摘要：搭建实验平台，针对3%和6%的水成膜泡沫灭火剂，研究其发泡倍数在5～17范围内变化对扑救油池火的灭火时间及抗烧性能的影响。实验结果表明，两种灭火剂均可有效灭火；发泡倍数越大，灭火时间越短，17倍时比5倍时的灭火时间缩短近50S；发泡倍数越大，9O%抗烧时间越长。

关键词：水成膜泡沫灭火剂；发泡倍数；灭火时间；抗烧时间

目前，对水成膜泡沫灭火剂的研究大多停留在对氟碳表面活性剂的制备上，而对其理化性质或灭火性能的探讨不够深入。笔者按照国家标准，测试不同发泡倍数的水成膜泡沫灭火剂在不同尺寸油池火实验中的灭火时间和9O%抗烧时间，研究改变发泡倍数对其灭火性能的影响。

一、实验装置、材料与实验方法

1.1实验装置

实验采用GB15308—2006《泡沫灭火剂》(以下简称“泡沫标准”)要求的试验设备，主要由泡沫发生系统和数据采集系统构成，如图1所示。其中，高压氮气瓶作为泡沫输送的驱动源。

灭火实验分别采用0.8、1.3 m的正方形油盘，其形状、深度均与“泡沫标准”中小型实验所规定油盘的基本参数一致。油盘布置情况如图2所示。实验将油盘油层厚度控制在10mm。在油盘四周对称布置了4个热电偶，用于测量火焰温度。热电偶距离油盘边缘300mm，距水层250mm。

测量泡沫发泡倍数和25%析液时间的装置采用“泡沫标准”中规定的标准析液测定器，整体测量设备如图3所示。包括铁架台、电子天平、泡沫接收罐和泡沫析液罐等。

1.2实验材料

为模拟机库或飞机火灾，实验使用航空煤油进行灭火实验，每次实验加入厚度为1cm的航空煤油以保证火焰的熄灭不是由于航空煤油耗尽所致。

实验采用经检验合格的3%和6%水成膜泡沫灭火剂，分别称为A和B。

1.3实验方法

实验准备时，将配置好的A、B两种泡沫液加注到泡沫储液罐内，密闭罐口，并保持罐内泡沫液温度在15～20℃；将泡沫储液罐中的压力调到0.7MPa，并保证喷射泡沫时压力稳定在0.7MPa。由“泡沫标准”规定的灭火实验方案，根据相似原理，以油盘尺寸选定缩小的比例，得出0.8、1.3m油盘的液体流量分别为1.3、2.9L/min。

另外，泡沫的不同发泡倍数主要通过调节系统的气液流量比得到，使用“泡沫标准”规定的方法确定发泡倍数，如式(1)所示。并且，由式(1)计算得出要使发泡倍数配成特定倍数而所需的气体流量，如表1和表2所示。

式中：E为发泡倍数；为泡沫溶液的密度，取9=1.0g/mL；为泡沫接收罐的容积，mL；1为析液测定器的质量，g；为析液测定器充满泡沫时的质量，g。

油盘点火时，油盘尺寸、环境条件等因素对稳定火焰的形成时间有较大影响。为了统一初始灭火条件，排除其他因素对实验的干扰，每次点火后，先让油盘火燃烧90S，待油面上方形成稳定火焰后，开始持续喷射泡沫3min，由于泡沫的冷却隔氧作用，火焰逐渐熄灭，油面上会形成覆盖均匀的泡沫层。对照点火时刻和火焰完全熄灭的时刻，即可得到灭火时间。之后，将抗烧罐放入油盘中央，清理出抗烧罐中的泡沫后点火，观察并记录油盘9O%面积燃油发生复燃的时刻，结合抗烧罐点火时刻，即可确定9O%抗烧时间。每个实验工况均进行多次实验。为保证实验数据的可靠性，实验中，直到连续3组实验测试数据趋于稳定方停止实验，记录此3组实验数据并取其平均值作为实验结果。

二、结论与分析

2.1 水成膜泡沫灭火剂灭火有效性的判定

图4、图5分别为灭0.8m油池火时，两种水成膜泡沫灭火剂发泡倍数为5时的温度一时间曲线以及空白实验曲线。可以看出，发泡倍数为5时的温度下降速度远快于空白实验温度的下降速度，且灭火时间相差很大。

实验结束后，破坏水成膜泡沫覆盖层，油盘经再次点火，会发生复燃现象。说明灭火实验结束后油盘中还剩有一定量的燃油，证明水成膜泡沫灭火剂扑灭了油盘火。因此，实验时油盘中油层厚度均控制在10mm左右。

2.2改变发泡倍数对灭火时间的影响

使用秒表记录灭火时间，A型灭火剂抑灭0.8m。油池火的灭火时间变化，如图6所示。考虑到使用秒表记录时间存在人为误差，故笔者试图寻找一种有效的灭火判据。

实验发现，由于热量的耗散需要一定时间，当油盘火焰刚刚完全熄灭时，热电偶所测得的油盘表面的空气温度仍然较高，约为200℃。取200℃为实验的灭火温度，A型灭火剂抑灭0.8m。油池火的灭火时间变化，如图6所示。图中两条曲线最大误差小于5%，在可接受范围。为便于分析，可以以温度作为系统对特定火源的灭火有效性判据，且灭火温度为200℃，以此计算灭火时间。

图7～图10分别为4种工况条件下不同发泡倍数的水成膜泡沫灭火剂对应的火场温度变化情况；根据200℃的灭火判据计算出不同发泡倍数对应的灭火时间，如图11所示。可以看出，在控制油盘尺寸和液体流量不变的情况下，随着发泡倍数增加，同种水成膜泡沫灭火剂的灭火时间缩短。这是因为随着发泡倍数的增大，油面上的泡沫厚度变大，即浮于燃油表面的泡沫覆盖层增厚，使油面与空气隔离，加强了窒息作用，同时也大幅遮挡了火焰对液面的热辐射，加强了隔断作用。

2.3改变发泡倍数对90%抗烧时间的影响

抗烧实验的操作：在灭火实验完成后，让泡沫灭火剂继续喷射3min，将装有汽油的油罐放于油盘中央并引燃，测得从引燃油罐开始到油盘9O%面积有火焰出现的时间段即为泡沫的90%抗烧时间。图12～图15为4种工况下不同发泡倍数的水成膜泡沫灭火剂对应的90%抗烧时间变化情况。

由图12～图15可以看出，随着发泡倍数的增加，90%抗烧时间增加。这是因为当发泡倍数增加时，液面上的泡沫数量变多，单个泡沫体积变大，可以有效遮挡火焰对燃烧物表面的热辐射，降低燃料的蒸发速率，使可燃气体难以进入燃烧区，从而使抗烧时间延长。

三、结论

(1)两种水成膜泡沫灭火剂均可有效灭火。

(2)提高发泡倍数有助于提升灭火效率，且发泡倍数越高，扑救时间越短。发泡倍数在相差三倍的情况下，灭火时间平均可以缩减10S以上；发泡倍数为17和5的水成膜泡沫灭火剂的灭火时间平均相差约50S。

(3)水成膜泡沫灭火剂在一定范围内发泡倍数越大，90%抗烧时间越长。灭火剂A的发泡倍数从5变为17，其90%抗烧时间平均可以延长约110%；灭火剂B的该值约为20%。

往期文章

连载：地球长寿之王、致癌毒物——PFAS的前世今生（一）！

连载：永生不灭的分子PFAS–从崭露头角到原形毕露（二）

连载：永生不灭的分子PFAS–众矢之的又成漏网之鱼（三）

连载：多方立法禁止“C8”-消防泡沫技术何去何从（四）？

整体认识PFAS——系谱图

欧盟对PFOS（全氟辛烷磺酰基化合物）的管理法令

——————————————————————————

本文主要内容来自于：伍毅，戴经天，贾井运，贺元骅(中国民航飞行学院，四川德阳618307)

中图分类号：X924.4，TQ569文献标志码：A

文章编号：1009-0029(2017)O8—11l3-04

版权归属于原作者。

---------------------------------------

德国斯坦默公司全系列灭火剂产品

均不含PFOA和PFOS

符合所有当前限制条件！

---------------------------------------

众多客户选择的

斯坦默

全球认证

斯坦默

关于PFAS(PFOS、PFOA等）消防领域更多危害科普文章如下：

不务正业的转载：《黑水DARKWATER》影评

高能预警||水成膜泡沫灭火剂致土壤污染的健康风险分析

松花江水系江水中全氟辛烷磺酸和全氟辛酸污染现状调查

水成膜泡沫（清水/轻水泡沫）AFFF消防泡沫的遗留问题

明知PFAS污染严重，两年来MDL基地无动于衷

驻日冲绳基地泄漏强致癌物，美军：一点点消防泡沫，你也有意见？

全氟辛烷磺酸对雄性鹌鹑生殖毒性影响

C8污染魔影 

在21世纪，消防所面临的挑战日益严峻并且仍在不断发生变化。这不仅涉及灭火材料本身的性能，而且对灭火解决方案的环保性、社会认同性方面提出了更高的要求。预防性和防御性的消防任务特别复杂，并且解决方案需要考虑到各种细节。特别是在工业方面，只能通过丰富多样、成熟的产品，来实现灭火效率更高，成本更低廉的解决方案。从早期Richard.Sthamer博士创立公司，直至现在公司第5代管理人，我们的目标始终如一：提供高标准、高质量的产品，并且始终尽最大努力满足各类客户的不同需求。自公司于1886年成立于汉堡起，我们始终致力于研制优质的泡沫灭火剂。如今，Dr.Sthamer公司已经是主流的泡沫灭火剂制造商之一。作为一家中型、家族式企业，Dr.Sthamer具备充分的灵活性是商业成功并且使世界各地客户均满意的保证。

现在，Dr.Sthamer泡沫灭火剂已成为灭火材料的代名词。这既是我们的职责所在，也是激励我们不断前进的动力所在。

欢迎关注JLH公众号，共同保护我们的家园，请使用环保无毒灭火剂。