“1211”大型灭火试验记

董博义

1972年夏，在江苏省太仓杨林拆船厂我们组织了一次“1211”大型灭火试验，试验的目的是在中国海船规范中增加新型灭火系统。“1211”是灭火剂卤代烷二氟一氯一溴甲烷的简称。

当天，天气晴朗，很热。一艘万吨废钢船已冲至厂区海滩上，在船的第二舱底层已灌水，有一米深。工人们搬着发烫的油桶，将2吨柴油灌入舱内。当然，油是浮在水面上的。现场，人称“汤教授”的汤彦稚正在检查船厂工人安装管路上的喷头，检查有没有加工残渣。虽汗流浃背，但他仍耐心按图指导，一丝不拘。

下午三点，岸上见证试验的领导，以及航运、港监、船检等各部门共800多名代表到达现场。几辆消防车也全副装备待命，每辆都有十多名消防员，按队长命令散开，到达指定位置。试验组成员都集中在驾驶台内，静观试验过程。他们中有德高望重的公安部消防局总工夏松潮，公安部上海消防研究所的郑自强，他是全国研究“1211”灭火剂的首席专家，他把多年研究成果无保留地对试验组讲解，如“1211”的灭火机理、理化性能、实验室试验记录，并介绍了多种同族灭火剂的区别。他鼓励船上使用高效灭火剂。为配合试验，他带来五名试验测量技术人员，并随身携带了测量设备。试验组成员还有上海职业病防治研究所专家，在经济上最关心试验结果的应是“1211”灭火剂厂——上海致冷剂厂的代表姜玉霜，试验的成败关系着该厂的发展。同在驾驶台上还有浙江化工研究所——“1211”研制单位，规范消防篇的编写组成员。

指挥员确认各路人马结集完毕后，命令消防员将一桶汽油倒入试验舱。消防员完成此工作后，立刻退回原位。

“点火”，随着指挥员一声令下，身着银色防护服的消防员将点着火的木棒挥向试验舱口。“轰”的一声巨响，浓烟伴着火焰，从30平方米的舱口冲出，垂直上冒，仅短暂几秒已高出驾驶台，热气流波及四周，站在驾驶台旁的谢柏金警官脸也烤红了。但他镇定自若，望着凶猛的烈火，低声对周宗仪讲，到30秒开始灭火。这时火焰中心温度已超过750度。周点头示意已准备好。

“灭火”，消防员听到命令，开启灭火剂容器上的施放阀，“1211”灭火剂在高压气体推动下喷向试验舱，船检上海办事处的周宗仪即刻按下秒表。当表针指向20秒时，火焰全部熄灭。只有残烟还在空中漂游。在场者无不惊讶。

指挥员请大家不要走开，二十分钟后，他先去舱口查看，确认没有明火后，才叫试验组见证，并宣告试验成功。

试验结束后，试验组进入数据收集和整理阶段。施工组按承诺清理现场。消防规范组人员马上投入编制新的一节规范——卤化物液体灭火装置。

这是船检局第一次通过科学试验编制海船规范第五篇——消防，第二章固定灭火系统的新篇第六节——卤化物液体灭火装置。该规范于1973年出版。

这个试验团队是如何组织起来的呢？还得从规范讨论会讲起。1972年初夏，交通部和六机部联合召开海船规范讨论会，船检系统的董守廉提供信息，讲到有一种高效灭火剂。引起我们关注，我们请周宗仪去邀请新灭火剂的相关人员与会。

第二天，来了不少人，有上海公安局消防处的谢柏金，公安部上海消防研究所郑自强，上海致冷剂厂——“1211”灭火剂制造厂技术员姜玉霜，这是船检有史以来第一次请到众多消防专家。他们听到船上要用新型灭火剂，都抱着极大的热情来到会场。郑自强介绍了该灭火剂的研究成果，谢柏金警官介绍了目前消防产品和现场试验以及应用情况。规范组表示要写出自己的规范，我作为消防篇的主编也向大家表示，要编入规范必须要有定量的科学依据。

会上，谢柏金警官调来一辆面包车，把大家拉到郊区的一个消防队，组织了一次“1211”与二氧化碳的对比灭火试验。先在一平方米油盘内放入水，再放入汽油，点燃15秒后，火焰有3米高，用一只7公升二氧化碳灭火器，喷二氧化碳至油面，火焰逐渐缩小，后又复燃升高， 9秒后，火焰熄灭，二氧化碳也用完了。接着在第二只油盘放水，放汽油，点火，15秒后，油火的气流使大家感到灼热。谢柏金手持一只二公斤的小型“1211”灭火器，靠近油盘至2米距离，打开施放阀，沿贴近油面对准火焰，像刀切火焰，仅2秒就把火焰熄灭。这使第一次看到试验的代表十分惊奇，大家都认定这种灭火剂能突破规范规定，订立新规范。

图1：卤化灭火系统重要参考资料

当天晚上，我就行动起来，思考试验大纲。先查了苏联船舶消防规范，其中有卤化物“2402”规定，因为“1211”和“2402”都是卤代烷，属同一类灭火剂。接着查俄文杂志《造船》，找到了一篇文章，文中有涉及“2402”实船试验的专题。我借鉴文章内容编写了“1211”试验计划大纲。天亮后骑车赶到科学会堂，开会研究试验大纲和下一步行动。经团队研究，大家觉得基本可取。之后，谢柏金警官向灭火剂厂提出，试验用灭火剂二吨由厂方免费提供，当时的厂代表姜玉霜是个技术人员，马上电话告诉厂长。“1211”灭火剂价格当时是每公斤20元，二吨就是4万元，我们每月工资才几十元。厂长接电话后立即赶来开会并同意免费提供试验用灭火剂。随后，试验船、试验经费等问题也很快解决。

试验准备时间只有一个月，于是我们全体总动员。由船检汤彦稚去船厂借人和采购钢板和钢管，另一同事去船厂加工灭火管路的喷头，因“1211”要求雾化好，有效覆盖试验区才能灭火。船厂作为特急件下达生产。

船厂安排了焊工和管工，连同生产设备也一起带来，由汤彦稚组织施工队，驻进杨林拆船厂。试验组也急忙到船实地确定试验舱，公安部消防局科技处处长吴启鸿又请夏松潮总工来主持试验场地设计。最后确定试验分二个阶段，小试验舱选取艏尖舱，舱容110立方米，注水后实际试验舱容为97立方米。大试验舱选第二舱，注水后舱容为2800立方米。

时值盛夏，烈日当空，施工队立刻忙了起来。工人们在汤彦稚的指导下按图焊接和切割钢板，以符合舱口尺寸。第二舱盖上面开一个试验开口和喷头安装孔，管工按图连接管路。三天后，船厂那边也加工好了几十只喷头……

图2：编制海船规范第五篇消防

小试验开场。说小，也是相对的，97立方米的灭火试验，此前中国从未做过，试验时会不会发生爆炸，就是久经火场的谢柏金和夏松潮都说要加小心。试验开始，消防队派了一辆消防车，拉开消防软管，随时准备应对意外事态。随着现场指挥谢柏金发出“点火”命令，大火瞬间升起，30秒后，谢柏金命令：“灭火”。灭火剂在高压气体驱动下沿管路喷入试验舱，火势立刻缩小了。但不一会，后火又冒了上来，直至消防员放泡沫灭火剂入舱才熄灭。试验组讨论后认为：首次试验用的灭火剂剂量太小了。

然后，调整剂量。通过多次试验得出，小试验使用每立方米107克的剂量都能灭火，并且收集了很多数据，如灭火后残留气体成分、毒性等，同时还确定大试验的剂量为每立方米180克。经试验后重新核对数据，实际灭火剂量是每立方米173克。

1973年新规范中消防篇第二章第6节就是通过这样的试验制订的，并印发了参考资料供各单位参考。陆上很多单位也应用此系统。

在沈肇圻主持下，研究制订了IMO消防分委会FP与会方案，经交通部批准在1976至1977的国际海事组织IMO消防分委会会议上，我代表中国提出消防方面增加卤代烷1211即二氟一氯一溴甲烷灭火系统的提案。经过讨论，全体同意增加这一节，各国都未做过类似试验，提不出具体意见，但他们不相信这么低的剂量能灭火，提出要增加剂量。当然，我们也只是根据试验结果提出的，讲不出更多的道理。经协商，提高些剂量，采纳中国提出的应用卤代烷“1211”系统的规定。

新规范公布后远洋船和部分国内航行船舶在灭火系统中采用了这一系统。后来，我有机会上船进行每四年一次的检查，确定储瓶内“1211”灭火剂有没有漏逸，即要查明储量有否减少。当时是冬天，我告诉轮机长，“1211”的沸点是摄氏负4度，在常温下“1211”是低压液体，只要放掉储瓶内的推动“1211”用的压缩空气，连一根尼龙管，二头接至阀上，就能量得“1211”液位。计算出体积，再查一下实际温度下的比重，算得储存量。因此很快完成检查工作，确定无变化。

通过科学试验，我们取得的成果主要有两点：一是将针对油类的高效灭火剂首次引入规范，对油船消防做出贡献；二是用科学试验作为依据，在国际海事组织提出提案，并经讨论列入国际规则，从此我们在国际海事舞台上开始有了发言权。

补 记

今天，大型消防灭火试验过去将近半个世纪了，但有些方面仍然值得深思：

一、卤代烷灭火剂“1211”国际上都是按体积浓度6.0%计算灭火剂量，即每立方米容积需放入440克灭火剂才能灭火，而我们小舱灭火试验的灭火剂量在每立方米105克就扑灭了油火，大舱灭火才选用每立方米173克，都扑灭了油火。这是为什么？

二、国际上未能解释为什么用二氧化碳灭火的剂量是30%，而用卤代烷“1211”试验得出的灭火剂量是6.0%？灭火机理至今提不出来。

三、为什么卤代烷灭火速度在大型灭火试验时也只有十几秒，且油火不会复燃，而二氧化碳对油火的灭火时间远大于此，且会复燃？

经仔细复查，可以让数据说话。

一、国际上用于测定卤代烷的灭火剂量与测定二氧化碳的方法是同样的，都是小尺寸的闭杯方法，都是按均匀分布计算灭火剂量。而我们试验后，测量得出的舱内灭火剂在灭火后舱内不均布。经专业人员测量：灭火后舱内底层有4%容积浓度“1211”气体，相当于296克/立方米，远远大于放入舱内173克/立方米（平均值）；在中层有2%容积浓度“1211”气体，相当于148克/立方米，接近173克/立方米（平均值）；上层为0。至于油面上剂量是多少不清楚，因测量点与液面有一定距离。

二、由于“1211”的分子量很重，为165.764，而空气的混合比重是28.851，标准状态下，它是空气的5.746倍重，“1211”气体在750度高温下单位容积相比仍是大气的1.646倍，不会被对流逸出。在灭火过程中，它比热烟气重得多，灭火时以重力加速度向下，如百米冠车，一口气直奔终点——试验舱底部液面上，直接扑向液面油类火的始发地，并积聚在液面上达足够浓度，这才是能在20秒内快速扑灭2800立方米的大舱火焰的原因。这个时间包括了灭火剂从站室施放至大试验舱的时间，实际灭火时间可能只有17秒。而二氧化碳灭火时，因其分子量是44，伴随火焰热气流的加热，一部分被空气对流，仅一部分以缓慢速度扩散，要达到可燃液体表面，并达到了28%浓度才能灭火，由于油舱壁温度仍很高，二氧化碳如不持续补充，一旦因对流浓度下降，则会复燃，因此灭火时间长。

三、试谈卤代烷气体灭火机理。灭火气体根据在火场中能否被对流，可分为二类，轻气体和重气体。

轻气体灭火剂的灭火机理：如二氧化碳，分子量为44.032，常温下它是空气的1.526倍，当火场温度升高至摄氏200度时，二氧化碳气体比大气中的空气（相当分子量是28.851）轻是空气的0.94倍；在750度高温下，它是空气的0.437倍。灭火中部分被对流逸出，其他的要扩散至全容积达到28%以上才能窒息火焰。灭火是按灭火剂均匀分布机理实现。如果有局部区域含氧量因对流逸出舱外，就会复燃。

重气体灭火剂的灭火机理：在灭火时，灭火剂分布是不均匀的，只要在舱内液面上积聚了高浓度灭火剂，将可燃液体与空气隔离，就能灭火。因此，对扑救油类火灾，它不必充满全容积，只是高浓度覆盖整个液面面积即可。由于在灭火中舱内浓度不均匀，中、上层灭火剂浓度逐步下降，直至为零。因此对A类火灾不适合，除非要高剂量使可燃物被覆盖和达到与空气隔离。

重气体灭火剂的灭火机理：它只有通过大型试验和数据测量才有可能发现。这次是试验后将近半个世纪重新审视数据，计算分析才发现的。

西方国家直至目前仍将所有气体按均布测定灭火剂的剂量。因此他们解释不了重气体的灭火机理：为什么二氧化碳灭火剂量是28%，而卤代烷只有6%。

这个机理有什么用途？

1、试验证明：重气体灭火剂在灭火时是快速向下至液面积聚，快速灭火，对灭油类火灾是高效的，应在油船上大力推广使用。

2、要加快发展重气体灭火剂的开发研究，对重气体灭火剂按可燃液体液面计算灭火剂量，不必按均布计算，以合理使用。

3、管路设备的设计和布置要考虑到灭火剂是快速向下，因此机舱和货油泵舱的中层和上层的所有可能形成的油盘处所，都是要有灭火剂覆盖，剂量要足够。

目前，卤代烷“1211”因环保问题已被淘汰，陆上已经有替代的产品，如七氟丙烯、TM1230等，可能也适用于油船。因此，应研究开发专为测定重气体灭火剂的剂量方法，以及新一代“1211”环保新产品。