大流量液氮泡沫灭火装备在化工园区的应用研究

介绍了液氮泡沫灭火技术原理,研究了液氮泡沫发泡倍数、析液时间、微观状态等,搭建了泡沫长距离输送管路系统,研究了液氮泡沫的长距离输送性能,通过多尺度储罐灭火实验验证了液氮泡沫灭火能力。实验表明：液氮泡沫的气泡直径在20~50 μm,气泡直径相对均匀;发泡倍数在7~8,25%析液时间在3~5 min。液氮泡沫可在消防带内输送1 000 m,无析出分层,泡沫性能保持不变。液氮泡沫较压缩空气泡沫的灭火能力提升1.6倍以上,较吸气式泡沫的灭火能力提升2.5倍以上。该大流量液氮泡沫灭火系统可用于扑救大型储罐火灾、地面池火、流淌火及大型生产装置立体火灾等。     

油库雷击火灾场景概率及消防用量计算方法

通过事故树分析,得到雷击直接击穿或损坏、自动泡沫灭火系统失效、手动泡沫灭火系统失效、消防队不能准时到达的概率。通过事件树分析,得到密封圈火灾、局部池火和全液面池火发生概率。结果表明,雷击引发的3种火灾场景中,密封圈火灾发生的概率最高,其次是局部池火,全液面火灾发生的概率最低。在此基础上计算泡沫液量和消防用水量。     

发泡网层数对水成膜泡沫灭火剂性能影响实验研究

基于自主研发的气液两相式泡沫枪,测试发泡网层数对水成膜泡沫灭火剂的发泡倍数和25%析液时间的影响,分析泡沫析液过程、发泡倍数对泡沫携液能力的影响,同时通过调节发泡网层数变动发泡倍数扑救航空燃油池火。结果表明,随发泡网层数的增加,发泡倍数和25%析液时间先增大后趋于稳定;泡沫携液能力随发泡倍数的增加而减小;发泡倍数越高,灭火效果越好,17倍时比5倍时的灭火时间缩短近70s。     

不同类型压缩空气泡沫灭隧道油池火性能比较

通过模拟隧道油池火灭火实验,研究自主研发的隧道用A类泡沫灭火剂和AFFF泡沫灭火剂对4.65 m~2汽油池火的灭火性能,分析灭火机理。结果表明,在供给强度为5 L/(min?m~2)、气液比14/1条件下,压缩空气泡沫系统结合A类泡沫灭火剂或AFFF泡沫灭火剂的灭火时间均不超过30 s,泡沫稳定,不发生复燃。压缩空气AFFF泡沫的控灭火时间比压缩空气A类泡沫少30%,但压缩空气A类泡沫稳定性更好,其25%析液时间约是压缩空气AFFF泡沫的1.5倍。压缩空气AFFF泡沫兼具泡沫和水膜双重灭火作用,而压缩空气A类泡沫仅依靠泡沫灭火;不同类型压缩空气泡沫对于隧道内高温烟气层扰动都很小,不影响人员疏散。     

含添加剂细水雾抑制池火及相关特性

建立固定式细水雾灭火试验平台,探究添加表面活性剂添加剂后,细水雾扑灭油池火时的温度变化特性和火焰形态。对汽油、柴油池火的火焰温度及灭火时间的对比表明,在细水雾中添加表面活性剂添加剂能大幅提升细水雾灭火性能;含添加剂的细水雾抑制池火过程分为火焰初期增长、初步抑制、火焰再次增长和再次抑制4个阶段;含添加剂细水雾系统的灭火机理在于可以捕捉和湮灭链式反应中的自由基,降低表面张力。     

大型换流变火灾与泡沫细水雾联用灭火系统特性研究

为研究大型换流变火灾外围池火燃烧特性及灭火要求,建立了换流变火灾试验模型,研制了换流变实体火灾灭火试验平台,通过开展池火燃烧及泡沫-细水雾灭火试验研究,分析了火灾时换流变外围温度场特性。试验表明：模型中换流变油池火燃烧行为与实际换流变火灾类似,池火贴壁燃烧且卷吸效应明显,阀侧火的羽流温度高于其他区域,换流变壁面快速升温致使钢材屈服强度降低,局部结构出现变形,换流变内部变压器油、防火墙壁面升温缓慢。泡沫细水雾联用系统灭火可快速扑灭明火,降温、隔氧效果明显。     

金属钠池火重点问题研究进展

分析总结金属钠火灾研究的重点问题,介绍钠池火燃烧速率理论分析、钠池火数值模型的发展及对钠池火的抑制。实验证明,液氮对钠池火是一种有效的灭火剂。提出金属钠火的研究方向:钠池火发展过程中的转变温度;气溶胶的反应问题;全尺寸实验的缺乏;民用工业中钠池火的扑救问题。     

乙二胺灭火技术试验研究

分析了不同含水量的乙二胺液体的闪点变化规律,参照真实乙二胺储罐,进行了5次模拟火灾的水灭火试验,通过分析乙二胺在预燃阶段和灭火阶段时周围温度场的温度变化情况,对水灭火方式取代泡沫灭火的可行性进行分析并提出工程应用建议.试验结果显示:水可以作为乙二胺液体火灾的灭火剂.灭火效果的好坏取决于供水量,供水越多,灭火效果越好;在供水量相同的情况下,液上喷水比液下注水的灭火效果好;使用较大流量系数和雾化角的水雾喷头有助于提高灭火效能.     

叶轮式泡沫比例混合器

在泡沫灭火系统中,混合比准确与否,直接影响到系统工况.从泡沫液性能因素考虑,虽然混合比在低于下限或超过上限时都可以使用,但低于下限时产生的泡沫直径变大,泡沫稳定性差,成泡率低,而超过上限时,虽然泡沫稳定性变好,但泡沫直径变小,黏度增大,泡沫液消耗量增高.     

压缩空气泡沫灭火性能及机理研究

以木垛火为火源,在9m×9m×6m的空间内进行灭火实验,通过对典型灭火过程和灭火结果的分析得到能够实现压缩空气泡沫高效灭火的最佳混合比和发泡倍数设定范围。压缩空气泡沫分为湿泡沫、中等泡沫和干泡沫。测量不同工况下的灭火时间和抗复燃时间,测定泡沫的泡沫尺寸及分布规律和析液特性,探讨泡沫的灭火机理。结果表明:泡沫平均尺寸越大,其灭火效果越好,平均尺寸大于172μm时,泡沫能够实现灭火;25%析液时间对灭火时间的影响存在一个最佳值,为135~140s。吸热冷却是CAFS的主要灭火机理。     

水喷雾与泡沫喷雾灭油池火实验特性对比研究

通过自主搭建实验平台开展灭换流变压器油池火实验,对采集到的雾流密度、温度、热流、热成像等数据进行分析,得到水喷雾和泡沫喷雾系统的灭火特性,对比得出两灭火系统的灭火效率差异。结果表明：水喷雾与泡沫喷雾灭火所用时间为190、100 s;水喷雾灭火系统与泡沫喷雾灭火系统最终热流值分别降低至0.005 9、0.004 7 W/m2;与水喷雾灭火相比,泡沫喷雾灭火时热量快速降低,灭火时间短,其在100 s 内基本将火源有效控制。在基本条件相同的前提下,泡沫喷雾灭火效率高于水喷雾灭火效率。     

不同气源压缩气体泡沫灭B类火灾性能比较

采用实验室压缩气体泡沫系统，通过油盘火对比试验，分别考察基于不同气源的压缩气体泡沫对于120#溶剂油火灾的灭火性能，分析探讨适用于常规B类火灾扑救的气源类型和供气方案。结果表明，在泡沫溶液供给强度为2.5 L/（min·m²）的条件下，压缩氮气泡沫和压缩空气泡沫均可扑灭120#溶剂油火灾，都具有良好的抗烧和抗复燃性能；压缩氮气泡沫比压缩空气泡沫的控灭火性能略有提升，但二者差别不大；对于常规B类非极性燃料火灾，实际工程中有氮气源的场所建议直接采用已有供氮气设备作为供气源。     

压缩空气泡沫炮系统扑救特高压换流变压器全液面溢油火灾试验研究

为解决特高压换流变压器火灾较难扑救的技术难题,提出了一种压缩空气泡沫炮系统扑救换流变压器全液面溢油火灾试验方法,采用1∶1全尺寸特高压换流变压器实体火模型,通过设置高温热油、全液面溢油火灾等不利灭火条件,研究了压缩空气泡沫炮系统扑救全液面溢油火灾的有效性。结果表明：在48 L/s泡沫溶液流量下,压缩空气泡沫炮系统灭火时间为210 s,供泡6 min即可将高温变压器油温降至100oC以下;灭火过程中,左侧事故油池因预燃时间较长、变压器油温度较高,其灭火时间最长,而压缩空气泡沫炮能够快速冷却降低箱壁温度,阻止溢油汽化,有效扑灭溢油火。     

大型变压器泡沫灭火系统灭火试验研究

为探究当前国网系统内大型变压器灭火系统的有效性,搭建大型变压器消防灭火真型试验平台,火灾模型选用220 kV实体变压器,并分别采用压缩空气泡沫灭火系统和泡沫喷雾灭火系统开展灭火试验研究,对比分析两种灭火系统的灭火有效性。试验结果表明：在相同的火灾燃烧条件下,压缩空气泡沫灭火系统在0.7 MPa的工作压力及6 L/（min·m2）的泡沫混合液供给强度下,34 s扑灭变压器火灾;泡沫喷雾灭火系统在0.7 MPa的工作压力及8 L/（min·m2）的泡沫混合液供给强度下,39 s仅剩高位油盘残火;试验证明压缩空气泡沫灭火系统的灭火性能优于泡沫喷雾灭火系统。本次试验为大型变压器的消防设计提供技术参数和试验依据。     

大型罐区构建大流量液氮泡沫系统的探讨

针对我国大型浮顶储罐的发展趋势,指出移动式大流量消防炮与远程供水系统是国外处置大型储罐全面积火灾的主要方式。研究了固定式和移动式液氮泡沫灭火系统在我国大型罐区的应用方式,根据液氮泡沫在全尺寸油盘上的喷射与灭火试验结果,指出在罐顶集中布置泡沫喷射器有利于全面积火灾扑救。考虑到我国大型储罐的分布特点和数量,移动式大流量液氮泡沫灭火系统与储罐半固定式泡沫喷射系统结合是最适合于我国应对大型储罐全面积火灾的方式。     

Burning Rate of Liquid Fuel on Carpet (Porous Media)

The occurrence of a liquid fuel burning on carpet has been involved in many incendiary and accidental fires. While the research on a liquid fuel fire on carpet is still limited, much work on porous media has been performed using sand or glass beads soaked with liquid fuel. In this study, a heat and mass transfer theory was first developed to analyze the burning process of liquid on carpet, and then several small-scale tests were performed to validate the theory. This analysis is valid for pool fires intermediate in size (5–20 cm. in diameter). The experimental apparatus consisted of a circular pan (105 mm) and a load cell. Varying amounts of fuels (heptane, kerosene and methanol) were spilled onto the carpet, which was allowed to burn in a quiescent environment. It was found that due to the different controlling mechanisms, the liquid burning rate could be less or more than that of a similarly spilled free-burning pool fire. For the worst-case scenario in fires, the maximum enhancement of the burning rate due to the porous media is predictable through the physical properties of the fuel. This analysis is valid for both combustion and evaporation. Several similar results in the scientific literature are analyzed to further describe the trend. This work explains the role of carpet in liquid pool fires and also helps to explain special risks related to the presence of carpet involved in arsons and will be useful in reconstruction of the early development of an incendiary or accidental fire.     

Hangar fire protection with automatic AFFF systems

The control and extinguishment times of fuel fires using aqueous film-forming foams as the suppressant have been found to depend not only on application rate, but also on the type of discharging device. It is more effective to apply the suppressant directly to the burning fuel surface than to depend on flow of a foam blanket into the fire from the perimeter. Note: The aqueous film-forming foam discussed in this paper is Light Water, a registered trademark product of the 3M Company. Specifically, tests reported here were made with Light Water FC-200.     

Simulation of water mist suppression of small scale methanol liquid pool fires

The focus of this paper is on numerical modeling of methanol liquid pool fires and the suppression of these fires using water mist. A mathematical model is first developed to describe the evaporation and burning of liquid methanol. The complete set of unsteady, compressible Navier–Stokes equations are solved along with an Eulerian sectional water mist model. Heat transfer into the liquid pool and the metal container through conduction, convection and radiation are modeled by solving a modified form of the energy equation. Clausius–Clapeyron relationships are invoked to model the evaporation rate of a two-dimensional pool of pure liquid methanol.The interaction of water mist with pulsating fires stabilized above a liquid methanol pool and steady fires stabilized by a strong co-flowing air jet are simulated. Time-dependent heat release/absorption profiles indicate the location where the water droplets evaporate and absorb energy. The relative contribution of the various suppression mechanisms such as oxygen dilution, radiation and thermal cooling is investigated. Parametric studies are performed to determine the effect of mist density, injection velocity and droplet diameter on entrainment and suppression of pool fires. These results are reported in terms of reduction in peak temperature, effect on burning rate and changes in overall heat release rate. Numerical simulations indicate that small droplet diameters exhibit smaller characteristic time for decrease of relative velocity with respect to the gas phase, and therefore entrain more rapidly into the diffusion flame than larger droplet. Hence for the co-flow injection case, smaller diameter droplets produce maximum flame suppression for a fixed amount of water mist.