的灭火原理是:泡沫在燃烧物表面形成泡沫覆盖层,使燃烧物表面与空气隔绝;泡沫受热蒸发产生的水蒸气可以降低燃烧物附近氧气的浓度,起到窒息灭火作用;泡沫层能阻止燃烧区的热量作用于燃烧物质的表面,防止可燃物质本身和邻近可燃物的蒸发;泡沫析出的水分对燃烧物表面进行冷却,使其温度降低到燃点以下,从而使燃烧的三个条件受到破坏,燃烧链锁反应终止,火被扑灭。
泡沫灭火剂特别适用于B类火灾(甲、乙、丙类燃性液体的火灾),也适用于A类火灾(固体可燃物质火灾);不适用扑灭C类火灾、和E类(即带电设备)火灾,也不能扑救忌水物质(如电石等)的火灾。
七、烟雾灭火器与烟雾灭火剂
烟雾自动灭火器由发烟器、浮漂、滑道三部分组成。发烟器由壳体、导流板、烟雾剂盘、密封薄膜和自动引火部件等组成,可用于小型钢板拱顶油罐灭火。当油罐起火后,罐内温度上升到110C。用低熔点合金制成的引火头自行脱落,导火索被点燃,将烟雾剂引燃。烟雾剂引燃后,迅速产生大量二氧化碳和氮气烟雾,使发烟器内压力升到一定值,烟雾冲破密封薄膜,由喷孔射出,对火焰有较大冲击作用;在整个油面上迅速形成一个云雾状、均匀而又浓厚的惰性气体层,将油面封闭,阻止空气补充,降低油罐内氧气浓度,且使罐内可燃蒸气浓度急剧降低;随烟雾携带出来部分没有反应的粉末状残渣落在油面上,起一定的覆盖隔离作用。因此,烟雾灭火剂能使火灾熄灭。
烟雾剂是一种深灰色粉状的机械混合物,它的主要成份是硝酸钾(50.5%)、硫磺(3.0%)、三聚氰胺(26%)、碳酸氢钠(8.O%),其余是木碳粉(12.5%)。烟雾剂燃烧速度是80~100s,燃烧后气体的主要成份是C02和N2(85%),覆盖在燃烧物上,有窒息火焰作用。烟雾灭火时间一般为2min。
烟雾自动灭火装置可用于缺水、缺电的小型油罐灭火,优点是设备简单、投资节省,不用水和电。
八、氮气灭火剂
氮气是空气的主要成份,占空气总量的78%。分子式为N2,分子量14,是无色、无味、无臭的气体。微溶于水,密度为1.25g/L,相对密度为0.967,沸点为-195.8℃,熔点为-209.8℃。液态氮密度0.808g/c立方米,临界温度为-146.89℃,临界压力3.394MPa。氮气不自燃,也不助燃,常温下性质不活泼,不与其他物质反应。可作保护气体,可用来扑灭火灾和降低爆炸性混合物爆炸的危险性。
氮气灭火原理是:当可燃物着火时,将氮气充放到燃烧区(如建筑物内,粉仓内或其它容器内),冲淡可燃气体,降低可燃气体的浓度,相对降低空气中氧气的含量,使燃烧窒息、停止。如发电机、变压器内部着火可充氮灭火。煤粉仓自燃可以施放氮气灭火。灭火装置可设置固定式或半固定式灭火设备。
九、轻金属灭火器和灭火剂
轻金属灭火剂按灭火剂的状态和成分分为两种:一种是粉状轻金属灭火剂;第二种是三甲氧基硼氧六环液体灭火剂(即7150灭火剂)。
1.粉状轻金属灭火器
粉状轻金属灭火器由筒身、氮气小钢瓶、胶管和喷枪等组成。
灭火器器身内装有氯化镁、氯化钠、氯化钾、氯化钙等粉末。灭火剂装量为8kg。充氮气压力(20℃)为1.2MPa。喷射时间80s,喷射距离4m,喷射面积1m2,总重量14kg。灭火器使用2年应进行2.5MPa的水压试验,持续2min,无泄漏、无变形,方可继续使用。该灭火器广泛应用于加工轻金属的厂房、工场、飞机制造等场所。用于扑灭铝、镁、钦及其合金等轻金属火灾。
2.7150灭火剂
7150灭火剂的主要成分为三甲氧基硼氧六环,分子式为(CH:O):B:03,是一种无色透明液体。密度为1.2196g/c平方米,凝固点-31.5℃,25℃运动粘度19.57m平方米/s,闪点15.5℃,是一种易燃液体。热稳定性较差,本身又是可燃物。是扑救镁、铝、镁铝合金、海绵状钦等轻金属火灾的有效灭火剂。灭火时,当它以雾状喷到炽热的燃烧着的轻金属上时,会发生反应产生硼酐,硼酐在轻金属燃烧的高温下,熔化为玻璃状液体,流散于金属表面及其缝隙中,在金属表面形成一层硼酐隔膜,使金属与大气隔绝,从而使燃烧窒熄。7150燃烧反应时,还消耗金属表面附近大量的氧,从而也能够降低轻金属的燃烧强度。
在用7150灭火剂灭火时,当燃烧的轻金属表面被硼酐的玻璃状液体覆盖以后,还可以喷射适量的雾状水或泡沫,冷却金属,会得到更好的灭火效果。
7150灭火剂主要充灌在贮压式灭火器中使用,加压气体为干燥的空气或氮气。二氧化碳在7150中溶解度较大,不宜做加压气体。
7150灭火剂属于易燃液体,应置于阴凉、干燥处。其贮运应按易燃液体的规定执行。
十、灭火器选择应考虑的因素
(1)灭火器配置场所的火灾种类;
(2)灭火器的灭火有效程度;
(3)对保护物品污损程度;
(4)设置点的环境温度;
(5)使用灭火器人员的素质;
(6)根据不同灭火机理选择不同类型的灭火器;
(7)在同一灭火器配置场所应尽量选用操作方法相同的灭火器;
(8)在同一灭火器配置场所,应选用灭火剂相容的灭火器。
5.灭火器的选用
灭火器的选用应按照火灾类别和不同的灭火机理来选择。
(1)扑救A类火灾应选用水、泡沫、磷酸铵盐干粉、卤代烷型灭火器。
(2)扑救B类火灾应选用干粉、泡沫、卤代烷、二氧化碳型灭火器。扑救极性溶剂B类火灾不得选用化学泡沫灭火器,因为醇、醛、酮、醚、酪等极性溶剂与化学泡沫接触时,泡沫的水分会迅速被吸收,使泡沫很快消失,这样就不能起到灭火的作用。
(3)扑救C类火灾,应选用于粉、卤代烷、二氧化碳型灭火器。
(4)扑救带电火灾应选用卤代烷、二氧化碳、干粉型灭,火器。
(5)扑救A、B、C类火灾和带电火灾应先用磷酸铵盐于粉、卤代烷型灭火器。
(6)扑救D类火灾的灭水器材应由设计部门和当地消防监督部门协商解决。对D类火灾,即金属燃烧的火灾,国外多采用粉状石墨灭火器和灭金属火灾的专用干粉灭火器。国内最近已研制出轻金属于粉灭火剂,并获得国家专利,即将投入批量生产。
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