先进材料和技术在泡沫灭火系统设计中的应用 (先进材料和技术的关系)

引言

泡沫灭火系统是灭火领域中至关重要的一种技术，广泛应用于石油化工、消防救援等领域。泡沫灭火剂的有效性很大程度上取决于其物理化学性能，而先进材料和技术在泡沫灭火剂性能的提升和灭火系统设计的优化方面发挥了至关重要的作用。

先进材料在泡沫灭火剂中的应用

氟碳表面活性剂

氟碳表面活性剂具有独特的疏油疏水性能和耐高温、耐腐蚀、抗氧化等优点。将其应用于泡沫灭火剂中，可以显著降低表面张力和动态表面张力，提高泡沫的稳定性、流动性和耐热性，从而增强灭火效果。

聚四氟乙烯（PTFE）纳米材料

PTFE纳米材料具有优异的疏水性，可以有效降低水相和空气相之间的表面能，促进泡沫的形成和稳定。PTFE纳米材料还能提高泡沫的耐热性和机械强度，使其在高温和恶劣环境中也能保持良好的灭火性能。

石墨烯氧化物

石墨烯氧化物是一种二维纳米材料，具有独特的超大比表面积和疏水性。在泡沫灭火剂中添加石墨烯氧化物，可以改善泡沫的流动性、粘度和吸附性，增强其灭火效率，并能在火场中形成一层保护膜，防止热量和有毒气体的扩散。

先进技术在泡沫灭火系统设计中的应用

声波调制

声波调制技术可以通过在泡沫液中施加声波来改变泡沫的微观结构和流变特性。适当的声波频率和强度可以促进泡沫的形成、稳定和破坏，从而优化灭火系统的性能。

微流控技术

微流控技术为精确控制泡沫的大小、形状和稳定性提供了新的手段。通过微流控芯片或装置，可以定制化泡沫的形态，使其更适合特定火场环境，提高灭火效率。

人工智能

人工智能技术可以利用大数据和算法模型，优化泡沫灭火系统的设计和控制。通过学习和分析历史灭火数据，人工智能系统可以预测火场发展趋势，并实时调整泡沫灭火剂的配方和投放方式，提高灭火效率和安全性。

潜在应用领域

石油化工：泡沫灭火系统在石油化工领域应用广泛，先进材料和技术的应用可以提高灭火效率，降低灭火成本。消防救援：在大型火灾和复杂火场环境中，先进材料和技术可以提高泡沫灭火剂的性能，增强灭火能力和消防员的安全。航空航天：泡沫灭火系统是航空航天领域不可或缺的安全设备，先进材料和技术的应用可以增强泡沫的耐高温和耐腐蚀性能，提高灭火效率。

结论

先进材料和技术的应用对泡沫灭火系统设计和性能提升具有重大意义。通过结合氟碳表面活性剂、PTFE纳米材料、石墨烯氧化物等先进材料，以及声波调制、微流控技术和人工智能等先进技术，可以进一步提高泡沫灭火系统的灭火效率、稳定性和适用性。这些技术革新将推动泡沫灭火领域的发展，为火灾预防和扑救提供更加有效的解决方案。

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泡沫灭火系统新技术有哪些？

泡沫灭火系统主要原理通过泡沫比例混合器将泡沫灭火剂与水按比例混合成泡沫混合液，再经泡沫产生装置形成空气泡沫后，施放到着火对象上实施灭火。

平衡式比例混合装置 RS（机械泵入式）

与原国家标准《泡沫灭火系统设计规范》GB -2010和《泡沫灭火系统施工及验收规范》GB -2006相比，本标准主要有下列变化：

第一章

增加了第1.0.4条，明确了沸点低于45℃、碳5及以下组分摩尔百分数占比不低于30％的低沸点易燃液体储罐不宜选用泡沫灭火系统。

本次修订增加了空气泡沫不能扑灭的可燃液体储罐火灾。关于沸点低于45℃的非水溶性液体，2007年12月21日天津消防研究所会同有关单位，在塔里木油田（轮南消防中队）进行了凝析轻烃泡沫灭火试验。

试验油罐为直径3.5m的敞口罐；试验油品中碳5及以下组分摩尔百分数占比约为30％（表1）。油层厚度大于200mm；泡沫液分别为进口6％型成膜氟蛋白泡沫液（FFFP）和6％型水成膜泡沫液（AFFF）及国产6％型水成膜泡沫液（AFFF）；发泡装置为PC2型横式泡沫产生器（共安装了2个）；沿罐周设置了冷却水环管并在试验中喷放了冷却水。试验次数共计5次，其中4次使用表1所示的油品、1次为经过1次灭火试验的残油。

第二章

删除了计量注入式比例混合装置、环泵式比例混合器、泡沫混合液泵、半液下喷射系统等术语，调整了压力式比例混合装置等术语，增加了泡沫缓释罩、机械泵入式比例混合装置、泵直接注入式比例混合流程等术语。

第三章

在泡沫液、泡沫比例混合器（装置）、泡沫产生器、泡沫消防水泵等产品与设备的选择及要求方面做了重大修改。

第四章

增加了储存温度大于100℃的高温可燃液体储罐不宜设置固定式系统的规定，调整了立式储罐泡沫混合液供给强度与连续供给时间，删除了外浮顶储罐泡沫喷射口设置在浮盘上的相关规定，对水溶性可燃液体储罐的设计做了较大修改，并删除了与之对应的附录。

第五章

整合了《泡沫灭火系统设计规范》GB -2010第5章和第6章的内容，删除了原标准第5.2节“油罐固定式中倍数泡沫灭火系统”。

第六章

对保护变压器的泡沫喷雾系统做了较大修改。

第七章

对系统动力源的要求做了较大修改。

第九章

整合了《泡沫灭火系统施工及验收规范》GB -2006第3章、第4章、第5章、第6章的内容，并随设计部分的修订做了对应修订。

第十章

整合了《泡沫灭火系统施工及验收规范》GB -2006第3章、第7章的内容，增加了各系统组件的具体验收要求，修改了系统验收的合格评定标准。

第十一章

在《泡沫灭火系统施工及验收规范》GB -2006第8章的基础上，对应系统设计部分的内容，增加了相关条文。

更多全新设计要求

详见新版《泡沫灭火系统技术标准》

2018年一级消防工程师《技术实务》专业知识：泡沫灭火系统

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2018年一级消防工程师《技术实务》专业知识：泡沫灭火系统

一、系统的灭火机理

泡沫灭火系统的灭火机理：

1、隔氧窒息作用;

2、辐射热阻隔作用;

3、吸热冷却作用。

二、系统的组成和分类

按发泡倍数分为：

1、低倍数泡沫灭火系统

低倍数泡沫灭火系统是指发泡倍数小于20的泡沫灭火系统。该系统是甲、乙、丙类液体储罐及石油化工装置区等场所的首选灭火系统。

2、中倍数泡沫灭火系统

中倍数泡沫灭火系统是指发泡倍数为20～200的泡沫灭火系统。中倍数泡沫灭火系统在实际工程中应用较少，且多用作辅助灭火设施。

3、高倍数泡沫灭火系统

高倍数泡沫灭火系统是指发泡倍数大于200的泡沫灭火系统。

三、系统形式的选择

系统选择基本要求

甲、乙、丙类液体储罐区宜选用低倍数泡沫灭火系统;单罐容量不大于5 000m3的甲、乙类固定顶与内浮顶油罐和单罐容量不大于10 000m3的丙类固定顶与内浮顶油罐，可选用中倍数泡沫灭火系统。

四、系统的设计要求

移动式系统

供水压力可根据泡沫发生器和比例混合器的进口工作压力及比例混合器和水带的压力损失确定。

当移动泡沫发生装置预先连接到水源或泡沫混合液供给源时，应放置在易于接近的地方，且水带长度应能达到其最远的防护地。

系统应选用有衬里的消防水带，并应符合下列规定：水带的口径与长度应满足系统要求;水带应以能立即使用的排列形式储存，且应防潮。

五、系统组件及设置要求

泡沫灭火系统一般由泡沫液、泡沫消防水泵、泡沫混合液泵、泡沫液泵、泡沫比例混合器装置、压力容器、泡沫产生装置、火灾探测与启动控制装置、控制阀门及管道等系统组件组成。

泡沫产生装置

泡沫产生装置的作用是将泡沫混合液与空气混合形成空气泡沫，输送至燃烧物的表面上，分为低倍数泡沫产生器、高背压泡沫产生器、中倍数泡沫产生器、高倍数泡沫产生器四种。

1、低倍数泡沫产生器

低倍数泡沫产生器应符合下列规定：

1)固定顶储罐、按固定顶储罐对待的内浮顶储罐，宜选用立式泡沫产生器。

2)泡沫产生器进口的工作压力应为其额定值+-0.1MPa。

3)泡沫产生器的空气吸入口及露天的泡沫喷射口，应设置防止异物进入的金属网。

4)横式泡沫产生器的出口，应设置长度不小于1m的泡沫管。

5)外浮顶储罐上的泡沫产生器，不应设置密封玻璃。

2、高倍数泡沫产生器

发泡原理：高倍数泡沫产生器是高倍数泡沫灭火系统中产生并喷放高倍数泡沫的装置。水和高倍数泡沫液按所要求的比例混合后，以一定的压力进入泡沫发生器，通过喷嘴以雾化形式均匀喷向发泡网，在网的内表面上形成一层混合液薄膜，由风叶送来的气流将混合液薄膜吹胀成大量的气泡(泡沫群)。

3、中倍数泡沫产生器

发泡原理：中倍数泡沫产生器与高倍数泡沫产生器的工作原理不同，后者是吹气型泡沫产生器，而前者是吸气型泡沫产生器。这种产生器不需要强风吹泡，因此结构简单。

六、例题解析

1.高倍数泡沫灭火系统是指发泡倍数大于(B )的泡沫灭火系统。

A.100 B.200 C.300 D.500

【解析】高倍数泡沫灭火系统是指发泡倍数大于 200 的泡沫灭火系统，所以，正确答案为 B。

2.扑救水溶性可燃液体火灾，必须选用(D )。

A.蛋白泡沫液B.氟蛋白泡沫液C.水成膜泡沫液D.抗溶性泡沫液

【解析】扑救水溶性液体火灾只能采用液上喷射泡沫，不能采用液下喷射泡沫，且必须选用抗溶性泡沫液。对于非溶性液体火灾， 当采用液上喷射泡沫灭火时， 可选用普通蛋白泡沫液、 氟蛋白泡沫液或水成膜泡沫液。所以，根据题意，正确答案为 D。

3.中倍数泡沫是指发泡倍数为(B )。

A.<20 B.20～200 C.201～1000 D.1001～2000

【解析】中倍数泡沫灭火系统是指发泡倍数为 20～200 的泡沫灭火系统，所以，正确答案为 B。

4.泡沫灭火系统的灭火机理有( ABE)。

A.隔氧窒息B.辐射热阻隔C.浸湿作用D.乳化阻隔E.吸热冷却

【解析】泡沫灭火系统的灭火机理主要有隔氧窒息、辐射热阻隔、吸热冷却，且选项 C、D 主要针对的是水介质为主的灭火，故 C、D 不合适，因此，正确答案为 A、B、E。

技术快速发展的当下，材料和设计的关系发生了哪些变化？

技术快速发展的当下，材料和设计的关系发生了哪些变化？A.功能材料得以普遍应用B.个性化和定制化的需求变得很强烈C.需求对象体系日益复杂化D.材料本身也成为设计对象正确答案：功能材料得以普遍应用；个性化和定制化的需求变得很强烈；需求对象体系日益复杂化；材料本身也成为设计对象

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