脉冲气压喷雾集成技术在森林灭火中的应用

2020-04-20武英达

森林防火 2020年4期

白夜，武英达，石宽，王博

（1.中国消防救援学院，北京 102202；2.北京林业大学，北京 100083）

森林火灾突发性强、破坏性大，被称为“世界八大自然灾害之一”。随着全球气候变化不断加剧，极端天气频发，森林火灾发生的频率和强度不断加大[1]。严峻的森林防火形势对森林灭火装备建设提出了更高的要求[2]。目前森林灭火装备普遍存在灭火效率低、机动性差、污染环境等问题[3-4]。

脉冲气压喷雾技术是利用压缩空气瞬间释放产生的极大动能，使液体灭火介质（如清水）经挡板切割后，在毫秒量级时间与空气高速碰撞，突然膨胀雾化，瞬时喷射，产生高速度、高密度的超细水雾流，达到高效快速灭火的目的，具有灭火效率高，有效减少复燃火，对环境无污染等优点[5]。

本文从脉冲气压喷雾集成技术在森林灭火战术中的应用、脉冲气压喷雾灭火战术战斗编组、脉冲气压喷雾灭火战术的实施3个方面展开，介绍了脉冲气压喷雾集成技术在森林灭火战术中的应用，研究成果填补了森林灭火中没有单兵实用紧急避险装备的空白，为森林灭火提供了新思路。

1 脉冲气压喷雾集成技术

脉冲灭火技术在20世纪90年代从德国发展起来，有灭火枪、背负式、推车式等多种形式，可以适应不同灭火任务的需要，具有高效、节能、环保、操作简便、机动灵活等特点。可以应用于固体、气体、油类、电气、森林火灾扑救，灭火效果非常显著[5-7]。

脉冲气压喷雾集成技术以压缩空气为动力，用脉冲冲击的方式使水雾化，并使细小的水雾形成具有很大动能的细水雾流，定向喷射。把同等量的水化成水雾，可以使吸热面积增加几千倍至上万倍，水雾遇热汽化后，可以使吸热量增加几百倍，灭火效率大幅度提高，其原理主要是脉冲冲击、雾化吸热、隔绝氧气等[5-7]。脉冲气压喷雾水枪还可以将空气呼吸器和细水雾灭火装置有机结合，可以同时满足灭火和呼吸的需要，方便携带，操作简单。

2 脉冲气压喷雾集成技术在森林灭火中的应用

森林灭火战术是指导和进行灭火战斗的方法，是森林消防队伍灭火战斗经验的总结和理论研究成果的概括[8-9]。研究脉冲气压喷雾技术在森林灭火战术中的应用，对于森林消防队伍正确掌握和运用灭火战术理论，更好将脉冲气压喷雾技术应用于森林灭火实践中，具有重要意义。脉冲气压喷雾技术在森林灭火战术中可以应用于切割火线、侧攻火头、驱除有害气体、远距离发射灭火弹等方面[5-7]。

2.1 切割火线

火线是指火场周边的火焰经常连续分布并且呈条带状向前推进，是火场中燃烧最剧烈、最活跃的部位，也是控制和扑救森林火灾的关键。火线的运动就是林火蔓延，利用脉冲气压喷雾技术切割火线的方法主要包括单点切割和多点切割两种。

采取单点切割的方法灭火，灭火队伍集中力量利用脉冲气压喷雾集成技术由一点切割火线，分两路沿火线扑打合围，直至歼灭林火。多点切割主要是用于火场面积较大、火线较长的时候，灭火队伍择机多路出击，利用脉冲气压喷雾集成技术，将火线分割成若干地段，小群多路、同步扑打推进，使整个火场快速形成合围态势，歼灭火线。

2.2 侧攻火头

火头是火扩展蔓延最快的部位，是林火蔓延的主要方向，火头的蔓延速度是决定林火过火面积的重要因素。迅速有效地控制火头是灭火的关键。

灭火队伍选择火场两翼，同时追击火头。利用脉冲气压喷雾集成技术为火线快速降温，有效降低火势，侧攻火头，同时为其他机具手追击火头提供有利条件，短时间内扑灭火头，控制火势蔓延。

2.3 驱除有害气体

森林火灾会释放大量有毒有害气体，包括CO2、CO、颗粒物等：特别是在一些特殊地形中，如山谷、山脊、鞍部、陡坡、草塘沟，火场动态发展，变化无常，浓烟肆虐，给灭火人员带来了极大的危险，严重威胁扑火人员生命安全。

脉冲枪发射的水雾团最大直径可达3～5 m，发射距离在20 m左右，水雾团将空气中的有害气体、粉尘进行有效的吸附沉降，瞬间打开生命通道，为扑救人员撤离火场创造条件。

2.4 远距离发射灭火弹

森林灭火弹是专门针对火情复杂、灭火人员无法近距离救火的特点而研制的扑火配套装备，具有质量轻、体积小、携带方便、操作简单等特点。但传统的灭火弹主要是采用悬挂或火药发射的方式实施灭火作业，存在误差性和危险性[10]。

利用脉冲枪可在距离火场100 m以外发射灭火弹，通过脉冲气压水枪产生的瞬时气压将灭火弹打出，当灭火弹到达预期目标后，通过引信精准引爆，能够扑救悬崖峭壁、森林沟壑等人员无法到达的复杂火场，具有携带方便、安全可靠等优势，能够最大限度保障扑救人员安全。

3 脉冲气压喷雾灭火战术战斗编组

建立森林防火脉冲风水战斗中队能够是提高森林灭火效益的有效途径，能够改进灭火模式，创新灭火手段。一个战斗中队应编制25人，包括脉冲枪人员、水泵人员、常规装备人员、驾驶员等4类人员，配备森林防火脉冲风水消防车、运兵车、装备车、脉冲风水灭火系统、脉冲枪专用的水基灭火弹、水分配器、风力灭火机、接力泵、消防泵、钩、镐、耙、点火器和2号工具等装备。

脉冲枪班为中队核心力量，应设置2个，每班6人，主要负责森林防火脉冲风水系列装备的使用及维护保养，建议由中队长兼任班长。司机班建议配备5人，负责车辆及携带设备的使用及保养维护，以及气瓶充气、寻找水源等保障工作；水泵班建议配备5人，负责车载水泵、水分配器等设备的使用及维护保养，灭火战斗将要架设水泵铺设水带，将水引上山，把水龙带铺设到实施灭火的最前线；常规装备班建议配备3人，负责风力灭火机及钩、镐、耙和2号工具等常规灭火工具的使用和维护保养，并酌情携带备用气瓶和灭火弹。

在灭火战斗中，指挥员要一线指挥，坚持以人为本、安全第一的原则，根据火势实时变化情况随机调整兵力编组，科学运用战术手段，集中优势兵力打火头、灭火线，打清守相结合，明确责任，确保火灾不复燃，实现安全高效灭火的目标。

4 脉冲气压喷雾灭火战术的实施

到达火场后，必须留出应急通道。指挥员首先根据烟、火、植被特点，侦察火场判明火情，选择好突破火线的位置，准备实施脉冲气压喷雾灭火战术。脉冲气压喷雾灭火战术的实施包括接近火场、脉冲攻击、切割火线、火场清理、水源供给5个部分。

1）接近火场。首先在确保脉冲枪组安全的前提下，在距离火场50～60 m位置，四只脉冲枪发射灭火弹集中攻击一个部位，有效压制火头。之后脉冲枪组快速接近火场，确保在扑火人员位置与火线距离在脉冲枪有效射程内。

2）脉冲攻击。其次实施脉冲攻击有效降低火势。选择高强度火的某一个部位，四只脉冲枪对准火焰根部发射，对准火焰根部（温度最高的点）实施脉冲攻击，迅速降低火场温度，为人员接近创造有利条件。

3）切割火线。选择突破口分组交替攻击，逐步接近火线，将大火头转化为若干个小火点，或者将火线切开，使高强度火转变为中、低强度火。切断火线时，要降低重心和枪口，进行平射，使脉冲枪射出的水流与火线平行，使发射出的水雾尽量贴近地面，靠近火焰根部，也可以使用多只脉冲枪瞄准一个部位齐射，达到切断火线的目的。

4）火场清理。火线切断、火头打掉后，应迅速进行火场清理工作。清理火场主要是把隐火或者火线附近燃烧的倒木、树枝、树墩及枯立木等物质全部清理到火烧迹地内侧，对燃烧物丰富的区域，要用钩镐耙扒开，利用脉冲枪的冲击力进行扑打，再由风力灭火机进行清理。在水源充足的情况下，燃烧物完全碳化，水雾很难渗透时，可以利用直流水枪对顽固的火点进行浇灌式灭火，有效避免复燃火。

5）水源供给。当水泵、水龙带铺设到位以后，水桶手可以根据火场实际情况，将水分配器与水龙带相连，为脉冲枪手提供水源。也可以使用轻型远程脉冲枪高压水泵组，利用封闭水囊的水源。还可以在水源中添加高效灭火剂、阻燃剂，利用风水脉冲灭火系统喷射到灭火区域，提升灭火和阻燃的能力。