三相泡沫流动性能及灭油火实验研究

为研究三相泡沫流动性及灭火性能之间的关系,自主搭建了自流动性及灭火实验台架。利用空心玻璃微珠、2000目云母粉、2000目硅微粉及碳酸钙分别制备三相泡沫,检测其流动及灭火性能。实验结果表明,三相泡沫的流动性与其强施放条件下的灭火性能具有一定的关系。通过对比4种不同类别粉体制备的三相泡沫发现,流动性不足的三相泡沫,其灭火时间较长,但抗复燃能力较强;流动过快的三相泡沫,覆盖油面的能力较强,灭火时间较短,但其存在稳定性较差的缺点,可能会导致油品复燃。     

超细粉体三相泡沫灭火剂热稳定性研究

为探讨超细粉体的加入对水基泡沫灭火剂油面热稳定性的影响,用自行设计的小尺寸可视化油池,完成不同粉体类型、不同添加量的泡沫油面热稳定性试验。观察高温条件下三相泡沫的形态变化过程,并用热电偶测定试验过程中的油品温度,优选2种适合制备防灭火三相泡沫的超细粉体。结果表明:向泡沫灭火剂中加入超细粉体,可使其在高温下的稳定时间延长10倍以上;对于空心玻璃微珠和炭粉,泡沫灭火剂的油面热稳定性随粉体添加量的增加而增强,发泡倍数随粉体添加量增加而减小,炭粉对发泡性能的影响更为显著,空心玻璃微珠和炭粉的最优添加量(质量分数)分别为11.2%和13.2%;高温条件下,粉体在泡沫表层形成致密外壳,阻碍油品与环境的传热传质过程,防止油品复燃。     

空心玻璃微珠三相泡沫抗溶抗烧性能实验研究

研究了空心玻璃微珠添加量、泡沫液浓度和泡沫液性质对三相泡沫在油面的稳定性和抗烧性能影响规律.结果表明,空心玻璃微珠添加量越大,三相泡沫在油面的稳定性越差.泡沫液浓度和性质对三相泡沫在油面的稳定性有一定影响.添加微珠后三相泡沫的抗烧性能降低,与蛋白两相泡沫相比,空心微珠添加量为10mL、30mL和50mL时,ti缩短约26%、38%和42%,泡沫完全烧损时间也缩短约20%、28%和31%.     

水成膜泡沫对变压器油池火的窒息特性研究

水成膜泡沫在油类表面的窒息作用是扑灭油类火灾的重要机理之一,针对自行开发的快速型泡沫灭火剂开展了其对油池火的窒息灭火特性研究。首先通过老化试验测试了泡沫液的热稳定性,然后对比了不同成分泡沫液在25#变压器油表面的铺展特性,之后研究了不同发泡倍率和成分的泡沫液对油池火的窒息灭火效果及影响规律。研究发现,铺展性能不佳的泡沫液会逐渐丧失窒息能力,而铺展性能优异的泡沫液能持续发挥窒息作用。提升泡沫液热稳定性有利于在油面形成稳定的液膜,隔绝氧气并降低可燃分子挥发速率。此外,发泡倍率较低的泡沫液的流动性更强,在相同液体流量条件下低倍数泡沫的窒息灭火效果更优。自研的快速型泡沫灭火剂在热稳定性和铺展性能两方面均具备优良的性能,因此其窒息灭火效率和抗复燃能力优于现有的大部分同类泡沫灭火剂。     

三相泡沫灭火剂油面热稳定性试验

针对复配的三相泡沫灭火剂的黏度和粉体颗粒之间黏着力比较低的问题,构建了较为系统的三相泡沫油面热稳定性试验台架和三相泡沫发生器,着重研究含膨润土作为稳泡剂的三相泡沫灭火剂的热稳定性。膨润土自身对三相泡沫热稳定性的提升效果有限,且形成的粉体壳层并不致密均匀,容易被破坏,但膨润土具有较强的黏结补强作用,添加有膨润土的三相泡沫常温稳定性大大增强,可将其作为稳泡剂进行添加。同时,试验选取7种常见的稳泡剂,讨论了不同稳泡剂对空心玻璃微珠、石墨粉复配三相泡沫体系的发泡性能和油面热稳定性的影响。稳泡剂的加入并非均对泡沫稳定性产生积极影响,加入不合理的稳泡剂反而会影响泡沫的发泡性能和稳定性。     

一种新型高铺展性水成膜泡沫的性质以及灭火性能研究

介绍了一种自制的多组分水成膜泡沫溶液,并对该泡沫溶液的各种性能(表面张力,铺展性,灭火性能等)进行了表征,同时与传统的水成膜泡沫进行了对比.试验结果表明,该泡沫溶液的表面张力和界面张力很低.极低的表面和界面张力导致该泡沫在液体燃料表面具有很强的铺展性,能在极短的时间内在燃料表面铺展成一层液膜,使燃料表面迅速隔氧降温,从而达到迅速灭火的作用.在通过压缩空气泡沫系统进行灭火的试验中,不论泡沫浓度处于3%或6%,在液体流量较大的情况下,该泡沫对标准柴油火的熄灭时间都在3秒之内.另外,泡沫溶液的铺展性和所形成的泡沫的灭火性能的试验结果表明水成膜泡沫的灭火速率主要是由其在燃料表面形成水膜的速率决定,而形成水膜的速率主要是由泡沫溶液的铺展速率、即铺展性决定的.     

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。     

罐壁式泡沫系统扑救密封圈火灾试验研究

针对大型浮顶罐罐壁式泡沫灭火系统的特点及不足,依据相关规范要求设计了30m长的密封圈火灾模拟试验油槽,开展了3％型水成膜泡沫液和6％型氟蛋白泡沫液灭火试验。现场测定了泡沫的发泡倍数和析液时间,符合规范要求但略低于检测值。试验过程测定了泡沫在泡沫堰板内的流动速度和燃烧油面的蔓延速度,观察了不同的泡沫液和泡沫混合液供给强度下的油槽火灭火状况,对比分析了油槽火周邻的温度和热流分布。在此基础上,评估分析了罐壁式泡沫系统扑救密封圈火灾的有效性。试验结果表明：有效的泡沫混合液供给强度下,3％型水成膜泡沫和6％型氟蛋白泡沫可控密封圈火灾,甚至灭火;泡沫类型和泡沫混合液供给强度对油槽火全淹没时间的影响较大。该试验对大型浮顶罐低液位密封圈火灾扑救具有积极的指导意义和工程应用价值。     

氟碳表面活性剂对空心微珠三相泡沫抗溶抗烧性能影响研究

研究了氟碳表面活性剂添加量、氟碳表面活性剂性质和泡沫液浓度等对空心微珠三相泡沫在油面稳定性的影响,并在模拟燃烧装置上对比了添加氟碳表面活性剂前后三相泡沫的抗烧能力.结果表明,加入氟碳表面活性剂后,三相泡沫在油面的稳定性显著增强,且阴离子氟碳表面活性剂优于阳离子和两性离子表面活性剂.当阴离子氟碳表面活性剂、空心玻璃微珠和蛋白泡沫浓度分别为0.02%、6%和10%时,三相泡沫受热后表面形成黑色致密覆盖层,可有效隔绝热量向内部传递,使抗烧性得到明显提高.     

全氟辛酸钠-辛基三乙基溴化铵混合水溶液在油面上的铺展研究

氟表面活性剂水溶液在油面上的铺展是水成膜泡沫灭火剂的基础.通过研究全氟辛酸钠(SPFO)与辛基三乙基溴化铵(C8NE)复配后的水溶液在环己烷、正庚烷、90号汽油上的铺展行为,表明阴、阳离子表面活件剂之间产生的强烈增效作用不仅提高了铺展性能,使本来不能铺展的单一SPFO和C8NE水溶液变为铺展,而且大大降低了氟表面活性剂的用量.考察两种表面活性剂不同混合比例及总浓度对铺展速度、铺展量、临界快速铺展浓度的影响,并通过表面张力的测定从机理方面进行辅证.在所研究的浓度范围内,SPFO-C8NE混合体系的总浓度越高,混合比越接近等摩尔,越有利于快速铺展和增大铺展量.等摩尔SPFO-C8NE混合溶液在不同油面上铺展量从大到小依次为环己烷、90号汽油、正庚烷.     

复配超细粉体三相泡沫的制备与稳定性研究

为改善泡沫灭火剂的高温稳定性和抗复燃性能,将石墨粉、膨润土和空心玻璃微珠按一定比例复配加入泡沫灭火剂中制备防灭火三相泡沫,利用自主设计的实验台架,研究其发泡、稳泡及油面热稳定性等主要性能,分析复配超细粉体对泡沫灭火剂稳定性的影响机理。实验证明,复配粉体的加入可使泡沫灭火剂在高温下的稳定时间延长10倍以上,粉体颗粒会在泡沫表面形成一层致密壳层,增强泡沫的隔热阻燃性能,石墨粉的存在使壳层更加致密且增强了泡沫的流动性,但会对泡沫的发泡性能产生较大的影响,当空心玻璃微珠和石墨粉的添加质量比为5∶2时,整体效果较好。     

防灭火三相泡沫发泡稳定及流动性能研究

为研究油品火灾三相泡沫的发泡稳定与流动性能的关系,利用Waring-Blender方法对6种固相粉体制备三相泡沫,并分别以发泡高度、25%析液时间及表观粘度为参数,对其发泡稳定及流变性能进行表征,并通过Herschel-Bulkley方程对三相泡沫流变曲线进行拟合。实验结果表明,亲水及"两亲"粉体制备的三相泡沫具有较高的发泡高度及稳定性,疏水粉体制备的三相泡沫的发泡及稳定性能不足;流变测试结果显示三相泡沫属于屈服-假塑性流体且流变本构方程与Herschel-Bulkley方程拟合较好,其中亲水及"两亲"粉体制备的三相泡沫屈服-假塑性流体性质较疏水粉体制备的明显,表观粘度较大,流动性不足。     

压缩空气泡沫系统(CAFS)产生泡沫屈服应力的试验研究

压缩空气泡沫系统(CAFS)是一种高效泡沫灭火手段.泡沫的流变学性能是森林火灾扑救中泡沫发挥直接和间接灭火能力的一个决定因素.本文用专门设计的钟摆式屈服应力测定装置测定了泡沫屈服应力,验证了泡沫屈服应力假设.泡沫屈服应力与泡沫气体百分比、析液时间和泡沫平均直径有关,试验得到了屈服应力与其影响因素的关系曲线和数学表达式模型.部分描述了泡沫这种特殊流体的流变学性质,对应用CAFS系统泡沫扑救森林火灾有重要指导意义,可用于预测外力作用下灭火泡沫的流动行为.     

一种新型泡沫凝胶成胶时间及灭火特性的实验研究

为研究新型无氨泡沫凝胶的胶凝特性和灭火特点,采用倾斜试管法分别测试了不同反应物浓度、温度、pH值和发泡剂浓度等参数对新型泡沫凝胶成胶时间的影响,同时通过灭火实验对泡沫凝胶的消防特性进行了研究。结果显示：当水玻璃与促凝剂的质量比在1．33—4．0时材料成胶时间满足煤矿灭火要求;pH值在6．9—8．5时成胶最快;成胶时间随温度升高而减小;发泡剂浓度对成胶时间影响不大;泡沫凝胶灭火效果良好且有效延长了复燃周期。因此泡沫凝胶在矿井消防中有很强的实用价值,并且可通过限制反应物浓度、pH值、温度等参数,更高效的控制成胶时间。     

水泥灰三相泡沫的形成机理与稳定性试验研究

针对高硫矿石容易发生氧化自燃的危险,通常的灌浆、注砂、注惰气和喷洒阻化剂等技术还存在一些不足,提出一种以水泥灰为基料的三相泡沫来预防硫化矿石自燃的新技术。该技术是将水泥灰和水按一定的比例混合,同时加入一定比例的发泡剂和稳泡剂后,经物理机械方式发泡形成,集固、液、气三相材料的防灭火性能与一体。理论分析了水泥灰三相泡沫的形成与衰变机理,并通过正交试验,对三相泡沫的发泡倍数与半衰期进行研究,最后采用单因素实验,定量分析灰水质量比,发泡剂和稳泡剂浓度对三相泡沫稳定性能的影响,得到最佳泡沫配方。结果表明:当灰水质量比为1:5,发泡剂浓度为5g/L,稳泡剂浓度为8g/L时,制得的三相泡沫发泡倍数达到6倍,半衰期达到6h以上。     

油浸式变压器消防灭火真型试验平台构建及试验验证

针对油浸式变压器的起火原因、燃烧和灭火特性,模拟变压器同时发生套管火、变压器本体火、油枕火、集油坑火等立体火灾现象,构建适用于油浸式变压器的消防灭火系统真型试验平台,设计并安装泡沫喷雾和压缩空气泡沫灭火系统。基于大量冷喷性能试验,确定了泡沫灭火系统在真型变压器上的优化布置。全尺度变压器灭火试验表明：变压器在充分燃烧阶段,其火焰最高温度可达800℃;热辐射强度最大为34.6 (kW·m^-2);采用压缩空气泡沫灭火系统,最短35 s扑灭变压器的全部火灾。该真型试验平台构建合理,达到预期试验效果,为研究油浸式变压器火灾及各类消防灭火装备的性能试验提供了研究基础。     

煤矿防火粉煤灰阻化浆体的流变性试验研究

为改善浆体的泵送性差、易沉降,及利用有机增稠剂出现触变性不良等问题,研制一种以粉煤灰和硅藻土为骨料并添加硅铝酸盐类无机增稠剂的阻化浆体。采用NXS-11B型旋转黏度计测试浆体的黏度,考察浆体骨料的组分比例、浆体浓度、水灰比和温度对黏度的影响,对比黏度与剪切应力的变化关系,分析浆体的流动特性。结果表明:硅藻土能够改善粉煤灰浆体的悬浮性能,粉煤灰与硅藻土最佳比例为10∶3;增大浓度可以提高浆体黏度,提高水灰比和温度可以降低黏度;水性膨润土增稠流变剂具有良好的触变性能,其浓度为3%~4%,水灰比3∶1时,浆体流动性较好,有利于泵送。阻化浆体是具有剪切稀化特性的非牛顿流体。     

高水无机材料防灭火性能影响因素研究与实践*

为进一步揭示高水无机材料抑制煤自燃机理,将其更好地应用于煤矿防灭火领域,开展高水无机材料流动渗透性能实验与高水无机材料抑制煤堆自燃实验,研究不同水灰比和不同空隙率条件下高水无机材料浆液流动渗透规律和高水无机材料浆液煤堆自燃降温规律。结果表明:高水无机材料浆液的水灰比和煤块间的间隙宽度对其流动渗透性能有显著影响,煤堆不同径向距离处的温度均呈现出开始迅速降低、之后缓慢降低的2个降温阶段。三河尖矿防灭火工程实践应用表明水灰比28∶1的高水无机材料浆液有较好的防灭火效果。     

正压式泡沫灭火技术的研究进展

为使正压式泡沫灭火技术运用和推广更广泛,综述正压泡沫灭火技术的研究现状。首先总结正压式泡沫灭火技术的应用优势和几种气液混合室的优缺点;其次归纳气液混合室里的扰流器类型和气源供给方式;最后概述与评价正压式泡沫的灭火性能和管内流动特性方面的主要研究。结果表明:气液两相在同轴混合室和锥形扰流器中混合最充分;液氮气源供给方式的发泡能力最强,吸气式气源供给方式发泡能力最弱;国内外对泡沫灭火性能的研究主要集中于灭火类别和泡沫剂种类,对于管内泡沫流动特性研究集中于泡沫流变性和泡沫在管内的阻力损失2方面。     

不同气源压缩气体泡沫灭浮顶罐密封圈火灾性能比较

为评估不同气源压缩气体泡沫扑救浮顶罐密封圈火灾的有效性,通过足尺灭火试验,研究不同工况下压缩气体泡沫对浮顶罐密封圈火灾的灭火性能以及气源类型、挡雨板遮挡对灭火的影响。结果表明:在泡沫溶液供给强度为5 L/（min·m2）条件下,压缩氮气泡沫和压缩空气泡沫均可快速有效扑灭典型浮顶罐密封圈火灾,且灭火后不发生复燃;密封圈挡雨板对泡沫施加和灭火均有较大影响,不利于快速灭火;无论是否设置挡雨板,压缩氮气泡沫的灭火性能均比压缩空气泡沫略有提升,实际工程中有氮气源的场所建议直接采用已有供氮设备作为气源。研究结果对压缩气体泡沫系统工程设计以及在大型浮顶罐工程中的应用具有重要意义。