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再说煤田之灭火: fpe 2010-10-3 22:13; 再说煤田之灭火关于煤田灭火，我没有直接的经验，因此不能提出很好的解决办法。但是我在进入消防领域之前，是搞燃煤炉膛的安全问题的，因此煤火对我也不陌生。学了灭火理论之后，可以看出其他办法不成功的地方，这里简要分析一下。《陕西一处钒矿自燃两个月未灭》，这一则报道非常荒谬。钒矿是低浓度的金属，伴随着大量的杂质，不可能点燃的。除了某些碱金属，大部分金属的点火温度高，是不可能发生自燃现象的。事实上，是钒矿的开采过程触及了煤层，煤层受到空气的侵袭，发生氧化自燃。大部分舆论都是说毒气，其实有很多特征是典型的一氧化碳中毒，如吸入高浓度气体发生立即倒毙，抢救回来发生头痛等后遗症状，是一氧化碳中毒特有的症状。据报道，主要着火区发生在 629 矿洞，按照方案是在下个星期要往里面注射 100 吨二氧化碳后，估计才能彻底扑灭，笔者估计这是不现实的估计。普通 A 类火灾，用二氧化碳灭火剂，是通过在规模很小的情况下，延长二氧化碳的持续时间来达到窒息深层火灾的效果。这里的矿洞早已燃烧二个多月，蓄积的热量大，通风空隙大， 100 吨二氧化碳说来很大，对地下空间是不够的，所以很难灭火。使用二氧化碳灭 A 类火灾，至少需要保证浓度在 30% 以上，维持时间在 10 分钟以上。煤层火灾，浓度需要加倍，时间需要几个小时到几天，甚至更长时间。关键是，自燃的发生潜力仍然保持，待二氧化碳散尽，氧气重来，煤火重发，这是煤火无法根治的根本原因。《燃烧了半个世纪的地火》一文，突出使用黄泥浆隔离的方法，只能局部有效，成本高昂，不适合推广，估计很难会取得全面的成功。在填埋过程中，防止用水过量，这意味着不希望妨碍其下的煤层开采，所以不能通过爆破的方法来解决问题，这是不能有效全面灭火的关键。通常有两大要素制约了灭火工作。一是舍不得煤矿开采工作，灭火为保矿，因此不敢下狠手爆破解决。二是规模大，地理条件荒凉，把灭火剂送到当地位置就很难了，遑论再打入地下煤层，因此成本高昂，进展缓慢。现在执行的灭火办法，类似于鲧的治水技术，局部治理，工程量浩大，对人力成本高昂的国家没有吸引力。个人认为，灭火当多种手段共同使用，不能靠单一方法。最好的灭火剂是水，但煤火旺盛，高温加入水源会导致生成水煤气（这是科学家梦寐以求的煤田气化技术之一，就是无法调节，无法收集，因此无法利用）。我不知道乌达煤田的情况如何，为何不把地下煤火问题当作煤田气化的样板工程来研究解决呢？如果解决了多孔介质的Darcy Flow问题，煤田地下气化的方案还是可行的。美国正在研制的发动机排气惰性化煤层空间的方法可以考虑。增加煤层通风（散热），但不供氧，这是逆转自燃反应的根本性措施。待煤田火场的温度降下来之后，再加入水分巩固效果，并封闭空间，保证隔离氧气，慢慢地煤火就可以镇住了。为何我这样认为? 因为气体可以直接通过缝隙到达反应区，而且气体可以携带添加剂，深入煤层。通过雾化冷却并添加一定的化合物，有可能提高发动机排气的惰性化效果，这是所谓的 Synergistic 效应，在后哈龙时代，是很好的研究方向。所有的灭火剂都是靠质量来灭火的，但某些化学品，如哈龙，可以通过调节反应的温度来增加别人的出力，因此自己可以少用一点。利用这一点，可以调节灭火剂的灭火效率，达到节约能源和物质的效果。煤层火灾的扑灭困境，不就是成本的制约么？地下灭火的关键，在于液体灭火剂不能深入达到燃料反应区，大都在中途浪费了，所以气体灭火剂更有效，但需要长期维持。在这里，有可能通过一台发动机来创造地下煤层的正压散热缺氧惰化的反自燃的气体环境，经过一段时间的散热，就可以达到降温的效果了。如果需要灭火，还需要继续隔离封闭填塞绿化，这正是人们现在所作的工作内容之一。但温度降低之后，所有的填埋工作都相对简化了。现在填土厚，是因为地下蓄积的能量多，如果能够降温，可以大大减轻对填土的工程量需求。给地下煤层加压，还可以通过气体检测技术发现漏洞，有针对性地封堵填埋。这种技术也是国内矿井地下通风技术的改进，可以促进多孔介质之 Darcy Flow 问题的解决。气体灭火技术的优势（相对于水）在于可以深入某些缝隙降温，而且随着地面填土工程的开展，不断对煤层通风空隙的堵塞工作，导致煤层惰性化工作的漏气量大大减少，惰性化面积增加，可以达到全面降温的效果。当然，这是理论上的想法，具体实践有赖现场工程师的智慧和灵感。; 个人分类: 特种消防|5106 次阅读|4 个评论

油井灭火说技术: fpe 2010-5-3 20:32; 油井灭火说技术这一次墨西哥湾的爆炸事故，灭火效果似乎不足，关键似乎没有把阀门关上，造成了更大的环境污染。所有灭火行动，都是为了保证油井封闭之后，业主仍然能够使用（初期投资大了，当然不能作废），而这次没有把阀门关上，还不如让它烧着。燃烧是消灭污染物的一种选择，有时是唯一的选择，如着火的燃料是有毒的化学品。哈尔滨供水危机，来源于辽宁化工厂爆炸。而化工厂火灾，把握火势，让火自动熄灭，才会避免更大的损失，这是 1986 年瑞士 Sandoz 化工厂仓库火灾事件的深远影响。 1987 年美国 Sherwin-Williams 仓库火灾，当地消防队员吸取莱茵河污染的教训，让火场维持烧光。 1991 年科威特油井大火，是撤退的伊拉克军队的绝望之举。当时科威特邀请了世界上几乎所有的灭火队伍（ 10 个国家 27 支队伍），逐片分包任务，重金奖励。冲天的火柱有 40 60 米，相当于 20 层楼高；井口温度为 1400 ℃，那是炼钢的火候；周围 10 米内的温度是 850 ℃，足以把人烤化；足球场大、齐腰深的油湖围在井口边，形成一片火海笔者研究了分析油井灭火技术的科普短片，可以从灭火原理的角度点评一二。油井灭火，最有威力的方式是使用炸药，电影中的说法是在火焰的根部引爆炸药，可消耗用于燃烧的氧气。不过，按照灭火理论，爆炸产生大量的剪切流，火焰在剪切流中不能自持（破坏了火焰结构，相当于热损失增加），因此熄灭。这种方式，据说是金利首创，阿代尔发扬光大。没有炸药，匈牙利的队伍改装了航空发动机，利用高速射流（ Jet Flow ）把火焰吹到一边，或保护操作的灭火队员。火场之中的空气流动有两种作用，一种是鼓励火势蔓延，一种是吹熄火焰，前者称为火灾蔓延理论的 De Ris Regime ，后者称为火灾蔓延理论 Fernandez-Pello Regime 。所谓风借火势，风助火威，就是指前者；而每个人都可以用嘴把火柴的火焰吹灭，其工作范围就是后者。谁提出这种划分方法？ Fernandez-Pello 的学生托来若。科威特队伍使用的是大功率水枪，把宝贵的水源（当地乃沙漠），像垃圾一样倾倒在火头周围，自然可以达到冷却和降温的效果。所以，他们的做法困难在于运输设备，在沙漠中开辟道路，运水运设备，财大气粗的科威特为灭火也是不惜血本的，毕竟烧的是自家的钞票（熊熊大火每天烧掉 600 万桶原油，直接损失达 1.2 亿美元）。美国队伍带来了专业的工具，利用特种设备和机器人把钢管插在火头上方，这样火头就被这根钢管垫高了，其下的人们就可以安装阀门和控制设备。油田开发是美国首创，历史最长，技术最成熟，效果自然也最好。美国的这一类公司，大多汇聚在波士顿，因为波士顿的保险业的中心，最后付账的还得靠保险公司。中国专家最后制订的实战方案并不复杂：先挖排油沟，尽可能缩小油湖。再用沙子垫出一条路，喷水使地面降温，人和机械在水枪掩护下逐渐靠近，操纵机械挖掉井口周围像火山口似的油焦山，暴露井口。然后，长臂桅杆吊车把长约 8 米的引火筒套在井口上，将井火与地面火隔开，扑灭地面火后，集中水枪把引火筒上的火扑灭。最后换下炸毁的井口，装上新井口，注入泥浆封住井喷。这一方案，有两大难点：一是油井燃烧释放的热辐射极强，而人和机械只能靠近到距井口 20 米处；二是以水灭火须将海水引进沙漠，耗资巨大。中国为克服前者，特制了反辐射热掩体，移动自如。而水的问题，科方答应予以解决，至于海水与井火接触产生的有害气体，那就顾不得许多了。中方派出六十多名灭火人员及辅助人员，去科灭火半年，科方以日工资方式，每天支付中方约 2 万美元。算下来也就是三百来万美元的很小的合同。最后，中国队扑灭 727 口燃烧油井中的 10 口。 2006 年 10 月，土库曼斯坦奥斯曼 3 井井喷失控着火，中方灭火队面对该井高压、高产、高含硫气井大火，虽然把火灭了，但严重超时，最后也是无偿劳动而已。外面的新闻无比精彩，可是一分析琢磨内容，就发现国内缺设备和轻技术的短肋，这还是我们国家队的水平和现状。有道是，油井灭火高技术，技术累积靠时间，设备技术双管下，经验创新实战来。; 个人分类: 特种消防|7221 次阅读|0 个评论

鹏程万里靠消防（6）军用飞机消防之保护干舱: 热度 1 fpe 2009-11-21 04:13; 大飞机消防之保护干舱很多年以前，当某些飞机的舰载型设计定型时，美国海军要求使用非哈龙技术来保护机舱和干货舱（ Dry Bay ）。后者是直接位于燃料舱（湿货舱， Wet Bay ）旁边的，用于容纳液压，控制电缆和电子设备的地方。当战斗中损伤时，燃料进入干舱造成大火，引发整个飞机的损失。英国二战中有 80% 的飞机损失于燃料相关的事故，美国在越战中的损失类似。保护飞机免于燃料造成的大火和爆炸的伤害是一项几十年的技术努力。在二战中美国军用战斗机和轰炸机，装有自动阻塞的燃料箱（防止燃料泄漏）、小面积的装甲和一些避免脆弱的概念和措施，包括在干货仓中填装轻木头。后者是为了减少空气（特别氧气）对燃料的接触，即使有燃料泄漏，也不会造成大火或爆炸。从传热学上说，沙子的吸热效果也很好，但太重。二战期间，有一种苏联的飞机 IL-2 ，装有使用发动机排气来惰性化燃料箱的装置。这种排气（主要是二氧化碳）溶于燃料，进入燃烧室造成燃烧不完全，产生震爆和出力不足，造成发动机过早报废，通常这种发动机的使用寿命只有 90 天，而当时这些飞机的预期寿命是 30 天（因为战争的残酷消耗），所以这在当时不是一个问题。在越南战争中，美国损失的飞机中有一半以上是燃料系统泄漏、火灾和爆炸的结果。所以美国尽可能地使用了被动消防（使用半硬的泡沫填充）和主动消防（光学探测加哈龙灭火）保护干货仓。现在主要有四种技术可以算是成熟的哈龙替代技术：１。固体推进剂气体发生器（ SPGG ）；２。ＦＥ２５；　３。ＣＦ３Ｉ；　４。改进型固体推进剂气发生器。后两种技术仍然在完善中。第一种技术是汽车防撞气包的改进型，利用固体燃料的快速反应生成大量惰性气体（通常完全燃烧的产物是惰性的，所谓的以火攻火技术。但生成的气体是热的，灭火效率低，所以需要改进型来冷却生成的气体（技术４）；技术２是一种类似哈龙１３０１的灭火剂，主要靠物理作用 ( 不参与化学反应，被动吸热 ) ，所以灭火浓度比哈龙大很多（重量增加不少）。技术３是另一种没有臭氧危害的哈龙，卤代烷溴离子被碘离子替代，化学作用明显，但有毒，不适合有人在场的场合。所以各种方案都有缺点，需要仔细鉴别其中的差别并进行经济性分析。对 SPGG 技术，国内声称是首先提出（国内叫气溶胶灭火技术，来源于烟火发生装置），被苏联人拷贝并超越。现在似乎对该技术期望很大，填补淘汰哈龙留下的市场空间。以笔者有限的灭火技术常识来看， SPGG 技术最大的弱点是烟火的发热效应，降低了灭火介质的灭火潜力。所以 SPGG 技术是依赖化学物质和高速气流来灭火的，与哈龙技术的惰性化相比，有本质的区别。所以 SPGG 技术一直局限在特殊消防的领域，如飞机发动机的保护。比较上述的方案，需要进行重量评估，使用周期的成本评估，获取成本评估和综合评估等步骤。各种方案都有优缺点，需要研究体会其中的差别，所以如果中国制造大飞机，这一关是无论如何要过的。投资需要保险，保险需要消防，不管哪个环节出问题，都会造成重大损失。关于哈龙替代技术的题外话是， 1997 年美国航空管理局向所有大型航空公司发出征询，关于哈龙的使用效果，中国国航没有理会这一征询，人家把这一结果登记在报告中，全世界共享。如果国航使用的是自己造的飞机，态度一定会不一样的。有道是，电缆汇聚地位高，靠近燃料地势险；哈龙过后竞群豪，优缺并存难决策。; 个人分类: 特种消防|5129 次阅读|3 个评论

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