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森林化学灭火剂

熄灭或阻止森林火灾发生和发展的化学物质。在水源缺乏的林区或用少量水不能熄灭的火灾(含油量高的树种,特别是树冠火),森林化学灭火剂(包括阻火剂)更能显示出它的重要作用。20世纪30年代开始试用化学物质扑灭林火。50年代美国使用硼酸盐泥浆和氯化钙。1961年,美国和加拿大开始在水中增加增稠剂,提高水的粘度。70年代美国研制和生产“福斯切克”和“法尔卓尔”两类长效灭火剂。

熄灭或阻止森林火灾发生和发展的化学物质。在水源缺乏的林区或用少量水不能熄灭的火灾(含油量高的树种,特别是树冠火),森林化学灭火剂(包括阻火剂)更能显示出它的重要作用。20世纪30年代开始试用化学物质扑灭林火。50年代美国使用硼酸盐泥浆和氯化钙。1961年,美国和加拿大开始在水中增加增稠剂,提高水的粘度。70年代美国研制和生产“福斯切克”和“法尔卓尔”两类长效灭火剂。苏联使用灭火乳液、粘稠水和水氯镁石为主的森林灭火剂等熄灭林火。80年代一些多林的发达国家使用森林灭火剂已非常普遍。中国从1955年开始试验化学药剂熄灭林火,1976年黑龙江省森林保护研究所和东北林学院共同研制的“704”森林灭火剂和75型森林灭火剂正式通过技术鉴定,并在实践中推广使用,80年代初试用水氯镁石作森林灭火剂。

灭火机理

化学灭火物质在燃烧区起到了稀释空气、冷却燃烧区、封锁燃烧物质、切断燃烧链反应和催化脱水作用。①稀释空气实质上是用气态灭火化合物或灭火剂热解的气态产物,稀释了空气中的氧气,使空气中的氧含量降到12~15%(体积)时,有焰燃烧即自行终止。当氧含量降到6%以下时,阴燃火也将熄灭。②冷却燃烧区主要是冷却可燃物表面温度,使可燃物的易挥发馏分不易气化。纤维素木质放出易挥发的可燃物馏分的热解作用发生在180~200℃,各种森林可燃物的燃点都在300℃以下,而灭火化合物热解所需的热量,都能大大降低燃烧区温度。③封锁可燃物是指灭火时,灭火剂本身经化学反应后,在燃料上形成的一种覆盖层,这种覆盖物能阻止燃料的继续燃烧,磷铵肥或尿素受热分解就有这种现象。此外,普通泡沫灭火剂的泡沫也能在可燃物上形成覆盖层,这种泡沫层既能隔绝氧气,又能封锁火源。④切断燃烧链反应是比较复杂的燃烧灭火理论。森林可燃物的火焰生成和火焰传播都是一种燃烧链反应,链载体(活性基)维持着燃烧链反应的持续进行。灭火剂在灭火过程中,受热分解易形成与燃烧链反应活性基相结合的原子、离子或分子团,由于这种迅速的结合,使燃烧活性基团消失,燃烧链终止,火焰自行熄灭。含卤素碳氢化合物的灭火剂是切断燃烧链反应最有效的灭火剂。⑤催化脱水理论是苏联70年代提出的熄灭林火新机理。该理论认为森林可燃物中的木质纤维素,在无机催化剂(灭火化合物)的存在下,游离水可从纤维素中析出,森林植被已被催化剂“烧焦”(炭化),再也不能燃烧。

成分

森林化学灭火剂的成分包括主剂和附加剂。主剂是主要起灭火作用的物质,附加剂有增稠剂、湿润剂、着色剂、防腐剂、防潮剂等。①增稠剂可使药液粘度增加,在可燃物表面上形成一层很厚的膜,阻止内部水分蒸发,并减少喷洒灭火时药液损失。②湿润剂可增加对木质的渗透力和铺张力。一般的表面活性物质就能起到这种作用。③着色剂使药液具有一定的颜色,便于从空中喷洒,主要有氧化铁红、酸性大红等。④防腐剂在药液中主要防止地面和空中喷洒工具及设备的腐蚀作用,它们有溴化钾、重铬酸钾、氟硅酸钾等。⑤在森林干粉灭火剂中起防潮结块的物质为防潮剂,主要有滑石粉、云母粉、硅土等。

森林化学灭火剂物理化学性质表

种类

森林化学灭火剂按其物化性质分为溶液、乳浊液、泡沫、悬浊液、固体物质五大类(见表)。湿润剂溶液和增稠剂溶液也称短效灭火剂。短效灭火剂就是化学药剂的水溶液中的水分完全蒸发以后,阻火效力也随之消失的灭火剂。它的灭火作用仍然靠水,加入的湿润剂和增稠剂只起辅助灭火作用。短效灭火剂的效果相当于水的1~2倍。无机盐溶液、乳浊液和悬浊液等灭火剂属于长效灭火剂。长效灭火剂是在水中加入其他化学灭火药剂,可以更有效地减缓或扑灭有焰燃烧,甚至无焰燃烧。灭火作用主要靠化学物质,水的作用是将药剂混合成液状,在喷射时起载体作用。长效灭火剂(如704和75型灭火剂)的灭火效果相当于水的2~3倍。现用的主要长效灭火剂(按主剂分)有:①磷酸铵类:如美国和加拿大的福斯切克XA(phoschek XA),它们是以磷酸氢二铵为主,还有8%羧甲基纤维素纳,的防腐剂和1%的氧化铁。137公斤干粉福斯切克与1100升水混合就可得到最适宜的灭火悬浊液。又如中国的“704”森林化学灭火剂,它包含磷酸铵肥29%、尿素4%、水玻璃1.3%、洗衣粉2%重铬酸钾0.25%、酸性大红0.1%,其余为水。②硫酸铵类:如美国和加拿大的法尔卓尔-100,它是以硫酸铵为灭火主剂,外加膨润土、0.5%防腐剂和1%氧化铁。

1000公斤法尔卓尔-100的粉剂可配制3280升灭火液。又如中国的“75”型森林灭火剂,它含硫酸铵28%、磷酸铵肥9.3%、膨润土4.7%、磷酸三钠0.9%、洗衣粉0.9%、酸性大红0.1%,其余为水。③氟里昂类:如苏联60年代广泛使用的εϕ-1、εϕ-2森林灭火乳液,主要成分为四氟二溴乙烷。

森林化学灭火剂正趋向于价廉、无污染、高效、来源方便的方向发展。在改进现有灭火剂的同时,通过对林火燃烧原理、燃烧过程和林火特征的研究,开始研制和探讨高效能森林化学灭火剂及其灭火技术。