水射流喷嘴(灭火救援应用估算与火场供水组织方法)

Posted 2023-05-30

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水射流喷嘴(灭火救援应用估算与火场供水组织方法)

✦灭火救援应用估算与火场供水组织方法✦

一、灭火救援应用估算的基本概念

二、枪、带、车的有关估算参数

三、灭火救援应用估算

四、大型火场供水的组织方法

一、灭火救援应用估算的基本概念

（一）水压

水压是指水对容器壁和底部的压力。

压强是指单位面积上所受的压力作用。

消防习惯上讲的压力不是对容器的压力，而是压强。

1、标准大气压：mmHg；

2、工程大气压：kg/cm²；

3、米水柱：mH2O；

4、巴：bar；

5、国际单位帕斯卡（帕）：Pa。

压力换算：

1标准大气压 = 760 mmHg = 10.33mH2O

1kg/cm² = 736 mmHg = l0mH2O = 105Pa

1mH2O = 104Pa

1巴 = 0.1MPa = 1Kg/cm2

1MPa = 106Pa

（二）流量（Q）与流速（V）

流量：是指单位时间内流过某一截面的水量，单位: L/s。

流速：是指单位时间内水流过的距离，单位：m/s 。

（三）直流水枪有效射程（Sk）

直流水枪的有效射程（也称充实水柱）是指由喷嘴起至射流90%的水量穿过直径38cm圆圈止的一段射流长度，单位：m。

（四）火场灭火剂供给强度（q）

火场灭火剂供给强度指单位面积、单位周长或某一点在单位时间内的供灭火剂量，它确定了火场供灭火剂的基本标准。

1、灭火用水供给强度q（L / s · m²）

灭火用水供给强度取决于建筑物的火灾危险性、耐火等级和火灾荷载密度。扑救一、二、三级耐火等级的丙类火灾危险性的厂房和库房、三级耐火等级的民用建筑物的火灾，灭火供给强度一般为0.12—0.2L/s·m2。

2、液化石油气储罐冷却水供给强度q（L/s·㎡）

（1）固定系统冷却水供给强度q取O.15；

（2）移动设备冷却水供给强度q取O.2 。

Φ19㎜水枪进口压力35.5米水柱，有效射程为17m,流量Q枪为7.5L/s,冷却控制面积A枪:

A枪= Q枪 / q = 7.5/O.2 = 37.5（㎡）;估算:35㎡

例:直径D为10m的球罐泄漏着火,需冷却表面积A：

A =πD² = 3.14×10² = 314（㎡）

水枪冷却数314/35=8.97(支);取9支.

距着火罐直径1.5倍范围内的邻近罐，按其表面积的一半计算。(估算:35㎡)

3、储罐冷却水供给强度（q）

（1）立式罐、浮顶罐冷却水供给强度按罐的周长确定。单位（L/s.m）

（2）卧式罐冷却水供给强度按罐的表面积确定。单位（L/s.㎡）

固定顶立式罐：着火罐q取0.6（L/s.m）

相邻罐q取0.35（L/s.m）

Φ19㎜水枪有效射程为17m,流量Q枪为7.5L/s,

冷却控制着火罐周长L枪= Q枪/q=7.5/0.6=12.5（m）;估算:10 m

冷却控制相邻罐周长L枪= Q枪/q=7.5/0.35=21.4（m）;估算:20 m

例:直径D为20m的油罐着火,需冷却周长L：

L=πD = 3.14×20 = 62.8（m）

水枪冷却数62.8 /10=6.28(支)；取7支。

距着火罐壁1.5倍直径范围内的相邻罐均应进行冷却。

4、空气泡沫（混合液）供给强度q

（1）地面流淌火、桶装油品火，泡沫供给强度为1.25 L/s.㎡；

（2）汽油、煤油、航空煤油等轻质油品火，泡沫供给强度为1 L/s.㎡；

（3）原油、渣油、沥青等重质油品火，泡沫供给强度为0.85 L/s.㎡；

估算：所有液体火灾现场泡沫供给强度为1 L/s.㎡。

5、泡沫液、泡沫混合液和泡沫之间的关系

（1）关系：

泡沫液 + 水 → 泡沫混合液 + 空气 → 泡沫

（2）泡沫混合液的含水率：

① 94%，（含泡沫液率6%）

② 97%，（含泡沫液率3%）

（3）泡沫量（L/s）= 6.25×泡沫混合液量（L/s）

二、枪、带、车的有关估算参数

（一） Φ19㎜水枪

（二）低倍数泡沫喷射器具

（三）中倍数泡沫枪

（四）高倍数泡沫产生器

（五）水带压力损失

（六）消防车的水泵压力

（一） Φ19㎜水枪

1、扑救建筑火灾

进口压力27米水柱，有效射程为15m,流量为6.5L/s.进口压力估算: 30米水柱。

火灾荷载密度≤50kg/㎡时,每支水枪控制的面积可按50㎡估算；火灾荷载密度＞50kg/㎡)时,每支水枪控制的面积可按30㎡估算。

控制周长可按10∽15m计算。

2、扑救石油化工火灾

进口压力35.5米水柱，有效射程为17m,流量为7.5L/s.进口压力估算:36米水柱。

下图为9mm水枪有关参数

19mm水枪（有效射程15m，流量6.5L/s）控制燃烧面积及周长火灾荷载大于50kg/m2,该水枪控制燃烧面积为30㎡；

火灾荷载小于50kg/m2,该水枪控制燃烧面积为50㎡。

控制周长可按10—15m计算。

1支19mm水枪（有效射程15m，流量6.5L/s）每小时出水约为25吨、25分钟约为10吨、10分钟约为4吨。

注：移动炮分为固定式流量和可调式流量。流量多为5—30L/s（300—1800L/min）。每台移动炮控制面积为150 m²—300 m²。

（二）低倍数泡沫喷射器具

1、泡沫管枪有三种型号：PQ4、PQ8、PQ16，混合液流量分别为4 L/s、8 L/s、16 L/s，产生泡沫量分别为25 L/s、50 L/s、100 L/s。

2、泡沫钩管：混合液流量为16 L/s，产生泡沫量为50 L/s。

3、泡沫移动炮：混合液流量为32 L/s，产生泡沫量为200 L/s。

4、高喷炮：混合液流量为32 L/s，产生泡沫量为200 L/s。

5、车载泡沫炮：根据车的性能不同混合液流量不同，产生的泡沫量也不同。混合野流量分别有32 L/s、48 L/s、64 L/s、96 L/s等，产生的泡沫量分别为200 L/s、300 L/s、400 L/s、600 L/s等。

注：空气泡沫枪的进口压力不应小于70米水柱；泡沫钩管、泡沫移动炮的进口压力不应小于80米水柱；高喷炮、车载炮的进口压力不应小于100米水柱；低倍数泡沫发泡倍数小于20倍，我们执行的标准是6.25倍。

（三）中倍数泡沫枪

中倍数泡沫枪低倍泡沫枪是一种有单人或多人携带操作，可以喷射中倍泡沫混合液灭火的消防枪。

组成与原理：中倍数泡沫枪由倒流式直流喷雾水枪和端部的泡沫筒组合而成，泡沫筒内设有双层金属发泡网，向中倍泡沫枪提供规定比例的水—高倍泡沫混合液时，可形成中倍泡沫，其喷射的泡沫倍数在20~50倍的范围。

注：中倍数泡沫发泡倍数在20~200倍之间，我们执行的标准是20倍。

中倍数泡沫混合液的混合比为3~4%、6~7%两种。

中倍数泡沫枪的进口压力应小于80米水柱。

中倍数泡沫枪喷射泡沫距离（射程）4~6米

（四）高倍数泡沫产生器

高倍数泡沫产生器时一种可以喷射高倍数泡沫灭火的消防器材。

1、组成与原理：高倍数泡沫产生器主要由产生器、轴流风烟机和支架等部分组成，供给的混合液在产生器中经喷嘴均匀地喷洒在产生器的发泡网上，风机提供的正压鼓风与混合液在发泡网上形成高倍泡沫。

2、高倍泡沫产生器灭火耗水量小，水渍损失也小，其泡沫倍数为 200~1000倍，我们执行的标准为600倍。

3、喷射泡沫时压力应不小于100米水柱。

4、高倍数泡沫发生器产生的泡沫倍数较高，使用时可在受灾空间的上方灌填，或者由通道向远距离输送。

（五）水带压力损失

水带的压力损失与水带内壁的粗糙度、水带长度、水带直径、水带铺设方式和水带内的流量有关。每条水带的压力损失，计算公式如下：

hd = SQ2

式中：hd —— 每条20m长水带的压力损失，104Pa;

S —— 每条水带的阻抗系数；

Q ——水带内的流量，L/s。

每条水带压力损失的估算

1、Φ65㎜：流量Q为6.5 L/s时,按1.5米水柱估算。流量Q为7.5 L/s时,按2米水柱估算。

2、Φ80㎜：流量Q为13L/s时,按2.5米水柱估算。流量Q为15L/s时,按3.5米水柱估算。

3、Φ90㎜：流量Q为13L/s时,按1.5米水柱估算。流量Q为15L/s时,按2米水柱估算。

注：水带内流的是泡沫混合液,估算值相同

（六）消防车的水泵压力

Hb = hq + hd + H1-2

式中：Hb——消防车水泵的出口压力，104Pa；

hq——水枪喷嘴处压力，104Pa；

hd——水带系统（干线、支线）压力损失，104Pa；

H1-2——标高差（m），既消防车停靠地面与水枪手站立位置的垂直高度差。

估算：

hq （Φ19㎜水枪有效射程15m）按30米水柱；（Φ19㎜水枪有效射程17m）按36米水柱；

hd （Φ65㎜胶里水带，流量6.5L/s ）按每条1.5米水柱；（Φ65㎜胶里水带，流量7.5L/s ）按每条2米水柱；楼层按每层4m估算标高差。

三、灭火救援应用估算

（一）燃烧面积的估算A

估算燃烧面积是火情侦察行动的主要内容之一，燃烧面积是指挥员实施火场决策和力量调集的重要依据。

1、步测法

步测法是指以人的步幅测量距离的方法。通常以复步（一般一复步为1.5m）为单位进行实地测量。如向火场某方向走了20复步，则其距离为1.5×20＝30m。

2、目测法

目测法是指用眼睛估测距离的方法。使用目测法估算时，关键要选定好参照物。

如建筑物通常选择窗口作为参照物，一般情况下，一个窗口表示一个开间，即单间房屋的宽度，可取4m，如某火场有3个窗口冒出火焰，则其宽度为4×3＝12m。

凭现场指挥员丰富的作战经验目测燃烧面积。

3、经验法

经验法是指运用历次火场总结出的实践经验的方法。灵活应用可缩短决策时间。

如固定顶立式油罐火灾燃烧液面积的估算，可在其体积（m3）数据的基础上减去一个零，即为其燃烧液面积，如5000 m3固定顶立式油罐，其燃烧液面积可估算为500 m2。

但浮顶罐火灾燃烧液面积的估算主要根据其罐壁与泡沫堰板之间的环行面积确定。

例1:某三级耐火等级居民平房发生火灾，消防队赶到现场时，南北向有4个窗口冒出火焰，指挥员沿火场东西向走了10复步。

（1）火场燃烧面积A:

A =（ 4×4 ）×（1.5 × 10）= 240（ m2）

（2）若灭火用水供给强度q为0.15 L / s · m²，火场实际用水量Q：

Q = A q = 240 × 0.15 = 36（ L / s ）

（3）用Φ19㎜水枪灭火，有效射程为15m,流量为6.5L/s，需水枪数L：

L = 36 / 6.5 = 5.5（支）；取6支。

例2：某直径为24m（6000 m3）固定顶立式原油罐发生火灾。

（1）燃烧面积

A = πR² = 3.14 × 12²=452.16m²

（2）CP10型泡沫消防车灭火，其最大泡沫供给量Q车为200 L / s ，泡沫灭火供给强度q为1 L / s · m²，单车控火面积A车：

A车 = Q车/ q = 200/1=200 m²

3、需CP10型泡沫消防车数N为：

N=A / A车 = 452.16/ 200 = 2.26（辆）；

取３辆

*4、N=A / A车 = 600/ 200 = 3（辆）

（二）供水能力估算

1、枝状、环状管道内流量（Q）

估算Q = 0.5D²V （ L / s ）

当管道压力在10～30×104Pa时，枝状管道V取1m/s；环状管道V取1.5m/s。

D为管道的直径，英寸；1英寸=25mm。

2、枝状、环状管道供水能力N（辆）估算

每辆消防车的供水量与消防车的额定流量以及火场所需的水枪数量有关，一般火场供水量：

（Q车）为10～20L/s。

N = Q/Q车

例：某市沿江路有一条长900米的市政消防管网为环状管道，管道上每隔150米装有7个地上式室外消火栓，管道直径为300mm，管道压力在10～30×104Pa之间。

（1）管道流量（Q）估算

D=300/25=12（英寸）

Q = 0.5D²V= 0.5×12²×1.5=108（L/s）

（2）若每辆消防车出3支Φ19㎜水枪灭火，有效射程为15m,流量为6.5L/s，

管道上可停车吸水的消火栓数N：

N＝108/3×６.５＝５.５（个）；

实际上，该管道上只能提供５个消火栓停靠５部消防车吸水．

3、消防车的供水能力估算

（１）消防车水泵出口压力估算

例：某建筑发生火灾，消防车到场后铺设10条Φ６５mm 胶里水带水带出一支Φ19㎜水枪，有效射程为15m灭火，水源地比着火点低约１５m，估算该消防车水泵出口压力104Pa 。

Hb = hq + hd + H1-2

Hb = ３０+（１.５×１０）+１５

＝６０×104Pa

（２）水罐消防车供水距离的估算

例：某消防车在平地单干线铺设Φ６５mm 胶里水带出一支Φ19㎜水枪，有效射程１５m灭火，若该消防车水泵出口压力为１００×104Pa ，估算该消防车供水距离。

Hb = hq + hd + H1-2 １００ = ３０+ hd + ０　（水带系统hd =７０米水柱，每条水带的压力损失１.５米水柱）

消防车铺设水带７０／１.５＝４６.６（条）；取４６条

每条水带２０米

该消防车理论供水距离：２０ ×４６＝９２０（米）

火场实际供水距离：９２０ ×0.9＝828 （米）

（３）泡沫消防车水泵出口压力估算

例：某油罐发生火灾，泡沫消防车到场后铺设４条Φ６５mm 胶里水带出一支ＰＱ８型泡沫管枪灭火，泡沫流量为50 L/s ，水源地比着火点高约２m，估算该泡沫消防车水泵出口压力104Pa 。

Hb = hq + hd + H1-2

Hb = ７０+（１.５×４）+（-２）＝７４米水柱　　

（４）泡沫消防车供水距离的估算

例：某泡沫消防车在平地单干线铺设Φ６５mm 胶里水带出一支ＰＱ８型泡沫管枪灭火，要求泡沫管枪的压力不低于70米水柱，若该泡沫消防车水泵出口压力为１００米水柱，估算该泡沫消防车供水距离。

Hb = hq + hd + H1-2 １００ = 70+ hd + ０　水带系统hd =30米水柱

每条水带的压力损失１.５米水柱

消防车铺设水带30／１.５＝20条；取20条。每条水带２０米

理论供水距离：２０ ×20＝400（米）

火场供水距离：400 ×0.9＝360（米）

4、水泵接合器的供水能力估算

当消防主泵未动作时，消防车采用水泵接合器供水，每启动一个水泵接合器一般可以同时启用两个室内消火栓（出2支水枪）。

1、普通蛋白泡沫灭火用液常备量Q备估算

（1）普通蛋白泡沫一次进攻（一次进攻时间按5分钟计）用液量Q

（L）估算：

Q = 3A

（2）普通蛋白泡沫灭火用液常备量Q液（L）的估算：

Q液= 6 Q

例：某直径为19 m （3000 m3）固定顶立式汽油罐着火。

A =3.14×9.5²=283.39（ m²）

一次进攻用液量 Q= 3A = 3×283.39=850.15（L）

灭火用液常备量 Q液= 6 Q = 6×850.15 =5101（L）

所以，扑救该火灾泡沫液量约需6吨。

Q液= 18A = 18×300 =5400（L）；约需6吨。

2、普通蛋白泡沫灭火用水常备量Q备估算

例：某直径为19 m （3000 m3）固定顶立式汽油罐着火。

A =3.14×9.5²=283.39（ m²）

一次进攻用水量 Q= 50A = 50×283.39=14170（L）

灭火用水常备量 Q液= 6 Q = 6×14170 =85017（L）

所以，扑救该火灾灭火用水量约需85吨。

Q水= 300A=300×300=90000；需90吨

（四）干粉灭火能力估算

扑救可燃气体、易燃和可燃液体火灾干粉使用量，可按面积法计算。G = Aq

干粉的灭火延续时间都不应超过20s。

干粉的常备量不应小于计算量的2倍。

用干粉枪灭气体火灾，枪喷嘴与火源根部距离为3—5米；

车载干粉炮灭火，炮与火源根部距离一般不大于35米。

四、大型火场供水的组织方法

（一）大型火场供水组织的基本程序

大型火场供水一般采取支队火场指挥部集中组织，分区（段）实施的方法。其基本程序如下：

1、支队指挥部未到达火场前，辖区中队和先期到场的增援中队，按照辖区中队为主，增援中队为辅的原则，采取直接或接力供水的方式，形成自供体系供水；

2、增援中队（在途中未到场的）应主动与辖区中队联络，查找占领水源，辖区中队负责提供所需水源准确位置，依据水源情况选择供水方式；

3、支队灭火指挥部到达火场后，辖区中队、先期到场的增援中队供水指挥员向支队供水指挥员报告供水（包括已占领水源、还可利用的水源）情况，辖区中队提供其它可利用的水源。

4、支队供水指挥员根据火场消防水源情况，统一调整已使用水源（消火栓、消防水鹤等）和划分其它可利用的水源，并确定供水的方式；

5、支队供水指挥员应将火场划分成若干个供水区（段），明确各区（段）主战车名称、数量，分别指派专人负责，实施分区（段）供水，满足各区（段）主战车用水；

6、支队供水指挥员将陆续到场的增援中队车辆编成若干个组，形成供水编队（尽可能将1--2个中队的车辆编为一组，便于协调指挥），一般4—6台车组成一个供水编队；

7、支队供水指挥员应明确各供水区（段）使用的水源，占领消火栓实施直接或接力供水时，应选用8吨以下的水罐车；利用消防水鹤或储水池、水库、河流等加水（吸水），实施运水供水时，应选用（10吨以上的）大吨位、大功率水罐消防车；运水供水应交替进行，避免出现“串糖葫芦”的现象；

8、各供水区（段）负责人为供水编队指挥员，负责组织本编队车辆所属中队的供水人员，消防占领水源、选择供水形式，满足本供水区（段）的供水，并与支队供水组保持联络，及时报告编队水源使用、供水形式和供水量等情况；

9、供水编队任务变更由火场总（副总）指挥员确定，编队供水车辆的调整由支队供水指挥员确定，被调整车辆所在中队指挥员应及时向编队供水指挥员报告；

10、编队供水指挥员在组织本编队供水中遇有紧急情况，应积极采取措施，并及时向支队供水指挥员报告处置情况。

（二）有水和缺水地区的供水技术

1、火场有水或水源充足地区的供水。

图示1：水源距离火场小于或等于150米的供水方式。

图示2：水源距离火场150—1500米以内的供水方式。

2、缺水地区或水源距离现场大于1500米的供水方式

缺水地区或水源距离现场大于1500米一般采取两种供水方式:一是运水供水，二是利用远程供水系统供水。

（1）运水供水

相同的距离，不同的水源形式（有取水码头的或无取水码头的天然水源、消防水鹤、地上消火栓、地下消火栓、消防水池等），车辆的载水量不同（5吨、8吨、10吨等），所使用的车辆数也不同。

（2）远程供水

①远程供水系统的组成

远程供水系统通常是指流量在10000升/分钟以上，输送距离在1-3千米甚至6千米以上的各种车载设备模块组成。具体是由浮艇泵，加压泵，水带铺设和回收模块，水带运输模块，分水器、水带护桥和各种附件模块等组成。

1、浮艇泵模块：是由浮艇式吸水泵、液压管路单元、液压动力单元、发动机、水带和控制系统等组成。

2、加压泵模块：是由大流量中开式水泵，进出水管路、发动机和控制系统组成。

3、水带铺设和回收模块：是由水带铺设和回收装置、水带储存箱和底盘组成。

4、附件模块：是由各种口径的分水器、集水器、水带护桥、流量和压力测量装置、异径转换接口、水带包布或水带截止器、激光测距仪和各种接口扳手等组成。

5、远程供水性能要求：无论供水距离的远近，在300毫米口径的水带终端，应达到至少10000升/分钟-0.2兆帕流量和压力的要求，来满足供水的要求。

6、远程供水灭火性能要求：无论供水距离的远近，在300毫米口径的水带终端，应达到至少10000升/分钟-0.8兆帕流量和压力的要求，来满足直接灭火的要求。

7、拖车炮性能要求：应达到至少10000升/分钟-0.8到1.0兆帕流量和压力的要求，射程至少达到100米。

8、水带性能要求：目前远程供水需要300、250、200和150毫米口径的低压水带。水带接扣可以是内扣式带锁止安全装置，或者是双花式带锁止安全装置，防止水带接扣的意外脱离。水带外层应涂有保护涂料以防止油污和有害液体的侵蚀。300毫米口径水带的额定工作压力不小于1.2兆帕，爆破压力不小于2.75兆帕。

②消防救援队配备远程供水系统应注意的问题

在铺设过程中，应注意几个关键性的问题。

第一是取水点，要根据现场水源地理状况，本着距加压泵距离最短、高度差最小、水源有足够的深度和广度、浮艇泵易于人员或吊臂投放控制和水源相对清洁的原则，来投放浮艇泵。

第二是保证浮艇泵周围的水源清洁，虽然在浮艇泵吸水口上有滤水器，但是自然水源中含有各种大尺寸的诸如树枝、塑料袋和碎布杂质和污物；特别是大流量吸水时，在浮艇泵周边形成大范围的负压区，或者是水源深度不够，而将泥沙吸水浮艇泵；特别是在防洪排涝或者是自然灾害救援中，将要排出的水中含有大量的和不可预见的各种杂质，更应当采取措施防止杂质进入浮艇泵，而造成浮艇泵的吸水不足或叶轮卡死的故障；通过增加一道过滤网或外围杂质围栏可有效的防止这样的问题发生。

第三是尽量避开交通主干道铺设大口径水带，以保障交通主干道的畅通，同时无论是在主干道或者是次干道上铺设水带，一定要在主要道路交叉路口或消防车必须进出的区域，在水带上面铺设水带护桥，并保证有足够的消防车辆通过水带护桥的准备距离。

第四是供水终点的合理确定，大口径水带尽量靠近大多数需要水的消防灭火车辆，并有足够的作业面积来安装连接分水器和其它附件等等。

第五是要争取一次铺设成功，远程供水系统的铺设需要约一个小时左右的时间，如果第一次铺设不合理而达不到终点处的供水要求，就不得不进行二次铺设，那么就需要花费更长的时间，无法按时按量供水而延误战机。

第六是每次使用后，特别是吸入海水或水中含有腐蚀性成份时，一定要用清洁淡水充分冲洗；水带要完全排出残水，将水带内部尽量风干，定期对水带倒动，防止水带因长时间不用而产生粘连，水带的存储要符合通风、干燥和阴凉的条件。

来源丨应急救援战训营