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。

无氟泡沫灭火剂真火实验与分子动力学模拟

针对低碳醇调控碳氢和有机硅表面活性剂制备无氟泡沫灭火剂路线的广泛适用性以及小尺度灭火实验评价灭火效果的局限性,选取一种新型有机硅表面活性剂SILOK与两类碳氢表面活性剂CHX-3和SDS为关键组分,开展无氟泡沫灭火剂的复配方案设计、泡沫性能测试、真火灭火实验和分子动力学模拟。测试结果表明:CHX-3/SILOK/异丁醇和SDS/SILOK/异丁醇两类复配体系5种复配方案的无氟泡沫灭火剂均具有良好的泡沫基础性能,设计方案的表面张力为20.3~22.7 mN/m,稳泡系数为0.9617~0.9762,25%析液时间为203~238 s。相对来说,CHX-3/SILOK/异丁醇的质量分数为0.48%/0.1%/0.03%的Case5配方具有更加优良的泡沫基础性能,表面张力低,发泡性和稳泡性能良好。真火灭火实验证明:CHX-3/SILOK/异丁醇体系的Case5方案,90%控火时间仅为42 s;灭火时间最短,仅为49 s;平均灭火降温速率最大,达到了7.59℃/s。通过分子动力学模拟研究了复配体系的氢键和扩散系数,阐明了CHX-3和SDS对泡沫稳定性和表面张力的影响规律。研究成果能够为无氟泡沫灭火剂的开发、应用和推广提供数据支持和理论支撑。

定量核磁共振波谱法快速测定灭火剂材料中全氟辛烷磺酰基化合物

泡沫灭火剂中全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)的使用受到严格管控.针对灭火剂中PFOS快速测定的需求,建立了基于19F的定量核磁共振波谱(qNMR)检测方法.方法以全氟丁基磺酸钾为标准物质,通过计算全氟丁基磺酸钾的-CF3在化学位移δ-78.94处19F特征峰和PFOS的-CF2在化学位移δ-117.12处19F特征峰的积分面积比值,进而实现PFOS定量分析.经测试,全氟丁基磺酸钾百分含量与定量峰面积线性相关系数为0.9955,检出限为0.024%,定量限为0.080%.8种灭火剂产品的定性测定结果与实际标注情况相吻合,其中4种泡沫灭火剂产品中PFOS含量在0.106%~1.339%之间.研究结果表明,方法受基质干扰小、检测速度快、灵敏度高,可为泡沫灭火剂中PFOS的管控提供可靠的检测方法与数据支撑.

无氟泡沫灭火剂入射角度对其铺展的影响分析

为研究无氟泡沫灭火剂入射角度对其油面铺展效果的影响,试验测试和数值模拟了不同工况下无氟泡沫灭火剂在油面上的铺展过程。结果表明:无氟泡沫灭火剂铺展过程中后期以表面张力为驱动力的铺展速度较小;无氟泡沫灭火剂覆盖油面所需的铺展时间与其入射角之间符合指数下降函数,其中77°时泡沫灭火剂铺展最高效;不同方向上泡沫流体的速度差值随其入射角度和湍流脉动长度增加而变小。无氟泡沫灭火剂铺展的最高效入射角度研究方法和结果为消防泡沫喷射角度的选择提供参考。

疏水改性纳米二氧化硅对无氟泡沫灭火剂性能影响

采用三甲基氯硅烷(TMCS)对二氧化硅纳米颗粒(NPs)进行改性得到疏水NPs,并将改性后的NPs添加到无氟泡沫灭火剂中,研究不同改性程度的NPs对无氟泡沫灭火剂性能的影响。利用热重分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)和水接触角等对不同TMCS浓度下表面疏水改性的NPs进行表征。TGA、EDX结果证实TMCS实现了对NPs的有效表面改性。水接触角测试结果表明,TMCS的质量分数为16.67%时,NPs的接触角可达150.9°。SEM分析表明NPs的分散性得到改善,改性后的NPs粒径主要分布在60~150nm之间。改性NPs对无氟泡沫溶液的发泡性、稳泡性和灭火有效性的性能影响的研究结果表明,TMCS的质量分数为13.04%时改性的NPs对泡沫的发泡性能、稳定性能和灭火有效性能有最大的提升。

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。

矿用有机增韧泡沫的制备及性能研究

为增强矿用高分子泡沫材料的韧性,添加有机材料聚乙二醇(PEG)对泡沫进行增韧效果改性。采用扫描电镜、热重实验、氧指数测试、锥形量热测试、抗压强度测试,发泡与固化时间测定研究了添加不同分子量PEG改性的作用效果。结果表明:不同分子量PEG能有效增加酚醛树脂泡沫的抗压强度,减小其粉化率,PEG分子量为1 000时,添加量为6%增韧效果最好,抗压强度达到0.155 MPa,粉化率降低到1.3%;添加一定量的PEG能有效增加酚醛树脂发泡倍数,但同时会增加其泡沫的收缩率与固化时间;PEG改性酚醛树脂泡沫孔径结构更加均匀,泡沫的孔径也更加均匀,这主要是由于未与酚醛树脂反应的PEG起到了表面活性剂的作用,能更好地使固化剂等与树脂混合;对于不同PEG分子量酚醛树脂泡沫的热稳定性,分子量越大,添加量越多的酚醛树脂泡沫其热稳定越差。

无机盐与多糖复配对泡沫灭火剂理化性能影响

为进一步提升环保型泡沫灭火剂灭火效能,以α-烯烃磺酸钠(AOS)和磷酸酯两性有机硅(PBSS)为表面活性剂,无机盐和多糖为稳泡剂,制备环保型泡沫灭火剂。基于无机盐与多糖复配对泡沫灭火剂表面张力、起泡性和稳定性的影响,提出稳泡剂复配体系的泡沫稳定机制。结果表明:无机盐和多糖复配能进一步提升泡沫灭火剂的理化性能,以0.025%黄原胶/0.125%明胶/0.1%氯化镁为稳泡剂所制备泡沫灭火剂的综合性能最佳,表面张力为24.34 mN/m,初始泡沫高度118.81 mm,25%析液时间为132.1 s。稳泡剂体系的稳泡机制归因于黄原胶和明胶在泡沫溶液中形成氢键,极大地增强泡沫液膜的表面强度,从而有效减缓泡沫的析液和气泡的粗化;Mg^(2+)与AOS/PBSS头基产生静电作用而吸附于头基周围,削弱头基间的静电排斥作用,使得单位面积上表面活性剂浓度增加,进一步增强泡沫稳定性。

水基型灭火剂扑救液体火灾关键性能对比研究

为了进一步规范泡沫灭火剂和水系灭火剂等水基型灭火剂的适用火灾类型和灭火应用场景,厘清对上述两类灭火剂的认识误区,选择应用广泛的水成膜泡沫灭火剂和水系灭火剂,按照GB 15308-2006《泡沫灭火剂》规定的标准试验方法对表面张力、界面张力、发泡倍数、25%析液时间以及灭火性能进行对比试验研究。研究结果表明,水基型灭火剂使用泡沫产生装置应用时,水成膜泡沫灭火剂的关键性能特别是灭液体火效果优于水系灭火剂,绝大多数水系灭火剂达不到对于液体火灾的理想扑救效果。因此,基于对比试验结果和产品标准对水基型灭火剂的性能要求,建议水系灭火剂应用场景为充装水基型灭火器、扑救固体和液体初起火灾,泡沫灭火剂则应结合固定式泡沫灭火系统和消防车等移动式灭火装备,扑救石油化工储罐等场景下的大型液体火灾。

氟蛋白泡沫灭火剂中核心组分对铝合金的腐蚀影响研究

为了探究氟蛋白泡沫(Fluoroprotein Foam,FP)灭火剂中核心组分对铝合金腐蚀行为的影响,利用浸泡失重、动电位极化(Potentiodynamic Polarization,PDP)和电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)等方法开展了试验研究。结果表明,FP组分中水解蛋白、稳定剂、助溶剂和抗冻剂起到促进铝合金腐蚀的作用,而两种表面活性剂产生缓蚀作用,其中,作为稳定剂的FeSO_(4)腐蚀作用最强,氟碳表面活性剂的缓蚀效果最明显,通过PDP和EIS得到7%FeSO_(4)的腐蚀率分别为29.19%和32.14%,7%氟碳表面活性剂的缓蚀率分别为25.22%和18.21%。此外,铝合金的Nyquist图均呈现出扁平半圆弧特征,通过拟合后得到的电化学参数进一步证实了浸泡失重试验的结论,FP各组分的腐蚀性由强到弱依次为FeSO_(4)、醋酸钴、水解蛋白、乙二醇、尿素、SDS、OBS。

原油储罐泄漏风险及消防措施

以某重质油原油储罐为研究对象,考察了不同因素对储罐底板钢材腐蚀速率的影响,并评价了新型高效泡沫灭火剂SF-1对模拟原油储罐的灭火性能。结果表明:随着原油中含水率、溶解氧质量浓度以及实验温度的逐渐升高,原油储罐底板钢材的腐蚀速率逐渐增大;Q235和Q345钢材的腐蚀速率相对较大,而不锈钢304的腐蚀速率相对较小。新型高效泡沫灭火剂SF-1对模拟原油储罐的灭火效果较好,泡沫供给强度和发泡倍数越大,泡沫25%析液时间越长,模拟原油储罐的灭火时间相对就越短,灭火效率相对就越高。

泡沫灭火剂在化工泄漏事故中的安全管理与应急响应策略

泡沫灭火剂作为处理化工泄漏事故中火灾的首选物质,因其独特的性质和灭火机理受到专业火灾救援团队的青睐。在化学性质上,泡沫灭火剂含有表面活性剂、稳定剂、抗冻剂及蒸馏水,这些成分共同作用形成灭火泡沫。该泡沫的核心灭火机制在于隔离、冷却、窒息和抑制作用,能迅速压制火势的蔓延。实践应用中,泡沫根据特定需求分为不同类型,包括蛋白泡沫、氟蛋白泡沫及水成膜泡沫等,各有特点适用于不同场景。通过案例研究与效果评估,证实了泡沫灭火剂在化学事故中的实际效用,并探讨了其应用时的局限性、安全性及对环境的影响。火灾事故中,运用泡沫灭火剂需要精细的安全管理和应急响应策略。

粉煤灰制备灭火剂的研究及应用进展

文章介绍了三种粉煤灰制备的灭火剂,其中三相泡沫灭火剂和凝胶灭火剂在煤矿应用广泛,并已有相关政策标准支持;干粉灭火剂可与消防车配套使用,适用于扑灭金属火灾。以上三种灭火剂均有相关应用,为粉煤灰的消纳和新型廉价灭火剂的开发提供了参考。

常见泡沫灭火剂在变压器油面铺展性能及隔热性能试验研究

铺展性能和隔热性能是衡量泡沫灭火剂的重要指标。为优选更适合变压器油火灾的泡沫灭火剂,对水成膜泡沫灭火剂(Aqueous film-forming foam,AFFF)、氟蛋白泡沫灭火剂(Fluoroprotein foam,FP)和合成泡沫灭火剂(Synthetic foam,S)3类常见泡沫灭火剂在不同初始温度变压器油面的铺展特性及外加热辐射下泡沫在高温油面的隔热性能开展试验研究。结果显示:AFFF泡沫铺展速率最快,其次是FP泡沫,S泡沫铺展最慢。在外加热辐射条件下,AFFF泡沫层温度变化及泡沫高度衰减最慢,FP泡沫稍快,S泡沫最快。表明AFFF泡沫隔热性能最好,S泡沫最差。此外,在前人建立的泡沫质量蒸发模型基础上,针对FP和S泡沫提出了质量蒸发模型的修正系数,修正后的模型能更好地预测外加热辐射下FP和S泡沫蒸发质量的变化。

泡沫-细水雾对变压器油池火的冷却及热辐射阻隔特性研究

泡沫-细水雾在全尺寸变压器灭火实验中展现出高效灭火性能。纯水细水雾具有冷却效果好、热辐射阻隔能力强的特点,但添加泡沫灭火剂后对其冷却及热辐射阻隔特性的影响机制尚不明确。对泡沫-细水雾和纯水细水雾的冷却与热辐射阻隔特性进行了对比实验,并基于雾特性测试结果对相应性能的差异进行了分析。发现添加泡沫灭火剂后能降低水雾的粒径,从而令泡沫-细水雾的冷却和热辐射阻隔性能优于纯水细水雾。此外,泡沫灭火剂中的阻燃物质也是加速火焰熄灭的重要因素。研究结果可为变压器灭火系统选择、泡沫-细水雾系统工况参数优化等方面提供理论指导。

空气泡沫灭火剂在石油化工火灾中的应用

目前石油化工产业处于高速发展阶段,石油产品的种类较多且具有易燃易爆性,在储存和使用过程中容易发生火灾,造成财产损失和人员伤亡。石油化工类火灾扑灭较为困难,若要尽可能地减少损失,需要提高灭火速度和灭火效率。基于此,文章介绍了空气泡沫灭火剂的原理和使用特性以及在石油化工火灾扑救中的使用,来确保生命安全和财产安全。

水成膜泡沫剂对液滴冷却高温金属表面的影响

向细水雾中添加水成膜泡沫灭火剂成分能明显提升针对B类火灾的灭火效果,但添加剂能否提升水雾对火灾区域内固体表面的冷却效果尚不清楚。分别从金属表面温度、We数和是否添加泡沫灭火剂3个方面设置了试验条件,开展了单液滴撞击高温金属表面模拟试验并对冷却效果进行了定量计算。结果表明,液滴的最大铺展因子与撞击动量正相关,含添加剂液滴表面张力降低且流变特性呈现剪切变稀特征。当Leidenfrost现象发生时,碰撞试验表明泡沫溶液液滴相较于纯水液滴的最大铺展系数更小且回弹速率更大,因此泡沫灭火剂的添加不利于提升吸热效率。研究结果可为泡沫细水雾技术的灭火实践提供理论指导。

温度对泡沫灭火剂泡沫性能的影响研究及应用

选取了3种水成膜型和1种合成型泡沫灭火剂,研究了在5~35℃试验温度条件下,温度对泡沫灭火剂的泡沫特性的影响进行了试验研究。研究表明,在测试范围内,温度和泡沫灭火剂的泡沫特性强相关,且不同厂家的灭火剂相关性不同。该研究结果可用于指导现场对泡沫灭火剂的质量验收。

高海拔地区泡沫灭火剂应用影响因素分析

随着我国经济发展及西部大开发战略的不断推进,高原地区的资源必将越来越受到重视,有关高原地区石化及化工仓储企业的安全及事故后救援方面的研究必将成为高原地区发展的重要保障,泡沫灭火剂作为处置石化火灾中被广泛使用的灭火剂,在石化火灾灭火救援中必不可少,研究水成膜泡沫灭火剂在高原低气压环境下性能改变情况,对扑救高原石化火灾、保障人民生命财产安全具有重要意义。文章基于多个高原水成膜灭火剂性能变化试验,对水成膜泡沫灭火剂在高原环境下性能改变做了总结,并给出应对建议,以期为消防队伍在高原环境正确使用泡沫灭火剂,发挥其应有效能提供帮助。

压缩空气泡沫参数对高温重质油储罐灭火效率影响的研究

针对高温重质油储罐采用压缩空气泡沫灭火系统设计时,缺少关键灭火参数的问题,通过在高温重质油储罐上进行压缩空气泡沫灭火实验,考察泡沫灭火剂发泡倍数、25%析液时间、供给强度、泡沫加入量对扑灭高温重质油火灾的影响,确定了高温重质油储罐的灭火参数。结果发现,扑灭高温重质油储罐火灾,应使用发泡倍数大于10,25%析液时间大于12 min的泡沫灭火剂,供给强度应大于5.0 L/(min·m^(2)),油罐无沸溢时的最大泡沫加入量为8.2 L/m^(2)。本研究将为高温重油储罐压缩气体泡沫灭火系统的设计奠定理论基础和实验依据,有助于提升我国扑灭高温重质油储罐火灾的处置能力。