空气泡沫灭火剂与石油化工火灾扑救
关键词:空气泡沫灭火剂;石油化工;火灾
随着现代石油化工工业的发展，易燃易爆类石油产品的种类越来越多，生产、使用、储存过程中的重大火灾也不断发生。这类火灾危险性极大，一旦发生火灾会造成生命和财产的重大损失。这类火灾用水扑救十分困难，所以要想在火场上减少损失、抢得战机，对于灭火速度和效率就提出了更高的要求。
因此，19世纪末期，人们就着手研究扑救这类火灾的灭火剂。此后，越来越多的泡沫灭火剂研制出来并被广泛应用在石油化工、油罐等火灾的扑救中，保护了人们生命和巨额财产的安全。可以说，泡沫灭火剂在石油化工火灾中发挥了越来越重要的作用。
2010年7月16日，大连中石油有限公司输油管线爆炸起火。在这起火灾扑救过程中，辽宁公安消防总队在全省范围内调集泡沫液900余吨，通过公安部消防局调集泡沫液460余吨，经过消防官兵15个小时的艰苦奋战，成功保住了175万m³原油以及其它两个单位的560万m³原油、成品油和苯等易燃易爆品。
一、石油化工火灾和灭火剂选择
石油化工生产所用的原料，中间产物以及产品很多都具有易燃、易爆的特性，并且生产条件大多是高温、高压等，其组成主要是闪点较低的可燃液体，经常因操作不慎而发生火灾或爆炸。
1.1石油化工火灾
由于石油化工生产和使用物质的易燃、易爆性;生产工艺过程中所采用的设备常见高压容器，因操作不慎等原因使设备内发生异常反应等都能引发爆炸性火灾。液态石油化工产品由于良好的流动性容易形成大面积的流淌火。流淌性火灾火势蔓延快，如果不能及时得以控制，易造成大面积燃烧。而且，生产设备和管道的互相串通性，一旦火灾控制不住，就会使火势上下左右迅速扩展而形成立体火灾，造成火灾扑救难度增大。
石油化工火灾的特点决定了火灾扑救难度和灭火剂的消耗不是一般火灾所能比拟的。石油化工火灾如果在初期得不到有效控制，往往会以大火的形式发展，如大面积火灾、立体火灾等。火势发展迅速猛烈，爆炸危险极大，燃烧产物毒副作用大，扑救火灾的灭火剂耗费量巨大，而且扑救的技术要求也很高。
1.2灭火剂选择
水作为一种最常见的灭火剂，因其价廉、供应充足等原因在火灾中得到最广泛的应用。一般发生火灾后，我们首先想到的灭火剂是水，但并不是所有的火灾都可以选择水作为灭火剂。
例如，在石油化工火灾中可以利用水枪为着火的油罐降温但不能用来灭火。石油化工产品的比重一般小于水，如果用水来灭火的话，会浮在水的上面而持续燃烧。另外，有机物在水中的溶解性一般都很小，水作为灭火剂的灭火效果也不好。
石油化工产品灭火方式采取覆盖其表面进行灭火，如可采取干粉、泡沫等覆盖着火的表面。相对而言，泡沫灭火系统灭火效率高，效果好，泡沫灭火剂使用方便，流动性好，安全可靠，经济实用，是石油化工火灾中常用的灭火剂。如柴油和汽油火灾，就可以选用泡沫灭火剂来灭火。在我国发生的多起油罐火灾的成功战例中，空气泡沫灭火剂都发挥了相当重要的作用。
二、常见空气泡沫灭火剂在石油化工火灾中的应用
凡能够与水混溶，并可通过机械方法产生灭火泡沫的灭火剂称为空气泡沫灭火剂。泡沫是一种体积小，表面被液体围成的小泡泡群，它的密度是0.001～0.5。由于它的密度远远小于一般的可燃、易燃液体，因此可以飘浮在液体的表面，形成一个泡沫覆盖保护层。
2.1空气泡沫灭火剂灭火原理
(1)空气泡沫在燃烧物表面形成的泡沫覆盖层，可使燃烧物表面与空气隔离。
(2)泡沫层封闭了燃烧物表面，可以遮断火焰对燃烧物的热辐射，阻止燃烧物的蒸发和热解挥发，使可燃气体难以进入燃烧区。
(3)泡沫析出的液体对燃烧表面有冷却作用。
(4)泡沫受热蒸发产生的水蒸气有稀释燃烧区氧气浓度的作用。
2.2在石油化工火灾中的应用
空气泡沫灭火剂中低倍数泡沫灭火剂在石油化工火灾中应用较为广泛，主要分为蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、水成膜泡沫(又称轻水泡沫或氟化学泡沫)和抗溶性泡沫灭火剂等几种类型。
2.2.1蛋白泡沫灭火剂(P)
蛋白泡沫灭火剂是以动物性蛋白或植物性蛋白的水解浓缩液为基料，加入适量的稳定、防腐、防冻剂等添加剂而制成的。
它的主要成分是水和水解蛋白。目前，蛋白泡沫灭火剂是我国石油化工消防中应用最广泛的灭火剂之一。
(1)灭火机理
它所产生的空气泡沫密度轻(一般在0.1～0.5之间)，流动性能好，抗烧性强，又不易被冲散，在油体表面形成覆盖层将火扑灭。
(2)适用范围
蛋白泡沫灭火剂主要用于扑灭重油类和难挥发性油品火灾。灭火时通过比例混合器与压力水流按6∶94或3∶97的比例混合，形成混合液，混合液在流经泡沫管枪或泡沫产生器时吸入空气，并经机械搅拌后产生泡沫喷射灭火。
但是，蛋白泡沫灭火剂不适于以液下喷射的方式扑救挥发性较强的油类(如汽油、煤油、轻柴油等)火灾。因为蛋白泡沫灭火剂以液下喷射的方式扑救石油化工火灾时易使泡沫中含有一定量的油品造成泡沫自行燃烧影响灭火效果。
(3)优点和不足
蛋白泡沫的主要优点是稳定性好(25%的析液时间长)。它的缺点是流动性较差，灭火速度较慢;抵抗油污污染的能力较低，不能以液下喷射的方式扑救油罐火灾;不能与干粉灭火剂联用扑救石油化工火灾(泡沫与干粉接触时，很快就被破坏)。
2.2.2氟蛋白泡沫灭火剂(FP)
氟蛋白泡沫灭火剂是为克服蛋白泡沫灭火剂的缺点而发展起来的一种泡沫灭火剂，即蛋白泡沫灭火剂中加入适量的“6201”预制液而制取的。(“6201”预制液，又称FCS溶液，是由“6201”氟碳表面活性剂、异丙醇和水按3∶3∶4的质量比配制而成的水溶液。)
(1)灭火机理
氟蛋白泡沫灭火剂的灭火原理与蛋白泡沫基本相同，但由于氟碳表面活性剂的作用，使它的灭火性能大大提高。这是因为:由于氟碳表面活性剂的影响使得泡沫表面张力和界面张力降低以致产生泡沫所需的能量相对减少;氟蛋白泡沫灭火剂泡沫的流动性更好，灭火速度更快;氟蛋白泡沫抵抗油类污染的能力强，可以液下喷射的方式扑救大型油罐火灾。
(2)适用范围
石油化工火灾中的各种油品火灾，广泛应用于扑救大型贮罐(液下喷射)火灾。
(3)优点和不足
在扑救石油化工火灾时，氟蛋白泡沫灭火剂的一大优势是可与干粉灭火剂联合使用，以便同时发挥两种灭火剂各自的长处，缩短灭火时间。干粉灭火速度快但冷却作用甚微，火灾易复燃。二者联用，干粉能迅速压制火势，泡沫则覆盖在液面上，使可燃液体与空气隔绝，防止复燃。
2.2.3水成膜泡沫灭火剂(AFFF)
水成膜泡沫灭火剂(“轻水”泡沫灭火剂)是一种新型高效泡沫灭火剂，是以碳氢表面活性剂与氟碳表面活性剂为基料并能够在某些烃类液体表面形成一层水膜的泡沫灭火剂。它的溶剂为乙二醇丁醚、二乙二醇醚等，含量为15%～40%。它对氟碳表面活性剂和其他组分有助溶作用，并可增强泡沫的性能，适当降低泡沫溶液的凝固点。而且，它还含有0.1%～0.5%的聚氧化乙烯，用以改善泡沫的抗复燃能力和自封能力。
(1)灭火原理
水成膜泡沫灭火剂在扑救油品火灾时是依靠泡沫和水膜的双重作用。当把水成膜泡沫灭火剂喷射到燃烧的油面时，泡沫一面在油面上散开，一面在油面上形成一层水膜，抑制油品的蒸发，使其与空气隔绝，并使泡沫迅速向尚未直接喷射到的区域扩散，进一步灭火。
(2)适用范围
水成膜泡沫灭火剂适用于低倍数泡沫灭火设备，主要用于扑灭非水溶性可燃、易燃油品等火灾，且能迅速地控制火灾的蔓延，还能与干粉灭火剂联用。也可采用液下喷射方法扑灭油罐火灾;在扑灭因飞机坠毁、设备爆裂而造成的流淌的油品火灾时，效果也很好。
(3)优点和不足
水成膜泡沫灭火剂具有良好的流动性。它在油面上堆积的厚度仅为蛋白泡沫的1/3时就能迅速扩散，再加上水膜的作用，更能迅速扑灭火灾;可与各种干粉联用;可采用液下喷射的方式扑救油罐火灾。
但是，水成膜泡沫灭火剂25%的析液时间很短，泡沫不稳定，容易消失;抗烧时间很短，防止复燃和隔热液面的性能较差。
2.2.4抗溶性泡沫灭火剂(AR)
在石油化工火灾中，除了常见的油品火灾外，一些化工产品如醇、酯、醚、醛、酮、有机酸和胺等也易发生火灾。由于它们的分子极性较强，能大量吸收泡沫中的水分，使泡沫很快破坏而起不到灭火作用，所以不能用蛋白泡沫、氟蛋白泡沫和水成膜泡沫灭火剂来扑救，而必须用抗溶性泡沫灭火剂来扑救。
目前主要类型有:
(1)以水解蛋白为基料，添加脂肪酸的锌、镉、铝等有机金属盐制成的金属皂型抗溶性灭火剂。
(2)以水解蛋白或合成表面活性剂为发泡剂，添加海藻酸盐一类天然高分子化合物而制成的高分子型抗溶性泡沫灭火剂。
(3)由氟碳表面活性剂和多糖制成的触变型抗溶性泡沫灭火剂。如YEKF6%型抗溶性氟蛋白泡沫灭火剂，除具有氟蛋白的特点外，还可在醇类等水溶性物质表面形成一层聚合物胶膜，靠泡沫和胶膜的双重作用，迅速而有效地隔绝空气从而达到灭火目的。
(4)以蛋白泡沫液添加特制的氟碳表面活性剂和多种金属盐制成的氟蛋白抗溶性泡沫灭火剂。
(5)以硅酮表面活性剂为基料的抗溶性泡沫灭火剂。
(6)环保型抗溶性水成膜泡沫灭火剂。
三、注意事项
3.1空气泡沫灭火剂扑救石油化工火灾时应注意以下几点
(1)地面上泄漏着火的石油化工产品用泡沫覆盖后，消防人员不能步入其中，谨防泡沫被搅动后可燃气体又冒出，会导致复燃，造成不必要的伤亡。
(2)要尽量减少机械冲击。因强力的机械冲击，会使大量的泡沫破灭，从而使泡沫遭到破坏。
(3)要尽量加快流动速度。使用空气泡沫扑救石油化工火灾时，主要是靠泡沫本身流动来进行覆盖，从而达到灭火效果。为了加快泡沫流动的速度，可适当挥动喷枪，以使泡沫灭火效果更好。
3.2合理包装、运输、储存泡沫液
(1)运输应避免雨淋，防止受潮和包装桶受损。
(2)对于抗溶性泡沫灭火剂，由于它有较强的碱性，对金属有较强的腐蚀作用，必须采用塑料容器盛装。
(3)泡沫灭火剂应储存在通风、阴凉、干燥处，储存温度应高于泡沫灭火剂最低使用温度，一般在10～40℃环境中储存，储存期不能超过5年，尤其是蛋白泡沫灭火剂更要注意有效期。
(4)容器应尽量装满，并密封好。因为蛋白泡沫液长期与空气接触，会与空气中的氧发生作用而老化变质，而“轻水”等泡沫灭火剂如长期敞口，所含的一些溶剂会挥发，逐渐使各组分的比例失调而变质。
(5)不同种类或同一类型而生产工艺不同的泡沫灭火剂不可相混合，以免增加其黏度产生沉淀，影响灭火效果。
四、发展趋势
随着经济的不断发展，石油化工产品在社会中的应用越来越广泛，这类火灾的危险性也越来越突出。因此，寻找对石油化工火灾灭火效率高，使用方便，成本低廉的泡沫灭火剂势在必行。随着我国科研实力和综合国力的不断增强，各种新型空气泡沫灭火剂在石油化工火灾中的应用一定会呈现出广阔前景。
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本文主要内容来自于：张成立(公安消防部队昆明指挥学校，云南昆明650208)
版权归属于原作者。
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