船用多元多效灭火装置设计原理与方法

由于条件和环境所限, 船舶火灾扑救难度大,往往更易造成人员伤亡和财产损失, 还可能造成严重的环境污染[1 ]。目前的船舶火灾施救技术尚不理想, 致使船舶火灾损失居高不下。为此, 进行新型的船舶火灾施救技术研究十分必要。船用多元多效灭火装置系统就是针对现有火灾施救技术中的三个主要问题而进行研制的, 即: (1) 目前广泛使用的高效灭火剂不能直接进行远距离喷射,难以对大、中型火灾和较远处火场进行施救; (2)由于火场浓烟弥漫而找不到火源的确切位置, 以及由于火源位于消防水无法直接喷射到的地方等情况, 致使消防水枪灭火效果不佳; (3) 用二氧化碳和哈龙1211、1301 等高效灭火剂灭火, 难以降低火源的高温, 因而很容易复燃。此外, 新型灭火装置还能自动有效地处理灭火过程中产生的一些毒性和污染问题。

2. 1. 1　多元化的基本思路
 

消防水可以进行远距离喷射, 但因其挥发性差而必需将水直接喷射至火源上才能灭火; 哈龙1211、1301 和H2F227ea 等高效灭火剂虽具有很强的挥发性, 但不能进行远距离喷射。它们的灭火

效果都不理想。若能将两者结合, 就能充分发挥各自的灭火优势, 可达到扬长避短、实现高效灭火的目的。这是本设计的基本思路。
运用具有独特的自动进行均匀复合性能的引射技术[2 ] , 是进行复合的一种有效途径。把消防水作为工作流体,H2F227ea 等高效灭火剂作为引射流体, 使它们均匀复合后进行远距离喷射, 从而达到高效施救。若把专用添加剂作为第三种流体一同加入进行复合喷射, 更可进一步提高火灾施救效果。添加剂的作用是多方面的, 例如可以改变H2F227ea 等高效灭火剂与消防水这两种不互溶流体的复合性能, 以降低高效灭火剂在喷射过程中的挥发损失, 同时还可增加灭火的方式, 降低灭火造成的污染, 消除灭火带来的毒性等。

由消防水(第一元)、高效灭火剂(第二元) 和添加剂(第三元) 复合而成的灭火剂显然是多元化的, 其配方是开放式的, 即当有了更新的高效灭火剂后, 又可以组成一种新的多元化配方。目前值得提倡的是以下两种多元化配方: 一是“消防水+ 哈龙1211 或1301+ 专用添加剂”, 称为“哈龙类配方”, 它的灭火效率非常高。二是“消防水+ H2F烃类灭火剂+ 专用添加剂”, 称为“H2F 烃配方”。

H2F 烃类灭火剂是国际上提倡的哈龙1211、1301的替代品[3 ] , 今后应该重点推广。
 

2. 1. 2　多效性的灭火机理
 

在多元化灭火剂中, 消防水除了可以直接灭火外, 更重要的是还要把高效灭火剂和专用添加剂输送到远处火场, 即实现高效灭火剂的远距离喷射。当多元化灭火剂被送到火场后, 在火场的高温高热作用下, 其中的高效灭火剂将迅速与消防水分离、挥发, 并很快弥漫在整个火场。因此, 在火灾施救过程中, 将会有多种方式的灭火作用, 即既有来自消防水的, 更有来自高效灭火剂的, 还有来自多元复合后反应形成的有利于灭火的各种作用。其中, 消防水的灭火作用包括对火场的冷却降温作用, 在可以直接喷射到火源的情况下, 还起到窒息和水力冲击等作用; 高效灭火剂则可产生对燃烧反应的负催化、窒息等更加有效的灭火作用;来自多元复合后反应形成的有利于灭火的作用,则视具体的复合方式而定, 既有吸热反应的降温作用, 也有来自生成物二氧化碳的灭火作用等等。正是由于多元化灭火剂存在着如此多种的灭火作用, 使得解决本文引言中提到的现有火灾施救技术中存在的几大问题成为可能。

多元灭火剂灭火作用的多效性, 也表现在它独特的解毒降污过程。某些高效灭火剂的使用会导致严重的毒性和污染, 多元化灭火剂可以很好地解决这一问题, 其解毒降污机理随高效灭火剂成份的不同而不尽相同。现以过去曾经大量装备,后来由于毒性等原因而不再使用的CCl4 灭火剂为例说明如下。

CCl4 灭火剂按过去的方式单独使用时, 会因火场高温高热的作用而水解、氧化, 产生剧毒的致死性物质光气(CO 2Cl2) [4 ]。但是, 当它与消防水和特制添加剂复合使用共同进行灭火时, 就不会再有光气存在。这是因为生成的光气将立即发生水解反应

CO-Cl2+ H2O(高温)CO 2+ 2HCl- Q (吸热) (1)

反应生成的盐酸, 则由于添加剂中含有

N a2CO 3, 又会立即发生如下反应:

　2HCl+ N a2CO 3　　CO 2+ H2O + 2N aCl (2)