劉發(fā)林,黃楊博
(中南林業(yè)科技大學(xué),湖南 長沙 410004)
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新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)的研制與試驗(yàn)
劉發(fā)林,黃楊博
(中南林業(yè)科技大學(xué),湖南長沙410004)
摘要:風(fēng)力滅火機(jī)是撲救森林地表火的主要滅火工具之一。為了提高風(fēng)力滅火機(jī)的滅火效能,提出新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)的設(shè)計(jì)方案。分析了風(fēng)粉混合滅火機(jī)的滅火原理,并在計(jì)劃燒除樣地對新機(jī)型及6MF型風(fēng)力滅火機(jī)的滅火效能進(jìn)行了對比試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明:低、中強(qiáng)度火燒條件下,新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)比傳統(tǒng)滅火機(jī)分別提前5、10分鐘撲滅林火,撲火效率幾乎是傳統(tǒng)滅火機(jī)的兩倍,更適合森林或草原地表火撲救。
關(guān)鍵詞:風(fēng)力滅火機(jī);風(fēng)粉混合滅火機(jī);滅火原理;設(shè)計(jì)方案
便攜式風(fēng)力滅火機(jī)是撲救常見的森林或草原地表火的主要撲火裝備之一[1]。風(fēng)力滅火機(jī)滅火原理主要是利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)力通過風(fēng)筒把可燃物吹向火場,起到隔離可燃物作用;其次風(fēng)可以降低火場溫度和帶走可燃?xì)怏w,達(dá)到撲滅林火的目的[2]。國外有日本小松、凱姿、丸山、田中風(fēng)力、意大利歐碼、德國斯蒂爾、美國康立風(fēng)力滅火機(jī)等,國內(nèi)常見的風(fēng)力滅火機(jī)主要有山東華盛、三合永佳、鎮(zhèn)江正東、西北林機(jī)、泰州泰興、林海股份等生產(chǎn)的6MF型系列及其改進(jìn)裝備[3-4]。近年來,氣動高能滅火機(jī)[5]、軸流式風(fēng)力滅火機(jī)[6]、CO2氣瓶輔助風(fēng)力滅火機(jī)[7]、空氣引射風(fēng)力滅火機(jī)[8]和高速氣流滅火機(jī)[9]相繼問世。當(dāng)前風(fēng)力滅火機(jī)是中、低強(qiáng)度地表火災(zāi)撲救的主要工具,撲火后容易出現(xiàn)死灰復(fù)燃現(xiàn)象,因而有人開發(fā)了高壓細(xì)水霧滅火機(jī),雖然利用風(fēng)和水的共同作用滅火效果更好,但因受火場無水源的局限而沒有得到推廣。為了降低森林火災(zāi)的撲救難度,減少火災(zāi)帶來的損失,更好地保障撲火隊(duì)員的人身安全,研究和開發(fā)新型、高效、便攜、實(shí)用的風(fēng)力滅火機(jī)勢在必行。因?yàn)樯种胁蝗蓖寥?,基于此提出利用風(fēng)力滅火機(jī)加土或加粉(土或粉為干土壤粉末)混合滅火機(jī)的設(shè)計(jì)方案,為撲救森林地表火提供撲火裝備,有效保護(hù)森林資源及林區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。
1.1技術(shù)方案
采用的技術(shù)方案如下:選用江蘇林海動力機(jī)械集團(tuán)生產(chǎn)的6MF-28型風(fēng)力滅火機(jī)為樣機(jī),在其基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),便攜式風(fēng)粉混合滅火機(jī)采用裝有燃油發(fā)動機(jī)的鼓風(fēng)式風(fēng)力噴射滅火機(jī),包括風(fēng)機(jī)和設(shè)在風(fēng)機(jī)上的噴風(fēng)筒,在噴風(fēng)筒上裝有一個(gè)貯土斗,在貯土斗的底部設(shè)有活動閥板,與貯土斗的底部對應(yīng)噴風(fēng)筒上設(shè)有落土口。新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)與傳統(tǒng)滅火機(jī)的主要參數(shù)見表1。
1.2基本結(jié)構(gòu)
基本結(jié)構(gòu)如圖1、2所示:1為風(fēng)機(jī)油門、2為把手、3為風(fēng)機(jī)(燃油發(fā)動機(jī))、4為拉環(huán)固定栓、5為拉環(huán)、6為活動閥板、7為滑槽、8為貯土斗、9為噴風(fēng)筒、10為喇叭狀送風(fēng)口、11為拉繩、12為梯形支架、13為落土口。
表1 新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)與傳統(tǒng)滅火機(jī)的主要參數(shù)
圖1 新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)的平面結(jié)構(gòu)
圖2 貯土斗與風(fēng)筒連接結(jié)構(gòu)
2.1滅火原理
1)隔離滅火法:將火源處或其周圍的可燃物質(zhì)隔離或移開,燃燒會因缺少可燃物而停止。新型風(fēng)粉滅火機(jī)對著火焰基部掃射的時(shí)候,風(fēng)筒口的風(fēng)速達(dá)22 m/秒,可以把地表枯枝落葉吹向火燒跡地,使得地表可燃物隔離。
2)冷卻滅火法:降低燃燒的溫度至燃點(diǎn)之下,使燃燒停止。雖然風(fēng)力滅火機(jī)不能使可燃物燃點(diǎn)降低到燃點(diǎn)以下,但可使火線的溫度降低,從而降低火強(qiáng)度,逐步撲滅地表火。
3)窒息滅火法:是阻止空氣流入燃燒區(qū)或用不燃物質(zhì)沖淡空氣,使燃燒物得不到足夠的氧氣而熄滅的滅火方法。新型風(fēng)粉滅火機(jī)混合的粉土(或土灰)稀釋氧氣,降低氧氣含量,從而撲滅林火。
4)森林可燃物受熱分解的可燃?xì)怏w在新型風(fēng)粉滅火機(jī)混合的粉土(或土灰)作用下含量降低,從而降低火勢[10]。
2.2使用方法
啟動機(jī)械實(shí)施滅火時(shí),撲火隊(duì)員手握把手并控制油門,將拉繩向外拉動活動閥板,粉末通過落土口進(jìn)入噴風(fēng)筒內(nèi)與風(fēng)混合,隨風(fēng)噴射到火線上。根據(jù)火強(qiáng)度大小,將拉繩上的拉環(huán)掛在不同位置的固定栓上即可控制粉末流量,越往外拉,落土口露出的開口越大,滅火粉末下落的量越大,滅火效果越好。
應(yīng)用新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)與傳統(tǒng)風(fēng)力滅火機(jī)(6MF)型進(jìn)行撲火效果對比試驗(yàn)。在炎陵縣青石岡林場計(jì)劃燒除林分內(nèi)進(jìn)行滅火效果測試,按可燃物載量不同建立燃燒試驗(yàn)樣地4塊,每塊樣地面積設(shè)置為1 m×10 m,試驗(yàn)分為兩組(一組為低強(qiáng)度火燒,另一組為中強(qiáng)度火燒),并在樣地周圍開設(shè)控制線以防跑火形成火災(zāi)。試驗(yàn)時(shí)氣象條件為:實(shí)時(shí)氣溫15℃,西南風(fēng),風(fēng)力2級,試驗(yàn)前連續(xù)7天無降水。用點(diǎn)火器同時(shí)將可燃物全部點(diǎn)燃,當(dāng)燃燒進(jìn)行到最猛烈時(shí)分別用兩種機(jī)型滅火。每塊樣地的滅火時(shí)間、可燃物載量、火強(qiáng)度等測試結(jié)果見表2。
表2 新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)與傳統(tǒng)風(fēng)力滅火機(jī)滅火效果比較
從表2可知,低強(qiáng)度火燒條件下,新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)比傳統(tǒng)滅火機(jī)提前5分鐘撲滅林火,撲火效率幾乎是傳統(tǒng)滅火機(jī)的兩倍;中強(qiáng)度火燒條件下,新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)比傳統(tǒng)滅火機(jī)提前10分鐘撲滅林火。滅火試驗(yàn)結(jié)果表明,同樣火強(qiáng)度條件下,研制的新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)比傳統(tǒng)便攜式風(fēng)力滅火機(jī)的滅火效果明顯增強(qiáng)。
針對現(xiàn)有風(fēng)力滅火機(jī)滅火效能不高的事實(shí),提供一種集風(fēng)力滅火和土粉滅火于一體的便攜式風(fēng)粉混合滅火機(jī),該滅火機(jī)可以就地使用土粉作為滅火介質(zhì)。新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)滅火時(shí),將粉碎的土粉用鏟子鏟入貯土斗,打開活動閥板,貯土斗內(nèi)的土粉在重力作用下流入風(fēng)筒,在風(fēng)的作用下吹出風(fēng)筒,吹向火線,達(dá)到滅火目的,適合森林或草原地表火災(zāi)撲救。新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)貯土斗與風(fēng)筒之間采用滑槽結(jié)構(gòu)活動連接,拆卸貯土斗,恢復(fù)為傳統(tǒng)風(fēng)力滅火機(jī),攜帶方便,操作簡單。
低、中強(qiáng)度火燒條件下,新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)的撲火效率比傳統(tǒng)滅火機(jī)明顯提高。
新型滅火機(jī)的滅火介質(zhì)采用風(fēng)力加土粉,土粉可起到擊打和覆蓋火源的作用,在與風(fēng)力的共同作用下,不僅起到隔離和冷卻可燃物的作用,而且可以迅速降低火線氧氣及可燃?xì)怏w的含量,比傳統(tǒng)風(fēng)力滅火機(jī)的滅火效果更好。土粉可以就地取材,林業(yè)職工在非防火季挖土并粉碎,只要投入勞動力,不需其他成本。另外,土粉不會過期作廢,永遠(yuǎn)有滅火效果。因此,如果新型風(fēng)粉混合滅火機(jī)的滅火效率提高很多,那么在減少森林資源被燒毀和保障林區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的同時(shí),可節(jié)約大量人力、物力和財(cái)力的消耗。
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(責(zé)任編輯:陳小華)
中圖分類號:S762.3
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
基金項(xiàng)目:湖南省科技計(jì)劃資助項(xiàng)目(2015JC3095);948項(xiàng)目(森林火災(zāi)的DEVS預(yù)測及滅火資源調(diào)度技術(shù)引進(jìn))
收稿日期:2015-10-21