新型风粉混合灭火机的研制与试验

刘发林，黄杨博

（中南林业科技大学，湖南　长沙　410004）



新型风粉混合灭火机的研制与试验

刘发林，黄杨博

（中南林业科技大学，湖南长沙410004）

摘要：风力灭火机是扑救森林地表火的主要灭火工具之一。为了提高风力灭火机的灭火效能，提出新型风粉混合灭火机的设计方案。分析了风粉混合灭火机的灭火原理，并在计划烧除样地对新机型及6MF型风力灭火机的灭火效能进行了对比试验，试验结果表明：低、中强度火烧条件下，新型风粉混合灭火机比传统灭火机分别提前5、10分钟扑灭林火，扑火效率几乎是传统灭火机的两倍，更适合森林或草原地表火扑救。

关键词：风力灭火机；风粉混合灭火机；灭火原理；设计方案

便携式风力灭火机是扑救常见的森林或草原地表火的主要扑火装备之一[1]。风力灭火机灭火原理主要是利用风机产生的风力通过风筒把可燃物吹向火场，起到隔离可燃物作用；其次风可以降低火场温度和带走可燃气体，达到扑灭林火的目的[2]。国外有日本小松、凯姿、丸山、田中风力、意大利欧码、德国斯蒂尔、美国康立风力灭火机等，国内常见的风力灭火机主要有山东华盛、三合永佳、镇江正东、西北林机、泰州泰兴、林海股份等生产的6MF型系列及其改进装备[3-4]。近年来，气动高能灭火机[5]、轴流式风力灭火机[6]、CO2气瓶辅助风力灭火机[7]、空气引射风力灭火机[8]和高速气流灭火机[9]相继问世。当前风力灭火机是中、低强度地表火灾扑救的主要工具，扑火后容易出现死灰复燃现象，因而有人开发了高压细水雾灭火机，虽然利用风和水的共同作用灭火效果更好，但因受火场无水源的局限而没有得到推广。为了降低森林火灾的扑救难度，减少火灾带来的损失，更好地保障扑火队员的人身安全，研究和开发新型、高效、便携、实用的风力灭火机势在必行。因为森林中不缺土壤，基于此提出利用风力灭火机加土或加粉（土或粉为干土壤粉末）混合灭火机的设计方案，为扑救森林地表火提供扑火装备，有效保护森林资源及林区人民生命财产安全。

1　新型风粉混合灭火机的基本结构

1.1技术方案

采用的技术方案如下：选用江苏林海动力机械集团生产的6MF-28型风力灭火机为样机，在其基础上进行改进，便携式风粉混合灭火机采用装有燃油发动机的鼓风式风力喷射灭火机，包括风机和设在风机上的喷风筒，在喷风筒上装有一个贮土斗，在贮土斗的底部设有活动阀板，与贮土斗的底部对应喷风筒上设有落土口。新型风粉混合灭火机与传统灭火机的主要参数见表1。

1.2基本结构

基本结构如图1、2所示：1为风机油门、2为把手、3为风机（燃油发动机）、4为拉环固定栓、5为拉环、6为活动阀板、7为滑槽、8为贮土斗、9为喷风筒、10为喇叭状送风口、11为拉绳、12为梯形支架、13为落土口。

表1　新型风粉混合灭火机与传统灭火机的主要参数

图1　新型风粉混合灭火机的平面结构

图2　贮土斗与风筒连接结构

2　新型风粉混合灭火机的灭火原理与使用方法

2.1灭火原理

1）隔离灭火法：将火源处或其周围的可燃物质隔离或移开，燃烧会因缺少可燃物而停止。新型风粉灭火机对着火焰基部扫射的时候，风筒口的风速达22 m/秒，可以把地表枯枝落叶吹向火烧迹地，使得地表可燃物隔离。

2）冷却灭火法：降低燃烧的温度至燃点之下，使燃烧停止。虽然风力灭火机不能使可燃物燃点降低到燃点以下，但可使火线的温度降低，从而降低火强度，逐步扑灭地表火。

3）窒息灭火法：是阻止空气流入燃烧区或用不燃物质冲淡空气，使燃烧物得不到足够的氧气而熄灭的灭火方法。新型风粉灭火机混合的粉土（或土灰）稀释氧气，降低氧气含量，从而扑灭林火。

4）森林可燃物受热分解的可燃气体在新型风粉灭火机混合的粉土（或土灰）作用下含量降低，从而降低火势[10]。

2.2使用方法

启动机械实施灭火时，扑火队员手握把手并控制油门，将拉绳向外拉动活动阀板，粉末通过落土口进入喷风筒内与风混合，随风喷射到火线上。根据火强度大小，将拉绳上的拉环挂在不同位置的固定栓上即可控制粉末流量，越往外拉，落土口露出的开口越大，灭火粉末下落的量越大，灭火效果越好。

3　新型风粉混合灭火机与6　MMFF风力灭火机的对比试验

应用新型风粉混合灭火机与传统风力灭火机（6MF）型进行扑火效果对比试验。在炎陵县青石冈林场计划烧除林分内进行灭火效果测试，按可燃物载量不同建立燃烧试验样地4块，每块样地面积设置为1 m×10 m，试验分为两组（一组为低强度火烧，另一组为中强度火烧），并在样地周围开设控制线以防跑火形成火灾。试验时气象条件为：实时气温15℃，西南风，风力2级，试验前连续7天无降水。用点火器同时将可燃物全部点燃，当燃烧进行到最猛烈时分别用两种机型灭火。每块样地的灭火时间、可燃物载量、火强度等测试结果见表2。

表2　新型风粉混合灭火机与传统风力灭火机灭火效果比较

从表2可知，低强度火烧条件下，新型风粉混合灭火机比传统灭火机提前5分钟扑灭林火，扑火效率几乎是传统灭火机的两倍；中强度火烧条件下，新型风粉混合灭火机比传统灭火机提前10分钟扑灭林火。灭火试验结果表明，同样火强度条件下，研制的新型风粉混合灭火机比传统便携式风力灭火机的灭火效果明显增强。

4　结语

针对现有风力灭火机灭火效能不高的事实，提供一种集风力灭火和土粉灭火于一体的便携式风粉混合灭火机，该灭火机可以就地使用土粉作为灭火介质。新型风粉混合灭火机灭火时，将粉碎的土粉用铲子铲入贮土斗，打开活动阀板，贮土斗内的土粉在重力作用下流入风筒，在风的作用下吹出风筒，吹向火线，达到灭火目的，适合森林或草原地表火灾扑救。新型风粉混合灭火机贮土斗与风筒之间采用滑槽结构活动连接，拆卸贮土斗，恢复为传统风力灭火机，携带方便，操作简单。

低、中强度火烧条件下，新型风粉混合灭火机的扑火效率比传统灭火机明显提高。

新型灭火机的灭火介质采用风力加土粉，土粉可起到击打和覆盖火源的作用，在与风力的共同作用下，不仅起到隔离和冷却可燃物的作用，而且可以迅速降低火线氧气及可燃气体的含量，比传统风力灭火机的灭火效果更好。土粉可以就地取材，林业职工在非防火季挖土并粉碎，只要投入劳动力，不需其他成本。另外，土粉不会过期作废，永远有灭火效果。因此，如果新型风粉混合灭火机的灭火效率提高很多，那么在减少森林资源被烧毁和保障林区人民生命财产安全的同时，可节约大量人力、物力和财力的消耗。

参考文献

[1]王冠群.风力灭火机的发展史[J].林业机械与木工设备, 2001，29（1）：31-32.

[2]中华人民共和国国家标准.林业机械便携式风力灭火机GB/T10280-2008[S].中国标准出版社，2009.

[3]吕敬群,孟庆良.风力灭火机具研究概述[J].森林防火, 2008，（1）:40-42.

[4]王秋平.小松HB2302风力灭火机的性能分析[J].森林防火,2008,(4):19-21.

[5]范垣宵.细水雾灭火过程数值模拟及气动高能灭火机具的研制[D].杭州:浙江大学，2006.

[6]褚双磊,俞国胜,秦瑞鸿.轴流式风力灭火机的高速轴流风机气动设计与试验研究[J].空气动力学学报2010，28 （5）：564-570.

[7]刘长生.CO2气瓶辅助风力灭火机灭火的研究[J].中南林业科技大学学报，2010，30（11）：154-157.

[8]李书林.空气引射风力灭火机的研究及其性能影响因素分析[D].北京：中国农业大学，2014.

[9]黄志军.高速气流灭火机理及其能量的研究[J].中国林业，2009，(2):38.

[10]刘江洲.浅谈6MF-26新型风力灭火机的原理和效能[J].陕西林业科技，2002，(4):63-64，87.

（责任编辑：陈小华）

中图分类号：S762.3

文献标识码：A

基金项目：湖南省科技计划资助项目（2015JC3095）；948项目（森林火灾的DEVS预测及灭火资源调度技术引进）

收稿日期：2015-10-21