A类泡沫灭火剂主要内容分析介绍

A类泡沫灭火剂（Class A Foam）是一种新型高效泡沫灭火剂，主要用于扑救固体火灾（A类火）。关于A类泡沫灭火剂的最早研究可以追溯到20世纪70年代中期，美国德克萨斯州森林防火部门研制出一种专门用于扑救森林火灾的泡沫灭火剂，这种泡沫灭火剂不仅隔热保护性能良好，而且灭火效率较高，与传统的森林火灾灭火方法相比，用水量更少，最早的A类泡沫灭火剂由此诞生。

20世纪80年代，随着技术的不断改进，现代意义上的A类泡沫灭火剂开始进入了人们的视野。A类泡沫灭火剂通过添加表面活性剂及其他添加剂，提高了泡沫的润湿、渗透以及稳定性能，同时泡沫良好的覆盖保护作用凸显。A类泡沫以其用水量少、隔热保护能力强、水渍损失少、灭火效率高等优点越来越被人们深入地认识和了解。20世纪90年代初，美国城市市政消防部门将A类泡沫作为建筑物火灾扑救的主要灭火剂。目前，A类泡沫灭火剂已在许多国家和地区投入使用。

鉴于A类泡沫的诸多优点，我国对A类泡沫的研究也非常重视。我国西部和北方地区比较缺水，东北和西南地区的森林资源有限，但不时会有火灾发生。尤其这些森林地区，大多人烟稀少，交通不便，给火灾扑救带来很多困难。上世纪80年代发生在我国大兴安岭的森林大火给国家带来了巨大损失。90年代我国研制出A类泡沫并推广使用。A类泡沫灭火剂在我国的推广应用具有重要的现实意义。目前，国家已经颁布实施了A类泡沫灭火剂的国家标准，这为其进一步推广应用奠定了基础。

一、A类泡沫的组成与产生系统

（一）泡沫的组成

A类泡沫是由水、泡沫浓缩液和空气组成的。泡沫的成分取决于这三种组分的配比。泡沫浓缩液是由表面活性剂、阻燃剂、发泡剂、渗透剂等添加剂组成，其主要组成部分是表面活性剂。在A类泡沫中，水仍然是最主要的部分，泡沫浓缩液可以改变水的物理性能，空气可以起到预混发泡的作用。

（二）产生系统

泡沫的产生有两种方式，一是传统的靠喷嘴处形成真空吸入空气产生泡沫；另一种是通过压缩空气的作用产生泡沫。二者的工作方式不同，前者产生泡沫的系统管道内输送的是混合液，后者的系统管道内输送的是泡沫。A类泡沫就是通过压缩空气泡沫系统CAFS（Compressed Air Foam System）产生的。

CAFS压缩空气泡沫系统主要由四部分组成，包括消防水泵、空气压缩机、泡沫液泵和控制单元。其中，消防水泵主要作为供水设备，向系统提供一定压力的水；空气压缩机作为供气设备，向系统提供压缩空气。通过压缩空气与泡沫混合液混合，进而产生泡沫；泡沫液泵作为供液设备，向系统提供泡沫液；控制单元通过对压力水流量的分析，借助电脑实现对泡沫液流量的控制，使压力水和泡沫浓缩液按所需的比例混合，从而产生需要的灭火泡沫。

压缩空气泡沫系统的工作流程如图3-1所示。柴油发动机将动力通过取力器传递给消防水泵和空气压缩机，并带动它们工作。消防水泵和空气压缩机工作后，消防水泵的出口压力水流流经流量计，将信号传给控制单元，经过控制模块的计算和处理发出指令信号，控制泡沫液泵的电动机转速，即控制泡沫液泵输出一定流量的泡沫液，这样压力水同泡沫液在混合器内按一定比例混合；在空气注入区域，通过手动阀调节压缩空气的压力和流量，压缩空气和泡沫混合液，通过泡沫喷射装置产生压缩空气泡沫。

图3-1　压缩空气泡沫系统工作流程图

二、泡沫类型及应用

A类泡沫灭火剂通过CAFS压缩空气泡沫系统产生泡沫时，操作者可通过选用适宜的混合比，并将发泡倍数调整到一个适宜范围，得到需要的泡沫类型，以达到更好的灭火效果。CAFS系统能够控制产生的A类泡沫类型通常有湿泡沫、中等泡沫和干泡沫三种。

（一）湿泡沫

湿泡沫的混合比为0.1%～0.3%，其含水量较大，气泡小，流动性较好，发泡倍数低（≤5），析液时间短（一般≤30s），但粘附性较差。湿泡沫适合抑制初期火灾以及渗透到深度部位实施灭火。湿泡沫的形态如图3-2所示。

（二）中等泡沫

中等泡沫的混合比为0.3%～1.0%，中等泡沫物理外观上与水质剃须膏类似，发泡倍数一般为5～10，析液时间≤90s。中等泡沫主要适用于直接对暴露设备的保护和后续操作。中等泡沫的形态如图3-3所示。

（三）干泡沫

泡沫是在混合比为0.3%～1.0%，其含水量较少，发泡倍数高（可达30倍以上），粘附性较好，析液时间和固型时间较长，但流动性较差。干泡沫因充满大量空气而十分蓬松，外观上与生奶油类似。干泡沫在垂直面上能附着较长时间，可用于暴露表面的隔热保护。干泡沫只能通过CAFS系统产生。干泡沫的形态如图3-4所示。

由CAFS系统产生的A类泡沫主要用于A类火灾的扑救，同时也可以用于B类火灾的扑救。由于A类泡沫的类型不同，其扑救火灾的场所以及发挥的灭火作用也有所差异。在该系统中，泡沫的类型与混合比有关，因此，在应用时要根据具体的场所以及泡沫在火灾中发挥的作用选取合适的混合比。该技术的典型应用场所及对应的泡沫混合比例见表3-1，从表中可以看出，当混合比为0.3%时，系统既可以产生湿泡沫，又可以产生中等泡沫，湿泡沫可用于多种A类火灾的扑救，中等泡沫主要起隔离或灭火的作用；当混合比为0.3%～0.5%时，系统产生干泡沫，主要用来进行防护；当混合比为0.5%～1.0%时，则可用于扑救B类火灾。

图3-2　湿泡沫

图3-3　中等泡沫

图3-4　干泡沫

表3-1　A类泡沫灭火技术的典型应用

三、灭火原理

A类泡沫溶液中水的含量占到99%左右，其灭火作用在本质上与水作为灭火剂是一致的。在A类泡沫溶液中添加不大于1%的添加剂，大大增强了水的灭火能力，提高A类泡沫灭火效率。与水作为灭火剂相比，A类泡沫灭火剂的灭火作用主要体现在冷却和覆盖、润湿渗透以及隔热防护作用。

（一）冷却和覆盖作用

与水作为灭火剂相同，A类泡沫能灭火主要是通过吸热达到冷却的目的。在A类泡沫产生系统中，压缩空气的作用是将压缩的空气同泡沫混合液体充分混合，使气泡产生的更小、更多、更均匀。由于加入的是压缩空气，能使一滴泡沫溶液变成七个气泡，气泡产生示意图如图3-5所示。这样就使水的表面积扩大了七倍，增加了水的覆盖表面积，在火灾扑救过程中，附在泡沫中的水分在快速通过火场时，大部分液态水转化成水蒸气，更容易吸走燃烧过程中产生的热量，使燃烧区温度骤降；而剩下的水分则依附在其它泡沫上，随着其它泡沫附着在可燃物的表面，再慢慢释放出溶液渗透到可燃物内部，继续发挥它的吸热降温作用，这样大大提高了水的利用率，增强了泡沫对燃烧物的覆盖和冷却作用。

图3-5　A类泡沫产生示意图

（二）润湿渗透作用

直接用水扑救A类火灾，水很难渗透到可燃物的内部，垂直的表面往往很难被水润湿。对于A类泡沫而言，由于其浓缩液的主要组分是表面活性剂，它能够使水的表面张力降低，改变了水的物理存在形式，使水以泡沫的形式吸附于可燃物表面，尤其是垂直表面，从而提高了水的润湿和渗透能力，使水能够浸入固体可燃物的内部，而不至于在物质的表面被流淌掉，因此，A类泡沫液能够有效扑灭可燃物质的深部位的火灾。A类泡沫的润湿渗透作用进一步提高了水的灭火能力，而且减少水的流失。

（三）隔热防护作用

与单一的水相比，A类泡沫中的空气具有良好隔热能力，可以显著提高泡沫的隔热保护作用。用于隔热保护的A类泡沫类型是中等泡沫或干泡沫，在物理外观上一般类似于剃须膏或生奶油，这类泡沫一般具有流动性差、稳定性好、析液速率较慢等特点。A类泡沫覆盖在燃烧物表面，形成隔离层，使燃烧物与空气中的氧气隔离开来。这种隔离层能阻止热量对可燃物的辐射，起到保护未燃烧的作用；同时对于刚刚被扑灭的表面，可以避免出现被引燃或复燃的作用，从而提高其灭火能力。另外，A类泡沫中的表面活性剂可以降低水的表面张力，使水能够渗透进燃料而不流失。

四、泡沫性能指标

目前，我国A类泡沫灭火剂的性能要求是按照国家标准GB 27897-2011《A类泡沫灭火剂》执行的。其中，A类泡沫灭火剂的基础性能指标与GB 15308-2006《泡沫灭火剂》中规定的测定方法一致，如凝固点、抗结性、比流动性、pH值以及腐蚀率等指标，表3-2列出了对A类泡沫灭火剂的基础性指标的技术要求；除此之外，A类泡沫灭火剂还有部分指标通过特定的方法来检测，这些指标包括表面张力、润湿性、25%析液时间、隔热防护性能、A类火灭火性能，表3-3列出了对这些特定检测指标的技术要求。

表3-2　A类泡沫灭火剂泡沫液的技术要求1

注：TN代表凝固点特征值。

表3-3　A类泡沫灭火剂泡沫溶液的技术要求2

注：1．HA代表A类泡沫灭A类火的混合比特征值；
2．FA代表混合比HA条件下的发泡倍数特征值；
3．tA代表混合比为HA、发泡倍数FA条件下25%析液时间的特征值；
4．HG代表泡沫用于隔热防护作用时的混合比特征值。此外，本书中出现的FG、tG分别代表泡沫用于隔热防护作用时的发泡倍数、25%析液时间特征值。

A类泡沫灭火剂灭火性能是由其泡沫的性能决定，衡量泡沫的灭火性能指标主要包括发泡倍数、25%析液时间和润湿性三项。

（一）发泡倍数（expansion）

与其他泡沫灭火剂不同，A类泡沫灭火剂的发泡倍数根据泡沫的形态而有所差别，从湿泡沫、中等泡沫到干泡沫，发泡倍数依次增大。在表3-1中可以看出，不同的泡沫类型在火灾中发挥的作用也是不一样的。由于A类泡沫的类型与泡沫液的混合比有很大关系，所以其发泡倍数也与混合比密切相关。泡沫溶液混合比与发泡倍数存在一个适宜的区间范围，即需要使用合适的混合比，才会有较好的灭火效果。例如，利用A类泡沫进行木垛火试验（如图3-6所示）中发现，发泡倍数过高时，泡沫的灭火效果较差，因为木垛在不同方向排列的木条之间存在许多间隙，发泡倍数过高导致泡沫的流动性降低，使后续的灭火泡沫难以流向木垛内部。虽然发泡倍数越高，泡沫附着力越强，但从灭火的角度来看，一方面，要得到较高的发泡倍数，需要泡沫的混合比也越高，这就增加了灭火剂用量；另一方面，发泡倍数越高，意味着泡沫中的空气含量越多，这样会缩短泡沫的射程，同时还会降低灭火泡沫的流动性。

目前我国A类泡沫灭火剂发泡倍数测定执行的是GB 27897-2011《A类泡沫灭火剂》中相关规定，按该标准规定的发泡倍数试验方法进行测试。要求按混合比特征值HA或HB所测定的发泡倍数F与对应发泡倍数特征值FA或FB的偏差不大于20%。

A类泡沫灭火剂的发泡倍数特征值由供应商根据自身产品的特性和不同的使用条件提出。该特征值应为产品生产商根据本标准相应试验方法进行泡沫性能试验和泡沫灭火性能试验的结果，确定的适宜参考数值，并应在产品标志中明确标出。生产商应根据压缩空气泡沫系统设备的具体情况，进行混合比试验及相应的泡沫性能试验，以使该灭火剂在压缩空气泡沫系统中达到更高的性能指标。

（二）25%析液时间（25%drainage tim e）

图3-6　A类泡沫灭木垛火试验

25%析液时间是指一定重量的泡沫自生成开始，到析出其质量25%的液体所需要的时间，它是衡量A类泡沫灭火剂在常温下稳定性的一个重要指标。泡沫稳定性主要取决于A类泡沫灭火剂本身，25%析液时间越长，泡沫越稳定。此外，25%析液时间还体现在直接影响泡沫对于被保护对象的隔热防护作用。A类泡沫的25%析液时间越长，其泡沫黏附能力强，隔热防护时间越长、效果越好。

目前，我国A类泡沫灭火剂25%析液时间测定执行的是GB 27897-2011《A类泡沫灭火剂》中的相关规定，在混合比为HA、发泡倍数与特征值FA偏差不大于20%的条件下，25%析液时间与特征值tA偏差不应大于30%；此外，A类泡沫用来隔热防护时，在混合比为HG的条件下，25%析液时间不小于20.0min，且发泡倍数不小于30.0倍。

（三）润湿性（w ettability）

泡沫溶液的润湿性是指泡沫溶液浸入固体可燃物的内部能力。润湿是由固—气界面向固—液界面转化的一种现象。液体对固体的润湿性不仅与溶液与固体的固—液界面张力大小有关，也与固体的表面性能、溶液中润湿剂的结构和性质等密切相关。与表面张力试验相比，润湿性试验更灵敏，可以更好的区分出不同泡沫溶液的润湿能力，如表面张力一致或者接近的产品之间润湿能力的区分。

润湿性是衡量A类泡沫扑救A类火灾的重要指标。泡沫润湿性好，泡沫溶液对固体润湿或渗透快，泡沫溶液更容易浸入固体可燃物的内部，可以提高灭火效率和抗复燃能力。特别是在扑救棉花及其制品等物质的火灾时，选择较高混合比、较低的发泡倍数，使泡沫溶液更快地进入棉纤维内部，使泡沫更容易流动，提高灭火效能。

目前，我国A类泡沫灭火剂润湿性测定执行的是GB 27897-2011《A类泡沫灭火剂》中的相关规定，要求在混合比为1.0%的条件下，润湿时间不小于20.0s。此外，还要求对混合比为0.3%和0.6%泡沫润湿时间进行测量，测量结果注明在产品标志上，仅供参考。

表3-3中还规定了A类泡沫灭火剂对灭A类火性能的要求，规定在混合比为HA、发泡倍数与特征值FA偏差不大于20%的条件下，对标准木垛灭火，灭火时间不大于90.0 s，且抗复然时间不小于10.0min。对于A类泡沫灭火剂扑救灭非水溶性液体火（B类火）的性能要求，GB 27897-2011《A类泡沫灭火剂》中也有相应规定，如表3-4所示。

表3-4　MJABP型A类泡沫灭火剂的附加性能要求

注：1．HB代表A类泡沫用于灭非水溶性液体火的混合比特征值；
2．FB代表混合比HB条件下的发泡倍数特征值；
3．tB代表混合比为HB、发泡倍数FB条件下25%析液时间的特征值；
4．M JABP代表用于扑救A类火灾、非水溶性液体燃料火灾及隔热防护的A类泡沫灭火剂。此外，本书中出现的M JAP代表用于扑救A类火灾及隔热防护的A类泡沫灭火剂。

标准中还对A类泡沫灭火剂灭非水溶性液体火的灭火性能级别进行了划分，如表3-5。

表3-5　MJABP型A类泡沫灭火剂灭非水溶性液体火的灭火性能级别划分

五、主要特点及应用场所

（一）主要特点

根据目前对A类泡沫灭火剂在基础及应用方面的研究结果，可以归纳出A类泡沫所具备的优点和缺点。

1．A类泡沫的优点

（1）火灾扑救效率高

A类泡沫热稳定性好，析液时间长，附着力强，在燃烧物表面形成一层水膜隔热层，可使燃烧物体表面持续降温，降低了复燃危险性，同时对火场未燃烧物有很好的隔离保护作用；泡沫控制火的能力强，灭火速度快。A类泡沫中的表面活性剂可以大大降低水的表面张力，具有良好的润湿能力和渗透性，可以渗透到固体燃烧物的缝隙深处，扑灭阴燃火灾。同用水直接灭火相比，A类泡沫的灭火效率提高了10倍以上，水利用率提高了8倍。因此，A类泡沫灭火剂在控火和灭火效率方面效果显著。

（2）水渍损失小

使用A类泡沫灭火剂进行灭火时，由于吸附力强，生成的泡沫能够粘附在物体的表面，这就大大减少水的流失，降低灭火时的水渍损失。与用水直接扑救同等规模的火灾相比，A类泡沫的用水量很少，这就减少了直接用水灭火引起的破坏，在一定程度上降低了因用水量过多而致使建筑物坍塌的可能。

（3）可以帮助保留火灾起因的证据

由于A类泡沫具有较强附着力，可覆盖物质表面隔绝空气，对未燃物品起到隔热保护作用；大大减少了灭火用水量，减少了水渍损失，降低了由于流失水对未燃烧建筑部分造成的次生灾害，使火灾现场更好地被保护，利于火调人员对火灾事故进行调查取证，从而尽快地了解火灾的起因。

（4）消防员体力消耗少

A类泡沫使用CAFS系统喷射时，水带轻（水带内85%是空气），拖动方便；水带压力损失小，可长距离输送泡沫。此外，A类泡沫灭火效率高，水渍损失小，大大减少火灾的扑救以及火场的清理时间，使得消防员火灾扑救强度减小，因此，降低了消防员体力的消耗，减轻了消防员的疲劳程度。

（5）灭火成本低

A类泡沫比B类泡沫的成本要低很多。0.3%A类泡沫混合液与相同量的3%B类泡沫混合液相比，前者成本只是后者的十分之一；同水相比，A类泡沫具有较高的水利用率和灭火效率。因此，A类泡沫灭火剂灭火成本低，具有较好的经济性。

（6）环保性好

与水相比，A类泡沫灭火水损少，由水损带来的污染也相应减少；与B类泡沫相比，A类泡沫环保性要好一些。B类泡沫使用后必须按照有毒材料废物进行收集，而A类泡沫无此方面要求。

2．A类泡沫的缺点

（1）系统成本高

由于CAFS系统中增加了空气压缩机，其价格为吸入式泡沫系统的6倍以上；CAFS系统的复杂程度增加，因而故障率相应也提高，使维护成本增加。人员使用操作需要经过专门的技术培训，这在一定程度上增加了系统的购买成本。

（2）A类泡沫灭火局限性

由于含有大量的空气，使得压缩空气泡沫的自重较轻，降低了泡沫的穿透能力，且A类泡沫的抗烧能力不强，当火灾较大时，在一定程度上影响了压缩空气泡沫的灭火效果。A类泡沫对燃烧区的降温主要通过蒸发作用实现。泡沫良好的附着性使火灾扑救时灭火剂与高温燃烧区的接触几率大大增加，从而产生大量的水蒸气，使燃烧区温度迅速下降，却使火场烟雾弥漫。尤其在通风不良的狭窄空间内灭火，容易造成消防员视线受阻、蒸气灼伤、防护面罩出现凝结水雾等情况。因此，A类泡沫并不能完全代替水来进行灭火。

（3）泡沫液毒性

A类泡沫灭火剂浓缩液通常是一种化学危险品，对皮肤、眼睛和上呼吸道有一定的刺激性。

（二）主要应用场所

A类泡沫灭火剂既可以用于A类火灾的扑救与防护，又可以用于B类火灾的扑救。根据A类泡沫灭火剂的自身性能，主要应用于以下场所的火灾扑救：

该泡沫液适用于A类灭火场所，诸如：建筑物、纺织物、灌丛和草场、垃圾埋填场、轮胎、谷仓、纸张、车辆内装、地铁、隧道等区域。

1．水源缺乏及运水困难的地区。如森林、草原及草场等地方。

2．固体物质仓库。如粮食、纺织物、纸张、橡胶制品、木材等物资库房，使用A类泡沫灭火剂在扑救这类物质的火灾时，可选择较高混合比、较低的发泡倍数，使泡沫溶液更快地进入可燃物深层区域，防止内部阴燃，提高灭火效能。

3．重要建筑物。一些重要建筑物如博物馆、图书馆、档案馆、古建筑、高档试验室等。这些场所用水直接灭火，可能会使建筑物及室内物品遭到极大的破坏，甚至水渍损失超过燃烧损失。此时，A类泡沫可以利用干泡沫隔离火焰，阻止火灾的蔓延，然后再用中等泡沫或干泡沫灭火，这样既能达到灭火，又可以保护建筑和物品的目的。

4．需长距离供水场所。如高层建筑物、地下建筑物、隧道等。由于A类泡沫在水带中的压力损失很小，可以做到长距离供水，满足以上场所的火灾供水需要。

5．大型垃圾场。A类泡沫用于灭此类大型垃圾场火灾，能使泡沫覆盖性好、停留时间长，复燃性小、用水量小、由水带走的污物少，不会造成二次污染，有利于环境保护。

6．石油化工场所。如油库、化工厂等，这些场所发生火灾，使用传统的B类泡沫会给周围环境带来严重污染后果，尤其是这些场所靠近江河湖泊等水源时，会使污染范围扩散，而使用A类泡沫灭火剂灭火可使污染降低至最低限度。