空气泡沫驱伴生气燃爆特性及临界氧体积分数变化规律研究

为了探究高初始压力条件下空气泡沫驱井筒伴生气的燃爆特性，设计并搭建了高温高压可燃气体燃爆特性测试系统，对井筒伴生气的爆炸上限、下限以及临界氧体积分数等燃爆特性进行了测试。测量结果表明，随着初始温度和压力的升高，爆炸下限和临界氧体积分数降低，爆炸上限增加，伴生气的危险性增加。在0.5 MPa和10℃条件下伴生气的爆炸极限为2.01%～19.97%,而在15 MPa和80℃时爆炸极限迅速扩大至1.14%～56.67%。临界氧体积分数的测试结果从11.85%(0.5 MPa, 10℃)下降到8.91%(15 MPa, 80℃),最大差值为2.94%。根据试验结果拟合了临界氧体积分数的经验式，可快速评定不同初始条件下伴生气的安全氧含量。     

水成膜泡沫灭火剂成分分析及热解产物污染特性研究

水成膜泡沫灭火时，部分气液污染物将进入环境，因此全面研究其污染特性具有现实意义。首先，采用元素分析、红外光谱和液相色谱/质谱联用方法对水成膜泡沫原液成分开展分析。结果显示，该原液含有多种存在潜在风险的危害物质，使用后会渗入环境中。其次，对原液热解气体开展定性定量分析。结果显示，当温度低于400℃时，原液热裂解仅释放CO,且质量浓度较低；温度高于400℃时，会释放CO、SO₂、NO、HF等气体，其中600℃时这些气体质量浓度的峰值远超《环境空气质量标准》规定的阈值。此外，有机气体产物中除挥发性有机物外，还包含多种全氟烷基化合物。由此推断，不同温度下，氟碳表面活性剂受热分解具有两种路径，即低温下尾部自由基脱离和高温下全氟链断裂。     

基于水成膜泡沫叠加灭火法的油烃池火处置效能试验

为检验水成膜泡沫(AFFF)叠加灭火法的可行性，通过油烃池火扑救试验，分别对比不同风向和泡沫流量下AFFF叠加灭火法的灭火效能，油池燃烧过程由热成像设备实时记录。结果表明：相较于非AFFF叠加的灭火方法，AFFF叠加灭火法处置油池火的整体效能较高，符合油池火扑救要求。AFFF叠加灭火法具备如下优势：对泡沫灭火剂通用性强，灭火所需的低倍数、中倍数AFFF均可使用低倍数AFFF原液调制；具有良好的灭火性能，能够克服AFFF热稳定性不足的缺陷、提升AFFF的覆盖效果；能够提升泡沫延展性，使泡沫叠层达到油池远端的铺展覆盖。该灭火战术对处置燃烧面积较大的平面流淌火灾具有积极意义。     

特高压变压器水成膜泡沫全尺寸灭火污染研究

为了探究灭火的环境污染，开展了特高压变压器水成膜泡沫全尺寸灭火试验，采集大气、水体及土壤样品进行分析。首先，利用气体分析仪测得灭火瞬间CO、SO和NO₂的体积分数远超标准阈值，同时使用气相色谱/质谱联用仪发现大气中存在氟碳表面活性剂和轻质支链烷烃等。通过液相萃取-气相色谱/质谱试验，测定水体内的有机污染物主要为乙二醇单丁醚、二乙二醇丁醚和重质正构烷烃。X射线荧光光谱仪检测出灭火后土壤中铜元素明显提升，热脱附-气相色谱/质谱测定土壤中的有机成分主要是未充分燃烧的变压器油和本该存在于烟气中的的4-乙基邻二甲苯和1,3-二甲基-4-乙基苯。这些研究对水成膜泡沫灭火的环境污染治理、灾后评估和灭火剂的改良具有一定指导意义。     

压缩空气泡沫系统在换流站消防提升工程中的应用

针对传统变压器设计的固定灭火系统,如水喷雾灭火系统、泡沫喷雾灭火系统在实际应用中均难以高效扑灭变压器火灾。而以变压器消防灭火措施提升为主要内容的变电站/换流站消防提升工程中,新型灭火系统如压缩空气泡沫系统(Compressed Air Foam System,简称CAFS)已进入到应用阶段。介绍压缩空气泡沫灭火剂在变压器火灾中的应用优势,并以某在运换流站消防提升工程为例,介绍压缩空气泡沫在换流站消防提升工程中的应用措施,主要内容为:在不改变原站内消防系统的同时,加装压缩空气泡沫消防炮灭火系统,并增设移动举高消防机器人。     

泡沫铝芯三明治板材U型弯曲成形试验研究

研究了泡沫铝芯三明治板材U型弯曲工艺，建立了冲压弯曲试验系统，给出了泡沫铝芯三明治板材弯曲变形模式和载荷位移曲线。综合运用试验、塑性力学理论分析了三明治板材冲压弯曲宏微观协调变形机制，以及泡沫铝三明治板材冲压成形板面泡沫铝芯问界面剥离、圆角半径处过度减薄、泡沫铝芯剪应力裂纹等主要成形缺陷。探讨了压边力和冲压成形板厚的控制规律。     

含纳米二氧化硅颗粒三相泡沫性能与作用机理研究

为提升水成膜泡沫(AFFF)的灭火性能,基于AFFF泡沫液和纳米硅颗粒,制得新型三相灭火泡沫。实验研究了三相泡沫发泡性和稳定性的变化规律,分析了泡沫组成和工况参数对泡沫性能的影响规律。通过分子动力学(MD)模拟,研究了泡沫溶液中表面活性剂分子吸附对颗粒表面润湿性的影响,揭示了泡沫中颗粒与表面活性剂间相互作用对泡沫稳定性的影响机理。研究发现:随着颗粒浓度增加,泡沫稳定时间和抗烧时间显著增长,而发泡性变化不大。泡沫中颗粒表面润湿性影响颗粒与表面活性剂间的相互作用,进而影响泡沫稳定性。在亲水颗粒泡沫中,表面活性剂浓度增加能够强化二者间的协同作用,利于泡沫稳定;在疏水颗粒泡沫中,随着表面活性剂浓度增加,二者间由协同作用转变成抵抗作用。研究成果对优化三相灭火泡沫配方和提升泡沫灭火效率有指导意义。