高倍数泡沫灭火剂是以合成表面活性剂为基料，添加了适量的发泡剂、稳定剂、抗冻剂、溶剂等物质，通过高倍泡沫发生器产生发泡倍数大于200倍的泡沫灭火剂。气泡直径一般分布在5mm～10mm以上。由于泡沫的发泡倍数高，发泡量大，泡沫喷射后可以迅速充满大面积燃烧区，使燃烧物与空气隔绝。泡沫受热后产生大量的水蒸气吸收热量，使燃烧区温度下降并稀释空气中的氧气含量，阻止火场的热传导、对流和热辐射，防止火势蔓延。高倍泡沫灭火剂具有灭火强度大、灭火速度快，水渍损失小，灭火后火场清理工作容易的优点，对于大空间火灾的扑救更能发挥出它的优势，可广泛应用于大型仓库、地下管道、飞机库、矿井、船舶等方面火灾。
我国从1958年就开始对高倍数泡沫灭火技术进行研究。自20世纪70年代以来，我国高倍数泡沫灭火技术有了很大发展，陆续研制开发了淡水型、海水型、耐烟耐温型高倍数泡沫灭火剂系列产品，使得高倍数泡沫灭火剂类型不断完善，并实现了产品标准化。从20世纪60年代起，高倍数泡沫灭火剂技术在英国、美国、瑞典、日本等国得到了迅速发展，并达到了标准化、系列化水平。
一、组成
常用的高倍数泡沫灭火剂有两种类型：淡水型及海水型。淡水型高倍数泡沫灭火剂只能用淡水制取泡沫混合液；而海水型高倍数泡沫灭火剂的泡沫混合液既能用海水制取，又能用淡水制取。
高倍数泡沫灭火剂主要组成成分包括发泡剂、稳定剂、溶剂、抗冻剂、抗烧剂及水等。此外，耐烟耐温型高倍数泡沫灭火剂还增加了抗高温和消烟成分的添加剂。
（一）发泡剂
高倍数泡沫灭火剂中的发泡剂一般为具有较大起泡性的阴离子和非离子性表面活性剂。常用的是脂肪醇硫酸钠和聚氧乙烯脂肪醇醚硫酸盐。此外，烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯脂肪醇硫酸钠、烷基磺酸钠也可用作发泡剂使用。
1．脂肪醇硫酸钠是一种阴离子型表面活性剂，具有较好的发泡性能，并有一定的耐硬水能力，常用于淡水型高倍数泡沫灭火剂。
2．聚氧乙烯脂肪醇醚硫酸盐也是一种阴离子型表面活性剂，能够产生致密而丰富的泡沫，因为对含钙物质有优良的分散力，因此常用于海水型高倍数泡沫灭火剂。
（二）泡沫稳定剂
仅靠发泡剂的作用产生的高倍数泡沫很不稳定，其泡膜黏度低、透气性较强，析液速度快。因此，必须在高倍数泡沫灭火剂中加入泡沫稳定剂，以此来增大泡沫的表面黏度，降低泡膜的透气性，减缓泡沫的析液速度，以便形成比较致密的表面层，从而大大提高泡沫的稳定性。
以脂肪醇硫酸盐或脂肪醇醚硫酸盐为发泡剂时，最常用的泡沫稳定剂为脂肪醇。如癸醇、十二醇、十四醇、十六醇等。它们既可以单独使用，又可以混合使用，混合使用效果更好。其中十二醇的稳泡效果最好，又名月桂醇（因最初从月桂树皮中提取而得名），它可以明显降低泡沫的析液速度，使泡沫在相当长的一段时间内保持一定水分，不致被迅速破坏，起到稳定泡沫的作用。
组合抗冻剂为多种成分的混合物，这种混合物可提高泡沫液的抗冻能力和耐热性，并对稳定剂和发泡剂有一定的助溶作用。
（三）溶剂与抗冻剂
高倍数泡沫灭火剂添加溶剂，是为了提高发泡剂及稳定剂等表面活性剂在低温条件下的溶解能力。最常用的溶剂有溶纤剂、卡必醇、道氏醇等，它们都是由低级的一元醇与二醇或二醇醚形成的醚，这些物质其分子中有羟基、醚基和烷基的存在，对表面活性剂有乳化作用，能提高其低温溶解性能。一些低级的醇类、酮类化合物也可以作为溶剂或抗冻剂应用。
二、主要性能分析
高倍数泡沫灭火剂按其适用水质的能力分为淡水型和海水（高硬度水）型两种类型；按其使用时与水的混合比分为1.5%、3%、6%型等规格。其性质因类型、规格的不同也有所不同。
（一）主要性能指标
目前，我国高倍数泡沫灭火剂执行产品标准的是GB 15308-2006《泡沫灭火剂》，其具体性能指标按高倍数泡沫灭火剂的要求执行。高倍数泡沫灭火剂主要技术性能指标见表2-10所示。
表2-10 高倍泡沫液灭火剂主要性能指标
（二）泡沫特点
1．发泡倍数高，发泡量大
高倍数泡沫由较大的气泡组成，气泡的直径在5mm～15mm之间，高倍数泡沫灭火剂的发泡倍数约为一般低倍数泡沫灭火剂发泡倍数的100倍左右，高倍数泡沫是灭火泡沫中最轻的一种。与一般低倍数泡沫自吸空气的产生方式不同，高倍数泡沫是通过鼓风的方式产生的。在同样的混合液流量条件下，在同等时间内高倍数泡沫发生器的发泡量是低倍数泡沫发生器的100倍，这样大的发泡量可使高倍数泡沫迅速充满火灾区域。
2．析液速度快
高倍数泡沫的泡膜很薄，析液速度快，高倍数泡沫保持水分的能力远远低于低倍数泡沫。高倍数泡沫一般都具有很长的泡寿命，但其临界泡膜厚度很小。因此，虽然高倍数泡沫析液速度很快，但在析液过程中泡沫的总体积变化比较缓慢，只是泡膜在不断地变薄。
3．流动性好
低倍数泡沫可以采用临界剪切应力的方式来定量评价其流动性能，而高倍数泡沫的流动性不能象低倍数泡沫那样做到定量评价。因此，只能通过试验对比的方式，来定性评判高倍数泡沫的流动性能。实践证明，高倍数泡沫具有很好的流动性。
（三）影响泡沫性能的因素
与低倍数泡沫灭火剂相同，高倍数泡沫灭火剂的发泡倍数和析液时间会受到很多因素的影响。不同类型的高倍数泡沫灭火剂其发泡能力也有所不同，不同类型的高倍数泡沫产生器产生的泡沫其气泡直径分布也不相同，这些因素直接影响所产生的高倍数泡沫的性能。
在相同的泡沫灭火剂和泡沫产生器的条件下，泡沫性能将受到制备混合液的水质、温度以及混合比和发泡时环境温度的影响。
1．水质
水质对高倍数泡沫的产生和泡沫的稳定都有影响，因此，高倍数泡沫混合液对水质有一定的要求。如果水中含有油品等杂质性化学组分，将与灭火剂中的某些成分发生化学反应，使灭火剂中有效组分发生变化，影响泡沫的稳定性。此外，水的硬度增加，泡沫的发泡倍数和析液时间降低，泡沫变得僵硬，流动性能变差。
2．混合液温度
混合液温度是由配制所用水的温度直接决定的，混合液的温度对发泡倍数和灭火时间都有一定的影响。温度降低，发泡剂的溶解性变差，混合液雾滴变大，通过发泡网时润湿、成膜性变差，甚至造成部分泡沫破裂，发泡能力降低，发泡倍数变小；一般要求配制高倍数泡沫混合液所用水的温度在5℃～38℃。
3．混合比
在规定的混合比范围内，混合比越高，高倍数泡沫的发泡倍数越高。析液时间也较长；混合比越低，发泡倍数和析液时间都会不同程度的降低。高倍数泡沫溶液的混合比一般为3%和6%两种，而且混合比范围较宽泛，例如，混合比为3%可在1.5%～3%范围内使用，混合比为6%可在3%～6%范围内使用。混合比降低，发泡倍数降低。
4．环境温度
在高倍数泡沫灭火剂正常使用的温度范围内，较高的环境温度，可使发泡倍数增大，但析液时间减少；较低的环境温度，可使发泡倍数降低，而析液时间增加。
三、灭火原理与灭火效率
（一）灭火原理
高倍数泡沫之所以能够迅速灭火，在于它具有如下的作用：
1．冷却作用
高倍数泡沫在火场受热后，一部分破裂后产生大量水蒸气，吸热大量的热量，使火场温度急剧下降，对于液体火灾，火场温度的降低可以减缓可燃液体蒸气的挥发速度；另一部分破裂后析出液体，附着在可燃物表面起到润湿作用，冷却深度远远超过等量的普通水的作用。渗入固体可燃物内部液体，还可以抑制热裂解作用的进行。
2．窒息作用
高倍数泡沫灭火剂可以在较短的时间内将大量泡沫覆盖在燃烧物或充满被保护的空间，这是低倍数泡沫所不能及的。虽然高倍数泡沫的热稳定性较差，与火焰或燃烧物表面接触时会造成破坏，但随后又有大量泡沫源源不断补充到达燃烧区，由于泡沫的生成速度远远大于泡沫被破坏的速度，所以能迅速地建立起一个很厚的泡沫层，这个泡沫层中虽然含有大量的空气，但都被包在泡膜中，这就使燃烧物与周围空气中的氧气隔离开来，使燃烧窒息。此外，泡沫的膜液蒸发形成的水蒸气也可以稀释燃烧物表面附近空气的氧气，使氧气的含量低于可燃物持续燃烧所需要的浓度。
3．遮断作用
高倍数泡沫是热的不良导体，高倍数泡沫灭火剂通过泡沫发生器，在较短时间内喷射的大量泡沫，可以保护已被扑灭的燃烧物不再受火场的传导热、对流热和辐射热作用的影响，使泡沫覆盖面积和厚度不断增加，直至把火全部扑灭，并可防止复燃与火灾的蔓延。
通常情况下，应用高倍数泡沫灭火技术灭火时，上述几种灭火作用并不是单独发生作用，而是相互交织或同时作用，来达到灭火的目的。
（二）灭火效率
高倍数泡沫灭火剂灭火效率高，水渍损失小，是扑救A、B类火灾的一种很好的泡沫灭火剂。
1．扑救A类火时的灭火效率
大量的试验表明，高倍数泡沫对建筑物内、地下室内、矿井坑道内及地下洞库内等有限空间里的A类（如木材及木制品、纤维制品、煤炭等）火灾是非常有效的。在泡沫发生器风压驱动下，使用小型发泡器即可把泡沫迅速输送到100m以外并迅速充满着火空间，把火扑灭。
2．扑救B类火灾时的灭火效率
高倍数泡沫灭火剂对于地面大面积的B类火灾具有非常好的灭火性能。无论是使用高倍数泡沫产生器发泡，还是使用中倍数泡沫产生器发泡，都可以迅速地控制火势并扑灭火灾，而且泡沫混合液的供给强度要低于低倍数泡沫。
3．扑救C类火时的灭火效率
一般情况下，采用高倍数泡沫灭火剂扑救C类可燃气体火灾是无效的。但在某些特殊情况下，也可以使用高倍数泡沫来控制此类火灾，例如，对于以冷冻方式储存的液化天然气火灾，则可以用高倍数泡沫剂来控制。当将高倍数泡沫喷射到液化天然气表面时，由于液化天然气由液态快速转化为气态要吸收大量的热量，在泡沫与液面交界处，泡沫膜结冰而固化，从而可以降低液化天然气的蒸发速度，使火势减弱。高倍数泡沫对于小面积可燃气体的火灾，在较大供给强度下也可以扑灭。对大面积C类火灾，高倍数泡沫起辅助灭火的作用，只能控制、降低火势，防止蔓延，为采取其他灭火措施提供条件。
四、泡沫的产生
高倍数泡沫是由高倍数泡沫液与水混合形成的混合液通过高倍数泡沫发生器而形成的。在高倍数泡沫发生器内，混合液通过喷嘴以雾状的形式喷洒到特制的发泡网（金属网或棉线网）上，把网润湿并在网孔间形成连续的液膜，借助于机械鼓风的吹动，使每个网孔连续不断地产生由气液两相形成的泡沫。由于每个气泡中包含着比泡膜液体体积大数百倍的空气，因而混合液通过发生器以后，体积成数百倍乃至上千倍地膨胀起来，形成高倍数泡沫。由于高倍数泡沫是通过强制通风的条件产生的，因此，其发泡倍数除了由药剂本身的表面张力、润湿性能决定外，还受到鼓风的风速、网孔材质、网孔直径以及喷液装置等因素的影响。
这种高倍数泡沫发生器按照是否带有比例混合器可分为自带比例混合器和不带比例混合器两种；高倍数泡沫发生器按照叶轮的驱动方式的不同分水力驱动、发动机驱动两种，其中，发动机驱动可以是内燃机（如汽油发动机）或电动机。下面以水力驱动高倍数泡沫发生器为例，分别对自带比例混合器和不带比例混合器的高倍数泡沫发生器加以介绍。
（一）自带比例混合器的高倍数泡沫发生器
水力驱动式高倍泡沫发生器由水轮机、叶轮、比例混合器、喷嘴、发泡网等组成，其结构示意图如图2-8所示。
图2-8 高倍数泡沫发生器结构示意图
水力驱动式高倍泡沫发生器的工作原理：将系统供给的一部分压力水注入水轮机，驱动安装在主轴上的转轮并带动同轴上的叶轮旋转产生气流，而后经水轮机出口管道流出；另一部分压力水通过比例混合器用以吸取高倍泡沫液，形成泡沫混合液，然后与从水轮机流出压力水汇合，并进一步混合后，由喷嘴以雾化形式均匀喷向金属发泡网，在网的内表面上形成一层混合液薄膜，在风叶送来的气流的作用下，混合液薄膜被吹胀成大量的泡沫。这种带比例混合器的高倍数泡沫发生器产生泡沫工艺流程如图2-9所示。
图2-9 自带比例混合器的高倍数泡沫发生器泡沫产生工艺图
（二）不带比例混合器的高倍数泡沫发生器
不带比例混合器的高倍数泡沫发生器在结构上与带比例混合器的类似，只不过少了比例混合器装置，此外，在工作时，应向进水管供应泡沫混合液，使其注入水轮机进行驱动转轮，然后经水轮机出口流向喷嘴，并由喷嘴喷射到发泡网，在叶轮风力作用下，形成高倍数泡沫。其高倍数泡沫生成工艺如图2-10所示。
图2-10 不带比例混合器的高倍数泡沫发生器泡沫产生工艺图
五、高倍数泡沫灭火剂的应用
（一）使用特点
1．可迅速充满火场区域
由于高倍数泡沫灭火剂发泡倍数高，发泡量大，可以在短时间内迅速充满大面积的火灾区域，以淹没或覆盖的方式扑救A类和B类火灾，不会受到保护面积和空间大小的限制。虽然高倍数泡沫热稳定性差，受热易遭到破坏，但是由于生成泡沫的速度远远大于泡沫被破坏的速度，所以高倍数泡沫可以很快的填满燃烧空间。
2．容易输送
高倍数泡沫的密度小，泡膜韧性好，同时又具有很好的流动性，可在发生器的风压作用下，通过泡沫输送软管或有利的地形把泡沫输送到较远的地方灭火。对于充满烟尘和有毒气体的矿井、坑道等地下设施的火灾更为适宜。例如，在地下煤矿巷道发生火灾，可以用一定长度的导泡筒将高倍数泡沫输送到火灾区域。
3．有良好的隔热性能
高倍数泡沫具有良好的隔热防护性能，可以以淹没的方式充满着火空间，将处于火焰威胁中的人员和设备保护起来，可使火场人员、设备免遭火焰和辐射热的伤害。泡沫中含有大量的空气，是无毒的，不会造成被淹没人员的窒息或其他伤害。由于泡沫本身没有毒性，每个泡沫内部中大量的空气被泡膜所包围，因此，被泡沫淹没的人员不会出现窒息现象，同时有利于消防人员进行救援工作。
4．水渍损失小
高倍数泡沫的发泡倍数大，含水量比低倍数泡沫要低得多。堆积在一起的泡沫群体质量很小，每立方米高倍数泡沫的质量在1.5～3.5kg。充满相同空间高倍数泡沫的所用混合液的量远远少于低倍数泡沫。此外高倍数泡沫在火场高温及火焰作用下，一部分泡沫会受热蒸发，一部分破裂产生少量的水。因此，灭火后只有少量的水存留于火场中，很容易把残存的泡沫清除掉，恢复生产快。
5．适用于中倍数泡沫设备
高倍数泡沫混合液可通过中倍数泡沫产生器得到20～200倍的中倍数泡沫。中倍数泡沫比高倍数泡沫含水量大，更易于流动，而且具有一定的射程，用于扑救地面液体火灾效果很好。
（二）适用范围
1．可以扑救的火灾
高倍数泡沫主要适用于扑救A类火灾和B类火灾中的非极性液体火灾，特别适用于扑救有限空间内的火灾和地面大面积的石油产品火灾。除灭火作用以外，高倍数泡沫还具有很好的排烟功能。在通风不良的建筑物内发生火灾后，烟气很难排出，可以通过向火场内输送高倍数泡沫的方法驱除烟雾。泡沫沿地面向火场流动，烟雾在泡沫驱逐下通过建筑物的空隙排出火场。
2．扑救受限的火灾
高倍数泡沫在扑救以下火灾时，受到一定限制。
（1）高倍数泡沫不适用于扑救B类火灾中的极性液体火灾。大量或大面积的极性液体会使泡沫迅速破坏而不能形成覆盖层。但对储有少量极性液体的室内火灾，或小面积的浅层极性液体泄漏火灾，用高倍数泡沫或中倍数泡沫来扑救还是有效的。高倍数泡沫不能用于扑救地上油罐的火灾。油罐着火时，油罐上空的热气流速很大，泡沫会被热气流带走，而不能覆盖油面。
（2）高倍数泡沫不能用于扑救遇水反应物质的火灾和带电设备的火灾。
（3）对于一些发生阴燃的固体物质的火灾，仅仅依靠高倍数泡沫灭火效果不理想，但与喷雾水相结合会取得很好的灭火效果。
（4）高倍数泡沫对C类火灾是无效的。因为它和低倍数泡沫一样，不能阻止气体穿透泡沫层。但对于液化天然气等深冷液化气体的泄漏，可以用高倍数泡沫辅助灭火，以降低其蒸发和防止着火。
（5）物质本身能释放出氧气及其它强氧化剂而维持燃烧的化学物品火灾，不能用高倍数泡沫扑救。如硝化纤维、炸药等，这些物质在无空气的条件下仍能迅速氧化，使用高倍数泡沫隔离空气起不到灭火作用。
（三）灭火剂用量计算
1．灭火体积
高倍数泡沫灭火体积，按灭火空间的整个体积计算。一般情况下，不考虑空间内物体所占据的体积。
2．泡沫量
灭火房间（场所）或需要淹没的空间的体积，即为需要的泡沫量。
3．泡沫的发泡倍数
高倍数泡沫发泡倍数一般为200～1000倍。目前，国内常用的高倍数泡沫灭火剂的发泡倍数在600倍左右，计算中可按600倍计算。
4．高倍数泡沫发生器数量计算
计算公式如下：
N=V/5q
式中：
N——高倍数泡沫发生器的数量，只；
V——泡沫量，即需要保护的空间体积，m3；
q——每只高倍数泡沫发生器的泡沫产生量，m3/min；
5——高倍数泡沫应在5min内充满保护空间，min。
5．泡沫混合液量计算
计算公式如下：
Q混=Nq混
式中：
Q混——保护空间需用高倍数泡沫混合液量，L/s；
N——保护空间需用泡沫发生器数量，只；
q混——每只泡沫发生器需用混合液量，L/s。
6．泡沫液常备量计算
高倍数泡沫液常备量可按普通蛋白泡沫方法计算。
（四）储存
高倍数泡沫灭火剂可以用塑料桶或内壁经过防腐处理的铁桶或储罐进行储存。高倍数泡沫灭火剂储存温度范围为2.5℃～40℃，应存放在阴凉、干燥处，防止曝晒，避免其他类型灭火剂、酸、碱或化学物质的混入。在储存过程中因高倍数泡沫灭火剂由合成材料制成，具有相当好的稳定性和储存性能，在规定的储存条件下，其储存有效期为三年。
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