涡喷消防车工作原理及实战应用

摘要：近年来，涡喷消防车作为一种新型的执勤战斗车，逐步投入到各级消
防部队的灭火救援战斗中，涡喷消防车由于技术含量高，灭火救援性能强，受到各级消防部队的广泛关注，从2010年1月至今，曲靖支队、特勤支队、楚雄支队、玉溪支队分别购置涡喷消防车提升部队灭火救援能力，本文结合玉溪支队涡喷消防车的性能、特点，研讨涡喷消防车在灭火救援实战中的应用。

关键词：涡喷消防车；灭火救援研究
随着社会经济的快速发展，城市规模的不断扩大，石油化工、高层建筑、大型商场以及娱乐场所比较集中并且与日俱增，各种致灾因素也急剧增多，消防部队在政府履行社会管理和公共服务职能，加强社会应急救援、处置突发事件、危机管理等方面的作用日益凸显。

新修订实施的《消防法》赋予了消防部队防火、灭火、应急救援“三位一体”的法定职责，为更好地履行职责使命，服务地方经济社会发展，玉溪支队于2010年12月斥巨资购置了一辆涡喷消防车，由于涡喷消防车价格昂贵，配备各级消防部队后，如何发挥其最大的效能，为社会经济发展服务，成为摆在消防官兵面前亟待解决的一个问题。

涡喷消防车的工作原理及灭火机理
涡喷消防车的工作原理
玉溪支队购置的涡喷消防车采用航空涡轮喷气发动机，架设于高性能汽车底盘，配装常规消防车的容罐、消防泵，具有和常规消防车相同的高速行驶能力，具备装备常规灭火和涡喷发射两套灭火系统。

涡喷消防车以歼5战斗机WP—5型涡喷发动机为主动力，在发动机工作时，空气进入压气机，在其中受离心力的作用经压缩后的空气进入燃烧室。

当燃油经工作喷砠喷入燃烧室内的火焰筒中时，与进入燃烧室内的部分压缩空气混合并燃烧，其余压缩空气沿火焰筒侧壁的进气孔进入火焰筒内，以进行补充燃烧，并与燃气混合，降低燃烧气温度，燃烧后的高温高压气体以高速冲击涡轮叶片，将灭火剂撞击成雾状颗粒，以巨大动能，远距离，高强度，大范围地喷射直接灭火。

灭火机理
涡喷发动机产生的高压气体将水撞击后，改变了水的物理性能，变成了细水雾，提高了水的灭火效果，细水雾的粒径一般在40微米至200微米范围内，比表面积较一般水滴大1700倍，在火场中能完全蒸发，吸热效率高，冷却效果好，可以射入火区深部，灭火效果大大提高。

细水雾灭火剂在灭火过程中具有以下特性阻止燃烧进行：
水雾冷却气态燃烧产物
水雾冷却气态燃烧产物主要是通过传导和对流实现的。

水雾在传热方面拥有巨大的优势在于其巨大的比表面积。

水雾的蒸发涉及传热和传质两个过程，
在这两个过程中，热量通过传导和对流从周围“烟气”转移到雾滴表面，同时水蒸气通过对流和扩散逸入热气流中。

水雾冷却固体可燃物表面
除了从热烟气吸热外，水雾也从灼热固体表面，包括难烧可燃物（A类火灾），未燃可燃物和各种不燃物表面（如墙、金属结构）吸收热量。

水雾引起的热辐射衰减
水有吸收热辐射的能力,在消防中水雾的高密度冲击中，极其迅速的蒸发，产生高强度的吸热屏障，遮断热辐射的传递，降低对燃料的热反馈。

并且，水雾可以使消防队员免受火场热辐射的威胁。

水雾的惰化作用
由于水雾的直径较小，比表面积较大，吸收热量后，迅速蒸发，变为水蒸气，体积能膨胀1700多倍。

在这个过程中，惰化介质（水蒸气）能限制火焰向外传播，并且使被“包围”的火焰窒息。

对于有屏蔽空间而言，雾滴汽化前，氧含量为21%，氮含量为79%，随着水的迅速汽化，水蒸气含量将迅速增大，同时氧含量迅速减小，当氧含量在火源周围空间减小到16～18%时，火焰将被窒息。

涡喷消防车的性能数据
玉溪支队购置的涡喷消防车，车长11米，宽：2.5米，高：3.95米，满载质量：24.6吨，水罐容量：4吨，泡沫罐容量2吨，涡喷发动机喷射功率≥6000kW、涡喷发动机的出口射流速度≥300m/s、出口温度可以达到200～300℃，喷射水雾流有效灭火距离≥80m、扑灭80平方米油池火的时间≤10s。

该车配有无线遥控控制车载炮，有效射程为60米。

该车还加装有线自动遥控系统，在30m范围内,对涡喷灭火系统的旋转、俯仰实行操作。

涡喷消防车的特点
涡喷消防车是将航空燃气涡轮发动机作为喷射灭火剂的动力，涡喷发动机产生出4000千瓦的喷射功率，它以高速气体射流为载体，使流量为80升/秒的直流水与高速气体射流在加速器内发生撞击，产生出大流量的“气体-细水雾”射流（或“气体-泡沫-超细干粉灭火剂”射流），实现了大比表面积灭火剂的远距离、高强度的喷射，有效喷射距离可达60～80米，瞬间可覆盖200平方米的火场面积，比常规消防车的灭火能力高出8～10倍，功率质量比大于100
千瓦/吨。

针对石油化工火灾，在水中加入6％的水成膜泡沫剂，涡喷消防车高速气体射流冲击、剪切泡沫混和液时，由于空气的体积流量是液体体积流量的几十倍，在强气流作用下所有的混和液均生成粒径为2～3mm的没有液态水存在的泡沫珠（“干泡沫”）。

如喷射1分钟，泡沫珠射流便能形成平均5厘米厚、覆盖200平方米面积的泡沫层。

泡沫珠坠地后没有流动性，但却有很好的附着力，直接吸附在形状复杂的物体表面，形成稳定的泡沫覆盖层，免除了泡沫射流需经
流淌才能形成均匀覆盖层所需的时间，有强大的阻止油火复燃的能力。

涡喷消防车是世界上具有高速行驶能力的喷射功率最大的喷射细水雾或复合灭火剂的消防车，已在机场和油田消防中发挥出巨大灭火威力，主要用于油田、石化工厂、天然气泵站、机场等需要快速扑灭油气大火的场所。

涡喷消防车在灭火救援实战中的应用
灭火效能：
灭火：涡喷消防车在火灾现场灭火时，涡喷灭火系统将灭火剂大流量、高速度、高强度沿水平方向射入，喷射距离远，穿透火焰中心能力强，大幅度的提高了灭火效率，减少了水渍灾害和环境污染，可达到短时间快速灭火目的。

冷却：涡喷消防车的冷却效能主要体现在水炮口径大，流量高，灭火剂喷射后呈喇叭形扩散，经实地测试，最大扩散弧度达50米以上，可对需冷却的部位进行全位、包裹式的冷却，特别是针对石油化工火灾对油罐的保护，效果较为明显。

通风、排烟：涡喷消防车对火场实行正压通风，排除浓烟，提高火场的能见度，减少“轰燃”的可能，便于组织消防人员的进攻和掩护撤退。

在扑灭火灾后的火场及大型石油化工企业的泄露现场，可以实行正压送风，能迅速的冷却降温，稀释有毒有害气体，保护消防人员和抢救受害群众。

分隔火场：充分利用涡喷消防车的巨大动能，从着火部位一侧进行喷射，可阻止火势越过喷射区域，有效防止蔓延，对邻近建筑进行保护，避免火灾造成更大的损失。

救援效能：
洗消：针对化学危险品泄漏事故，涡喷消防车利用涡喷发动机喷口喷出的燃气射流的高温、高速效应，对大型装备的表面连续喷吹，使毒剂蒸发和分解，生物战剂失效，放射性污染消除，使其达到允许剂量范围之内。

涡喷消防车进行洗消时，还可以将需要进行中和的原料放入车载水罐，利用涡轮发动机将其喷谢出来，从而达到大面积、快速洗消的目的。

扫雪、除冰：由于涡喷发动机出口温度高，可以利用高温、高速效应，实施扫雪、除冰、等社会公众服务相关工作。

还能利用涡喷发动机的高温、高速效应，施放屏蔽烟雾，（在风速为3m/s的等温条件下）屏蔽长度不小于1km,宽度不小于100m。

改变风向：化学危险品泄漏后，风向对救援人员及附近居民的安全影响较大，涡喷消防车可以利用近4000千瓦的喷射功率，将高速气体对危险品附近的部分风向进行改变，从而利用救援工作的开展。

控制爆燃：涡喷消防车可以用产生的细水雾来惰化、稀释燃气混合气,减少火焰的传播速度，降低燃气爆燃的压力。

在一个封闭空间中，通过加入细水
雾可以使燃气的可燃极限浓度范围变小,而在敞开空间中，通过高动量的细水雾的卷吸作用可以将空气卷吸进燃气中，从而非常迅速地将燃气浓度稀释到可燃极限之下。

在伴随有冲击波的高速火焰情况下,由于冲击波能将细水雾的雾滴粉碎为特性粒径为0.1～1μｍ的超细水雾,可以降低爆燃压力,同时超细雾滴能在极短的时间内迅速蒸发,吸收爆燃过程中释放的大量燃烧热量,从而将火焰扑灭。

在低速到中速燃烧情况下,细水雾的作用效果不太明显。

涡喷消防车在灭火救援中的战斗编成及战勤保障
涡喷消防车功率大，油耗高，出水量快，在灭火救援现场，如果只凭涡喷车单独处置灾情，其作用在短时间内就会停止，根据涡喷车性能及工作原理，需对涡喷车灭火救援进行战斗编成才能发挥其更大的作用。

以涡喷车出水量80升/秒计算，其每分钟用水量为4800升，如需不间断工作5分钟，用水量为24000升，除去涡喷车自身所载的4吨水，还需要2辆载水量10吨的消防车对其供水，才能满足灭火救援需要。

根据计算可知，涡喷车要保持不间断作业，必须安排大功率消防车对其接力供水，或采用市政消防栓不间断供水。

涡喷车在灭火救援现场，除去供水是必须亟待解决的问题外，还必须做好涡喷发动机油料的补给，涡轮发动机油耗为1000升/小时，灭火救援时战勤保障加油车必须在现场随时进行油料补给。

结束语
涡喷消防车作为一种新型的灭火装备，各级消防部队如果能将其发挥到最大的效能，真正将利器用在刀刃上，消防部队的职能作用将发挥得更加突出，才能为地方经济发展作出新的、更大的贡献。