CN117258206A - 忌水危化品火灾用消防砂及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于消防灭火救援行业用品及其制作方法，特别涉及一种忌水危化品火灾用消防砂及其制作方法。岩经高温膨胀后内部形成蜂窝状孔隙结构的特性，并且对液体具有吸附性的特点来制作成消防砂进行灭火。利用膨胀珍珠岩颗粒对液体的吸附性，将膨胀珍珠岩颗粒浸泡在灭火药剂的饱和溶液中，搅拌均匀，充分浸泡饱和后沥出，然后低温烘干，再循环多次浸泡、搅拌均匀、充分浸泡饱和后沥出、低温烘干，浸附灭火药剂的膨胀珍珠岩颗粒形成消防砂，消防砂的容重小于忌水液体危化品的比重。充分利用二氧化碳优良的灭火的特性对可燃物进行灭火。产生大量的水蒸气，形成气幕，既降低了火场温度，又有效隔绝了氧气。阻滞了金属罐体和储液温度的上升速度。

Description

忌水危化品火灾用消防砂及其制作方法

技术领域

本发明属于消防灭火救援行业用品及其制作方法，特别涉及一种忌水危化品火灾用消防砂及其制作方法。

背景技术

忌水液体危化品储罐火灾，危害性极大。如果扑救不及时，采用灭火剂不当，方法不正确，往往会发生爆炸、沸溢、喷溅、储罐高温破裂、流淌火，造成消防救火人员伤亡，设备财产损失，环境污染。沸溢性油品储罐火灾时，缺乏手段控制、推迟、避免储罐发生沸溢和喷溅的时间和危险。酮、醇、酯、醚、醛、胺等类极性液体危化品火灾，该品类是天然的消泡剂，各类消防泡沫无法在液面上形成有效覆盖。储罐火灾，高温下罐壁极易失效、破裂、垮塌，形成大范围流淌火，缺乏手段保护、维持火灾中储罐壁的有效性。大型化工企业、聚集型储罐区火灾、爆炸，会引发连锁反应，产生灾难性后果。

普通消防砂，平时放置在消防砂箱（池）内，只能用人工抛洒覆盖火源，效果有限又极近危险源。普通消防砂和干粉灭火剂比重在1.47至2.9之间，对液体火灾发生时进行投放灭火，消防砂和干粉灭火剂会迅速沉降到液体底部，不但没起到灭火效果，反而增高了液面高度，增加了液体溢出储罐外并形成流淌火的危险。

一般池火的燃烧特性跨越非常大，7.1cm直径油盘池火为层流燃烧，30cm直径油盘池火为过渡阶段燃烧，而100cm以上直径油盘池火为充分湍流燃烧。随着油盘直径和燃烧面积的扩大，热辐射流密度、强度和火焰高度、灾害性呈正比例几何性增长。一是罐体内存在水垫层或积水层，由于宽沸程油品长时间燃烧，形成的热波逐层向下传导至罐底水垫层，达到并超过水的沸点，大量过饱和蒸汽不断聚积产生高压，冲破上部油品重量并携带着油品，形成向上空喷射或爆射，发生喷溅；二是大量消防灭火泡沫（3%或6%）层受热破灭，泡沫消溃产生大量的水，一部分被蒸发掉，一部分沉入罐底，到达水垫层，同时抬升了液面。喷射的消防冷却用水和消防泡沫量越大，沉入罐体的水越多，造成受热沸溢、喷溅的可能性越大。储罐内液体燃烧产生的高温和热量，迅速蒸发、摧毁和破坏消防泡沫，使灭火泡沫无法实现持久有效覆盖。

大型油罐火灾，需采用喷射大量的二氧化碳灭火，但是二氧化碳灭火器往往都是小型容器具，大型的二氧化碳罐车在保存、运输和使用中存在极大的危险隐患，自身就是重大危险源。国内、外消防灭火救援领域还没有大型二氧化碳气体灭火车。二氧化碳气体的喷射距离只能在5-9米左右，大型储罐直径往往在100米左右，高度达20米。距离远就喷不到火场中心，对火灾现场不能实现快速有效救火。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种质量轻、能漂浮覆盖在罐内液面上、能实现远距离喷射、遇高温释放出二氧化碳和水蒸气、灭火性能好的忌水危化品火灾用消防砂及其制作方法。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：忌水液体危化品储罐火灾用消防砂采用的载体为膨胀珍珠岩，灭火材料为碳酸氢钠或碳酸氢钾。

膨胀珍珠岩：是珍珠岩矿石粉碎后，经过1000-1380度的高温烧胀而成，膨胀珍珠岩的堆积密度为80-150kg/m³，吸水量为自身重量的2-3.5倍，

膨胀珍珠岩是珍珠岩矿砂经预热，瞬时高温焙烧膨胀后制成的一种内部为蜂窝状结构的白色颗粒状的无机材料。其原理为:珍珠岩矿石经破碎形成一定粒度的矿砂，经预热焙烧，急速加热(1000℃以上)，矿砂中水分汽化，在软化的含有玻璃质的矿砂内部膨胀，形成多孔结构，体积膨胀10-30倍的非金属矿产品。本发明就是利用珍珠岩经高温膨胀后内部形成蜂窝状孔隙结构的特性，并且对液体具有吸附性的特点来制作成消防砂进行灭火。

碳酸氢钠：分子式为NaHCO₃，是一种无机化合物，呈白色结晶性粉末，无臭、味咸，易溶于水；在潮湿空气或热空气中温度超过60度即缓慢分解，产生二氧化碳，加热至270℃完全分解；可应用于生产酸碱灭火器和泡沫灭火器；

碳酸氢钾：分子式为KHCO₃，是一种无机盐，为无色透明单斜晶系晶体或白色晶体；无臭、味咸，易溶于水，其水溶液呈弱碱性；碳酸氢钾在空气中稳定，加热至100-120℃则分解，200℃时完全分解，失去二氧化碳和水而成碳酸钾，可用于石油、化学品之灭火剂；

碳酸氢钠和碳酸氢钾这两种物质均属于离子化合物，在溶液中以离子状态存在，其离子直径（或长度）是10的负10次方米，颗粒级别远低于纳米颗粒（纳米颗粒长度为10的负9次方米），具备更大的比表面积，故可以称为超纳米颗粒。

用上述三种原料制作忌水液体危化品储罐火灾用消防砂的方法是：步骤一，取膨胀珍珠岩若干公斤，将取好的膨胀珍珠岩颗粒放入60-80℃温度下的碳酸氢钠的饱和溶液中浸泡，并搅拌均匀，当膨胀珍珠岩颗粒被充分浸泡饱和后沥出，在低温下烘干；第一次浸附烘干后的膨胀珍珠岩颗粒重量增重72.7%；步骤二，将烘干增重后的膨胀珍珠岩颗粒第二次浸附在60-80℃温度下的碳酸氢钠饱和溶液中搅拌均匀，充分浸泡饱和后沥出，低温烘干，第二次浸附烘干后的膨胀珍珠岩颗粒比初重的重量增重145.4%；步骤三，将第二次低温烘干后的膨胀珍珠岩颗粒第三次放入60-80℃下碳酸氢钠饱和溶液中浸泡，搅拌均匀，当膨胀珍珠岩颗粒充分浸附饱和后沥出、低温烘干，第三次烘干后的膨胀珍珠岩颗粒比初重的重量增重218.1%；步骤四，将第三次烘干后的膨胀珍珠岩颗粒第四次浸附在60-80℃下的碳酸氢钠饱和溶液中，待膨胀珍珠岩颗粒充分浸附饱和后沥出，低温烘干，第四次烘干后的膨胀珍珠岩颗粒比初重的珍珠岩增重290.9%；膨胀珍珠岩颗粒在碳酸氢钠饱和溶液内浸附的次数，是根据膨胀珍珠岩颗粒低温烘干后的容重及所含的碳酸氢钠在270℃温度下完全分解释放的二氧化碳、水蒸汽是否达到灭火功能而定。采用膨胀珍珠岩与碳酸氢钾饱和溶液浸附，取若干公斤膨胀珍珠岩、碳酸氢钾饱和溶液，步骤一，将膨胀珍珠岩颗粒放入60-80℃温度下的碳酸氢钾的饱和溶液中浸泡，并搅拌均匀，当膨胀珍珠岩颗粒被充分浸泡饱和后沥出，在低温下烘干，低温烘干后膨胀珍珠岩颗粒比初重增重272.7%；步骤二，将第一次浸附低温烘干后的膨胀珍珠岩颗粒第二次浸附在60-80℃温度下的碳酸氢钾饱和溶液浸附，搅拌均匀，充分浸泡饱和后沥出，低温烘干，第二次低温烘干后的膨胀珍珠岩颗粒的重量比初重增重545.4%；膨胀珍珠岩颗粒在碳酸氢钾饱和溶液内浸附的次数，是根据膨胀珍珠岩颗粒低温烘干后的容重及所含的碳酸氢钾在200℃温度下完全分解释放的二氧化碳、水蒸汽是否达到灭火功能而定。

经过碳酸氢钾或碳酸氢钠饱和溶液浸附、烘干后的膨胀珍珠岩颗粒的容重小于各类重质油品、燃料油、宽沸程沸溢性油品的比重，使浸附过碳酸氢钠或碳酸氢钾灭火药剂的膨胀珍珠岩即消防砂在灭火过程中能漂浮在燃烧的各类重质油品液面上面，在油燃烧高温情况下，消防砂中的碳酸氢钠或碳酸氢钾分解释放出能够灭火的二氧化碳和水蒸气，使火焰熄灭。

本发明的有益效果是：忌水危化品火灾用消防砂及其制作方法，是在碳酸氢钠或碳酸氢钾饱和溶液下生产出来的，这两种物质均属于离子化合物，在溶液中以离子状态存在，在本发明的制作方法下，碳酸氢钠或碳酸氢钾灭火药剂能深度浸附在高温膨胀后的珍珠岩的蜂窝状的超大比表面积的结构中，带有超纳米级碳酸氢钠或碳酸氢钾的膨胀珍珠岩颗粒，具备强大的灭火功能，即是本发明称为的消防砂。制成的消防砂颗粒比重小于0.7吨/立方米，但是还是有一定的重量的，可以用专业的消防喷射设备远距离的将消防砂喷射到燃烧现场。在各类重质油品和宽沸程油品液面上形成不间断的相对稳定的隔热软浮层，漂浮、覆盖在燃烧的液面上，形成稳定的隔热层。燃烧发生和发展的四个条件是可燃物、助燃物、引火源、链式反应自由基，消防砂喷射到燃烧油品的上方，由于比重比可燃物轻，可以漂浮在可燃物上面形成一层漂浮的颗粒砂层，可以阻止可燃物与助燃物也就是氧气的接触反应，消防砂层可以起到隔热的作用，对燃烧中链式反应自由基的成立条件进行了限制和消除，也就起到了灭火的作用；消防砂层遇到火灾现场高温的条件，能将消防砂蜂窝状结构的孔隙中多次浸附的碳酸氢钾或碳酸氢钠等灭火药剂，经过高温化学反应后释放大量的二氧化碳和水蒸气，充分利用二氧化碳优良的灭火的特性对可燃物进行灭火。产生大量的水蒸气，形成气幕，既降低了火场温度，又有效隔绝了氧气。达到一定隔热厚度的消防砂漂浮层，在燃烧液面的上方占据了罐内气相燃烧空间，避免了液体燃烧对储罐干壁的直接贴近热辐射，阻滞了金属罐体和储液温度的上升速度；储罐干壁是指盛装液体的储罐没有与液体接触的即液面上方的与空气接触的罐壁部分。那么，就能有效的阻断、减弱、甚至消除了爆炸、沸溢、喷溅、储罐高温破裂、流淌火等危险状况。浸附灭火药剂的消防砂，容重小于各品类极性可燃液体比重，能漂浮并覆盖在可燃液体表面，给各类泡沫提供了固体落脚点，使泡沫或抗溶性泡沫灭火剂在一定厚度的消防砂软浮层（床）上形成和铺展，改变了泡沫灭火剂的形成和铺展条件，避免了各类灭火泡沫与可燃极性液体液面的直接接触，保护泡沫层覆盖的稳定性、有效性和持久性。还避免了二氧化碳运输的不便和危险隐患，充分利用了二氧化碳的灭火性能，并且尤其对大量二氧化碳灭火有需求的重质油品储罐火灾有巨大效果。本发明制作的消防砂为固体状，运输方便安全，储存的条件、成本不高，常温干燥条件下就能达到储存要求。

以下结合实施例具体说明。

实施方式

实施例1,膨胀珍珠岩，是珍珠岩矿石粉碎后，矿砂经高温（1000-1380度）烧胀而成，膨胀珍珠岩成品分两种：开口珍珠岩和闭口珍珠岩（又称玻化微珠）。珍珠岩消防砂的制作原理及方法：膨胀珍珠岩的堆积密度为80-150公斤/立方米，吸水量为自身重量的2-3.5倍。利用膨胀珍珠岩的吸水性，将其浸泡在干粉灭火剂的主要灭火物质（如：碳酸氢钾、碳酸氢钠）的饱和溶液中，均匀搅拌饱和后沥出，然后低温烘干。

下表是碳酸氢钠和碳酸氢钾在不同温度下的溶解度，碳酸氢钠的密度为2.159g/cm3，碳酸氢钾的密度为2.17g/cm3。

浸附灭火药剂的膨胀珍珠岩颗粒中的水分被烘干蒸发，有效灭火物质以超纳米级颗粒形式被浸附在膨胀珍珠岩颗粒的蜂窝状结构中。经多次浸泡、搅拌、饱和沥出、低温烘干，浸附在膨胀珍珠岩颗粒中的灭火药剂量不断加大，膨胀珍珠岩的比重不断增大，最终，灭火药剂将膨胀珍珠岩层层浸附、完全包裹。但要控制最后得到的膨胀珍珠岩颗粒砂的总体容重要小于0.7吨/立方米。这样就能保证该携带灭火药剂的消防砂能够漂浮在各种类重质油品或宽沸程油品的液面上。

各类重质油品、燃料油、宽沸程沸溢性油品比重均大于0.7吨/立方米。如原油比重介于0.75-0.95吨/立方米之间，小于0.9的为轻质原油，大于0.9的为重质原油；稀释沥青的比重在0.95-0.98附近；重油的比重一般在0.82-0.95之间；燃料油的比重一般0.8-0.98之间。根据比重与浮力原理，携带灭火药剂的膨胀珍珠岩颗粒，可以在各类重质油品和宽沸程油品液面上形成不间断的相对稳定的隔热软浮层（床），漂浮、覆盖在液面上，且有一定隔热厚度的固体颗粒浮层。由于颗粒易于贴近罐壁聚集的器壁效应，消防砂更易于聚集在燃烧罐体的近罐壁处，有效隔离、隔绝、阻止、减少燃烧火焰对罐壁的贴近直接加热和对罐内可燃液体的热辐射，消防砂浮层厚度越大，隔热效果越好，产生的浮力越大，使得罐内液体不至于快速升温。大量消防砂颗粒的投放体积抬升了罐内液面高度，挤占、缩小并填充罐内气相燃烧空间。使燃烧产生的热量有效地排挤出罐外，火焰及热量向罐体外部、上部空间释放。保护储罐液面上方原来裸露的干壁部分面积不被直接加热，从而维持罐体承载的有效性。浸附在膨胀珍珠岩颗粒中的灭火药剂，遇高温发生反应，在储罐内释放出大量二氧化碳和水蒸气。根据计算与实验：1000g碳酸氢钠高温下270度时，完全分解，释放二氧化碳145.8L，水蒸气125.5L。1000g碳酸氢钾高温下200度时，完全分解，释放二氧化碳122.5L，水蒸气115L（计算与实验所得数值基本相符）。产生的二氧化碳气体沉积、聚集在储罐内液面上方、气相燃烧空间底部，阻止火焰燃烧；产生的水蒸气，降低燃烧区域温度，笼罩在燃烧液面上方形成气幕，隔绝空气，起到大型储罐液体火灾的气体灭火作用。在罐内液面上形成具有一定厚度的消防砂颗粒层，砂层颗粒间隙和孔隙微小而密集，正符合阻火器中阻火芯层结构原理，使巨大的火焰通过漂浮的、密集的消防砂层后，被分割、挤压成若干细小的火焰流，降低燃烧强度和剧烈程度。从而减少对储罐内液体和储罐壁的热辐射、热对流和热传导。储罐内的重质油品，燃烧速率和向液体深部形成的热波温度大大降低。降低、推迟、避免燃烧罐体产生沸溢和喷溅发生的时间和危险。为消防人员实施泡沫灭火，从容采用各种灭火手段，创造了时间和机会。同时也保障了储罐、消防人员、消防设备的安全。

膨胀珍珠岩有特别强的吸附性，某学校体育馆就由于在施工过程中，在体育馆顶部堆放了大量膨胀珍珠岩颗粒，导致下雨后珍珠岩吸水，重量增加了数倍，结果将该体育馆压塌。本发明也是利用了膨胀珍珠岩对液体的吸附性，浸泡在碳酸氢钠或碳酸氢钾饱和溶液中，重量增加数倍，使膨胀珍珠岩吸附能够灭火的大量有效灭火药剂。

本发明还不仅限于将膨胀珍珠岩颗粒附着、包裹碳酸氢钠或碳酸氢钾灭火药剂。膨胀珍珠岩颗粒经高温膨胀后会形成蜂窝状结构，蜂窝状结构的内外孔隙的比表面积经过一定的加工工艺后，会附着有碳酸氢钠、碳酸氢钾等灭火药剂，这类灭火药剂层层覆盖，最终将膨胀珍珠岩浸附、包裹住，形成了具有有效灭火功能的消防砂。

实施例2，实验材料：20L消防砂（碳酸氢钾制），容重550公斤/立方米。采用钢制油桶A、B两只，直径550mm，高度500mm。为节省燃料和模拟宽沸程重质油品的含水性，注入水作为垫层，两油桶内水垫层液面高度均为200mm，水温20度。A桶加入25L车用机油，B桶加入25L变压器油，A、B两油桶内混合液面高度为315mm. 泡沫消防车上取3%灭火泡沫液20L。（步骤1）：点燃A桶车用机油，5分钟后，红外线测温仪显示火焰高度720mm，温度1510度，有黑色浓烟伴随火焰翻腾。倒入消防砂（碳酸氢钾制）10L，消防砂漂浮于液面上，3秒钟后火焰熄灭。油桶内伴随产生白色水蒸气及烟雾，高度1500mm。灭火后测得油温125度，水垫层温度67度。消防砂均匀覆盖在桶内液面上，无复燃现象。无沸溢和喷溅现象产生。3%灭火泡沫液没有使用上，桶内机油火就已熄灭。（附无间断灭火实验录像1）（步骤2）：点燃B桶变压器油，5分钟后，红外线测温仪显示火焰高度810mm，温度1650度，有黑色浓烟伴随火焰翻腾。倒入消防砂（碳酸氢钾制）10L，消防砂覆盖漂浮于液面上，5秒钟后火焰熄灭。油桶内伴随产生白色水蒸气及烟雾，高度1450mm。测得油温132度，水垫层温度71度。消防砂均匀砂覆盖在桶内液面上，无复燃现象。无沸溢和喷溅现象产生 。3%灭火泡沫液没有使用上，桶内变压器油火就已熄灭。（附无间断灭火实验录像2）

结论：根据比重与浮力的原理，容重小于700公斤/立方米的浸附灭火药剂（碳酸氢钾制）的消防砂，在重质油品燃烧时，可以用作消防砂投放使用。消防砂容重小于重质油品（车用机油、变压器油等）的比重，所以能够漂浮并覆盖在燃烧油品液面上，减少、覆盖了油品燃烧面积，遇高温释放出二氧化碳，产生的二氧化碳气体比空气重，沉积于油罐燃烧液面上方，占据罐内气相燃烧空间下部，由于桶、罐器壁的圈绕保护作用，二氧化碳气体没有被风吹散。产生的水蒸气在液面上方形成了气幕，隔绝空气，降低了燃烧区域温度，参与了灭火。在沸溢和喷溅现象发生前，熄灭了油桶、罐内的火焰。控制了沸溢和喷溅现象的发生。阻止了重质油品火焰燃烧。

可燃、易燃液体危化品火灾，灭火时间长、难度大。主要问题是灭火泡沫在燃烧液面上难以形成、边形成边消溃，形成覆盖的连续性、稳定性和厚度不够。珍珠岩消防砂的制作和使用，将改变液体危化品火灾灭火效果不好的困状。对于火灾中形成的地面泄漏池火、流淌火、不规则尺寸面积的火情，消防砂（各类灭火药剂制），可以阻截、吸附、覆盖该燃烧液体，达到灭火目的。

用膨胀珍珠岩颗粒与碳酸氢钾饱和溶液二次浸跑、搅拌均匀、饱和沥出、低温烘干制成容重700kg/m³、高温200℃下释放能够灭火的二氧化碳和水蒸气的消防砂，其具体数据如表二所示：

11公斤膨胀珍珠岩与碳酸氢钾饱和溶液经二次浸附、沥出、低温烘干后，含碳酸氢钾60KG。在200℃高温下可分解释放二氧化碳7350L、水蒸气6900L。

实施例3，实验材料：稀释沥青50L。为避免损坏和污染场地，准备2.5*4.5米油盘一块。消防砂（碳酸氢钠制，容重450公斤/立方米）1500L。采用专利号为“2020201323415”专利名称为“远距离灭火颗粒发射设备”的远距离消防喷射设备将消防砂喷射到着火地点。喷砂设备距离油盘21米。为避免意外状况发生，申请消防救援支队25吨泡沫消防车一台，备用。（步骤1）将稀释沥青倒入油盘中，点燃，形成全面积油盘火。5分钟后，红外线测温仪显示火焰高度3.7米，火焰温度1360度。有黑色浓烟伴随火焰升腾。（步骤2）启动喷砂炮，对准油盘火方向喷射消防砂。可见消防砂逐渐覆盖油盘火和油盘附近，火焰高度明显降低，火势被压制，有白色水蒸气和烟雾在油盘上空及附近产生。10秒钟后，油盘火熄灭。没有使用上备用的泡沫消防车。（附无间断灭火实验录像3）结论：浸附灭火药剂（碳酸氢钠制）的消防砂，针对地面液体油盘火、流淌火、不规则尺寸面积火灾灭火使用。由于消防砂的原料为膨胀珍珠岩，对各类可燃液体具有极大的吸附性，可以阻截流淌火、吸附可燃液体、覆盖火源。有效降低火焰高度，压制火势，遇高温释放出二氧化碳和水蒸气灭火。可以用于远距离喷砂消防炮使用，每分钟喷射600-800L。使消防人员和消防车、泵、炮远离火场进行灭火作业，避免了各种意外危险发生。但喷射距离和准确性还需要提升。

用膨胀珍珠岩颗粒与碳酸氢钠饱和溶液多次浸附，制成容重低于700kg/m³，高温下释放能够灭火的二氧化碳和水蒸气的消防砂，其具体数据如下表所示：

11公斤膨胀珍珠岩颗粒与碳酸氢钠饱和溶液经过浸附、搅拌均匀饱和后沥出、低温烘干，四次反复浸附、搅拌均匀、饱和后沥出、低温烘干后所取得的最终消防砂，含碳酸氢钠32公斤。在270℃温度下便可分解二氧化碳4665L、水蒸气4016L。

实施例4，酮、醇、酯、醚、醛、胺等类极性忌水危化品火灾，极性液体分子会吸收普通蛋白泡沫中的水分子而破坏泡沫，对泡沫有较强的脱水作用，该品类极性液体具有极强的消泡性能，即便在没有火情的情况下，普通泡沫灭火剂也无法在液面上形成和铺展。抗溶性泡沫灭火剂的效果也不尽理想。泡沫迅速破灭，大量的水会沉入底部，反而增加了液面高度，加大了罐体破裂产生流淌火的危险。利用比重与浮力原理，珍珠岩消防砂的投放和使用，则改变了泡沫灭火剂的形成和铺展条件。浸附灭火药剂的消防砂，容重依然小于各品类极性可燃液体比重，仍能漂浮并覆盖在可燃液体表面，给各类泡沫提供了固体落脚点，使泡沫或抗溶性泡沫灭火剂在一定厚度的消防砂软浮层（床）上形成和铺展，避免了各类灭火泡沫与可燃极性液体液面的直接接触，保护泡沫层覆盖的稳定性、有效性和持久性。具有一定厚度的消防砂，以其在各类可燃液体中向上的浮力和体积取代液面的张力，在液面上形成一定厚度的固体颗粒软浮层（床），无差别支持任何种类的消防泡沫的形成和铺展。这种珍珠岩砂软浮层（床）的投放和形成，可以改变泡沫灭火剂无法直接施救醇、酮、酯、醚、醛、胺等类极性忌水危化品火灾的现状。

实验室准备二甲苯，乙酸丁酯，正丁醇，环己酮，75%酒精，95#汽油各500ml。分别倒入钢化玻璃容器中,标注各品名。（步骤1）将灭火泡沫液分别倒入各容器，可见泡沫立刻被溶解、消失。只有二甲苯、95#汽油容器液面上有少许泡沫残留，随即也破败消溃。（步骤2）将消防砂分别倒入各容器100ml，可见消防砂漂浮并覆盖在液面上，形成的消防砂层厚度为40-45mm。从上口俯视，只能见消防砂颗粒层，已看不到各类液体液面。（步骤3）将灭火泡沫液分别倒入各容器，可见泡沫层完好形成，堆积、覆盖于消防砂层上，泡沫层厚度为35-40mm。3分钟后，泡沫层覆盖基本完好。(附照片1.2.3.)。结论：各品类极性液体，消泡性能极强，即使在不燃烧的状况下，也不支持灭火泡沫在其液体表面存在、形成和铺展。消防砂在各类极性液体液面上能形成一定厚度的固体连续覆盖层，使灭火泡沫有了固体落脚点，不直接接触极性液体液面，泡沫层得到了保护，能够形成、铺展到一定厚度并保持覆盖持久。

实施例5，实验材料：钢制油桶一只，直径550mm，高度500mm。浓度95%的酒精25L。消防车上取3%消防泡沫液两桶，各20L。消防砂（碳酸氢钠制）10L，容重450公斤/立方米。（步骤1）：将25L酒精倒入钢制油桶中，点燃。3分钟后，红外线测温仪显示，火焰高度360mm，火焰温度575度。（步骤2）：将其中一桶泡沫液匀速倒入燃烧的酒精桶中，可见有断续泡沫覆盖面形成，泡沫边形成边消败，火焰高度有所降低，燃烧面积有减小趋势。6-7秒钟后，泡沫逐渐破败消散，泡沫覆盖层逐渐消溃，直至泡沫完全消失，酒精液面重新露出，桶内液面恢复全面积燃烧。（步骤3）：将消防砂（碳酸氢钠制）10L匀速倒入燃烧酒精桶中，可见消防砂逐渐覆盖了酒精液面，火焰流透过颗粒砂层变得细小，桶内液面中心燃烧面积缩小，火焰高度降低。（步骤4）：将另一桶泡沫液匀速倒入该桶中，可见灭火泡沫在消防砂层上形成并铺展，形成的泡沫层厚度4-5cm，3秒钟后酒精桶内火焰熄灭。泡沫层依然连续覆盖在桶内液面颗粒层上，泡沫层厚度稳定，无复燃现象。 （附无间断灭火实验录像4）

结论：以酒精（乙醇）为代表的极性液体火灾，由于该品类液体具有极强的消泡功能，消防泡沫无法在其液面上直接形成和铺展，不能形成长时间稳定的有效覆盖。可以投放使用消防砂（各类灭火药剂制），作为极性液体与灭火泡沫液之间隔离、保护、支撑的中间体。根据重力与浮力原理，只要该消防砂容重小于该燃烧液体比重，就能漂浮在该液面上并形成连续的有效覆盖，遇高温释放出二氧化碳，阻止火焰燃烧。以消防砂层的体积和浮力取代液面的张力，避免了灭火泡沫与极性液体的直接接触，对灭火泡沫提供了具有一定浮力的无间断的固体落脚点，无差别保护、支撑各类灭火泡沫的形成、铺展。保护灭火泡沫不直接接触极性液体，维持泡沫层的厚度、稳定性、连续性和持久性。减少了储罐火灾灭火泡沫和消防用水的总体投放量。

实施例6，浸附灭火药剂的消防砂在消防灭火泵、炮、枪中的喷射状况。在喷砂炮罐中，储备量8000L消防砂，启动喷砂炮，在0.3mpa压力下，9.5分钟喷射完毕。喷射距离25-30米。可以使消防灭火人员和消防车辆、设备远离火场危险，将珍珠岩消防砂投射至火场。（无间断喷砂实验录像1）。从喷射炮罐体上引出消防直流枪，消防胶管可以延伸60-80米，喷射量350-500L/分钟。可以在任何位置、角度操作灭火。具备更高的准确性。（无间断喷砂实验录像2）

使用方法：储罐全面积火灾的灭火救援，应首先喷入和投放吸附、浸附灭火药剂的珍珠岩消防砂，采用专利号为“2020201323415”专利名称为“远距离灭火颗粒发射设备”的远距离消防喷射设备将消防砂喷射到着火地点。采取液下喷入和液上投放均可。在有倾盘、沉盘、覆盘危险时，利用比重与浮力原理，采用液下喷入珍珠岩消防砂，填充浮盘下形成的隐蔽的气相燃烧空间，以颗粒砂层向上的浮力托举浮盘复位。消防砂会迅速在液面上聚积，形成覆盖，覆盖层厚度越大，效果越好。一定厚度的消防砂层的形成，填充占据并减少了储罐内气相燃烧空间，使储罐干壁一直处于颗粒砂层保护下，不再外露，最大限度减少储罐液面上干璧受热面积，降低了罐壁受热量，使储罐内液体不再加剧升温。消防砂层是良好的液面稳定剂，能有效抑制、控制液体形成湍流燃烧，降低燃烧剧烈程度。减少了燃烧面积和对罐壁的直接贴近热辐射，保护储罐璧避免失效、变形、破裂。一定厚度的消防砂层形成的同时，可将着火罐体内液体导出、转移至安全区域。在导出、转移储罐内液体的同时，随着罐内液面的降低继续投放、喷入消防砂，以消防砂的体积替换转移出去的可燃、易燃液体体积。确保储罐干璧一直处于消防砂层的覆盖保护下。珍珠岩消防砂携带、浸附的灭火药剂受热分解，释放出二氧化碳气体和水蒸气，二氧化碳气体比重比空气大，沉积于燃烧液体液面上方，占居储罐气相燃烧空间。产生的水蒸气形成水幕，降低火场温度。二氧化碳和水蒸气共同抑制火焰燃烧。降低了燃烧强度和火焰高度，使燃烧变得稳定。然后再启动喷射灭火泡沫。

任何液体液面都有张力，消防泡沫依靠泡沫自身张力和液面张力浮于表面。储罐或池火火灾，液面温度高，火焰燃烧猛烈，液体分子活动剧烈，湍流燃烧使得液面张力被破坏，稳定性丧失。泡沫很难在燃烧的液面上覆盖和铺展，很大部分泡沫快速破灭沉入液体下面。为形成更多的稳定覆盖的泡沫层，只能更多的使用消防车、炮，喷入更大量的泡沫，同时抬高了燃烧的液面，有可能造成沸溢和喷溅，形成流淌火，对消防人员和设备实施灭火救援造成了潜在的危害。

实施例7，根据燃烧的物质不同，能够粘吸附、浸附各类灭火药剂，同样适用于固体忌水危化物灭火施救，珍珠岩消防砂覆盖形成稳定的隔热层，消防砂能渗透、填充进燃烧物的缝隙中。消防砂层颗粒间隙和孔隙微小而密集，正符合阻火器中阻火芯层结构原理，使巨大的火焰通过密集的消防砂层后，被分割挤压成若干细小的火焰流，降低燃烧强度和剧烈程度，有效隔绝空气，降低燃烧产生的热辐射。所浸附、粘附、携带的有效灭火药剂量，没有施用于液体火灾时的比重差限制，灭火药剂量越多，效果越好。灭火药剂遇热发生反应，阻止、抑制火焰燃烧。具备大型消防设备大剂量喷射条件，在消防泵、炮、枪的喷射过程中，对燃烧物起扑打、覆盖、剥离、打散作用，抑制燃烧和灭火。

膨胀珍珠岩消防砂对忌水固体危化物的灭火试验。步骤一，准备15L膨胀珍珠岩消防砂（碳酸氢钠制）。钢制油桶一只，直径550mm，高度500mm。将轧制油泥约5kg、固体沥青块约5kg、固体酒精50块（约2kg）一同放入油桶内。步骤二，用长把点火器引燃固体酒精块，固体酒精块相继、全部燃烧。红外线测温仪显示火焰高度370mm，温度550度。此时轧制油泥、固体沥青块未被点燃。5.5分钟后，有黑色烟雾产生，火焰由淡红色转为深红、黄红色，轧制油泥和固体沥青块开始燃烧。8分钟后，桶内所有固体危化物充分燃烧。红外线测温仪显示，火焰高度3.5米，温度1280度。伴随黑、黄色浓烟，高度超过20米。步骤三，将准备的15L膨胀珍珠岩消防砂（碳酸氢钠制）迅速投放到燃烧的油桶内，有白色烟雾迅速产生，5秒钟后火焰熄灭。直到烟雾散尽，可见膨胀珍珠岩消防砂在桶内完全覆盖，无复燃现象发生。结论：所制得的膨胀珍珠岩消防砂，可以在忌水固体危化品火灾时投放使用，覆盖并渗透进可燃固体的缝隙中，遇高温产生二氧化碳和水蒸气，使火焰快速熄灭，无复燃。

通过上述实施例，我们得出消防砂灭火的下列结论：液体危化品火灾施救中，消防砂会在液面上形成连续的稳定的覆盖层，减少、阻碍、隔绝液面与空气接触，降低可燃气体挥发量。消防砂浸附、吸附的灭火药剂，遇高温释放出二氧化碳和水蒸气。二氧化碳气体在空气中比重大，沉积于罐内油品液面上部、气相燃烧空间下部，对罐内快速降温、阻止火焰燃烧，起到快速灭火作用。产生的水蒸气，形成气幕，有效降低火场温度，阻止火焰燃烧。密集、细小的珍珠岩颗粒，阻火芯层结构原理使得通过的火焰流变细、变小，降低火焰高度和热辐射范围，降低燃烧强度。降低宽沸程液体燃烧形成向下热波传递的温度和速度。颗粒易于靠近罐壁聚集的器壁效应，减少了火焰对罐壁的直接贴近加热，一定厚度的消防砂层的形成，填充并占据了罐内气相燃烧空间，避免液体燃烧对储罐干璧的直接贴近热辐射，阻滞金属罐体和储液温度上升速度。同时以喷入罐体内消防砂的体积置换罐内液体，在保护储罐壁和罐内液体不被直接加热、烘烤的同时，安全导出、转移、放空罐内可燃液体，真正实现釜底抽薪的效果，降低了储罐火灾潜在的灾害程度。在导出、转移罐内液体的同时，在液面下降过程中，继续投放、喷入消防砂，以消防砂的体积置换、替代转移出去的可燃、易燃液体体积，确保储罐干璧一直处于颗粒砂层保护下，避免受到高温热辐射，确保储罐璧不失效、不变形、不破裂，有效避免了储罐区池火、流淌火的出现。为储罐火灾工艺灭火提供了安全可靠的措施。液面颗粒覆盖层形成的体积和向上的浮力，替代液面张力，有效支持各类灭火泡沫在粗糙的不间断消防砂覆盖层上快速形成、铺展，使形成覆盖的泡沫层厚度稳定、持久、不易破败消损，避免发生火灾复燃的危险。减少消防冷却用水和泡沫总体投放量，节省大量的消防人员和消防设备，同时也减少了消防废水产生的总量和环境污染。推迟、降低、避免了罐体火灾发生沸溢、喷溅的时间和危险，有效保护消防灭火人员和消防设备的安全。降低了储罐火灾实施灭火总攻的难度。利用比重与浮力的原理，同样可以在水溶性可燃、易燃液体上形成覆盖，如酮、醇、酯、醚、醛、胺等类极性液体危化品，同样适用于各类储能电站油类及电解液火灾扑救。形成粗糙、连续稳定的固体颗粒浮床，给各类灭火泡沫提供了连续稳定的固体落脚点，避免极性液体与消防泡沫的直接接触，保护泡沫不破裂、消败。使灭火泡沫层得以快速、顺利形成、铺展、向各部位推进。改变了泡沫灭火剂不能使用在水溶性可燃、易燃等极性液体火灾的现状，无差别支持各类消防泡沫在灭火中使用。适合各类液体火灾的覆盖、施救，储罐内液体能实现安全导流放空转移，为液体火灾灭火救援和工艺灭火创造了无可替代的条件。

液面消防砂浮层的形成，可使干粉灭火剂不至于因为比重过大而沉入液面下，干粉灭火剂完全在消防砂浮床上的火焰中充分反应，达到最佳效果。消防砂浮床可减少、降低消防枪、炮作业时对液面产生的冲击力，避免燃烧液体产生崩溅，发生更大危害。

Claims (6)

1.一种忌水危化品火灾用消防砂，包括膨胀珍珠岩颗粒，其特征在于，膨胀珍珠岩颗粒的比表面积有浸附的灭火药剂。

2.根据权利要求1所述的消防砂，其特征在于，膨胀珍珠岩颗粒蜂窝状结构的内外孔隙的比表面积有浸附的碳酸氢钠灭火药剂，碳酸氢钠灭火药剂将膨胀珍珠岩颗粒完全浸附、包裹。

3.根据权利要求1所述的消防砂，其特征在于，膨胀珍珠岩颗粒蜂窝状结构的内外孔隙的比表面积有浸附的碳酸氢钾灭火药剂，碳酸氢钾灭火药剂将膨胀珍珠岩颗粒完全浸附、包裹。

4.根据权利要求1所述的消防砂，其特征在于，忌水危化品火灾用消防砂的制造方法是，利用膨胀珍珠岩颗粒对液体的吸附性，将膨胀珍珠岩颗粒浸泡在灭火药剂的饱和溶液中，搅拌均匀，充分浸泡饱和后沥出，然后低温烘干，再循环多次浸泡、搅拌均匀、充分浸泡饱和后沥出、低温烘干，浸附灭火药剂的膨胀珍珠岩颗粒形成消防砂，消防砂的容重小于忌水液体危化品的比重。

5.根据权利要求1所述的消防砂，其特征在于，忌水危化品火灾用消防砂的制造方法是，步骤一，取膨胀珍珠岩若干公斤，将取好的膨胀珍珠岩颗粒放入60-80℃温度下的碳酸氢钠的饱和溶液中浸泡，并搅拌均匀，当膨胀珍珠岩颗粒被充分浸泡饱和后沥出，在低温下烘干；第一次浸附烘干后的膨胀珍珠岩颗粒重量增重72.7%；步骤二，将烘干增重后的膨胀珍珠岩颗粒第二次浸附在60-80℃温度下的碳酸氢钠饱和溶液中搅拌均匀，充分浸泡饱和后沥出，低温烘干，第二次浸附烘干后的膨胀珍珠岩颗粒比初重的重量增重145.4%；；步骤三，将第二次低温烘干后的膨胀珍珠岩颗粒第三次放入60-80℃下碳酸氢钠饱和溶液中浸附，搅拌均匀，当膨胀珍珠岩颗粒充分浸附饱和后沥出、低温烘干，第三次烘干后的膨胀珍珠岩颗粒比初重的重量增重218.1%；步骤四，将第三次烘干后的膨胀珍珠岩颗粒第四次浸附在60-80℃下的碳酸氢钠饱和溶液中，待膨胀珍珠岩颗粒充分浸附饱和后沥出，低温烘干，第四次烘干后的膨胀珍珠岩颗粒比初重的重量增重290.9%；膨胀珍珠岩颗粒在碳酸氢钠饱和溶液内浸附的次数，是根据膨胀珍珠岩颗粒低温烘干后的容重及所含的碳酸氢钠在270℃温度下完全分解释放的二氧化碳、水蒸汽是否达到灭火功能而定。

6.根据权利要求1所述的消防砂，其特征在于，忌水危化品火灾用消防砂的制造方法是，采用膨胀珍珠岩与碳酸氢钾饱和溶液浸附，取若干公斤膨胀珍珠岩、碳酸氢钾饱和溶液，步骤一，将膨胀珍珠岩颗粒放入60-80℃温度下的碳酸氢钾的饱和溶液中浸泡，并搅拌均匀，当膨胀珍珠岩颗粒被充分浸泡饱和后沥出，在低温下烘干，低温烘干后膨胀珍珠岩颗粒比初重增重272.7%；步骤二，将第一次浸附低温烘干后的膨胀珍珠岩颗粒第二次浸附在60-80℃温度下的碳酸氢钾饱和溶液浸附，搅拌均匀，充分浸泡饱和后沥出，低温烘干，第二次低温烘干后的膨胀珍珠岩颗粒的重量比初重增重545.4%；膨胀珍珠岩颗粒在碳酸氢钾饱和溶液内浸附的次数，是根据膨胀珍珠岩颗粒低温烘干后的容重及所含的碳酸氢钾在200℃温度下完全分解释放的二氧化碳、水蒸汽是否达到灭火功能而定。