水成膜泡沫灭火系统在地下隧道的应用

水成膜泡沫灭火系统在地下隧道的应用

马化吉

摘要：概述了国内外地下隧道严峻的火灾形势，通过水喷雾、水成膜泡沫喷淋分别对90号汽油的灭火试验对比，以及水喷雾灭火系统在国外的实际使用情况，得出水成膜泡沫灭火系统更适合在公路隧道的应用，从而确保隧道运行安全。

关键词：水成膜泡沫；消防试验研究；试验总结

1 严峻的火灾形势

随着我国社会和经济的发展，地下隧道的建设越来越多，隧道火灾危险性越来越引起人们的普遍重视。 从现有资料表明，在高速公路隧道中，各国事故率见表1。

近年来国内外所发生的重、特大隧道火灾见表2。

表1 在高速公路隧道中各国事故率

表2 近年来国内外所发生的重特大隧道火灾

当隧道内发生火灾时，会产生大量有毒的气体和烟尘，温度最高可达1200oC，这将严重影响人员逃生、灭火救援等活动，因此，隧道火灾，往往会导致重大财产损失和人员伤亡，火灾形势非常严重，损失巨大。典型的火灾事故损失：浙江省猫狸岭隧道，中断交通18天，造成了不良的社会影响和较大的经济损失。Mont blanc，France勃朗峰隧道，造成41人死亡，43辆车烧毁，交通中断一年半以上的重大损失。Tauern Tunnel，Austria托恩隧道，造成13人死亡，34辆车烧毁，交通中断3个月以上和5000万奥地利先令重大损失。St． Gotthard Tunnel圣哥达隧道，造成11人死亡，隧道内温度高达1200oC，引起隧道顶板大块崩塌。

2 火灾产生原因与火灾类型分析

2．1 火灾产生原因

一是车辆原因：运行车辆的技术状态、机械故障、安全隐患等。法国勃朗峰隧道火灾：1999年3月24日11：00左右，由于一辆满载面粉的卡车刹车油管发生爆裂，和一辆载黄

油的卡车相撞，造成黄油猛烈燃烧，用了5天时间才扑灭。由于火势过猛，并发生了数次爆炸，火灾产生的高温使隧道的混凝土穹顶全部沙化，铺路的沥青烧成了泡沫翻腾的粘稠液体。此次的火灾类型属于B类火灾。

二是道路因素：道路状况影响制动距离，加大事故的发生几率。瑞土苏黎士地铁火灾：1991年4月16日，瑞士苏黎士一地铁从苏黎士站开出不久由于电线短路发生火灾，紧急刹车停下后，迎面一列来不及刹车的火车与之发生相撞起火，两列列车多节车厢起火燃烧，地铁隧道内立即充满烟雾，造成58人重伤。

三是驾驶员因素：驾驶员的技术熟练程度、精神状态、强行超车、超速行驶等是诱发事故发生的主要因素。据美国高速公路安全保险公司统计：在高速公路上发生的2325起小汽车火灾事故中，大多是撞击后起火的。

四是乘客与所载物品因素：吸烟、装载易燃易爆物品等造成不安全因素。猫狸岭隧道：2002年1月10日一辆满载皮鞋、打火机和教学用透明胶片等杂货的东风大货车，行至猫狸岭隧道左洞距隧道出口780 m附近时，发动机出现故障，由于亮度不够，用打火机点亮检查发动机，瞬间，引燃了炽热的发动机。后用自带的棉被扑打着火点，引起棉被着火，从而导致车载物品起火燃烧。车上载有40小箱打火机，发生小规模爆炸。此次的火灾类型属于A、C类火灾。

五是气候环境因素：高温酷暑天气，对热敏感强的易燃易爆物品、低沸点液体、压缩液化气体、装载的气瓶与槽车极易发生爆炸、泄漏等事故；另外降雨、降雪、大雾等天气造成视线不清、车轮打滑等对安全也有很大影响，雷雨天气还有可能遭受雷击等。

六是自然和其它因素：地震、滑坡等自然灾害也是诱发事故的一些原因。

综合国内的众多隧道事故，虽然发生火灾类型有 A、B、C类火灾，但主要是B类流淌火灾，并大多数是由于两车相撞引起的，所以，单用水喷雾是无法扑灭隧道内火灾，况且现在汽车燃油要求越来越高，对90号以上汽油更难以扑灭，甚至加大火灾的扩展。1979年7 月11日18时42分，东京日本坂隧道内一辆小汽车钻到大卡车下，另一辆又相撞引起油箱爆炸，造成一辆卡车与2辆轿车连续相撞，引起火灾。消防队员到达现场后，由于浓烟不能展开进攻，消防车向隧道内水喷雾灭火系统供水，但没有效果，直到18日10：00灭火才结束。此次火灾共导致7人死亡，2人受伤，189辆车烧毁。因此，在地下隧道内安装水成膜泡沫灭火系统是非常必要的。

3 水成膜泡沫灭火机理

3．1 水成膜泡沫灭火剂的组成

水成膜泡沫，又称“轻水”泡沫，英文简称AFFF。主要由氟碳表面活性剂组成，并添加泡沫稳定剂、防腐剂等成分。水成膜泡沫灭火剂除含有普通水成膜泡沫液的成分外，还添加有高分子聚合物。氟碳表面活性剂具有显著降低表面张力的能力，具有高耐热、耐化学制剂的性能，与碳氢表面活性剂复配使用，表现出良好的协同效应，既能有效降低溶液的表面张力，也能降低油的界面张力。

3．2 水成膜泡沫灭火机理

水成膜在水溶液中能起泡，其水溶液比水轻，所以它能浮在燃液表面，因此被称作“轻水”。它对石油类和B类火灾的灭火作用优于蛋白泡沫和氟蛋白泡沫。它的灭火原理，除具有一般泡沫灭火剂的作用外，还有当它在燃烧液表面流散的同时析出液体冷却燃液表面，并在燃烧液面上形成一层水膜与泡沫层共同封闭燃液表面，隔绝空气，形成隔热屏障，吸收热量后的液体汽化稀释燃液面上空气的含氧量，对燃烧液体产生窒息作用，阻止了燃液的继续升温、汽化和燃烧。它和其它灭火剂的根本区别是“轻水”泡沫具有泡沫和水膜的双层灭火作用，这是它灭火效率高、时间短的原因。

从隧道的火灾特点来说，主要是汽油燃料流淌火灾，用水成膜泡沫灭火系统有很好效果。如1978年8月荷兰发凡尔逊隧道发生火灾，消防人员4分钟后赶到洞口，此时隧道内已浓烟滚滚，炸声不断。由于浓烟恶化视线，消防车无法行驶，只得由消防人员带压缩空气罐在车前摸索前进，诱导消防车到达距火区150m处，消防人员用两股水成膜泡沫灭火，20min 内火势得到控制。

4 水成膜泡沫喷淋灭火系统试验

上海亚泰消防工程有限公司消防新技术应用中心，进行了多次隧道泡沫灭火试验，取得了一些有价值数据。图1为泡沫灭火过程。

图1 泡沫灭火过程