森林火灾应急救援装备技术现状与发展

2022-11-21高敏

中国设备工程 2022年19期

关键词：灭火剂消防车火场

高敏

（山东省烟台市应急救援保障服务中心，山东烟台 265500）

在全球气候变暖背景下，我国森林火灾呈现高发态势。据统计，截至2020年，我国森林面积为2.2亿公顷，同时很多地区森林火灾频发。随着科技发展，人们对森林火灾的认识不断加深，已经研制出许多防火设备，更多先进技术也被引入森林防火、救火领域。

1 森林火灾应急救援装备技术现状

1.1 单兵装备

由于森林火灾单兵防火装备结构较为简单，方便携带，可以有效扑灭强度较低的地表火，所以被广泛应用到森林火灾中的地面扑火中。其中单兵防护装备主要包含消防头盔、阻燃服、手套、防火鞋、阻燃帐篷、阻燃睡袋、防火面罩等。单兵灭火装备包含扑火耙、风力灭火机和水枪等。随着科技的发展，我国上述这些装备已经实现配套生产，而且工艺较为先进，结实耐用。我国森林火灾中经常使用的灭火装备有三号工具、水枪、风力灭火机和灭火炮。

三号工具的外表和扫把类似，有着携带方便的特点，此种单兵装备成本较低，通常在扑打低强度地表火中使用。

森林火灾单兵装备中的水枪也可以称为灭火水枪，该装备多数是背负式，单次可以装20kg左右的水，射程在5m左右，通常用于制作水浇防火线和清理低强度地表火。

风力灭火机的动力来源是小型二冲程汽油机，在其出风口2.5m左右，风力为30m/s左右，和自然环境中的9级风力相当。通常使用在低于2m左右的林火中，但该装备在扑灭暗火方面较为吃力。另一方面，经过特殊设计后的风力灭火机可以和干粉盒或者水带连接，从而达到提升灭火效率的目的。

灭火炮的外形和迫击炮较为相似，原理是利用高压将空气当作炮弹打出，高压空气内包裹着灭火粉。此装备对扑灭近距离山火非常有效。目前基于火箭炮基础上研发出的灭火炮可以一轮齐射多个含有灭火粉的火箭弹，而且还可以精准控制其落点。

1.2 森林消防车

当前使用的森林消防车大多数都是以军用车或者工程车改装而成。所以森林消防车通常具有极强的越野性能和防护性能，不但能给森林消防人员提供良好的机动性，还能提供较高的安全保障。根据森林火灾的实际情况可以在森林消防车上安装不同的设备。以喷洒水为主的消防车其中装有大容量容器以及喷洒系统，灭火剂以水为主，在一些特殊情况下为提升灭火效率，会在容器内适当添加化学灭火剂。就以我国531森林消防车为例，该消防车是以装甲车为基础改装而成，最大载水量为2t，喷水距离最高可达30m，不但保留了装甲车的原有性能，还加装了大容量容器。而专门用于喷洒灭火剂的森林消防车，原理是利用炮射系统准确地将灭火剂抛撒至火场中，其有着机动性强、准确度高、抛撒距离远的特点，所以该种森林消防车是较为理想的灭火装备，该抛射系统是利用军用装置的发射原理，所以抛射灭火剂的森林消防车很多都是直接由军用装备为基础进行改装。辅助型的森林消防车主要包括灭火救援车、火场工程车等，其中灭火救援车可以给消防员的生命安全提供保障，还可以在火场之中穿梭执行任务。火场工程车的作用为帮助消防员制作防火道，清除森林中的杂草和树木等。

我国森林消防车的发展时间较短，主要是以引进国外消防车型为主，或者是参照其功能进行改进和设计。但随着我国经济的不断发展，在森林消防车方面不断加大科研力度，现在已经有很多属于我们自己的森林消防车。从20世纪80年代开始，就已经不断的有森林消防车被研发出来，比如北京林业大学主导研发的CGL25/5森林消防车，该型号和原本消防车相比较在系统参数和设备配置方面有着很大提升和创新，该车型使用的是6轮驱动，所以其具备着良好的越野性能，消防车不仅具备着消防泵，还有配备了手抬机动泵等灭火机具，该设备可以实现对外部环境中自然水源的直接利用，通常该型号森林消防车被广泛应用到各个林区城镇，在扑救中等强度森林火灾和建设林火控制线方面有着良好的表现。由哈尔滨林业机械研究所主导研制的SX两轮式森林消防车也是目前应用较为广泛的森林消防车，该型号森林消防车有着极强的越野性能，并在主机位置特殊安装了消防设备，最大爬坡角度为25°，在扑救森林火灾和应急救援方面有着良好的表现。6MX系列森林消防车有着可拆卸消防设备的特点，在该系列森林消防车型中可以随意安装水箱、消防泵、射水枪和管道系统，其灭火剂主要采用水，也可以适当在水箱中添加化学灭火剂。

目前在森林防火领域中性能较好的森林消防车除上述CGL25/5、SX、6MX系列外，BFC804在森林火灾中也有着良好的表现。该型号森林消防车又被叫做履带式消防车，有着极为强大的水陆两栖越野性能和灭火功能，当其在满载状态下时，质量高达14500kg，爬坡角度高达32°，转弯半径最小为1.5m，在水面可漂浮，车速最高可达50km/h，消防水箱为3000kg，水枪扬程为80m，射程为25m，而且还能实现点射和喷射。通过上述可以发现，该森林消防车性能强大，曾被称为世界上性能最强的消防车，但其制造技术较难且成本过高，所以普及率不高。总而言之，我国当前森林消防车种类较为单一，通常都是以小型水罐车为主，具有泡沫灭火功能的森林消防车不多。这是因为小型水罐车的机动性较强，对林区这种地形复杂的区域适应性较强。

1.3 森林灭火剂

该种应急救援装备的作用主要是对森林火灾的蔓延起到阻隔作用，一些特殊的灭火剂甚至还可以起到扑灭和防止其复燃的作用。以作用为标准通常将森林灭火剂分为3种，阻燃剂、水增强剂和A类泡沫剂。

其中阻燃剂也可以称为长效灭火剂，其主要成分为硫酸铵盐，通常使用在火焰前方还未开始燃烧的可燃物表面，以间接的方式实现阻隔火焰，即使当长效灭火剂中的水分蒸发完后，还可以通过硫酸铵盐来改变其燃烧过程，从而达到阻燃的目的，该效果在常温常压条件下甚至长达数月，所以阻燃剂被称为长效灭火剂。在20世纪80年代，我国各省份的研究所合作研制出了704型、75型、地面75型、704黏性型和82-3型用于森林火灾的灭火剂。在90年代初期，东北林业大学主导研制了适用于航空喷洒的灭火剂，由于硫酸铵价格较为低廉，所以被当作主剂，再利用淀粉接枝丙烯酰胺和复配磷酸氢二铵，以此两种为辅剂，从而达到长效阻燃的目的。当前长效灭火剂在森林火灾中应用较为广泛，通常都是采用现用现配的方法，并在实际扑救森林火灾中取得了较为良好的成效。

水增强剂当前的主要品种有水凝胶灭火剂，此种灭火剂的性能和覆盖在燃料表面的厚度有直接关系，覆盖的水凝胶层厚度越高，其阻燃性和抗燃烧性能就越好，由于其水分较大，所以在森林火灾中通常也用于直接灭火。润湿剂也是水增强剂中较为重要的一种，其渗透能力较强，在灭火方面有着非常良好的表现，润湿剂可以大幅度降低水体表面的张力，从而达到增加和可燃物接触面积的目的，可以有效提升水体的润湿性能，可以快速扑灭火灾。目前该种水增强剂在我国森林消防应急救援中配备的较为广泛，甚至在一些应急队伍中还配备着进口水凝胶灭火剂，该种灭火剂可以吸收100～1000倍质量的水，有着极强的空投性能和流体性能，而且其粘附性也较强，通常和应急救援队伍中的单兵背负灭火装备结合使用，不但可以直接扑灭森林火灾，还可以进行后续的火场清理，在实战中表现较为良好。

A类泡沫剂的应用范围极为广泛，可用于所有固体火灾，将其作为森林灭火剂只是其中用途之一，该种灭火剂的特点是利用碳氢表面活性剂来改变水体的物理形态，从而形成灭火泡沫，以此种方式大幅度提高水体的粘附性和滞留性，最终达到快速降低可燃物温度的目的。另一方面，A类泡沫剂的直接覆盖还能起到阻隔作用，和普通水体相比加入A类泡沫剂的水体有着更高的灭火性能。但目前该种技术已应用到了森林消防车中，而且由于其价格较高，配备率不是很理想，所以其具体应用方案和参数性能有待明确。

1.4 航空灭火装备

航空灭火装备是森林火灾应急救援装备中最为重要的组成部分，由于森林地形复杂，单单依靠消防车难以及时进行支援，所以在森林中采用飞机进行巡航和林火的扑救可以直接解决上述问题。航空巡航灭火有着不受地形限制的特点，机动性极强，支援迅速，可以直接精准打击火场，所以，航空灭火一定是未来森林火灾扑救的发展趋势。就我国目前对航空灭火装备的应用情况来看，真正用于灭火的直升机数量不多，并且主要分布在航空护林总站中，并且机型大部分都为中小型飞机。即便森林火灾应急装备如此，仍旧在一些重大的森林火灾中发挥了重要作用。比如在前几年某市的林区火灾救援行动中，利用6架直升机进行作战，4昼夜内洒水超过1000t，最后成功扑灭森林火灾。森林火灾火势较大，一旦燃起会造成极大损失，并且短时间内很难将其扑灭，通过利用直升机，可以在短短4天之内就将其扑灭，由此可见，航空灭火装备在森林火灾应急救援中的地位。在我国多数重大森林火灾案例中，航空飞机都发挥了决定性作用。但由于我国目前直接应用到灭火中的固定翼飞机数量不多，而直升机在灭火过程中有很强的局限性，很容易受到火场气流影响无法悬停，也会被高海拔天气所影响。在此种条件下，相关部门和研究人员越来越重视无人机灭火技术，但在实际中却很少有应用案例。

2 森林火灾应急救援装备技术展望

2.1 灭火剂环保方向

金山银山不如绿水青山，随着我国经济的不断发展，生态环保相关问题已经受到广泛关注。而森林火灾中应用的灭火剂其中有着大量化学元素，而且在应用过程中所使用的数量也较大，很多情况下虽然能够顺利扑灭森林火灾，但也会对林区的生态环境造成一定破坏，主要体现在对森林水源、水体中有机物富营养化方面，所以森林灭火剂的未来发展方向应当是环保方向。我国目前在灭火剂环保方向的研究处于空白状态，但在21世纪初期有不少学者开展了森林灭火剂对水体生物的影响研究，比如水中的甲壳类生物、水藻类生物、鱼类等，通过活体试验发现，森林灭火剂在软水和硬水中对有机物的伤害有着较大差异，并且在有机物生长的不同阶段森林灭火剂对其的影响程度也有很大不同，其中有机物在幼体阶段森林灭火剂对其影响较小。此类研究成果在国外也有案例，研究成果指出，森林火灾灭火剂中的长效阻燃灭火剂对森林中地面植物造成的破坏较为严重，而A类泡沫剂的使用会给森林中的水体生态系统带来较大破坏。虽然森林灭火剂对森林生态环境会造成一定影响，但在实际应用中却不能减少使用，只能从提升其使用效率入手，尽可能减少使用数量，经过综合考量后，由于增加防火隔离带的生态成本过高，如果能将森林灭火剂和航空灭火结合使用可以大幅度提升使用效率，最大限度减少森林灭火剂的使用，而且此种灭火办法也是目前最为适宜扑救森林火灾的方案。

2.2 高效灭火装备的研发

在森林火灾应急救援装备中，森林消防车所用的灭火弹也应当是日后发展方向之一，灭火弹可以有效提升森林灭火效率，但我国目前灭火弹的造价较高，所以售价较贵，1枚5kg的干粉灭火弹售价高达3000元，而且森林灭火弹在实际使用过程中通常都需要规模化，利用森林消防车进行齐射，对火场进行大面积压制，从而实现控制火势的目的。正是由于其价格因素，所以进行大规模推广难度较高。另一方面，干粉灭火弹在实际应用过程中很容易受到外界环境中风力的影响，而水基型灭火弹又因为其内核为液体，在抛射过程中很容易受到重心变化的影响降低准确度。

在森林消防车方面，我国目前在森林火灾应急救援方面所使用的消防车大多是进口，而且其动力和越野性能有所欠缺，在应用过程中很容易受到地形的影响。在森林应急救援灭火装备方面的发展中，应当降低干粉灭火弹的造价，提高水基型灭火弹的准确程度，加强对森林消防车方面的研究，使其具备更为优秀的越野性能和动力性能，还应当具备自我保护系统，从而给森林火灾救援人员提供完善的生命安全保障。