摘要：可燃易燃液体及一般固体火灾扑救中，常因泡沫灭火剂选用不当，降低了药剂的灭火效能，因此进行泡沫灭火剂灭火效能测试试验很有必要。结合实战需要，湖北省消防总队专门组织开展单类泡沫灭火剂、复合射流等不同形式灭火效能试验测试，通过测试不同类型泡沫灭火剂灭火效能的数据变化，分析出不同泡沫药剂的灭火效能，提出改进措施和结论，为提升灭火效能提供有力数据支撑。

关键词：泡沫灭火剂；灭火效能；数据分析

随着国民经济的快速发展，化工企业如雨后春笋般迅速增多，消防部队如何选择高效实用的泡沫灭火剂已是亟待研究的课题。笔者根据国内外相关资料和消防部队的实际应用，结合湖北省现有储备泡沫类型的实际情况，针对泡沫灭火剂种类繁多、类型不一、使用条件复杂、灭火对象多样等多种因素影响，从单类泡沫灭火剂、复合射流等不同形式灭火效能的角度进行试验论述，分析影响泡沫灭火剂灭火效能的原因，着重阐述不同泡沫灭火剂对消防部队灭火实战的影响，提出改进措施。

一、试验测试内容

1.1单类泡沫灭火剂灭火效能测试

采用泡沫枪和高倍数泡沫发生器测试10类不同泡沫灭火剂的灭火效能，包括灭火时间、灭火剂用量、火场温度、热辐射等值。

1.2多种泡沫灭火剂复合射流灭火效能测试

采用不同泡沫灭火剂与干粉组合进行复合射流，主要测试泡沫灭火剂与干粉的复合射流灭火的时间、灭火剂用量等值。

二、试验仪器、设备及材料

2.1试验仪器

测量仪器：热成像仪、普通热电偶、铠装热电偶、热辐射仪、风速仪（精度0.1m/S）；秒表（分度值0.1S）；电子称；温度表。

2.2试验设备

射水器：PQ8型泡沫管枪、高倍泡沫发生器。

试验装置：4个支架（H＝3m）；1个圆形油盘（R＝5m，H＝1.5m，S＝19.625m²）。具体试验油盘设置情况，如图1所示。

（1）在原有油盘的侧壁增设一个挡板，尺寸1200mm×400mm，强度满足泡沫喷射至该挡板时不晃动；

（2）在原有钢梁交点处设一个高度为3500mm的支柱（用于固定热电偶），满足灭火时该支柱不晃动，直径20mm。

2.3试验材料

（1）10类泡沫剂。包括：E-500泡沫灭火剂；法安德F-500泡沫灭火剂；法安德F-2000泡沫灭火剂；氟蛋白泡沫灭火剂；抗溶性泡沫灭火剂；水成膜泡沫灭火剂；A类泡沫灭火剂；多功能泡沫灭火剂；高倍数泡沫灭火剂、LAS-900。

（2）手推式ABC类干粉灭火剂。

（3）燃料种类：柴油（汽油点燃）；乙醇。

三、试验方法

3.1试验装置及测点布置

试验场地布置油盘，距离其2.5m的位置布置灭火点，将泡沫枪固定于稳定支架上，以避免不同试验组中泡沫枪方向、高度对试验结果的影响，泡沫枪高出燃料面（1.50±0.05）m处，使泡沫射流的中心打到挡板中心轴线上并高出燃料面（0.5±0.1）m。同时，现场布置若干温度测点、热辐射测点及风速测点等设备用于检测试验火灾环境的参数，布置3台摄像仪，用于完整系统地记录下整个试验过程，包括油池火的发展过程及泡沫灭火的过程。现场试验布置示意图，如图2所示。

3.2参数测量方法

（1）温度测量。燃料在燃烧过程中油盘内部和周边的温度变化是试验测量的关键参数，采用了多点温度测量仪和红外热成像仪分别对油盘的温度进行监控和测量，以全面、准确地掌握燃料在燃烧及灭火过程中的燃烧特性及对周边环境的热影响。试验共设置4个电偶树，每根电偶树上设置3个电偶，总计12个测点。

（2）热成像仪测量。热成像仪距油盘侧面15m，温度监测的范围为整个油盘侧面，用于直观反映油盘燃烧体的温度场变化情况。

（3）热辐射测量。为监测油盘燃料燃烧及灭火对周围环境的热辐射影响，同时考虑到热辐射仪的量程（0～10kW/m²）限制，在油盘侧面8m的位置设置了1台热辐射仪，具体平面位置如图2所示。固定油盘四周开敞，油面高度为0.95m，故将热辐射监测点高度设置在2m，此处对外部环境具有最大的热辐射强度。

（4）环境风速测量。在试验现场周边设置风速测点，用于监测试验过程中的环境自然风速值。

（5）泡沫用量。电子称分别记录泡沫启用前质量m₁、泡沫稳定前质量m₂、开始施加泡沫时质量m₃，泡沫灭火后质量m₄，最后计算出灭火用量m₅。

（6）灭火时间。电子秒表分别记录点火至施加泡沫的时间T₁，施加泡沫的时间至火熄灭的时间T₂。

3.3试验工况

采用缓施加灭火性能试验方法，试验分为一个空白试验组及多个灭火试验组。灭火试验组对灭火效果好的泡沫种类仅做两次试验，对灭火效果较差的灭火试验组进行重复试验确定泡沫灭火效果。共开展测试47组，其中有效数据工况40组，报废数据工况7组。

四、试验步骤

4.1空白试验

根据本组试验数据确定热释放速率达到最大时间，并验证油料预估用量是否合理。

4.1.1试验准备阶段

（1）仪器调试。仪器及测点布置到位，对所有仪器设备进行调试，热成像仪与温度测量仪进行时间校对。

（2）基础数据测定。环境温度及风速；泡沫温度；泡沫原始质量。

（3）灭火剂准备。将10种泡沫剂预备好后进行2～3组试验：第一组试验中按多功能泡沫灭火剂、水成膜泡沫灭火剂、抗溶性泡沫灭火剂、氟蛋白泡沫灭火剂、A类泡沫灭火剂、F-2000泡沫灭火剂、F-500泡沫灭火剂、高倍数泡沫灭火剂、E-500（抗溶、非抗溶）、LAS-900的顺序进行，将灭火时间及泡沫用量进行对比，第2～3组试验为重复试验，用以减小误差。

4.1.2试验阶段

点火：将油盘放在地面上保持水平，使油盘在泡沫枪的下风向，加入淡水将底盘全部覆盖至超过油盘中钢梁。静置5min后，在油盘中放入100L柴油，然后加入15L汽油，且保证在1min内点燃油料，使油料完全燃烧直至自行熄灭。

数据记录：记录整个燃烧过程时间及温度变化、周围环境温度及热辐射值。 

4.2 PQ8泡沫枪灭火测试

（1）点火。采用与空白试验一样的方法倾倒油料，并点燃。以点火时间为起点（下同），在30s时消防车供水加压，对PQ8泡沫枪压力控制在0.6MPa，直待泡沫产生稳定。

（2）灭火。待油盘表面全面开始燃烧时，即热释放速率最大值时，开始施加稳定泡沫，直至火被完全扑灭。

施加泡沫起始时间：根据空白试验确定热释放速率达到最大的时间来确定喷射泡沫时间，在综合考虑了柴油燃烧温度变化趋势后，确定50s为施加泡沫时间。

数据记录：消防车加压前记录泡沫液起点质量（电子称读数），泡沫稳定时记录稳定质量；灭火开始时，记录开始施加泡沫灭火剂时质量，扑灭时经历的时间（开始施放泡沫至明火消失时间），以及泡沫液终点质量。记录全部过程的温度变化、周围环境温度及热辐射值。

（3）燃烧残余液处理。将油盘注满水后，使用长平挡板刮去水面泡沫层，对于残余泡沫液，应待静止5～10min后再次刮去，重复3次，力求洁净，避免泡沫斑块对下次试验热释放速率的影响。直至肉眼无明显泡沫斑，则进入下一组试验。

4.3高倍数泡沫发生器灭火测试

选择5种有代表性的高倍数泡沫灭火剂进行试验，分别为多功能泡沫、A类泡沫、氟蛋白泡沫、高倍数泡沫、LAS-900。

（1）点火。采用与空白试验一样的方法倾倒油料，并点燃。以点火时间为起点（下同），在40S时消防车供水加压，高倍数泡沫发生器压力在0.4～0.6MPA时灭火效果最佳，将压力控制在0.5MPa；直待泡沫产生并稳定。

（2）灭火。为了能充分检验高倍数泡沫的灭火效果，施加泡沫时间定为点火后50s。

数据记录：消防车加压前记录泡沫液起点质量（电子称读数）；灭火开始时，记录开始施加泡沫灭火剂时质量，扑灭时经历的时间（开始施放泡沫至明火消失时间），以及泡沫液终点质量。记录整个过程的温度变化、周围环境温度及热辐射值。

（3）燃烧残余液处理。将油盘注满水后，使用长平挡板刮去水面泡沫层，对于残余泡沫液，应待静止5～10min后再次刮去，重复3次，力求洁净，避免由于泡沫斑块对下次试验热释放速率的影响。直至肉眼无明显泡沫斑，则进入下一组试验。

4.4复合射流灭火效能测试

选用抗溶性泡沫与多功能泡沫分别与干粉灭火剂联用进行灭火效能测试。泡沫枪位置与测试4.1中相同，采用推车式干粉灭火器，灭火器喷头位置在油盘边缘上方约1.5m处，方向对准油盘中心小角度均匀往复扫射。

五、试验结果及分析

5.1柴油燃烧性能

在对几种泡沫灭火剂进行对比分析时，所用燃料都为100L柴油＋15L汽油，为明确该燃料的燃烧特性及其在d＝5m的油池中的相关燃烧参数，包括柴油预燃时间、此规模火灾最大燃烧速率、泡沫灭火剂施加最佳时间点等。因此，需要先进行空白试验。

通过热电偶对整个燃烧过程的温度监测，测得油池火不同位置的温度场变化，绘制曲线图如图3所示。

由图3可知，整个燃烧过程历时276s，约4.5min，其中最高温度出现在第81s时，测点802处，为901.9℃，由于该试验在室外开敞空间，同时考虑到测试时有微风，风向背离油盘内热电偶支架，故柴油火实际最高温可能高于该值。

空白试验时的热释放速率由于较难直接测量，故通过计算获得，如式（1）、式（2）所示。 

式中：m"为油品的质量燃烧速率，Kg/（m²·s）；Q为油池火热释放速率，kW；C₁为常数，取0.001Kg/（m²·s）；HC为液体的燃烧热，J/Kg；H_vap为液体在常沸点下的蒸发热，KJ/moL；C_P为液体的定压比热容，J/（Kg·K）；T_b为液体的沸点，K；T_a为环境温度， K。经计算，本次空白试验的热释放速率约为24MW。

5.2单类灭火剂效能分析

（1）单类灭火剂灭火效能分析———PQ8泡沫管枪。

通过不同类型泡沫灭火剂试验中的灭火时间来确定泡沫灭火剂灭火效能，试验装置在空白试验的基础上增加了一台高空摄像机，记录泡沫淹没油面的过程，距离油盘侧面3m；并在距离油盘侧面2.5m处设置了泡沫枪支架，用于固定泡沫枪管枪，如图2所示。现场取3块秒表进行测试，每组试验完毕后进行测试视频比对，确定每组最终灭火时间。灭火方式为PQ8，消防车压力为0.6MPA，试验数据如表1所示。

从表1中灭火时间的对比可以看出，多功能泡沫灭火剂、A类泡沫灭火剂、F-2000泡沫灭火剂、E-500、LAS-900泡沫灭火剂灭火效能较好，抗溶性泡沫灭火剂、氟蛋白泡沫灭火剂灭火效能较差。

（2）单类灭火剂灭火用量分析———PQ8泡沫管枪。第一次试验泡沫灭火剂用量，如表2所示。

其中，多功能泡沫、A类泡沫、F-2000、F-500、LAS-900等型号泡沫灭火剂均能出色地扑灭本次试验中的柴油火，用量较少；水成膜泡沫虽然也较快地扑灭了油盘火，仍然与灭火效果最佳的数种泡沫差距较大；抗溶性泡沫与氟蛋白泡沫用量较大，其中抗溶性泡沫添加剂在柴油等非极性燃料燃烧试验中并不占优，在之后进行的乙醇燃烧补充试验中灭火用量与多功能泡沫用量相近。

5.3单类灭火剂效能分析———高倍数泡沫发生器泡沫灭火剂用量、灭火时间，如表3所示。

使用高倍数泡沫发生器进行灭火时，影响灭火速度的因素主要为泡沫覆盖住全部液面的时间，由于控制了消防车的供水压力使泡沫液的使用量相近，且高倍数泡沫发生器的鼓风量相同，在发泡倍数较低时3种泡沫灭火剂均能有较好的发泡效果，泡沫产量相近，使所测结果泡沫用量与灭火时间相近。但在A类泡沫与氟蛋白泡沫接近灼热池壁时，泡沫受到热破坏，破裂较多，导致在泡沫弥漫至池壁时不能对空气进行良好的阻隔，使火焰完全扑灭时间延长。

LAS-900泡沫使用高倍数泡沫发生器时，效果比其他泡沫灭火效能好，用量较少，在A类泡沫与氟蛋白泡沫试验中可以明显观察在四周有明火间歇窜出，而多功能泡沫则没有。

相比各类型泡沫在使用PQ8泡沫枪灭火的效果，多功能泡沫灭火剂与A类泡沫灭火剂的泡沫液用量增加，氟蛋白泡沫灭火剂用量减少。

5.4复合射流灭火效能分析

复合射流原理：干粉接触燃烧物时，细微的干粉颗粒与燃烧物起化学反应，捕捉活性氢氧离子，生成不活泼的水，可将火焰从其根部切断与燃烧物的联系，从而中断燃烧的连锁反应。泡沫喷向燃烧物的表面后，迅速流动，很快在燃烧物表面上展开，形成一层很薄的膜，覆盖于燃烧物表面，使燃烧物与空气隔绝，阻止可燃蒸气升腾，有效地防止了燃烧物的复燃。

在与干粉联用的灭火试验中，选用了抗溶性泡沫与多功能泡沫，干粉为硫酸二氢铵50%，硫酸铵25%，试验数据如表4所示。

在本次试验中选用灭火时间较短的多功能泡沫灭火剂与灭火时间较长的抗溶性泡沫灭火剂进行复合射流测试，灭火参数相比单用泡沫灭火时均有增加。在复合喷射时，干粉中所用的防潮剂（如硬脂酸镁）对泡沫有很大的破坏作用，两者一经接触，泡沫就会很快因析液过多破坏而消失，在灭火后观察油池液面，相较泡沫灭火单独使用时，漂浮泡沫层不连续且厚度小，泡沫层内泡沫少且不均匀。综上所述，复合射流在灭油类火灾时的灭火效能相对单一射流有所减弱。

六、结论

（1）在同等条件下，多功能泡沫、LAS-900泡沫灭火时间相对较短。

（2）在利用PQ8泡沫管枪灭火时，多功能泡沫、A类泡沫、F-2000、F-500、E-500、LAS-900等型号泡沫能有效扑灭柴油火，且泡沫液用量相对较少，灭火效能相对较好，其中多功能泡沫性价比最优；抗溶性泡沫和氟蛋白泡沫灭火效能相对一般。

（3）在利用高倍数泡沫发生器灭火时，LAS-900泡沫的灭火效能相对其他泡沫的灭火效能较好，且用量较少；多功能泡沫和A类泡沫的泡沫液用量明显增加，且灭火时间相对延长；相反，氟蛋白泡沫液用量减少，灭火时间减少。

（4）泡沫干粉联用的复合射流，在灭柴油火时的灭火效能相对单一射流有所减弱。

（5）在灭火救援实战中，对于各类型泡沫灭火剂、各种灭火方式，应结合其特点，对不同的燃烧对象、类型的火灾，进行针对性的选择，以期发挥其最佳效果。

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本文主要内容来自于：王谋刚（湖北省消防总队，湖北武汉430000）

中图分类号：X924.4，TQ569　　文献标志码：B       文章编号：1009-0029（2016）10-1449-05

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