孔翔

摘要：相对于传统的泡沫、干粉灭火技术，三相射流灭火是近年来经过不断改进创新发展而来的新型技术。想要继续发展壮大，需要从技术背景、理论知识以及灭火机理等过程进行具体分析。三种物质相互汇合再实现分离的过程就是研究灭火局限性的重要突破口。这种分析可以让新型装备、技术快速地应用于实战之中，应对各种复杂的火场环境都需要这种分析作为支撑。

关键词：三相射流;灭火机理;分离过程

灭火过程中，消防员面对的情况是非常复杂的，火灾类型有很多种，不同的燃烧要素需要具体分析，分析之后才能选择灭火的器材装备。其关键点就是扼制住燃烧要素来达到灭火效果，主要的内容有：隔离灭火、冷却灭火、窒息灭火、抑制灭火。这些方式都有自己的原理，本文将具体分析灭火过程中怎样能以最快的速度、使用最科学合理的技术进行救援行动，这是现代救火过程中比较重要的研究主题。

一、技术分析背景概述

（一）技术开发的背景

石油化工火灾多为液体火灾。可燃、易燃液体火灾具有燃烧猛烈、热辐射强烈、蔓延快、毒性大等特点，且重质油品受燃烧时间影响，容易出现沸溢、喷溅等情况，危险程度非常高。如处置不当，还容易大面积流淌造成多发火灾，着火范围成倍扩大，造成非常严重的后果。

常规的灭火技术主要依靠泡沫灭火剂、干粉灭火剂。

1.单独使用泡沫灭火剂的劣势

泡沫灭火剂利用水、空气形成的泡沫可以漂浮或依附在燃烧液体表面，形成一个致密的覆盖层、冷却物料、隔绝氧气、防止物流受热气化从而达到灭火目的，其灭火速度取决于泡沫覆盖燃烧物的速度与泡沫抗烧破裂的速度之差，灭火速度慢，受泡沫持续供给量制约严重，且受地形影响，扑救流淌火效果很差。

2.单独使用干粉灭火剂的劣势

干粉灭火剂通过干粉微粒表面对燃烧反应自由基进行吸附转化，燃烧产生的气体物质能够有效切断燃烧反应的游离基，切断反应链，灭火速度快。但对燃烧物的覆盖、冷却作用收效甚微。在大面积、长时间的复杂条件火灾现场，往往由于熄燃的物料仍旧具有较高的温度，接触空气瞬间引起复燃。同时还存在一个关键的制约因素，干粉由于其本身物理性质，需要以氮气作为驱动气体，受装备制约，氮气混合干粉喷涌出干粉炮口后，射程过短，仅有40米左右，且喷射范围过于发散，精确打击效果差，对于大型石化类火灾的救援效果非常有限。

（二）主要的分析来源

对于各种灭火技术时段，专业人员要经过具体的分析和实验才能让其投入使用，两相的技术目前已经得到广泛应用，主要包括气液两相流以及气固两相流两种。三相射流也是根据这项技术进行升级的，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，新的技术可以让二者实现互补，这项技术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，但是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。现有的行业装备技术发展会有一个逐步成熟和完善的过程。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。

（三）技术的定义

这项技术主要是将三种相位的灭火剂以自由紊动射流的方式喷涌到燃烧区域让火能被快速扑灭。从射流的理论知识角度看，这种技术需要用管内的气固两种物质在喷口集合，然后将液相物质从喷口处与前者组合，本來的含义就是两种物质顺着同一个方向流动再加入一种介质，所以这种技术被定义为复合自有紊动射流。

二、主要原理

（一）三项射流喷射技术原理

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。见图1：

这种特殊炮口的形状设计可以让氮气固化形成的超细干粉流和水系灭火剂液相流在喷射口混合的时候也形成同样的环状，利用同向运动的液体动能，增加干粉的射程及准确度。

（二）灭火机理

1.水系灭火剂

灭火剂和水结合之后可以降低水流表面的张力，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.超细干粉

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.氮气

作为干粉的分动力源，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。

4.三者结合使用的原理

水系灭火剂混合液作为灭火技术的重要承载体，动能最强，是灭火过程中的主动力源和保护层，能够降低火场风势、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。

（三）三相射流分离过程分析

超细干粉、水系灭火剂及氮气的流动过程中主要包括管内的超细干粉氮气混合流以及泵送灭火剂混合溶液流动。从炮口组合喷射出去后，三相组合会出现具体的分离。分离过程也是各种不同形态物质的分离，细干粉和液体是主要分离的对象。

1.氮气流分离

水系灭火剂液相流体是三相射流技术的主流体，所以氮气流分离的过程可以看作气液两相流的具体分离过程，最重要的原理还是重力因素，利用两种物质的密度差出现分离。受到重力的影响，产生重力加速度，由于两者密度和惯性不同，气体的浮力更大，而且二者之间还存在比较微小的摩擦过程，这种力的方向都是向上的，所以气体流线会一直呈现上升的状态，和液相主流体方向相反，所以在燃烧区遇到了火焰升腾气流的阻挡时，气相就会逆方向流动，液相则一直向前，即流线运动方式不同，二者实现脱离。

2.超细干粉分离的气化分散

干粉、水系灭火剂的固液两相射流在接触到燃烧区的过程中，部分的液相流体会出现在燃烧区遇到高温蒸发，具备憎水特性的超细干粉就被从中分离出来，二者实现脱离。

三、结语

三相射流灭火技术结合了隔离、降温、抑制、窒息等多种灭火方式，其优点就是控火效果显著、灭火时间快以及抗复燃能力强，但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。如何降低成本，以及接下来的发展势态都需要和其机理过程分析进行结合研究。

参考文献：

[1]贾传娣.三相射流消防炮结构设计及性能研究[D].中国矿业大学，2019.

[2]庞博，李驰原，吕鹏.三相射流枪结构优化设计研究[J].消防科学与技术，2019，38（03）：385-387.