消防水系灭火剂

水系灭火剂
水系灭火剂是指消防在水中加入添加剂，改变水的性能，从而提高水的灭火能力，减少水的用量，扩大水的灭火范围的一系列灭火剂。

水系灭火剂包括强化水灭火剂、湿润水灭火剂、抗冻水灭火剂、增稠水灭火剂、减阻水灭火剂。

(1)强化水灭火剂
在水中添加盐类强化剂，如碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸氢钠等，可提高水的灭火效果，这种类型的灭火剂称为强化水灭火剂。

例如，在直径为1m的罐内进行扑灭石油产品火灾的试验中，喷射纯水，不能有效地灭火，但在水中添加5%的碳酸钠或碳酸氢钾时，只用8---10s，便可把火扑灭。

试验表明，对于可燃液体火灾，不同强化剂的灭火效率的顺序如下: NaHCO3<Na2CO3 <KHC03 <K2CO3
强化剂的添加量一般在1 % ~5%为宜，添加过多，其灭火效率随添加剂添加量的增加提高甚微。

强化水灭火剂的灭火作用，除了有水本身的灭火作用之外，添加的无机盐类在火焰中汽化而析出游离金属离子，如Na+ , K+，这些离子与火焰中的自由基和过氧化物反应，中止链式反应，扑灭火灾。

(2)润湿水灭火剂
润湿水灭火剂是指在水中添加表面活性剂，降低水的表面张力，提高水的湿润，渗透能力的灭火剂。

表面活性剂按其亲水基团的不同可分为四种类型。

①阴离子表面活性剂如羧酸盐(RCOOM) ,硫酸酚盐（ROSO3M),磺酸盐（R-SO3M）,磷酸醋盐、长链烷基苯醚磺酸盐。

②阳离子表面活性剂如伯胺盐（R-NH3·HCl) ,仲胺盐、叔胺盐、季铵盐、烷基磷酸取代胺等。

③两性表面活性剂如氨基酸型、甜菜碱型、咪挫啉型两性表面活性剂
④非离子表面活性剂如聚氧乙烯型，多元醇型非离子表面活性剂。

以上四种表面活性剂中，阴离子表面活性剂价格较便宜，阳离子和两性表面活性剂较贵。

因此，常用的润湿剂多为磺酸盐和硫酸醋盐，属阴离子型。

润湿水灭火剂的研究较多，主要用于扑救不易润湿的物质的火灾。

比如日本学者利用普通水和湿润性水(Wet Water)对10种普通塑料和3种池沫塑料进行了灭火试验。

试验表明，湿润水在大部分塑料表面的黏附性是普通水的两倍以上，用湿润水灭火可减少灭火时间30%~50%。

他还研究了表面活性剂浓度与灭火时间的关系。

结果表明，随着表面活性剂浓度增加，灭火时间减少，但当浓度超过临界值后，灭火时间不再减少。

该浓度值大约是表面活性剂工临界胶束浓度(CMC)的10倍。

灭火时使用的润湿剂水溶液浓度为0. 5%~~5%。

列宁格勒林学院曾经用0.3%浓度的NP-1型磺酸盐和0.2%烷基苯磺酸钠的水溶液进行了扑灭泥煤、木材和其他木质材料的试验。

与清水灭火相比，0. 3%浓度的NP-1型磺酸盐水溶液灭火的用水量下降了33%-55%，见表4-1,
使用浓度为0.2%的磺酸盐水溶液扑救木材(木板堆垛尺寸0. 8mX0. 8mX0. 8m,火灾负荷达50-55kg/m2) ,节水55%，火灾的实验装界见表14-2。

(3)抗冻水灾火剂
在我国北方，冬天气温较低。

为了防止水结冰，应在水中加入防冻剂。

提高水的耐寒性，制成抗冻水灭火剂。

防冻剂的作用就是降低水的冰点。

常用的防冻剂有盐类;’如氯化钠、碳酸钾、氯化镁和氯化钙等，以及有机物质，如乙醇、乙二醇、丙二醇、甘油等。

防冻剂的选用，要根据具体情况综合考虑。

例如，如果使用地下水，水中钙、镁离子较多，就不宜使用碳酸钾，因为会形成碳酸钙沉淀。

如果在水中还加人了其他灭火物质，应考虑它们之间的配伍相容性。

(4)减阻水灭火剂
在水中加入微量的高分子聚合物可以改变水的流体动力学性能，降低流动阻力，使水射流更加密集，增加射程，这种类型的灭火剂称为减阻水灭火剂。

常用的减阻剂有聚丙烯酞胺、聚氧化乙烯加.尔树脂等，其分子量在106量级，添加浓度在0.01%~~5%之间。

例如上海机械学院研制的PwC和PW-30型高分子减阻剂，成功地应用在城市消防工作中。

采用浓度为(100--150) X 10-6的Pwc和PW-30稀溶液，在上海、兰州等城市进行现场消防试验，灭火效果很好，主要数据见表4-3。

由表可见，加人减阻剂，流量增加了57.1%，射程增加了107%，达1倍以上。

（5)增稠水灭火剂
在水中加入增稠性添加剂，可使水的黏度增加，显著提高水在物体表面的黏附性能，在物体表面形成黏液覆盖层，减少水的流失，提高灭火速度，还可有效地防止水的流失对财产和环境的二次破坏。

这种类型的灭火剂称为增稠水灭火剂，是灭火剂研究的重要方向之一。

常用的增稠剂分为无机增稠剂和有机高分子增稠剂。

无机增稠剂如水玻璃(硅酸钠凝胶溶液)，配成20%——40%的水溶液作为灭火剂。

该灭火剂具有一定的黏度，能黏附于物体表面。

在火焰的烘烤下，可逐渐变成阻燃的固体防护层。

在高温下水玻璃还能发泡，使防护层变厚。

从而隔绝空气，防止火的蔓延，扑灭火灾。

尤其适用于森林等大面积火灾的灭火。

水溶性高聚物如聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠(CMC)等也可作为增稠剂，制成灭火剂，可利用普通灭火器械喷洒该灭火剂扑灭森林火灾，其黏液可黏附在枝叶之上，起到灭火作用与水相比，黏液不易流入土壤，亦不易蒸发，可在森林火区周围形成防火隔离带。

(6)其他新型水灭火剂
最近几年来，水系灭火剂的发展迅速，出现了许多新型灭火剂。

在德国、日本等国家，在水中加人吸水性颗粒添加剂制成的新型灭火剂已得到推广使用。

吸水性颗粒吸水并膨胀，从而使一部分水保持在.颗粒中，一部分水仍成游离状态。

当喷洒到物体表面后，部分游离水会流失，而吸水性颗粒则会停留在物体表面，形成覆盖层，增强了灭火效果。

在日本，.使用IM-300和IM-1000(一种丙烯酸与淀粉共聚物颗粒)作为添加剂。

该添加剂具有吸水膨胀性能，吸水倍数可达1000倍。

在扑灭模拟木材火灾实验中，使用101灭火剂，lOs 内即可灭火;而使用清水灭火时，需181L水，灭火时间达3 min。

该灭火剂涂于木板表面，将木板面放在距火焰10cm处烘烤，在3min内木材不会被引燃。

在德国，使用Hydrex型丙烯酸或甲基丙烯酸盐共聚物，按0.4%的比例加人水中，即可制成灭火剂。

其中吸水颗粒的含水量占总水量的50%以上。

灭火时间和灭火用水量可减少30%^~35%，水的流失可减少85%。

为了防止高吸水颗粒在加入水中时胶结成块，影响其在水中的分散速度，可在高吸水颗粒中掺人聚乙烯醇300或400或磷酸二铵作为隔离剂。

隔离剂在吸水性颗粒之间形成屏障，从而防止吸水性颗粒的胶结，加快其分散、吸水和膨胀速度。

SD系列强力灭火剂是天津消防研究所研制的一种新型水系灭火剂，有SD-8和SD-18两种型号，其主要成分为:水为70%~~75%;混合盐为15%--20%;助剂为3%-5%，润湿剂为1%-2%;增稠剂为0. 5% -2%;其物理性能见表4-4。

加人混合盐可以降低其凝固点，增稠剂可以提高私附性，而湿润剂提高了灭火剂在可燃物中的渗透性。

SD强力灭火剂主要适用于扑救固体物质火灾(A类火灾).其灭火效能与其他灭火剂的对比见表4-5。

表中的灭火级别表示了木垛的大小，数值越大，则木垛越大。

如5A级别的木垛，木条长50cm，每层5根。

而8A级别的木垛，木条长80cm,每层8根。

从表4-5中可见，SD 系列强力灭火剂可灭13A-21A级别的火灾，灭火性能高于其他类型的灭火剂。

冷火302灭火剂是美国北美环球公司生产的新型灭火剂，在水中加人添加剂，提高水对火区的冷却能力，使灭火效率显著提高。

生产这类产品的还有美国环境安全公司，其产品名称为FLAREX, CURUDEX, COALEXH和TIREX。

(7)水系灭火剂中的防腐剂和抗蚀剂
为了保证水系灭火剂的储存稳定性和减少容器的锈蚀，需在水中加人防腐剂和抗蚀剂。

水系灭火剂在长期储存时，水中会滋生各种细菌、霉菌，使灭火剂产生沉淀和异味，降低灭火性能。

常用的防腐剂有苯甲酸（钠)，甲酚钠、山梨酸钾、苯菌灵、水杨酸苯胺、垵盐型阳离子表面活性剂笋:加人量一般为0.01%~~0.1%。

水系灭火剂对金属容器的腐蚀也是不容忽视的。

防止腐蚀的方法有两种：一种是在金属容器的内壁涂上保护材料层(例如塑料)，另一种是在水中添加抗蚀剂，抑制腐蚀。

抗蚀剂的抗蚀原理如下。

1.用氧化剂在金属表面形成一层致密的氧化层，阻止金属的进一步腐蚀。

这种类型的抗蚀剂主要是无机阳性抗蚀剂，如碱金属的磷酸盐、铬酸钾及亚硝酸钠等氧化剂。

2.减慢金属锈蚀的原电池反应。

金属表面的锈蚀反应在阳极区发生氧化反应，消耗水中的溶解氧，在阴极区发生还原反应，产生OH-。

如果加入有机抗蚀剂，如单宁酸、抗坏血酸等，可以吸收水中的溶解氧;如果加人无机阳性抗蚀剂，如碳酸氢钾，它能在阴极区同OH反应生成碳酸钙保护层，从而减缓金属锈蚀反应。