泡沫灭火综合教学实验平台的设计与实践

根据消防工程专业课程实践教学中的灭火实验需求,设计和搭建了泡沫灭火综合教学实验平台,该实验平台由发泡实验平台、析液实验平台、蔓延实验平台、灭火实验平台和抗烧实验平台构成,能够实现泡沫灭火剂的稳定性、蔓延性能、灭火效能和抗烧性能的测试,满足泡沫灭火实验教学要求。通过实验操作与结果分析将理论与实践紧密联系,有助于巩固学生理论知识和增强学生学习兴趣,为培养具有工程实践和科研创新能力的高素质和高质量消防人才发挥积极作用。

不同释放方式对全氟己酮抑制B类火焰的影响研究

全氟己酮作为一种高效环保的灭火剂,需要依托良好的释放方式才能有效发挥其灭火性能。为了检验不同释放方式下全氟己酮的灭火效能,使用20 mL正庚烷油盘火作为火焰模型,分别利用1.2 MPa的氮气和2 g富氮产气物质来推动全氟己酮释放。讨论和比较了全氟己酮在两种释放方式下,对B类火焰的灭火效果、降温能力和作用机理。研究结果表明:施放的压力对全氟己酮灭火效果影响显著。相比于充装氮气的驱动方式,全氟己酮在富氮产气物质产生的高压气流作用下,能充分释放并及时扑灭火灾,在灭火时间、降温效果、火焰抑制上均有优异的表现。机理分析表明,在1.2 MPa的氮气充装驱动下,大部分的全氟己酮在释放过程中尚未与火焰接触便发生了挥发。而全氟己酮在仅2 g富氮产气物质产生的高压气流作用下,能够与火焰燃烧面充分接触,吸热分解并发挥化学抑制作用,快速阻断燃烧反应。

气云爆炸条件下消防炮的抗爆性能研究

以换流变压器站变压器燃爆防控及消防应用为背景,针对变压器在失控条件下可能发生的燃爆事故,通过设计模拟试验,完成变压器燃爆事故的模拟。进而对现有消防设备消防炮的功能可靠性和抗爆性能进行验证。结果发现,在高温、高压的气云爆炸火球范围内,消防炮的抗爆性能无法满足实际需要,在变压器爆炸后存在功能损失的情况。发现了消防炮自身的抗爆薄弱环节,提出了消防炮抗爆设计及安装改进建议。可为换流变压器站的抗爆型消防炮设计提供基础数据参考。

有机硅-碳氢表面活性剂复配发泡剂性能研究

针对氟碳表面活性剂作为水成膜泡沫灭火剂的核心组分,因其难以被生物降解且对环境危害严重而被严格限制使用的问题,研制出有机硅-碳氢表面活性剂复配的无氟环保型性能优良的发泡剂。选取市售绿色易降解的几种有机硅表面活性剂和碳氢表面活性剂,利用泡沫扫描仪和界面流变仪研究其表面活性和泡沫性能,采用单因素试验法对单一表面活性剂进行优选,通过正交试验法将优选的有机硅表面活性剂Silok 8022和碳氢表面活性剂AOS、LAMC进行复配试验,并对结果进行极差分析得到最佳发泡剂组合。结果表明:优选出的3种有机硅-碳氢表面活性剂最佳复配组合作为发泡剂具有优异的泡沫性能,相对于含氟碳表面活性剂FS-61发泡剂,有机硅-碳氢表面活性剂复配发泡剂的最大泡沫体积增加了7 mL、最大泡沫含液量增加了2.28 mL及300 s析液率降低了3%;无氟泡沫灭火剂灭火时间较商用3%水成膜泡沫灭火剂缩短4 s。因此,复配发泡剂在环境友好的同时且具有较好的泡沫性能及灭火效果。

不同温度下泡沫灭火剂对消防设备金属的腐蚀研究

为探究不同温度下泡沫灭火剂对消防设备金属的腐蚀行为,选用了水成膜泡沫灭火剂(AFFF)、合成型泡沫灭火剂(S)、氟蛋白泡沫灭火剂(FP)这3种消防工作中常用的泡沫灭火剂和2种消防设备金属材料(镀锌钢、铝合金),在40~80℃下开展了浸泡失重和电化学测试试验,并计算了腐蚀速率,测量了腐蚀电流密度等关键参数。结果表明:金属腐蚀速率随温度升高而增大,3种泡沫灭火剂对2种金属的腐蚀速率依次为:FP>S>AFFF,2种金属的耐蚀性为:铝合金>镀锌钢。随着温度的升高,2种金属的腐蚀程度有所加剧,镀锌钢表面产生腐蚀产物与点蚀坑,铝合金表面颜色变暗,在FP中,两种金属表面均产生点蚀坑,其数量和深度随温度升高而增加。电化学测试发现,在腐蚀初期,随着温度升高,腐蚀电流密度上升,电容弧径和电荷转移电阻减小,腐蚀加快。此外,在不同温度下,铝合金在3种泡沫液中以及镀锌钢在AFFF和FP中的腐蚀机制都处于电荷转移控制之下,但镀锌钢在S中表现为典型的扩散控制。

超高层建筑压缩空气泡沫枪喷射特性研究

为完善超高层建筑压缩空气泡沫灭火系统关键性能参数和全面评价其灭火能力,采用泡沫混合液流量和气液比可调的压缩空气泡沫产生装置,测试了典型19 mm泡沫枪在不同条件下的喷射特性参数,分析了泡沫枪喷射特性与混合液流量、气液比等输入参数之间的量化关系。结果表明,当泡沫混合液流量一定时,泡沫枪压力与气液比基本呈线性递增关系,泡沫射程与气液比呈现正相关关系,发泡倍数随气液比先增大后减小;在气液比一定条件下,泡沫枪压力与混合液流量基本呈线性递增关系,泡沫射程与混合液流量呈现正相关关系,发泡倍数随混合液流量变化规律与气液比实际大小密切相关。

气源及纳米颗粒对氟碳-碳氢表面活性剂泡沫性能影响研究

以双子短链氟碳表面活性剂(Gemini)和两性碳氢表面活性剂(LAMC)为核心组分制备了环保型泡沫分散体。研究了纳米SiO_(2)颗粒和压缩气源种类对泡沫分散体起泡性、稳定性及铺展特性的影响。结果表明,纳米SiO_(2)颗粒与短链氟碳表面活性剂存在分子间相互作用,在试验范围内,与压缩空气相比,未添加纳米SiO_(2)颗粒的压缩氮气泡沫高度提升约5.8%,添加浓度为3%的纳米SiO_(2)颗粒后分散体发泡性能略微下降。随着纳米SiO_(2)颗粒的加入,泡沫的稳定性显著增加,氮气泡沫稳定性比空气泡沫提升约5%。纳米SiO_(2)颗粒形成网状结构聚集体堵塞在Plateau边界中,有效延缓泡沫析液和粗化,从而增强泡沫的稳定性。由于氮气和空气自身密度及对泡沫液膜渗透性的不同,压缩空气泡沫在油面上的平均铺展速率较压缩氮气泡沫提升2.6%。研究结果能够为纳米SiO_(2)颗粒在环保型泡沫灭火剂的研发和灭火应用方面提供理论指导。

全氟己酮和氮气混合协同灭火效能试验研究

为研究全氟己酮和氮气的气液两相流混合协同作用的灭火效能,研发了混合气体灭火浓度测试装置和基于缩尺灭火模型的两相流灭火浓度测试装置,测定了全氟己酮气体和氮气混合灭火浓度及全氟己酮经氮气雾化后的两相流灭火浓度,并通过全淹没灭火试验测试了对正庚烷火的灭火效果。结果表明,全氟己酮气体和液体雾化后的灭火浓度都与氧浓度呈线性正相关;缩尺灭火模型可准确测定液体灭火剂雾化后的灭火浓度,偏差不超过1.36%;基于氮气和全氟己酮混合后的两相流喷放方案,通过在灭火过程中同时降低保护空间氧浓度的方式,降低了全氟己酮的灭火浓度,同时还实现了大孔径喷头下的全氟己酮灭火剂低压大流量雾化和快速喷放;在100 m^(3)全淹没灭火条件下,降低灭火剂浓度及灭火剂用量达27%。

不同发泡方式下泡沫对溶剂油蒸气密封性能研究

基于美国环境保护署通量室试验模型,在压缩空气泡沫产生方式下探究了发泡倍数、泡沫厚度、泡沫析液时间等因素对合成型泡沫灭火剂密封性能的影响,进一步对比研究了压缩空气泡沫和吸气式泡沫的密封性能,明确了泡沫密封性能影响作用机制。结果表明:在压缩空气泡沫产生方式下,合成型泡沫灭火剂的泡沫稳定性并未随发泡倍数增加而持续增强;泡沫中液膜对油蒸气的抑制是泡沫密封性能的重要作用机制,发泡倍数越低泡沫中液体含量越高,对油蒸气密封性能越强,建议优先使用10倍以下泡沫处置120#溶剂油泄漏事故;同一倍数条件下压缩空气泡沫稳定性较高,液体含量高于吸气式泡沫,密封性能优于吸气式泡沫。

不同温度下氟碳链长度对表面活性剂理化性能的影响

基于3种不同氟碳链长度的表面活性剂,研究温度(0~40℃)对氟碳表面活性剂理化性能(表面活性、发泡性能和铺展性能)的影响。结果表明,随着温度的升高,氟碳表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)增大,表面张力(γ_(CMC))降低,且表面活性剂的氟碳链越长,其形成胶束的能力越强,其中FC8表面活性剂溶液的CMC最小(0.23 mmol/L),γ_(CMC)值最低(15.07mN/m);低温下氟碳表面活性剂发泡倍数最低(特别是FC4在0℃时仅为3.70倍),升温到20℃时发泡倍数达到最佳(6.00~8.73倍),继续升温对发泡倍数影响不大,且相同温度下氟碳链越长发泡倍数越大,FC8的发泡倍数在20℃时达到8.73倍;表面活性剂铺展系数(S)随温度的升高而增大,当温度达到20℃时S的变化趋于平缓,且氟碳链越长越有利于降低单位面积表面活性剂的消耗量,节约成本。由此可见,低温对短氟碳链表面活性剂性能影响较大,特别是发泡倍数低达不到使用要求,若应用在水成膜泡沫灭火剂中还需进行复配提高其使用性能。

乙醇沸腾状态对抗醇泡沫灭火剂铺展特性的影响研究

乙醇沸点低、易挥发的特点使其在燃烧时易沸腾、状态易突变,会对抗醇泡沫灭火剂的灭火性能造成极大的影响。本文设计并构建温控操作平台和燃烧试验平台,对抗醇泡沫灭火剂的铺展特性进行试验,从灭火机理出发探究温度上升导致的沸腾状态变化对抗醇泡沫灭火剂铺展窒息效果的影响,进而探究乙醇沸腾状态对抗醇泡沫灭火剂灭火性能的影响规律,为消防救援队伍处置乙醇火灾提供相关数据和理论支持。

压缩空气泡沫对溶剂油蒸气密封性能研究

基于美国环境保护署通量室试验模型,研究建立了泡沫密封性能评价试验方法,考察了发泡倍数和泡沫厚度等因素对成膜型压缩空气泡沫密封性能的影响,测量并计算了油蒸气挥发速率和有效抑蒸时间,从发泡倍数影响作用规律和泡沫析液滴落行为阐释了泡沫密封性能的主要作用机制。结果表明:成膜型压缩空气泡沫能够有效抑制120^(#)溶剂油蒸气挥发,3 cm的6.5倍泡沫的有效抑蒸时间超过30 min;发泡倍数是影响压缩空气泡沫密封性能的关键技术参数,发泡倍数越低,压缩空气泡沫密封性能越高,建议优先使用15倍以下泡沫处置120^(#)溶剂油泄漏事故;对于成膜型压缩空气泡沫,不同发泡倍数条件下水膜对油蒸气密封性能差异不大,泡沫层中液膜是控制油蒸气挥发的主要因素,发泡倍数越低,泡沫中液体含量越高,对油蒸气挥发的抑制作用越强。

超细碳酸氢钠干粉灭火剂灭火性能评价

采用球磨工艺制备了碳酸氢钠超细干粉灭火剂,基于正交实验法研究了球磨转速、球磨时间、球料比(质量比)对干粉灭火剂粒径和临界灭火质量浓度的影响,优化了制备工艺。结果表明:随着球磨转速和球料比的增加,灭火剂D90粒径和临界灭火质量浓度呈下降趋势,随着球磨时间的增加,D90粒径和临界灭火质量浓度呈先下降后增加的趋势;灭火剂粒径和临界灭火质量浓度存在线性相关性,相关系数达到了0.95;球磨转速对粒径和临界灭火质量浓度的影响最显著,其次是球料比和球磨时间;当球磨转速为500 r·min^(-1)、球磨时间为40 min、球料比为1.2时,超细干粉灭火剂的D90粒径为17μm,临界灭火质量浓度为21.7 g·m^(-3),表现出较好的灭火性能。

手提式干粉灭火器产品质量情况分析

本研究旨在评估手提式干粉灭火器产品的质量状况,并探讨质量问题的原因及对策。在介绍了手提式干粉灭火器的分类、构造、市场准入要求等基本概况的基础上,分析近年来全国及各省手提式干粉灭火器抽查情况,对其主要抽检的项目进行介绍并分析不合格项目产生的原因。针对不合格项目的问题,提出相关对策建议,以期能促进消防安全工作的进一步提升。

泡沫比例混合装置的对比与选型

固定式泡沫灭火系统是石化企业常用的灭火系统之一,泡沫比例混合装置是本系统中最关键的组成部分,本文主要针对几种常见泡沫比例混合装置,简要介绍了各个装置的工作原理及流程,从造价、结构、施工及维护等方面,对不同泡沫比例混合装置的产品特点进行了对比,为日后泡沫装置的选型提供理论依据。

Patent-based technological developments and surfactants application of lithium-ion batteries fire-extinguishing agent

While newer,more efficient Lithium-ion batteries(LIBs)and extinguishing agents have been developed to reduce the occurrence of thermal runaway accidents,there is still a scarcity of research focused on the application of surfactants in different LIBs extinguishing agents,particularly in terms of patented technologies.The aim of this review paper is to provide an overview of the technological progress of LIBs and LIBs extinguishing agents in terms of patents in Korea,Japan,Europe,the United States,China,etc.The initial part of this review paper is sort out LIBs technology development in different regions.In addition,to compare LIBs extinguishing agent progress and challenges of liquid,solid,combination of multiple,and microencapsulated.The subsequent section of this review focuses on an in-depth analysis dedicated to the efficiency and challenges faced by the surfactants corresponding design principles of LIBs extinguishing agents,such as nonionic and anionic surfactants.A total of 451,760 LIBs-related patent and 20 LIBs-fire-extinguishing agent-related patent were included in the analyses.The extinguishing effect,cooling performance,and anti-recombustion on different agents have been highlighted.After a comprehensive comparison of these agents,this review suggests that temperature-sensitive hydrogel extinguishing agent is ideal for the effective control of LIBs fire.The progress and challenges of surfactants have been extensively examined,focusing on key factors such as surface activity,thermal stability,foaming properties,environmental friendliness,and electrical conductivity.Moreover,it is crucial to emphasize that the selection of a suitable surfactant must align with the extinguishing strategy of the extinguishing agent for optimal firefighting effectiveness.

D类干粉灭火剂传热行为有限元模拟的可行性

为了探究有限元模拟对D类干粉灭火剂传热行为预测的可行性,采用实验和数值模拟方法,以吸热速率、温升速率和吸热量为表征指标,考察不同加热方式、3种热物性参数和不同粒径条件下的实验结果和模拟结果。结果表明:在不同加热方式、不同热物性参数和不同粒径条件下,模拟预测结果变化趋势与实验结果变化趋势均呈现良好的一致性,可以准确反映不同灭火组分在特定性能上的优劣、大小和极值关系;2种加热方式下的模拟结果与实验结果误差不超过10.33%,不同热物性参数条件下的模拟结果与实验结果误差不超过12.51%,不同粒径条件下的模拟结果与实验结果误差不超过5.57%;有限元模拟可为D类干粉灭火剂研制提供快捷的组分筛选和性能评定的方法。

改性膨润土材料抑制PMMA粉尘爆炸火焰传播效果研究

为改善我国涉粉行业的安全现状,降低粉尘爆炸的危险性,笔者成功改性了一种膨润土材料并在自行搭建的粉尘爆炸火焰传播装置中,成功验证了不同粒径和质量浓度的改性膨润土材料对200g/m^(3)、500目PMMA粉尘爆炸火焰传播的抑制效果,并分析了其抑爆机理。试验结果表明:改性膨润土材料具有一定的抑爆性能,且抑制效果随着改性膨润土材料粒径减小和质量浓度增加而增强,不同浓度大粒径改性膨润土材料对PMMA粉尘的最大爆炸火焰传播速度抑制率分别为2.81%、15.47%、21.38%、63.57%;不同浓度小粒径改性膨润土材料的最大爆炸火焰传播速度抑制率分别为25.73%、26.16%、56.68%、31.50%.

改性干水灭火剂灭木垛火试验研究

新型干水灭火剂因其高含水量和特殊核壳结构,具有良好的灭火效果。为探究干水对木垛火的灭火效果,自行制备磷酸二氢铵改性干水并开展小尺寸木垛火灭火试验。结果表明:干水灭火剂能够扑灭小尺寸木垛火且不发生复燃,改性干水的控火时间仅为8 s,控火过程中火焰高度持续快速下降,而干粉灭火剂的控火时间则为20 s,喷撒结束39 s后发生复燃;改性干水对火焰区及木垛的温度抑制效果均优于干粉灭火剂,控火时间内,改性干水作用下木垛表面的平均温降速率高达17.00℃/s,是干粉灭火剂作用下平均温降速率的1.94倍;改性干水能够有效降低木垛内部温度,在喷撒50 s内,木垛中心的平均温降速率为8.78℃/s,而干粉灭火剂缺乏冷却作用,木垛中心的平均温降速率仅为6.10℃/s,无法有效抑制阴燃。

低碳链卤代烃临界灭火浓度预测模型研究

在碳中和、碳达峰的背景下,筛选环境友好型气体灭火剂的任务具有一定的紧迫性。目前,针对低碳链卤代烃气体,尚缺乏一种有效的临界灭火体积分数预测模型。将试验与理论分析相结合,基于因次分析法选取相关参数,以16种典型含氟气体的分子理化性质和分子结构为基础数据,采用无量纲分析法构建了临界灭火体积分数预测模型。与新型低碳链卤代烃的试验数据的对比分析说明,该模型能够有效地用于预测低碳链卤代烃气体的临界灭火体积分数,为新型卤代烃的快速筛选和研发提供一定的理论基础和重要的技术支撑。