第二章  灭火剂及灭火材料

第一节   灭火剂与灭火器

一旦发生火灾，灭火剂是必不可少的，它可以通过冷却、窒息、隔离及化学抑制达到破坏燃烧条件，终止燃烧的目的。灭火剂的类型有多种，有水、泡沫、干粉、二氧化碳等，可以扑救各种不同类型的火灾。以下我们一一进行介绍。

一 水

1、水的灭火作用

水是不燃液体，它在灭火中应用最广，是最为廉价的灭火剂。水灭火的作用有四个，一是冷却：每公斤水的温度升高1℃吸收1千卡的热量；而每公斤水蒸气汽化时要吸收539.9千卡的热量；二是水对氧有稀释作用：水遇到炽热的燃烧物后汽化产生大量水蒸气，能够阻止空气进入燃烧区，同时，稀释燃烧区中氧的含量，使燃烧区的氧逐渐减少而减弱燃烧强度。三是水的冲击作用：经消防水泵加压后输入到水枪喷射出来的水流压力可达几十或上百米水柱的压力，具有很大的动能冲击力。四是水对水溶性可燃易燃液体的稀释作用；如酒精、醇、醛等。

2、 不能用水扑救的场所

1）与水反应能够产生可燃气体。遇水容易引起爆炸的物质着火时，不能用水扑救。如金属元素遇水生成氢气、电石遇水生成易燃的乙炔气，并放出大量的热，容易引起爆炸。

2）非水溶性液体。如 原油、石油、生油等。

3）带电设备及可燃粉尘。（面粉、铝粉、煤粉、糖粉、锌粉等）聚集处。

4）贮存大量浓硫酸、浓硝酸的场所，不能用水扑救。

5）银行票据库、文献书库等不能用水扑救。

3、水的灭火形态和应用范围

水的灭火形态有三种直流水、开花水和雾状水。其中直流水和开花水由消火栓所接水枪喷出柱状或开花水枪喷出的滴状水流，主要用于扑救A类固体火灾，或闪点在120℃以上、常温下呈半凝固状态的重油火灾，以及石油或天然气井喷火灾。雾状水主要指水滴直径小于100微米的水流，以雾状喷出可以获得比直流水或开花水大的多的表面积，提高水与燃烧物的接触面积，有利于水对燃烧物的渗透，雾状水温降快，容易汽化，汽化后体积增大约1700倍，稀释了火焰附近的氧气的浓度，窒息了燃烧反应，又有效地控制了热辐射，它的灭火效率高，水渍损失小。该形态的水主要由自动喷水灭火系统基础上发展而成，用于扑救粉尘、纤维状物质、以及高技术领域的特殊火灾，如计算机房、航天飞行器舱内火灾、及现代大型企业的电器火灾。它具有取代卤代烷的趋势。

二  泡沫灭火剂

1、 组成 

凡能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。泡沫灭火剂一般由发泡剂，泡沫稳定剂、降粘剂、抗冻剂、助溶剂、防腐剂及水组成。主要用于扑救非水溶性可燃液体及一般固体火灾。特殊的泡沫灭火剂还可以扑灭水溶性可燃液体火灾。

1、 分类 

泡沫灭火剂可分为化学泡沫灭火剂和空气泡沫灭火剂。化学泡沫是通过硫酸铝和碳酸氢钠的水溶液发生化学反应产生的，泡沫中包含的气体为二氧化碳。空气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，所以空气泡沫又称为机械泡沫，泡沫中所含气体为空气。空气泡沫灭火剂种类繁多，按泡沫的发泡倍数，可分为低倍数泡沫、中倍数泡沫和高倍数泡沫三类。低倍数泡沫灭火剂的发泡倍数一般在20倍以下，中、高倍数灭火剂的发泡倍数一般在20～1000倍以下。根据发泡剂的类型和用途，低倍数空气泡沫灭火剂又分为蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、水成膜泡沫、合成泡沫、抗溶性泡沫五种类型。中、高倍数泡沫灭火剂属于合成泡沫的类型。见表2-1。

表2-1  各种泡沫灭火剂的比较

注：1.氟蛋白泡沫灭火剂和水成漠泡沫灭火剂可与磷酸铵盐干粉灭火剂联用液下喷射。

2.抗溶泡沫灭火剂对B金属沸点低的醚醛不宜使用。

3、 灭火原理

泡沫灭火是由泡沫灭火剂的水溶液通过化学、物理的作用，填充大量的气体后形成无数的小气泡。气泡的比重范围0.001～0.5，远小于可燃易燃液体的比重，可以覆盖在液体表面，形成泡沫覆盖层。泡沫灭火的作用机理有：

1）泡沫在燃烧物表面形成了泡沫覆盖层，可以使燃烧物表面与空气隔绝。

2）泡沫层封闭了燃烧物表面，可以遮断火焰的热辐射，阻止燃烧物本身与附近可燃物的蒸发。

3）泡沫晰出的液体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氧的浓度。

4、泡沫灭火剂的主要性质

1）比重  是指泡沫液在20℃时的密度与水在4℃时的密度的比值。通常泡沫液的比重在1.0～2.0的范围内。

2）pH值  泡沫液的pH 值一般在6～7.5范围内，接近中性，过高或过低泡沫则呈较强的酸性或碱性，对容器腐蚀，不利于长期储存。而且多数泡沫液中有粘性，pH 值过高或过低都会造成胶体溶液不稳定。

3）粘度  粘度是恒量泡沫液是否易于流动的一个指标。多数大型泡沫灭火器系统中，泡沫液都是通过比例混合器与水混合之后，输送到泡沫灭火器产生泡沫。在比例混合器中，泡沫液在一定的水压或负压作用下，通过一个固定孔径的孔板，被压入或被吸入水流中与水按一定比例混合。孔径一定时，泡沫液的粘度对通过孔板的流量会产生一定的影响。泡沫液的粘度过大，流动性差，会使泡沫液与水的混合比明显下降而影响灭火效果。多数国家规定：6%型泡沫液（指6份的泡沫液与94份体积的水混合）在20℃和0℃时测得的最高粘度应分别为15和100厘斯为符合使用要求。

4）热稳定性  热稳定性是衡量泡沫液处于较高温度下在一定时间内质量变化的指标。一般将泡沫液加热至65℃保持24小时后，测其沉降物和沉淀物的含量来衡量。稳定性好的泡沫液经上述处理后，沉降物和沉淀物的含量不应发生明显变化。

5）发泡倍数  是指形成一定体积的泡沫与发泡前液体体积的比值。发泡倍数在6～8的低发泡倍数范围内较好；发泡倍数小于 6或高于8时，泡沫的含水量太大或太低，泡沫不够稳定，灭火效果不好。当液下喷射灭火时，则应采用发泡倍数2～4的泡沫液，便于防止泡沫从油罐底部上升到油面过程中携带较多的油品。发泡倍数在500～1000的称为高倍发泡；采用其中较低的发泡倍数时，泡沫的含水量较大，流动性较好，适用于扑救露天的大面积油类火灾。大倍数的泡沫液适用于扑救有限空间的火灾。如船舶舱间，地下建筑，矿井巷道飞机库等火灾。

6）25%析液时间和50%的析液时间  该指标用于衡量泡沫的稳定性。它是指从开始生成泡沫，到泡沫中析出1/4质量的液体所需的时间，为25%析液时间。同样，到泡沫中析出1/2质量液体所需的时间则为50%析液时间。析出时间越长，泡沫稳定性越好。

5、化学泡沫灭火剂

化学泡沫灭火剂的类型目前有YP型和YPB型两种。

1）组成  YP型用于100升以下的泡沫灭火剂中，由硫酸铝和碳酸氢钠和少量喷雾干燥成粉末状的蛋白组成；反应生成的胶体氢氧化铝分布于泡沫上，使泡沫具有一定的粘性，易于粘附在燃烧物上，泡沫的稳定性好，pH呈中性；但是蛋白泡沫的流动性和自封性较差；灭火效率低；它以水解蛋白作为稳定剂易发生腐败变质，不能久贮。YPB型是以硫酸铝、碳酸氢钠作为发泡剂,并以氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂为增效剂所组成，YPB型是在YP型的基础上研制成功的一种新型化学泡沫灭火器。它克服了YP型的缺点；两者性能比较见表2-3。

2）灭火原理  YP型和YPB型化学泡沫灭火剂灭火时可以通过颠倒灭火器或其它方法，使两种酸碱药剂的水溶液发生如下反应：

          Al₂(SO₄)₃+6NaHCO3==3NaCO₃+2Al(OH)₃+6CO₂ 

上述反应中生成的二氧化碳，一方面在溶液中形成大量细微的泡沫，同时灭火器中的压力很快上升，在压力的作用下，将生成的泡沫从喷嘴中压出。反应生成的胶状氢氧化铝则分布于泡沫上，使泡沫具有一定的粘性，易于粘附在燃烧物体上，并可增强泡沫的热稳定性。YP型发泡倍数≥8倍，其30分钟内泡沫消失量≤50%。两者的性能比较见表2-2

6、 常用空气泡沫灭火剂

常见的泡沫灭火剂有五种，它们的组成及性能比较见表2-2。

1）  蛋白泡沫灭火剂（P）

①组成  蛋白泡沫灭火剂以动植物蛋白质或植物性蛋白质的在碱性溶液中浓缩液为基料,加入适当的稳定剂、防腐剂和防冻剂等添加剂的起泡性液体。

②灭火原理  蛋白泡沫灭火剂平时贮存在原包装桶或贮罐内,灭火时,通过负压比例混合器或带有压力比例混合器把蛋白泡沫液体吸入或压入带有压力的水流中,使泡沫液体与水按6%或3%混合比,形成混合液。混合液经

过泡沫管枪或泡沫产生器吸入空气,在泡沫管枪或泡沫产生器中经机械混合或产生泡沫,并喷射到着火液面进行灭火。

③适用范围  主要用于扑救各种不溶于水的可燃易燃液体,如,各种石油产品,油脂等火灾,亦可扑救木材,油罐火灾,另外在飞机的起落架发生故障而迫降时,在飞机的跑道上喷洒一层蛋白泡沫,也可以减少机身与地面的摩擦,防止飞机起火。为防止油罐火灾蔓延时,常将泡沫喷入未着火的油罐,较长时间的封闭油面,防止附近着火油罐的辐射热引起燃烧。

2）氟蛋白泡沫灭火剂（FP）

由于蛋白泡沫的流动性差,抵抗油类污染的能力低，灭火缓慢，不能以液下喷射方式扑救油罐火灾,且不能和干粉灭火剂联合使用。为了克服这些缺点,在蛋白泡沫基料中加了氟碳表面活性剂配制而成。氟蛋白泡沫灭火剂的灭火效率远优于蛋白泡沫灭火剂，具体表现在：

①表面张力和界面张力显着降低,即产生泡沫所需的阻力相对较小。

②临时剪切应力小,流动性好,油面上堆积泡沫的厚度相当于蛋白泡沫层的一半，可以较快地把油面覆盖,而且泡沫层不易受分隔破坏。

③疏油能力强,泡沫喷射到燃烧着的油面上时,会与油面发生一定的冲击作用,这时一部分泡沫会不同程度地潜入油中，并挟带一定量的油沫，由于比重轻又浮到油面上来。当泡沫表面含有一定量的油时,能自由燃烧,因而使用蛋白泡沫灭火剂时,要尽量减少泡沫与油面的冲击,以提高其灭火效率。而氟蛋白泡沫灭火剂,疏油性好,使它既可以在泡沫与油的交界面形成水膜,也能把油滴包于泡沫中,阻止油的蒸发,降低含油泡沫的燃烧性。

④与干粉（ABC类）的相溶性好。氟蛋白泡沫灭火剂扑救油类火灾时,往往将泡沫灭火剂与干粉灭火剂联合使用,这样可以同时发挥两种灭火剂的各自长处,缩短灭火时间。干粉灭火剂可以迅速压住火势,泡沫则覆盖在油面上,防止复燃,最后干粉灭火剂还能扫除边缘残火,把火迅速扑灭。但蛋白灭火剂不能与一般干粉灭火剂同时联用(干粉中常用的防潮剂对泡沫的破坏作用很大,两者一接触,泡沫会很快消失。)

⑤可采用液下喷射方式。氟蛋白泡沫灭火剂可采用液下喷射方式扑救油罐火灾不会造成油品的散益、喷溅

适用范围：大型贮罐散装仓库、输送中转装置、生产加工装置,油库码头的火灾及飞机火灾。与干粉灭火剂联合使用效果更好。

3）水成膜泡沫灭火剂（AFFF）

亦称氟化学泡沫灭火剂或"轻水"泡沫灭火剂,是一种新型高效泡沫灭火剂。

水成膜泡沫由氟碳表面活性剂,碳氢表面活性剂和改进泡沫性能的添加剂(泡沫稳定剂、抗冻剂、助溶剂以及增粘剂)及水组成。它具有剪切应力小,流动性小,泡沫喷射到油面上时,泡沫能迅速展开,并结合水膜的作用把火势迅速扑灭的优点。

适用于扑救石油类产品和贵重设备。油罐可以采用液下喷射方式。

水成膜泡沫能在油的表面形成水膜。这层水膜可使燃油和空气隔绝,阻止燃油的蒸发,并有助于泡沫的流动,加速灭火。

4）高倍数泡沫灭火剂

高倍数泡沫灭火剂是一种以合成表面活性剂为基料的泡沫灭火剂,与水按一定的比例混合后,通过高倍数泡沫产生器可产生数百倍甚至上千倍的泡沫,因而称为高倍数泡沫。

①组成  高倍数泡沫灭火剂由发泡剂、泡沫稳定剂、组合抗冻剂及水组成。

②规格  高倍数泡沫灭火剂按其配比和使用性能分为YEGZ6A、YEGZ3A、YEGZ6B、YEGZ3B四种规格。

③灭火原理  高倍数泡沫是由高倍数泡沫灭火剂的水溶性通过高倍数泡沫产生器而生成的。它的发泡倍数可达1000倍以上,发泡直径约为10mm以上,一分钟内产生1000m³以上的泡沫,泡沫可以迅速充满着火的空间,是燃烧物与空气隔绝,使火焰窒息。

④范围应用  主要用于扑救非水溶性可燃易燃液体的火灾。如油罐漏淌到防火堤内的火灾或者仓库、飞机库、地下室、地下通道、煤矿坑道的火灾。

5）抗溶性泡沫灭火剂（AR）

在前面几种泡沫灭火剂都是用于非水溶性的液体火灾，液体中水溶性火灾如：醇、脂、醚、醛、酮此类火灾该用何种类型的灭火剂灭火？前面的几种泡沫灭火剂如果施加到水溶性液体中，泡沫水会很快消失溶解，所以蛋白泡沫类等灭火剂不适用于水溶性液体火灾。

但是如果在蛋白质水解液中加入有机酸金属络合盐，再加上相应的添加剂就制成抗溶性泡沫灭火剂。有机酸金属络合盐与水接触，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上形成连续的固体薄膜。这层膜能有效防止水溶性有机溶剂吸收泡沫中的水分而保护泡沫。使泡沫能持久地覆盖在溶剂液面上，而起到灭火的作用。

适用范围：扑救水溶性易燃、可燃液体火灾，如：醇、脂、醚、醛、酮、有机酸、胺等水溶性分子对泡沫的破坏作用。所以。目前我国推广使用的抗溶性泡沫灭火剂有金属皂型、凝胶型抗溶性泡沫灭火剂。

三  干粉灭火剂

干粉灭火剂是一种细微的粉状灭火剂，一般借助于专用的灭火器或灭火设备中的气体压力,将干粉从容器中喷出,并以粉雾的形式灭火。

1、分类  按充入灭火器的干粉灭火剂种类分：有碳酸氢钠干粉灭火器,亦称BC类干粉灭器；磷酸铵盐干粉灭火器（亦称ABC干粉灭火器）；氯化钠、氯化钾、氯化钡、碳酸钠等为基料的干粉，用于扑救金属火灾。它们的性能比较见表2-3

表2-2   泡沫灭火剂的性能比较

2、干粉灭火原理  干粉灭火剂平时储存在干粉灭火器或干粉灭火设备中。灭火时靠加压气体（CO₂或N₂）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。干粉与火焰接触发生一系列物理化学反应原理如下：

干粉中碳酸氢钠受高温作用分解，其化学反应方程式如下：

                   2NaHCO₃＝Na₂CO₃+H₂O+CO₂   

该反应是吸热反应，反应放出大量的二氧化碳和水，水受热变成水蒸气并吸收大量的热量，起到冷却、稀释可燃气体的作用；干粉进入火焰后，由于干粉的吸收和散射作用，减少火焰对燃料的热辐射，降低液体的蒸发速率。

3、 使用范围

干粉灭火剂大都装在灭火器中，主要用于扑救各种非水溶性和水溶性可燃易燃液体的火灾，以及天然气和液化石油气等可燃气体的火灾或一般带电设备的火灾。磷酸盐干粉灭火剂还可以扑灭固体火灾。磷酸盐干粉与氟蛋白泡沫或轻水泡沫联用可有效扑灭非水溶性液体火灾。

4、 注意事项

1）干粉灭火剂不能与蛋白泡沫和一般泡沫联用，因为干粉对蛋白泡沫和一般合成泡沫有较大的破坏作用。

2）对于一些扩散性很强的气体如：氢气、乙炔气体，干粉喷射后难以稀释整个空间的气体，对于精密仪器、仪表会留下残渣，用干粉灭火不适用。

表2-3 干粉灭火剂的性能比较

注：①BC与ABC干粉灭火剂不兼容

        ②BC类干粉与蛋白泡沫或化学泡沫不兼容。

四  卤代烷灭火剂

    最常用的卤代烷灭火剂多为甲烷和乙烷的卤代物，分子中的卤素原子为氟、氯、溴，卤代烷灭火剂对大气臭氧层有一定的破坏作用。

作为卤代烷灭火剂的型号按照碳、氟、氯、溴四个原子的顺序和个数排列而成。灭火剂有二氟一氯一溴甲烷(CF₂ClBr)(1211)、三氟一溴甲烷(CF₃Br)(1301)、二氟一溴甲烷(CF₂Br)(1202)和四氟二溴乙烷(C₂F₃Br₂)(2402)。国内使用生产较多的1211,国外使用较多的1301。

1、 灭火原理

卤代烷灭火剂主要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。其作用是通过拿去燃烧连锁反应中的活泼性物质来完成的,这一过程称为断链过程和抑制过程,与干粉灭火剂作用相似。而其它灭火剂大都是冷却和稀释等物理过程。

由于卤代烷化合物本身含有氟的成分，因而具有较好的热稳定性和化学惰性,不变质,方便使用。作为灭火剂使用时也是用氮气、CO₂或氟里昂--12加压压入容器，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成蒸气。

2、 应用范围

卤代烷灭火剂灭火后不容易留下痕迹，所以卤代烷灭火剂主要扑救各种易燃可燃气体火灾；甲、乙、丙类液体火灾；可燃固体的表面火灾和电器设备火灾如：银行帐库、电教室、计算机中心。与CO₂相比，其灭火效率高，为CO₂灭火率的5倍， CO₂易对人产生窒息，卤代烷毒性小些。但卤代烷生产成本高、价格贵；卤代烷灭火剂对臭氧大气层造成破坏,应尽量少用。卤代烷不能扑救锂、钠、镁、钾、铝、锑、钛、隔等金属的火灾,也不能扑灭在惰性介质中自身供氧燃烧硝化纤维、火药等的火灾；也不能扑灭金属氢化物如氢化钾、氢化钠火灾及自行分解的化学物质，如：过氧化物、联氨等。

五 CO₂灭火剂

    CO₂本身不燃烧、不助燃、制造方便,易于液化,便于装罐和贮存，是一种好的灭火剂。CO₂是一种无色无嗅的气体，它对空气的比重为1.5，通常的形态为气体,通常用降温加压的办法使其液化，装于钢瓶中；固态CO₂称为干冰，是一种良好的冷冻剂。 

1、灭火原理

CO₂灭火剂是以液态的形式加压充装在灭火器中,由于CO₂的平衡蒸气压高,瓶阀一打开,液体立即通过虹吸管、导管和喷嘴并经过喷筒喷出，液态的CO₂迅速汽化，并从周围空气中吸收大量的热,(每公斤液态CO₂汽化时需要138千卡热量。)但由于喷筒隔绝了对外界的热传导,因此CO₂液态汽化时,只能吸收自身的热量。导致液体本身湿气急剧降低,当其温度下降到-78.5℃(升华点)时,就有细小的雪花状CO₂固体出现。所以从灭火剂喷射出来的是温度很低的气体和固体的CO₂,尽管CO₂温度很低,对燃烧物有一定的冷却作用,然而这种作用远不足以扑灭火焰。它的灭火作用主要是增加空气中不燃烧、不助燃的成分,使空气中的氧气含量减少,实验表明：燃烧区域空气中氧气的浓度≤12%, CO₂的浓度在30%～35%时,绝大多数的燃烧都会熄灭。

2、应用范围

   CO₂灭火剂与的卤代烷灭火剂应用范围设施区别不大，但是要注意它们的灭火有效程度不同，如飞机上0.8m²的油盘火灾，需要7 kg的CO₂,用卤代烷灭火剂仅需要2kg。CO₂适用于扑救液体火灾和那些受水、泡沫、干粉等灭火剂的沾污容易损坏的固体物质的火灾。