水滅火森林消防設(shè)備系統(tǒng)研究

1、. .水滅火森林消防設(shè)備系統(tǒng)研究hc360慧聰網(wǎng)消防行業(yè)頻道 2004-10-08 09:24:52摘要用水滅火是林業(yè)興旺國家首選的林火撲救方法，然而水滅火在我國森林防火中至今未能普及.該文分析了其中的原因，并介紹了作者和他的研究集體針對我國林區(qū)特點(diǎn)的一系列研究成果，包括輕型消防泵、車載可卸式森林消防裝置、輪式和履帶式森林消防車，以及便攜式長距離山地供水滅火系統(tǒng)等一系列用水滅火的森林消防設(shè)備.這些成果代表了我國森林消防中水滅火技術(shù)的開展.提出了更新現(xiàn)有裝備模式，加大力度推廣和普及水滅火森林消防技術(shù)的幾點(diǎn)建議.關(guān)鍵詞林火撲救，消防設(shè)備，用水滅火技術(shù)1林火撲救中水滅火技術(shù)現(xiàn)狀水的比熱容量4.186

2、8kJ/(kg.C)和汽化潛熱(2256.9kJ/kg)大，在升溫和汽化時(shí)可吸收大量的熱；水在常壓下汽化時(shí)體積膨脹約1603倍，水蒸氣可有效地稀釋燃燒區(qū)域內(nèi)可燃?xì)怏w和氧氣的濃度；水膜對可燃物的覆蓋能阻止氧氣參與燃燒反響，這些性質(zhì)使水成為理想的天然滅火劑.水滅火是當(dāng)今許多興旺國家首選的林火撲救方法1-3，消防水泵、水罐消防車、水罐滅火飛機(jī)等是這些國家必備的森林消防設(shè)備.平均每次火災(zāi)受害森林面積是綜合反映一個(gè)國家火災(zāi)預(yù)防措施和撲救能力的一個(gè)重要指標(biāo)，這一指標(biāo)先進(jìn)的國家如德國為1.03hm2,瑞典1.1hm2日本1.86hm2,美國15.6hm2.水滅火技術(shù)的普遍應(yīng)用使得這些興旺國家的消防隊(duì)伍具有較

3、強(qiáng)的火場控制能力，從而減少了森林火災(zāi)的損失.由于水并非隨處可得，在解決我國林區(qū)特定條件下水的載運(yùn)、輸送和噴灑配套設(shè)備的問題之前，水滅火技術(shù)便難以推開.中國在20世紀(jì)90年代以前就處于這種狀態(tài).我國是森林火災(zāi)損失嚴(yán)重的國家，目前全國林區(qū)有森林警察部隊(duì)和地方專業(yè)撲火人員數(shù)十萬人，手持式風(fēng)力滅火機(jī)、二號工具和背負(fù)式手動滅火水槍等小機(jī)具是他們的主要撲火裝備.由于這些裝備在技術(shù)性能得到充分發(fā)揮時(shí)也只能直接撲滅中等強(qiáng)度的地表火，多年來形成的風(fēng)力滅火機(jī)加二號工具的撲火模式已不能適應(yīng)撲救森林大火的需要.1987年以前，我國平均每次火災(zāi)受害森林面積為55.37hm2,高居世界第三位4.專業(yè)撲火隊(duì)伍快速反響能力差

4、和火場控制能力薄弱，是我國平均每次火災(zāi)面積較大的重要原因.從長遠(yuǎn)看，開展航空滅火和化學(xué)滅火是國際上的成功經(jīng)歷，但其受到我國根底設(shè)施和林區(qū)經(jīng)濟(jì)條件的制約，需要經(jīng)歷相當(dāng)漫長的道路.作者認(rèn)為，在林火撲救中開展和推廣水滅火配套技術(shù)以替代現(xiàn)有的撲火模式，是短期內(nèi)迅速提高專業(yè)撲火隊(duì)伍火場控制能力、減少火災(zāi)損失的現(xiàn)實(shí)而又可行的技術(shù)路線.2水滅火森林消防設(shè)備研究近10年來，在國家森林防火滅火技術(shù)研究開發(fā)基金和“九五攻關(guān)等工程資助下，作者和他的研究集體就輕型森林消防泵、輪式森林消防車、車載可卸式森林消防裝置、履帶式森林消防車和便攜式長距離山地供水滅火系統(tǒng)等森林消防設(shè)備進(jìn)展了一系列的研究和開發(fā)，比較系統(tǒng)地解決了我

5、國不同林區(qū)條件下用水撲救森林火災(zāi)的設(shè)備和應(yīng)用技術(shù)問題.2.1輕型森林消防泵5消防泵是用水滅火必不可少的設(shè)備，我國消防工業(yè)原來已有10多種不同型號和規(guī)格的手抬式消防泵產(chǎn)品，主要用于城市和工礦消防，在森林消防中不能引用的原因是流量偏大、揚(yáng)程偏低、尺寸和重量不便于攜帶其質(zhì)量最小者也達(dá)55kg.一般情況下，需要控制的林火燃燒強(qiáng)度遠(yuǎn)低于城市和工礦火災(zāi)，還由于野外火場水的來源困難，往往需要長距離輸水，所以適用性好的林用消防泵應(yīng)當(dāng)采用相對較低的流量和較高的揚(yáng)程；此外，林用消防泵還必須盡可能重量輕、體積小以便于攜帶.研制森林消防泵的關(guān)鍵技術(shù)一是針對撲救林火的需要，優(yōu)化選擇最正確的性能參數(shù)；二是在較小的比轉(zhuǎn)數(shù)下

6、獲得較高的離心泵效率；三是小尺寸和輕量化.通過研究，我們比較滿意地解決了這些問題，為森林消防而研制的BJL5和BJL4,兩種消防泵和國外一些同類產(chǎn)品主要技術(shù)性能比較如表1所示.2.2CGL25/5型輪式森林消防車6輪式森林消防車主要在平原和丘陵林區(qū)道路沿線或局部無路地帶進(jìn)展滅火作業(yè)，也可用于撲救草原火，車輛的越野性能越好，其適用地區(qū)也越廣泛.普通城市消防車對越野性能沒有很高的要求，一般采用4*2或6*4后軸驅(qū)動的底盤，配備大流量主消防泵流量30-50L/s,揚(yáng)程110m左右，通常用主發(fā)動機(jī)全功率驅(qū)動.因此滅火作業(yè)時(shí)車輛不能行駛，這些特點(diǎn)使城市消防車不宜用于林火撲救.森林消防車是為滿足撲救蔓延中

7、的野外火作業(yè)需要而設(shè)計(jì)的，整車外形如圖1所示，采用EQ240型越野貨車底盤，6*6全輪驅(qū)動；水箱容量2500L，車用主消防泵流量為5L/s，揚(yáng)程為200m，較高的揚(yáng)程可滿足遠(yuǎn)距離供水的需要；主泵所需功率為30kW，動力取自汽車主發(fā)動機(jī)，約占發(fā)動機(jī)全功率的1/3，因此消防系統(tǒng)可在車輛低速行駛時(shí)工作.此外，車上還配有輕型消防泵、水龍帶、直流水槍、風(fēng)力滅火機(jī)和一些滅火手工具等輔助消防器材，以備車輛不能靠近火線時(shí)利用這些器材滅火。2.3車載可卸式森林消防裝置7森林消防車是高效撲救森林火災(zāi)的大型設(shè)備，但因其價(jià)格昂貴并且一般為季節(jié)性使用，有些林業(yè)企業(yè)很難按需要配備.整體可卸式森林消防裝置見圖2可以方便地裝

8、載在林區(qū)已有的車輛上，其滅火功能與森林消防車大體相當(dāng)，制造本錢僅為專用森林消防車的10%-15%，所以能成為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的水滅火設(shè)備.它共有4種型式形成系列，分別適用于輕型客貨兩用車、2t級輕型貨車、5t級中型貨車和J50型履帶式集材拖拉機(jī)等車輛，主要技術(shù)參數(shù)見表2.4種型式裝置的區(qū)別僅限于水箱的容量和形狀分別與不同車型匹配，其余局部一樣.其中6MXC5,6MXC15和6MXC403種型號與通用汽車底盤配套，適用于道路沿線；6MXT20與履帶式集材拖拉機(jī)匹配，適用于林內(nèi)無路地帶.全套部件組裝成整體，到防火季節(jié)在相應(yīng)的車輛上固定后，即成為一輛水罐式消防車，兩支射水槍水平有效射程不少于25m，噴水

9、量各為1.25L/s，可直接撲滅高強(qiáng)度地表火和局部樹冠火，水槍可連續(xù)噴射或點(diǎn)射，以節(jié)省滅火用水.裝置從車上卸下后，車輛即恢復(fù)原有功能，由于所選擇的幾種配套車型在林區(qū)保有量較多，因此容易在林區(qū)普及。2.4BFC804型多功能履帶式森林消防車撲火人員和消防設(shè)備是否能快速到達(dá)火場關(guān)系到火災(zāi)損失的大小和撲火的成敗，一些林區(qū)道路較密的國家如瑞典、德國和北美的局部林區(qū)道路密度高達(dá)20-40m/hm2，所以對消防車輛的越野性能并不特別強(qiáng)調(diào).而我國森林資源多分布在山區(qū)，地形復(fù)雜道路稀少，以東北和*國有林區(qū)為例，條件較好的林區(qū)路網(wǎng)密度也只有6m/hm2，一些地方還缺乏1m/hm2，甚至無路。大小興安嶺林區(qū)多溝塘

10、、沼澤，濕地面積約占林區(qū)面積的15%，這些特點(diǎn)要求消防車具有優(yōu)良的越野性和涉水性能，以滿足快速出擊的需要，目前國內(nèi)還沒有相應(yīng)的通用車輛底盤。BFC804型多功能森林消防車主要用于運(yùn)載撲火人員和器材通過道路和沼澤、河溝、湖泊、山坡等無路地帶，越過林內(nèi)障礙，快速到達(dá)火場，并利用車上的消防系統(tǒng)撲滅火災(zāi).在研究過程中，對主發(fā)動機(jī)、傳動、行駛、轉(zhuǎn)向和駕駛操縱等系統(tǒng)采用了一系列目的在于提高車輛動力性和越野性能的最新技術(shù)，使該車能順利通過大興安嶺地區(qū)的河流、湖泊和大多數(shù)沼澤地，能撞倒胸徑20cm以下的樹，翻越32度以下山坡,公路最高車速55km/h，越野行駛平均車速20-25km/h，水上浮渡速度6km/h

11、.該車外形如圖3所示。整車為單體履帶式，車體為無車架殼式承載構(gòu)造，后部敞開，容積為2000L的扁平水箱布置在車體中下部，水箱之后為消防泵室，泵室頂蓋與水箱頂面齊平，形成面積約6m2、四周有欄板圍護(hù)的乘載平臺，可向火場運(yùn)載20名撲火人員或2t物資；泵室內(nèi)并聯(lián)安裝BJL5型消防泵兩臺，其中任何一臺均可獨(dú)立運(yùn)行向兩支既可連續(xù)噴射又可點(diǎn)射的噴槍供水，噴槍有效射程不低于20m，每支射水量為1.25L/s，可直接撲滅高強(qiáng)度地表火和局部樹冠火.該車在東北和*林區(qū)投入使用后在火災(zāi)撲救中發(fā)揮了重要作用8。2.5便攜式長距離山地供水滅火系統(tǒng)9便攜式長矩離山地供水滅火系統(tǒng)是針對丘陵和高山林區(qū)研究的水滅火設(shè)備，于19

12、97年獲國家創(chuàng)造專利授權(quán).圖4為該系統(tǒng)工作原理示意圖，第一級消防泵由山下水源吸水，經(jīng)止回閥、水龍帶將水輸送到一定高度的中繼水池內(nèi)，再用第二級消防泵將中繼水池內(nèi)的水繼續(xù)向上輸送，依此類推，可將水輸送到任意延伸的高處和遠(yuǎn)處，最后用水槍噴灑，撲救火災(zāi)或灌溉農(nóng)林作物.系統(tǒng)各部件體積小、重量輕，最重的部件消防泵只有13kg，便于攜帶，所有部件都用標(biāo)準(zhǔn)接口聯(lián)接，可快速組裝和拆卸，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供水量為9000L/h，各部件數(shù)量以及各級水泵與中繼水池的安裝位置可根據(jù)現(xiàn)場情況通過簡單的水力計(jì)算快速確定.例如一套由4臺消防泵、1000m長水龍帶、3個(gè)中繼水池和相應(yīng)的其它部件組成的系統(tǒng)，可連續(xù)將水垂直提升200m，輸送距離1000m，最后還有足夠的水壓供射水槍噴水滅火之用.1994年本系統(tǒng)試驗(yàn)階段曾在*省道孚縣特大森林火災(zāi)撲救中發(fā)揮了重要作用，目前已在*、*、*、*、*等南北方山地林區(qū)逐漸推廣。3結(jié)論與建議(1)本文所介紹的幾項(xiàng)研究成果屬于用水滅火的森林消防設(shè)備，其使用條件，有的適合于平原丘陵林區(qū)，有的適合于高山林區(qū)；有的適用于道路沿線作業(yè)，有的適用于林內(nèi)無路地帶；既有車載大型設(shè)備，又有便攜式輕型器材；所有設(shè)備的消防性能都足以直接撲滅強(qiáng)地表火和局部樹冠火.這些成果的取得，為我國專業(yè)撲火隊(duì)伍從已經(jīng)落后的裝備模式更新為能夠控制森林大火的現(xiàn)代化模式創(chuàng)造了較為系統(tǒng)的技術(shù)條件。(2)為減少森林火災(zāi)的損失，