灭火剂的灭火原理是什么?

  由碳酸氢钠和发泡剂 (或机械发泡) 组成的混合溶液。 泡沫是一种体积小、重量轻、表面被液体围成的气泡群,是扑救易燃、可燃液体火灾的有效灭火剂。 泡沫灭火剂分为化学泡沫和空气机械泡沫两种。 化学泡沫由化学反应产生,泡沫中主要是二氧化碳。 空气机械泡沫是由水流的机械作用产生,泡沫中主要是空气。 它们的灭火原理是相同的。

  泡沫喷在着火液体上后,能浮在液面起覆盖作用。 泡沫是热的不良导体,有隔热作用,又具有吸热性能,可以吸收液体的热量,使液体表面温度降低,蒸发速度减慢; 另一方面,泡沫之间有一定粘性,阻止液体蒸气穿过,使液体和燃烧区隔绝. 当液体完全被泡沫封盖之后,得不到可燃蒸气的补充,火焰被迫熄灭。

  1. 化学泡沫。 由酸性物质 (硫酸铝) 和碱性物质(碳酸氢钠) 的水溶液混合后发生化学反应而生成的。 反应生成的二氧化碳,一方面造成压力将泡沫液喷出,另一方面在发泡剂作用下形成以二氧化碳为核心,外包氢氧化铝的泡沫。 它具有抗烧性强、持久性好、粘性好的特点,附着在着火物的表面上,具有很好的覆盖作用和冷却作用,能将易燃物和氧气隔绝,起到灭火作用。

  化学泡沫能扑灭多种液体和固体物料的火灾,它是石油及其产品以及其他许多油类 (如汽油、煤油等) 的良好灭火剂,还可以用于一般可燃物质 (如竹、木、棉、草等) 的初起火灾。 但醇类、醚类、酮类等水溶性液体,不宜用化学泡沫扑救。

  2. 普通蛋白泡沫。 由蛋白型空气泡沫液、水和空气经机械作用而生成的灭火剂。 空气泡沫液与水的比例为 6:94 或 3:97。

  普通蛋白泡沫具有良好的覆盖和冷却灭火作用,可以有效地扑救易燃液体火灾。 例如,可以扑救原油、汽油、煤油和木材等火灾,但不宜用于扑救醇类、醚类、酮类等可溶性液体火灾。

  3. 抗溶性空气泡沫。 扑救水溶性液体的灭火剂,由抗溶性空气泡沫液与水按比例混合,经机械作用而形成。 这种灭火剂加入了一种不溶解于水的脂肪酸锌皂,它能均匀地分布在泡沫壁上,有效地防止水溶性溶剂溶于泡沫中的水,保护了泡沫,使泡沫能够牢固地覆盖在溶剂液面上,起到灭火作用。 抗溶性空气泡沫灭火剂,不仅能扑救醇类 (甲醇、乙醇、异丙醇) 、酮类 (丙酮) 、酯类 (醋酸乙酯) 等水溶性有机溶剂的火灾,而且可以扑救油类、木材及非水溶性有机物质的火灾。

  4. 高倍数泡沫。 以少量高倍数泡沫液和水,按一定比例混合后,再通过高倍数泡沫发生装置,吸入大量空气,把混合液吹成许许多多的灭火气泡。 [1]

  高倍数泡沫液由发泡剂、稳定剂、抗冻剂等组成。 目前采用的发泡剂有脂肪醇硫酸钠、烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯脂肪醇硫酸钠、烷基磺酸钠等。 高倍数泡沫用于扑救那些火源集中、泡沫容易堆积场合的火灾,如船仓、大型油池、地下建筑、室内仓库、矿井巷道、机场设施等。 对扑救一般油类、木材、煤炭、纤维等火灾,也有较好效果。

  按其发泡方法分为化学泡沫灭火剂和空气机械泡沫灭火剂。 按其发泡倍数分为低倍数泡沫灭火剂,中倍数泡沫灭火剂,高倍数泡沫灭火剂。 泡沫灭火剂一般由发泡剂、泡沫稳定剂、耐液性添加剂、助溶剂、抗冻剂、降粘剂、防蚀剂、防腐剂、无机盐以及水组成。 我国生产和使用的泡沫灭火剂主要有蛋白泡沫灭火剂、氟蛋白泡沫灭火剂、水成膜泡沫灭火剂、高倍数泡沫灭火剂、化学泡沫灭火剂、抗溶泡沫灭火剂。 泡沫灭火剂体轻、流动性好,持久性和抗烧性强,粘着力大,并能迅速流散和漂浮在着火的液面上,形成严密的覆盖层,使燃烧表面与空气隔绝,遮断火焰的热辐射,阻止燃烧体和附近可燃物质的蒸发。 同时,泡沫中的水蒸发可以降低燃烧表面氧气浓度,冷却燃烧表面或破坏物质燃烧的其他条件,使火熄灭。 泡沫灭火剂适用于扑救油类可燃液体、可燃固体物质火灾,不能用于扑救轻金属火灾,遇水燃烧或爆炸物质的火灾,带电设备的火灾。

  化学泡沫灭火剂(MP)

  常用的化学泡沫灭火剂,主要是酸性盐(硫酸铝)和碱性盐(碳酸氢钠)与少量的发泡剂(植物水解蛋白质或甘草粉)、少量的稳定剂(三氯化铁)等混合后,相互作用而生成的泡沫,其反应式如下:

  6NaHCO3 十 Al2(SO4)3=2Al(OH)3 十 3Na2SO4 十 6CO2

  化学泡沫灭火剂在发生作用后生成大量的二氧化碳气体,它与发泡剂作用便生成许多气泡。 这种泡沫密度小,且有黏性,能覆盖在着火物的表面上隔绝空气。 同时二氧化碳又是惰性气体,不助燃。

  化学泡沫灭火剂不能用来扑救忌水忌酸的化学物质和电气设备的火灾。

  主要成分硫酸铝介绍

  化学性质极易溶于水,硫酸铝在纯硫酸中不能溶解(只是共存),在硫酸溶液中与硫酸共同溶解于水,所以硫酸铝在硫酸中溶解度就是硫酸铝在水中的溶解度。

  常温析出含有 18 分子结晶水,为 18 水硫酸铝,工业上生产多为 18 水硫酸铝。 含无水硫酸铝 51.3%,即使 100℃也不会自溶(溶于自身结晶水)。

  硫酸铝不易风化而失去结晶水,比较稳定,加热会失水,高温会分解为氧化铝和硫的氧化物。 加热至 77℃开始分解为氧化铝、三氧化硫、二氧化硫和水蒸气。 溶于水、酸和碱,不溶于乙醇。 水溶液呈酸性。 水解后生成氢氧化铝。 水溶液长时间沸腾可生成碱式硫酸铝。 工业品为灰白色片状、粒状或块状,因含低铁盐而带淡绿色,又因低价铁盐被氧化而使表面发黄。 粗品为灰白色细晶结构多孔状物。 无毒,粉尘能刺激眼睛。

  主要成分碳酸氢钠介绍

  碳酸氢钠(Sodium Bicarbonate),俗称“小苏打”、“苏打粉”、“重曹”,白色细小晶体,在水中的溶解度小于碳酸钠。 固体 50℃以上开始逐渐分解生成碳酸钠、二氧化碳和水,270℃时完全分解。 碳酸氢钠是强碱与弱酸中和后生成的酸式盐,溶于水时呈现弱碱性。 常利用此特性作为食品制作过程中的膨松剂。 碳酸氢钠在作用后会残留碳酸钠,使用过多会使成品有碱味。

  作用与用途:造纸工业中作为松香胶、蜡乳液等胶料的沉淀剂,水处理中作絮凝剂,还可作泡沫灭火器的内留剂,制造工业硫酸铝明矾、铝白的原料,石油脱色、脱臭剂、某些药物的原料等。 还可制造人造宝石及高级铵明矾。 砷含量不大于 5mg/kg 的产品可用于水处理絮凝剂。

  空气泡沫灭火剂(MPE)

  空气泡沫即普通蛋白质泡沫;它是一定比例的泡沫液、水和空气经过机械作用相互混合后生成的膜状泡沫群。 泡沫的相对密度为 0.11-0.16,气泡中的气体是空气。 泡沫液是动物或植物蛋白质类物质经水解而成的。

  空气泡沫灭火剂的作用是当其以一定厚度覆盖在可燃或易燃液体的表面后,可以阻挡易燃或可燃液体的蒸气进入火焰区,使空气与液面隔离,也防止火焰区的热量进入可燃或易燃液体表面。

  在高温下,空气泡沫灭火剂产生的气泡由于受热膨胀会迅速遭到破坏,所以不宜在高温下使用。

  构成泡沫的水溶液能溶解于酒精、丙酮和其他有机溶剂中,使泡沫遭到破坏,故空气泡沫不适用于扑救醇、酮、醚类等有机溶剂的火灾,对于忌水的化学物质也不适用。

  抗溶性泡沫灭火剂(MPK)

  在蛋白质水解液中添加有机酸金属络合盐便制成了蛋白型的抗溶性泡沫液;这种有机金属络合盐类与水接触,析出不溶于水的有机酸金属皂。 当产生泡沫时,析出的有机酸金属皂在泡沫层上面形成连续的固体薄膜。 这层薄膜能有效地防止水溶性有机溶剂吸收泡沫中的水分,使泡沫能持久地覆盖在溶剂液面上,从而起到灭火的作用。

  这种抗溶性泡沫不仅可以扑救一般液体烃类的火灾可以有效地扑灭水溶性有机溶剂的火灾。

  氟蛋白泡沫灭火剂(MPF)

  普通蛋白泡沫通过油层时,由于不能抵抗油类的污染,上升到油面后泡沫本身含的油足以使其燃烧,导致泡沫的破坏。 在空气泡沫液中加入氟碳表面活性剂,即生成氟蛋白泡沫。

  氟碳表面活性剂具有良好的表面活性、较高的热稳定性、较好的浸润性和流动性。 当该泡沫通过油层时,油不能向泡沫内扩散而被泡沫分隔成小油滴。 这些小油滴被未污染的泡沫包裹,在油层表面形成一个包有小油滴的不燃烧的泡沫层,即使泡沫中含汽油量高达 25%也不会燃烧,而普通空气泡沫层中含有 10%的汽油时即开始燃烧。 因此;这种氟蛋白泡沫灭火剂适用于较高温度下的油类灭火,并适用于液下喷射灭火。

  水成膜泡沫灭火剂(MPQ)

  水成膜泡沫灭火剂又称“轻水”泡沫灭火剂,英文简称:AFFF,或氟化学泡沫灭火剂。 它由氟碳表面活性剂、无氟表面活性剂(碳氯表面活性剂或硅酮表面活性剂)和改进泡沫性能的添加剂(泡沫稳定剂、抗冻剂、助溶剂以及增稠剂等)及水组成。

  根据泡沫灭火剂溶液成泡后发泡倍数(膨胀率)的大小;泡沫灭火剂可以分为低倍数、中倍数和高倍数 3 种。 发泡倍数在 20 倍以下称为低倍数;20-200 倍的为中倍数;200-1000 倍以上的为高倍数。

  发泡倍数的计算公式为:

  发泡倍数=泡沫体积/溶液体积

  通常使用的泡沫灭火剂的发泡倍数为 6—8 倍,低于 4 倍的就不能再用了。

  灭火器具是一种平时往往被人冷落,急需时大显身手的消防必备之物。 尤其是在高楼大厦林立,室内用大量木材、塑料、织物装潢的今日,一旦有了火情,没有适当的灭火器具,便可能酿成大祸。

  古时的灭火器具很简单,无非是钩、斧、锹、桶之类。 第一个真正的专用灭火器是由英国船长、诺福克郡人曼比于 1816 年发明的,它仅是一两个装 1 升多水并充有压缩空气的圆桶。

  到 19 世纪中叶,法国医生加利埃发明了手提式化学灭火器。 将碳酸氢钠和水混合放在筒内,另用一玻璃瓶盛着硫酸装在桶口内。 使用时,由撞针击破瓶子中,使化学物质混合,产生二氧化碳,把水压出桶外。

  1905 年,俄国的劳伦特教授在圣彼得堡发明一种泡沫灭火剂,把硫酸铝与碳酸氢钠溶液混合并加入稳定剂,喷出后生成含有二氧化碳的泡沫,浮在燃烧的油、漆或汽油上,能有效地隔绝氧气,窒熄火焰。

  1909 年,纽约的戴维森取得一项专利,利用二氧化碳从灭火器内压出四氯化碳,这种液体会立即变成不可燃的较重气体以闷熄火焰。 此后又出现了干粉灭火器,液态二氧化碳灭火器等多种小型式灭火器。

  冷却法

  这种灭火法的原理是将灭火剂直接喷射到燃烧的物体上,以降低燃烧的温度于燃点之下,使燃烧停止。 或将灭火剂喷洒在火源附近的物质上,使其不因火焰热辐射作用而形成新的火点。 冷却灭火法是灭火的一种主要方法,常用水和二氧化碳作灭火剂冷却降温灭火。 灭火剂在灭火过程中不参与燃烧过程中的化学反应。 这种方法属于物理灭火方法。

  隔离法

  隔离灭火法是将正在燃烧的物质和周围未燃烧的可燃物质隔离或移开,中断可燃物质的供给,使燃烧因缺少可燃物而停止。 具体方法有:

  1、把火源附近的可燃、易燃、易爆和助燃物品搬走;

  2、关闭可燃气体、液体管道的阀门,以减少和阻止可燃物质进入燃烧区;

  3、设法阻拦流散的易燃、可燃液体;

  4、拆除与火源相毗连的易燃建筑物,形成防止火势蔓延的空间地带。

  窒息法

  窒息灭火法是阻止空气流入燃烧区或用不燃烧区或用不燃物质冲淡空气,使燃烧物得不到足够的氧气而熄灭的灭火方法。 具体方法是:

  1、用沙土、水泥、湿麻袋、湿棉被等不燃或难燃物质覆盖燃烧物;

  2、喷洒雾状水、干粉、泡沫等灭火剂覆盖燃烧物;

  3、用水蒸气或氮气、二氧化碳等惰性气体灌注发生火灾的容器、设备;

  4、密闭起火建筑、设备和孔洞;

  5、把不燃的气体或不燃液体(如二氧化碳、氮气、四氯化碳等)喷洒到燃烧物区域内或燃烧物上。


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