泡沫灭火剂生产工艺与性能

 

一、蛋白类泡沫灭火剂

 

蛋白类泡沫灭火剂的发泡剂是动物（主要是猪）毛与蹄角粒的水解蛋白。目前蛋白泡沫的水解工艺有两种，一种是用火碱（NaOH）水解，之后添加盐酸（HCl溶液）中和；另一种是用石灰［Ca(OH)2］水解，之后添加NH4HCO3脱Ca2+与OH-离子。由于蛋白类泡沫的生产工艺相对复杂，生产者较少，尤其石灰水解工艺的生产者更少。前者中含强酸强碱盐，泡沫质量稍逊，沉降物较多、有效期较短，但工艺较简单、对原材料品质要求稍低、生产成本低、售价低，基本用于内销。后者工艺较复杂且生产过程中有废渣排放、对原材料品质要求高、产出率低、泡沫质量较好、售价高，基本销往发达国家和地区。

    蛋白类泡沫灭火剂包括蛋白泡沫（P）、氟蛋白泡沫（FP）、成膜氟蛋白泡沫（FFFP）。蛋白泡沫就是在上述水解及中和后加入所需的添加剂制得，其泡沫流动性和疏油性差，灭火效能低。氟蛋白泡沫是在蛋白类泡沫基础上添加少量氟碳表面活性剂而成的，其表面与界面张力得到降低，泡沫流动性和疏油性得以提高，灭火性能也显著提高。成膜氟蛋白泡沫是在蛋白类泡沫基础上添加大量氟碳表面活性剂而成的，在油品表面有水成膜泡沫的成膜性，灭火性能高于氟蛋白泡沫。但该泡沫氟碳表面活性剂添加量不低于水成膜泡沫，且添加种类可能更多，环保性差。

 

 

 

二、合成类泡沫灭火剂生产工艺与性能

 

所谓合成泡沫灭火剂是指其配方中的主要原料是人工合成的，生产过程基本是物理过程。目前用于固定灭火系统的合成类泡沫灭火剂主要是，水成膜泡沫灭火剂和高倍数、中倍数泡沫灭火剂。有关泡沫灭火剂的基本组分，本章第二节中已进行介绍了，由于碳氢表面活性剂种类繁多，各生产商的配方不尽相同。但都是按一定次序将配方中各组分溶解混合搅拌制成的。

    由于水成膜泡沫灭火剂生产工艺简单，用量较大。因价格竞争，有些企业减少氟碳表面活性剂等的添加量，使得不少市售产品可能不合格。为了抑制这一现象泛滥，国家标准《泡沫灭火系统施工及验收规范》（GB 50281-2006）规定：6％型低倍数泡沫液用量不小于7.0t、3％型低倍数泡沫液用量不小于3.5t，应送至具备相应资质的检测单位进行检测。但执行效果并不理想。

    高倍数泡沫灭火剂的应用范围较窄，进一步拓展应用场所较困难，所以用量小，生产者也少，且相关生产商都未将其作为主打产品。另外，高倍数泡沫灭火技术作为一项较为成熟的技术很难再有新的突破，一些发达国家在20世纪80年代前基本完成了主要研发工作，我国在20世纪90年代后也基本停止了主要研发工作。因此，目前的高倍数泡沫灭火剂基本停留20世纪80～90年代的技术水平。

 

 

 

三、抗溶泡沫灭火剂

 

抗溶泡沫（抗醇泡沫）是通过在普通泡沫中添加抗醇等高分子多糖化合物（黄原胶）等制成的。目前，抗溶泡沫有抗溶蛋白、抗溶氟蛋白、抗溶成膜氟蛋白、抗溶水成膜、抗溶合成泡沫。混合比有6%、3%型两种。

    20世纪80年代前，我国曾使用过KR-765金属皂型抗溶泡沫灭火剂，它是经向水解蛋白液中添加金属皂络合物盐制成的。灭火效果不理想，对泡沫混合液输送管道长度限制在200m内。若过长，金属皂络合物会析出沉降，失去抗溶作用。为此，后来被淘汰。同一年代，公安部天津消防研究所分别研制出以黄原胶为抗醇剂的凝胶型抗溶泡沫灭火剂、抗溶氟蛋白泡沫灭火剂及抗溶水成膜泡沫灭火剂。目前少有应用的抗溶蛋白灭火剂也是添加黄原胶。

   目前国内某企业还研发并量产了由氢氧化钙水解的蛋白液、6碳复合氟碳表面活剂、稳泡剂、防腐剂等组成的3%型低粘度抗溶氟蛋白泡沫灭火剂（FP/AR-D），20℃时粘度为＜10 mPa.s。在2015年的公安部科技强警基础工作专项项目“水溶性可燃液体储罐泡沫灭火机理与技术研究”试验中，表现出对灭火液体的选择性，如何使用，有待相关规范修订时进一步讨论。

    因抗溶泡沫液中添加黄原胶，其粘度较高，如某企业生产的AFFF/AR，20℃时,6%型动力黏度为550mpa.s，3%型为1000mpa.s，即3%型约为6%型的两倍。低温条件下，3%型抗溶蛋白、抗溶氟蛋白、抗溶成膜氟蛋白泡沫灭火剂难以用比例混合装置按额定比例混合成泡沫混合液。如果降低粘度，现通常减少黄原胶等高分子化合物添加量，并多添加乙二醇，但这会影响泡沫的稳定性和灭火性能。

 

 

四、泡沫灭火剂性能

 

为了保证质量，多数国家制订了泡沫灭火剂技术标准，对泡沫灭火剂的性能进行了规定。从工程应用方面主要关注泡沫倍数、析液时间、灭火时间、抗烧时间等泡沫的主要性能指标。低倍数泡沫与中、高倍数泡沫在检测试验方法、检测项目和指标上是有别的，详见有关标准。

    国际上公认检测泡沫灭火剂检测标准是ISO7203《灭火剂 泡沫液》系列标准，目前共包括有3个部分，ISO 7203-1 《灭火剂 泡沫液 适用于非水溶性液体燃料顶部施加的低倍泡沫液》、ISO 7203-2 《灭火剂 泡沫液 适用于非水溶性液体顶部施加的中、高倍泡沫液》及ISO 7203-3《灭火剂 泡沫液 适用于水溶性液体顶部施加的低倍泡沫灭火液》。1994年我国曾发布了国家标准《泡沫灭火剂通用技术条件》GB 15308-94，除拟涵盖所有空气泡沫灭火剂，并取代中华人民共和国公安部标准《蛋白泡沫灭火剂和氟蛋白泡沫灭火剂技术条件及试验方法》（GN13~14—82），该标准实际上是借鉴了上述国际标准，但在灭火试验燃料上并未采用ISO 7203-1所用的正庚烷，而是采用90#车用汽油，导致大部分产品不能通过灭火试验的检测。为此，我国另行制订了国家标准《水成膜泡沫灭火剂》GB 17427-1998，灭火试验燃料采用橡胶工业用溶剂油（120#溶剂汽油）。此后，开始对国家标准《泡沫灭火剂通用技术条件》GB 15308进行全面修订，2006年发布了更名的国家标准《泡沫灭火剂》GB 15308—2006，从此形成了一部完整统一的泡沫灭火剂检测标准，2009年又发布了局部修订条文。由于正庚烷获取难度大，该标准的灭火试验燃料采用橡胶工业用溶剂油。

    灭火时间短、抗烧时间长，表明泡沫灭火性能好。国家标准《泡沫灭火剂》GB 15308—2006的有关规定参见表4-1。

 

    就试验燃料的灭火难度而言，正庚烷组分单一、沸程为98.2℃~98.6℃、燃烧状态稳定，而120#溶剂汽油的沸程为80~120℃，后者灭火难度略大于前者。

 

表4-1低倍数泡沫的灭火性能级别与抗烧水平

 

 

关于泡沫灭火剂的贮存期（有效期），大多厂家对蛋白类泡沫和抗溶泡沫灭火剂承诺在要求的条件下储存期为2年，水成膜泡沫灭火剂为8年，高倍数泡沫灭火剂为三年。但实际工程储存条件下，受环境温度、湿度，密封条件等因素影响，会有差异。但对于质量好的蛋白类泡沫灭火剂，2年有效储存期可能偏保守；在不利条件下水成膜泡沫灭火剂8年有效储存期可能值得关注。为此，应适时检查检测。