三相射流消防灭火技术研究分析

邹翔

（武汉经济技术开发区消防救援大队，湖北武汉 430058）

随着经济社会的迅猛发展，城市内的高层建筑、石油化工企业、仓储物流场所的数量大幅度增加，造成可燃物种类数量繁多复杂，导致火灾危险性大幅度提高，容易造成经济财产损失，威胁人身安全，存在较大的安全隐患。三相射流消防灭火技术具备降温吸热和抗复燃性好的优点，能够满足高效能的灭火需求。此项技术在消防灭火领域的巨大优势以及已有的技术进展，为消防救援队伍实战提供了更好的技术支持。

1.三相射流灭火原理

1.1 三相射流喷射技术原理

“三相”指的是“固、液、气”三种形态，其主要工作原理是固相以液相和气相混合物为载体，充分利用液相射流的附壁作用及气相射流的航空动力学原理，将不同形态的“固、液、气”高效灭火剂以特定比例有机组合使用，直击燃烧表层，在性能上达到互相兼容、优劣互补，从而起到了迅速灭火、降温等效果。三相射流这项技术应用的三种灭火剂通常使用水系泡沫混合液、超细干粉、氮气。气固相部分在压力容器（干粉罐）环境中，氮气进行减压之后充分搅动罐储超细干粉，气固两项以额定压力流向炮口;另外一个环境中，由消防泵加压后，将经过科学比例混合之后的水系灭火剂混合溶液同步输送至炮口，在炮口同心环形的入口组合，以环状液相包裹着气固两相喷射出去，称之为三相射流[1]。

1.2 三相射流灭火机理

1.2.1 水系灭火剂

水流表面张力的降低是可以通过灭火剂和水结合之后达到的，让燃烧物得到覆盖和浸润，对周边液体和气体分子进行包围，燃烧物质的燃烧性能被减弱，以减弱游离基能量，中断燃烧链式反应。根据其添加剂的不同，强化泡沫的抗燃烧性，析出一层水膜的附着在着火物体的表面，隔绝氧气，即使水膜破裂，也能够由于其独特的流动性快速愈合膜面。同时喷射出的水雾状态可以迅速蒸发火场热量，抑制热辐射，从而达到快速灭火的目的[2]。

1.2.2 超细干粉

超细干粉是三相射流使用的主要灭火剂成分，能够在灭火战斗中快速消除有焰燃烧，压制火势，让水系灭火剂后续的抗复燃能力更好地发挥。本技术中超细干粉应该使用气溶胶级别的，同时具备较强的憎水性，以防止其快速溶于泡混合液，失去应有的效能[3]。

1.2.3 氮气

氮气作为干粉的分支动力源，以高速气流混合超细干粉，输送至指定位置。同时能够稀释氧气浓度，抑制燃烧，并利用其本身热容量降低燃烧温度。

1.2.4 三者结合使用的原理灭火技术的重要承载体是水系灭火剂混合液，它的动能最强，是灭火过程中的主动力源、保护层，能够快速降低火场风势、气体乱流、热辐射等对干粉微粒形成的冲击，最重要的是能够提高干粉灭火剂的射程和精准度。由于炮口的独特设计，环状灭火剂混合液包裹着超细干粉氮气流喷射到达燃烧区，然后就会进行分离析出。各自进行降温冷却、泡沫隔离，抑制燃烧等功效，充分发挥这三类灭火剂的灭火效能。

2.三相射流优缺点分析

2.1 三相射流优点分析

三相射流灭火技术主要是结合了降温、隔离、窒息、抑制等多种灭火方式，其优点就是控火效果显著、灭火时间快以及抗复燃能力强，对石油化工火灾的灭火效果尤其突出。为验证三相射流消防车的灭火效果，对三相射流与消防救援队伍目前常用的氟蛋白泡沫灭火剂和水成膜泡沫灭火剂进行灭火效能对比试验，对所选灭火剂的用量、控火时间、灭火时间和抗复燃性等灭火技术参数进行对比。

灭火过程时间与灭火剂用量一览表（如表1）。

表1 灭火过程时间与灭火剂用量表

试验对象是采用三相射流以及传统灭火方式的消防车。从对比试验的结果来看，三相射流技术无论从控火、灭火时间，还是其降温和降低辐射热的效果，都远远超过传统的泡沫灭火剂[4]。

由于试验对象是1200m³小型油罐，三相射流消防车与普通泡沫消防车的灭火时间及灭火剂用量相当。如我们所知，油罐直径的逐步增大，传统泡沫灭火剂的覆盖灭火方式将使得灭火时间翻倍，灭火成本和火灾直接损失也会显著增加，但若使用三相射流灭火技术灭火时间及灭火剂用量均不会显著增加，因此，随着燃烧区面积的增大，三相射流与传统泡沫的灭火时间及灭火剂用量的差距也会更加显著，从而直接降低了灭火成本，更重要的是大大减少了灭火时间，从而降低火灾损失，防止火势的蔓延扩展。

2.2 三相射流缺点分析

三相射流是在原有技术两相射流上进行升级的，可以说气液固三相射流灭火技术出现的原因就是前一项技术出现了短板，三相射流的出现可以让二者实现互补，但这项技术也是存在一定的局限性的，一是三相射流引入到消防领域时间并不长，原有的理论基础还是比较薄弱的，灭火技术面对的是生命财产安全，对于技术理论研究一定要精益求精，目前还有很大的研究空间；二是昂贵的成本问题是目前制约其在行业中发展壮大的重要因素，这也是未来进行现代化救火技术分析过程中主要的分析方向[5]。

3.三相射流应用前景

从火灾类型来说，过去对液体、气体类火灾的扑救来说，无法用泡沫扑救气体火灾，而且灭液体类火灾要延续很长时间，这样就可能导致温度升高、损失增大，消防战斗员的生命安全受到威胁。应用三相射流灭火技术能够短时间内把火灭掉，即控制了燃烧又减少了损失，这项技术拥有广阔的发展前景。三相射流消防技术的应用将可能改变目前我国消防装备的结构。装备决定战术打法，改变了装备结构，就将改变战术打法，是很有前景的。如此发展下去，三相射流灭火技术的应用将可能取代泡沫灭火技术。这是具有世界领先地位的技术，是我国独立研发，由公安部火灾重点实验室立项的课题，是一项前沿技术，一定会有广泛的应用前景，不仅会提高灭火效率，增加经济效益，而且带来巨大的社会效益。

我国当前的现有行业装备技术的发展会有一个逐步成熟和完善的过程。因此，让更多的人了解这项技术也是下一步的推介方向。完善装备技术的实战应用和使用指导策略需要继续探索装备研发方向，也能够最大限度地提升灭火装备的技术优势。

4.结论

随着三相射流技术性能的不断提高和应用装备的不断升级改进，这项技术必将会在各个领域得到广泛应用。而应用该灭火技术的产品不但在灭火救援过程中可以达到较理想的灭火效果，同时具有较高的灭火效能。这意味着增加了该技术应用产品的灭火模式，也拓宽了它的使用领域，还能进一步促进三相射流技术产品各项性能的提高。