4.灭火剂
(1)水 水是不燃液体,是价格低廉、取用方便的天然灭火剂,在灭火中应用最广。
1)灭火原理。水受热后,温度升高,达到沸点时又进一步汽化,这些过程都要吸收热量,而且水的吸热能力比其他液体要大,因此,用水灭火时,能有效地吸收大量的热量。此外,水与炽热的含碳可燃物接触时还会发生吸热的化学反应。由此可见,水在与燃烧物接触后,就会通过物理和化学作用,从燃烧物中摄取大量的热,迫使燃烧物的温度大大降低而最终停止燃烧。
水遇到炽热的燃烧物后蒸发产生的大量水蒸气,能够阻止空气进入燃烧区,并能稀释燃烧区中氧的浓度,从而使燃烧区逐渐缺氧而减弱火势。
水溶性的可燃性液体发生火灾时,在允许用水扑救的条件下,水与可燃性液体混合后,可降低它的浓度和燃烧区内的可燃蒸气的浓度,使燃烧减弱甚至停止。
2)应用范围。通过水泵加压并由直流水枪喷出的柱状水流称为直流水。直流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)。
由喷雾水枪喷出、水滴直径小于100μm的水流称为雾状水。雾状水比直流水的表面积大,能够大大提高灭火效率。大量的微小水滴有利于吸附烟尘,故可用于扑救粉尘、纤维状物质及谷物堆等固体可燃物的火灾。又因雾状水滴互不接触,所以雾状水还可以用于扑救带电设备的火灾。但雾状水的射程较直流水近,不能远距离使用。
3)注意问题。与水接触具有爆炸危险的物质着火时,不能用水扑救,如遇水燃烧的物质、铁液或钢液引起的火灾,在它们未冷却前也不能用水扑救,因水在铁液或钢液的高温作用下会迅速蒸发并分解出氢和氧,也有爆炸的危险。
非水溶性的可燃性液体的火灾,原则上不得用水扑救,但原油、重油可以用雾状水扑救。
直流水不能用于扑救带电设备的火灾,也不能扑救可燃粉尘聚集处的火灾。
(2)泡沫灭火剂 凡能够与水混溶,并可通过化学反应或机械方法产生灭火泡沫的灭火药剂,称为泡沫灭火剂。它一般由发泡剂、泡沫稳定剂及其他添加剂和水组成,按照生成泡沫的原理,泡沫灭火剂可以分为化学泡沫灭火剂和空气泡沫灭火剂两大类。化学泡沫是通过两种药剂(酸性和碱性药剂)的水溶液发生化学反应产生的,泡沫中所含的气体为CO2。空气泡沫也称机械泡沫,是通过空气泡沫灭火剂的水溶液与空气在泡沫产生器中进行机械混合搅拌而生成的,泡沫中所包含的气体一般为空气。根据发泡剂的类型和用途,空气泡沫又可分为蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、水成膜泡沫、合成泡沫和抗溶性泡沫五种类型。
1)灭火原理。灭火泡沫是由泡沫灭火剂的水溶液通过化学、物理的作用,充填大量气体(CO2或空气)后形成的无数小气泡。通常使用的灭火泡沫的发泡倍数为2~1000,相对密度为0.001~0.5。由于它的相对密度远小于一般可燃性液体的相对密度,因而可以漂浮于液体的表面,形成一个泡沫覆盖层。而且灭火泡沫还具有一定的黏性,可粘附于一般可燃性固体的表面。因此,泡沫灭火剂在灭火中起到如下的作用:
①燃烧物表面的泡沫覆盖层,可使燃烧物表面与空气隔绝。
②覆盖泡沫封闭了燃烧物表面,可以遮挡火焰的热辐射,阻止燃烧物的蒸发。
③泡沫析出的液体可以对燃烧表面进行冷却。
④泡沫受热蒸发产生的水蒸气可以降低燃烧物附近空气中氧的浓度。
2)应用范围。泡沫灭火剂主要用于扑救非水溶性的可燃性液体以及一般固体的火灾。抗溶性泡沫灭火剂还可用于扑救水溶性的可燃性液体的火灾。所有的泡沫灭火剂都不能用来扑救带电设备的火灾和遇水可能发生燃烧爆炸物质的火灾。
蛋白泡沫由于具有良好的热稳定性,因而在油罐灭火中被广泛使用。同时它析液较慢,可以较长时间密封油面,所以在防止油罐火灾蔓延时,常将泡沫喷向未着火的油罐,以防止其被附近着火油罐的辐射热引燃。它是石油化工消防中应用最广泛的灭火剂之一。
氟蛋白泡沫弥补了蛋白泡沫流动性差、抵抗油类污染的能力低、灭火缓慢等缺点,而且它能与干粉联合使用,发挥各自的特点联合灭火。
水成膜泡沫灭火剂能够迅速地控制火灾的蔓延和扑灭火灾,但价格较高,泡沫稳定性差,因此在需要尽快地控制火灾和扑灭火灾以保护人员或贵重设备时,它是一种最理想的灭火剂,而且与各种干粉灭火剂联用时,效果更好。此外,因为水成膜泡沫具有非常好的流动性,能绕过障碍物流动,所以用于扑救因设备破裂而造成流散液体火灾,效果也很好。
抗溶性泡沫灭火剂主要应用于扑救乙醇、甲醇、丙酮、醋酸乙酯等一般水溶性的可燃性液体的火灾。因为这些液体的分子极性较强,对泡沫有破坏作用,一般的灭火泡沫遇到这类液体,很快就消失而不起作用了。抗溶性泡沫虽然也可以扑灭一般油类火灾和固体火灾,但因价格较贵,一般不予采用。
(3)干粉灭火剂 干粉灭火剂是一种干燥、易于流动的微细固体粉末。一般借助于专用的灭火器或其他灭火设备中的气体压力,将干粉从容器中喷出,以粉雾的形式灭火。由能灭火的基料(如KHCO3、NaHCO3等)和防潮剂、流动促进剂、结块防止剂等添加剂组成。基料的含量(质量分数)一般在90%以上。
1)灭火原理。干粉能够灭火主要是因为它对游离基有抑制作用。燃烧反应实际上是游离基的一系列链式反应,如果游离基的消亡量大于产生量,则燃烧逐渐减弱,直至停止。当干粉的粉粒与游离基接触时,游离基被瞬时吸附在粉粒表面,与粉粒发生反应,形成了不活泼的惰性物质。干粉灭火剂平时储存于干粉灭火设备中,灭火时靠加压气体的压力将干粉从喷嘴射出,形成一股夹着加压气体的雾状粉流射向燃烧物。当大量的粉粒以雾状形式喷向火焰时,可以大量吸收火焰中的游离基,使其数量急剧减少,并中断燃烧的连锁反应,从而使火焰熄灭。
2)应用范围。以NaHCO3为基料的干粉灭火剂,主要用于扑救各种可燃性液体的火灾、天然气和液化石油气等可燃性气体的火灾以及一般带电设备的火灾。
以磷酸盐为基料的干粉灭火剂不但可以用于扑救上述几类火灾,还可以用于扑救一般固体的火灾。
干粉对燃烧物质的冷却作用很差。扑救大面积的火灾时,如灭火不完全或因火场中炽热物的作用,容易引起复燃。这时,需要用水或氟蛋白泡沫等灭火剂联合作用,以防止复燃,而干粉有利于迅速控制火势。
(4)卤代烷灭火剂 卤代烷是由以卤素原子取代烷烃分子中的部分或全部氢原子后得到的一类有机化合物的总称。通常用作灭火剂的多为甲烷和乙烷的卤代物,分子中的卤素原子为氟、氯、溴。目前最常用的卤代烷灭火剂有二氟一氯一溴甲烷(代号1211)、三氟一溴甲烷(代号1301)、二氟二溴甲烷(代号1202)和四氟二溴乙烷(代号2402),国内生产和使用较多的是1211。
1)灭火原理。卤代烷灭火剂的灭火原理与干粉类似,主要是通过抑制燃烧的化学反应过程,使燃烧中断,达到灭火的目的。由于这一化学过程所需的时间往往比较短,所以灭火也就比较迅速。
2)应用范围。卤代烷灭火剂在一般条件下或加压条件下都是液体,作为灭火剂使用时,是用N2或CO2加压装入容器的,使用时由于压力作用从喷嘴以雾状喷出,在燃烧热的作用下迅速变为蒸气。由于它们都是液化气体,所以灭火后不留痕迹,不污损物品,灭火效率和热稳定性等也比较高,毒性低。主要用于扑救易燃、可燃性液体、气体,带电设备等的初期火险,更适用于扑救精密仪器、计算机、珍贵文献及贵重物资仓库等处的初期火险。不适用于扑救活泼金属、金属氢化物和能在惰性介质中由自身供氧燃烧物质的火灾。
由于卤代烷会破坏臭氧层,现在已被逐渐限制生产和使用,很多国家正研究寻找卤代烷灭火剂的替代物。
(5)CO2灭火剂 CO2是惰性气体,它制造方便,易于液化,便于罐装和储存,所以也是一种常见的灭火剂。
1)灭火原理。CO2灭火剂以液态的形式加压充装在灭火器中。由于它的平衡蒸气压很高,瓶阀一打开,液体立即经喷筒喷出,在喷筒中液态CO2迅速汽化,这个过程消耗了大量的热量,由于喷筒隔绝了对外界的热传导,因此这些热量只能来自CO2自身,这就导致液体本身温度急剧下降。当降到-78.5℃时就有细小的雪花状CO2固体出现,所以灭火器喷射出来的是温度很低的气态和固态的CO2。尽管从灭火器喷出的CO2温度很低,对燃烧物有一定的冷却作用,然而这种作用还远不足以扑灭火焰。它的灭火作用主要是增加空气中惰性介质的含量,相对地减少空气中的含氧量。当燃烧区的CO2浓度(质量分数)达到30%~35%或氧含量(质量分数)低于12%时燃烧就会停止。
2)应用范围。由于CO2是一种惰性气体,对绝大多数物质没有破坏作用,灭火后能很快散佚,不留痕迹,又没有毒害,所以它最适合于扑救各种易燃液体和那些受到水、泡沫、干粉等灭火剂的沾污容易损坏的固体物质的火灾。另外,还可以用来扑救600V以下的各种带电设备的火灾。