艦艇機艙滅火系統特點及應用

鐘芳明，鄧維杰，張明明

（武警海警學院，浙江 寧波 315801）

0 引言

船舶火災被列為當前海上突發事件中危害最大、后果最為嚴重的災難之一[1]。如何有效防范和撲救船舶火災，成了消防主管部門、船公司、船舶等極為關注的問題。機艙火災是艦艇火災中最常見的情形，這是由機艙特定的功能和特殊的工作環境所決定的。同時，機艙發生火災時，艦艇往往難以獲得及時有效的外界支援，這就要求艦艇自身必須具備相當的火災自救能力。艦艇自身滅火能力的大小取決于多方面的因素，包括滅火裝備的配備是否合理、艦員的戰斗作風是否頑強、艦員個人與整體訓練水平的高低以及日常的防火工作是否得到有效落實等。其中，機艙滅火裝備在艦艇滅火的實戰運用中是否高效實用，應當引起艦艇、部隊裝備采購部門以及設備供應商的高度重視。

1 機艙火災的特點

機艙通常被稱為艦艇的心臟，這主要是由于機艙需要為艦艇的航行和執行任務提供動力和電力等關鍵資源。機艙同時又是艦艇火災的高發部位，總體來看，機艙火災的特點主要包括4點：

1）艙內引發火災的因素多

典型的起火因素包括動力設備附屬的大量供油管路當中，由于管路破裂或接頭、閥門破損等導致壓力油泄露或噴濺，接觸動力機械的高溫部件引發燃燒；艙內大量電氣設備因工況突變、故障或者人員誤操作等導致電力系統過載、短路等引發電火；機艙內臨時放置的廢棄油液、含油抹布等清理不及時引發自燃等。

2）電氣設備起火概率大

電火的發生，有時是由于設備短路、過載導致線路發熱量急劇增加，引發電力系統內部可燃物質燃燒。起火的原因，一方面是用電設備工作效能下降導致電力負荷增大，引發設備及線路發熱量增大；另一方面在于機艙環境溫度較高，進一步提高了線路、元件的工作溫度，進而引起火災。

3）油火起火突然且往往火勢蔓延迅猛

起火的油液往往來自于管路內壓力油的突然噴射，因而起火前往往難以預料。油液的噴濺往往導致火勢起火面擴大、火勢蔓延，加之機艙往往空間較大，有利于火災的燃燒和發展，因而滅火人員難以在初火階段將火撲滅。

4）容易發生大火且對艦艇危害較大

前面提到，機艙布置眾多熱源以及油路，且空間較為開闊，有利于火災在初期充分發展進而形成嚴重火災。此外，機艙火災造成的損害以及滅火行動的戰術要求往往導致艙內動力設備停止工作，進而引發全艦失去動力甚至全艦失電，進一步影響艦艇滅火行動。驅護艦的機艙上部甲板、平臺往往布置有彈藥發射裝置，火災向上蔓延可能引發災難性后果。

2 機艙常用滅火裝備特點分析

考慮到機艙火災的特點及危害，機艙通常配備數量較多、種類較為齊全的滅火裝備。當前，常用的滅火裝備主要包括水滅火系統、噴水系統、氣體滅火系統、局部細水霧滅火系統以及空氣泡沫滅火系統。

2.1 水滅火系統

水滅火系統在艦艇滅火中得到廣泛應用，其優勢在于：1）在海上，水是取之不盡、用之不竭的天然滅火劑，取用便捷；2）水/水霧對于火災具有一定的冷卻作用，對于艙內火災，水蒸發形成的水蒸汽可以稀釋艙內氧氣含量從而具有窒息效果；3）開花水槍形成的水霧可在滅火行動中用于人員的防護；4）消防管路的布置具有高效便利的特點，其分布范圍幾乎可以到達艦艇任一部位，有利于全艦廣泛布置消防栓；5）消防水在艦艇上可作為工作水應用于噴水系統、甲板泡沫滅火系統、水幕系統、艙底疏排水系統、設備冷卻等系統。水消防系統的不足之處主要有：1）面對機艙油火，水霧可用于降低艙內溫度，但滅火效果不足，且不可與帶電設備發生接觸；2）海水用于滅火或者訓練的同時，容易對艙內設備造成腐蝕、引發電氣設備故障等，副作用明顯；3）水消防管路容易因艦艇發生事故、戰斗等原因受損，此時必須采取隔離、管路重構等措施，維持消防水壓力處于規定值。

2.2 噴水系統

噴水系統又稱噴淋系統，一般安裝于艦艇的彈藥艙、導彈艙、魚雷庫等場所，用于彈藥的冷卻降溫以及撲滅彈藥火災。也有部分艦艇將其安裝在機艙值班部位、主輔機艙出入口以及應急脫險通道出入口，形成水簾用于防火隔離。噴水系統的工作方式包括自動啟動和人工啟動2種方式。水的來源可以是水消防系統，也可以通過設置專門的壓力水柜和水泵供應淡水。采用水消防系統供水可以極大地方便管路的布置，但海水對管路、裝備具有腐蝕性，增加了系統的維護成本；若采用淡水供應，則需要設置專門的艙室或空間用以布置水柜、水泵，并安裝獨立的管路。

2.3 氣體滅火系統

艦艇內部往往通過甲板和艙壁分隔成相對獨立的艙室，易于形成密閉的空間。結合這一結構特點，根據窒息滅火的原理，對于一些重要的、易發生火災的艙室，配備全淹沒式氣體滅火系統。此類滅火裝置（見圖1）具有滅火高效、原理簡單、易于操作執行的特點，目前已廣泛運用于軍用和民用的艦船?！杜灤酪蟆芬幎?，水面艦船應當在主輔機艙、鍋爐艙配備鹵代烷滅火系統/二氧化碳滅火系統/泡沫滅火系統[2]。鹵代烷（哈龍）滅火劑作為氣體滅火系統曾廣泛應用于船舶機艙滅火，具有低毒、高效、穩定和便于存儲等特點，但由于哈龍滅火劑對大氣臭氧層有嚴重的破壞作用，隨著20世紀80年代2個重要公約——《保護臭氧層維也納公約》和《關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾協議書》的通過，哈龍滅火劑被停止使用，各國也開始不約而同地積極尋找替代滅火劑[3]。

圖1 氣體滅火裝置（滅火站）

氣體滅火系統在機艙滅火應用中存在的問題主要有：1）全浸沒式滅火系統對艙室密閉的要求較高，然而機艙由于其頂部設置有進排氣道，雖然部分艦艇的機艙頂部設置有開閉裝置，但仍很難滿足這一點，進而影響封艙滅火效果；2）機艙一般具有較大的空間，垂直方向上往往從下層甲板貫穿至上層甲板，這有利于火勢的發展。此外，燃燒的同時往往形成上升氣流，氣體滅火劑進入機艙后受到煙氣運動的影響，滅火效能大打折扣[4]；3）當前，氣體滅火系統通常在封艙滅火戰術運用的背景下使用，該戰術的運用須遵循一套基本的流程，包括易燃易爆物品的搬離、重要文書資料的攜帶、停止動力電力設備工作、關閉通風裝置、密閉艙室、人員全部撤出等步驟。從滅火系統的開啟到滅火劑進入機艙的耗時往往以分鐘計，在滅火時機上存在著不可忽略的延遲；4）由于二氧化碳氣體對人體而言有毒，已發生過多起因誤操作而引發的人員傷亡事故[5]，因此，在日常管理和滅火應用中都需要注意。

2.4 局部細水霧滅火系統

細水霧滅火系統（見圖2）被普遍認為是最具有發展前景的滅火系統之一。

圖2 水霧滅火系統控制機構

近年來，各國海軍紛紛開始將細水霧引入到軍用艦艇上來。細水霧最初在20世紀40年代開始應用到消防領域[6]，90年代初，芬蘭、美國、加拿大和德國等少數發達國家開始研發細水霧滅火系統[7]。美國于1996年由消防聯合會細水霧滅火系統技術委員會發布了NFPA750《細水霧滅火系統標準》，對于指導細水霧滅火系統的開發應用起到了積極的推動作用[8]。同時，2000年通過的“SOLAS公約”修正案中規定：500 t及以上的客船和2 000 t及以上的貨船，容積超過500 m3的A類機器處所均應設置固定式局部水基滅火系統。用來對下述危險失火區域進行保護：主機/發電機/內燃機可能失火部位、鍋爐燃燒器部位、焚燒爐和加熱油濾器等。

將細水霧應用于機艙滅火具有諸多優點：1）細水霧系統產生的霧滴顆粒更細，汽化快，因而吸熱效率相比普通水霧大大提高，具有很好的冷卻降溫作用。因此，細水霧系統可以迅速、有效地控制火災艙室溫度，滅火后不會復燃；2）相比于海水滅火造成的高腐蝕性以及導電性對電氣設備和滅火人員帶來的危害，細水霧滅火系統采用淡水作為滅火介質，能有效地撲滅A類、B類火災和電氣火災，不會對保護區域的電氣設備造成損害；3）細水霧系統的耗水量少，且滅火后基本沒有排放積水的要求，不會對艦艇的穩性產生影響；4）細水霧對人體無害，火災發生后可立即啟動細水霧滅火系統，人員不必撤離現場，為進一步采取滅火措施贏得寶貴的時間；5）滅火后不會帶來額外的有害或有毒氣體，且對于火災產生的煙霧具有吸附作用，有利于艦員在艙內展開滅火行動。

2.5 空氣泡沫滅火系統

泡沫滅火劑通過表面覆蓋以及一定的冷卻降溫效果達到滅火的目的，可用于撲滅液體火災?？諝馀菽b置（見圖3）的發泡量大，可在短時間內覆蓋燃燒液體的表面，因而特別適合用于撲滅艦艇大艙室甚至敞開空間的油火。目前，國內外艦艇已經廣泛將固定式泡沫滅火裝置應用于直升機起降平臺、飛行甲板、機庫等敞開空間的滅火以及人員營救。鑒于泡沫滅火劑在撲滅油火中的獨特優勢，一些艦艇也在機艙配備了空氣泡沫滅火裝置，其組成主要包括裝有泡沫混合液的泡沫罐、壓縮空氣瓶、泡沫輸送軟管以及泡沫槍等，均設置在機艙內，并可在機艙內啟動和使用。

圖3 甲板泡沫滅火裝置（泡沫原液罐）

將空氣泡沫滅火裝置應用于機艙滅火，面臨2個問題：1）機艙內電氣設備多，在艙內設備暫未斷電的情況下，使用過程中應避開電氣設備，避免泡沫大量進入帶電設備引發不良后果；2）機艙油火通常燃燒猛烈，泡沫在上升熱煙氣以及機艙設備、結構等障礙的影響下是否能夠順利到達起火部位并形成有效的覆蓋層[9]。

3 從滅火戰術角度考察機艙滅火裝備的配備與應用

1）配齊手提式滅火器，強化對于機艙初火的處置。

手提式滅火器具有便捷、高效、單人可操作的特點，可以在人員力量單薄的情況下第一時間迅速處置火情。電氣設備火災，其實質是電氣系統工作溫度超出了安全值，導致設備以及線路中的橡膠、斷路器等固體可燃物質發生燃燒。因此，面對電氣設備火災，手提式滅火器可用于迅速撲滅初火，甚至可以在設備帶電的情況下直接滅火，提高了滅火效率，減小因為采取區域斷電等滅火措施對機艙其他設備帶來的不利影響。對于油火，由于液體火災易蔓延，起火面迅速擴大，手提式滅火器的滅火效果往往不夠理想；但由于其取用的便利性和易于操作的特點，對于初始階段的油火，手提式滅火器仍然是艦員首先使用的滅火設備。另外，機艙空間開闊，使用手提式滅火器有利于支援人員從機艙不同方向接近火源，最大程度發揮滅火人員和滅火器的數量優勢。

2）氣體滅火系統滅火效果有限，且不利于充分發揮人員和滅火裝備的效用。

封艙滅火，利用了艦艇艙室易于封閉這一結構特點，是艦艇滅火行動中的一項重要滅火戰術。其滅火原理是窒息滅火：一方面通過密閉艙室阻止新鮮空氣進入起火艙室，另一方面通過向艙室內釋放惰性氣體，進一步強化窒息滅火的效果。然而，封艙滅火措施運用于機艙滅火并不托底。一方面，由于機艙需要布置原動機附屬的進排氣空氣管道，因而機艙頂棚設有大開口。雖然部分艦艇在機艙頂部設置有風道關閉裝置，仍難以做到完全阻止機艙與外界空氣的連通，影響了艙室密閉的效果，進而導致封艙滅火效果大打折扣。關于這一點，在海軍某艦艇的一次機艙滅火行動中已經得到了印證。此外，采用封艙滅火措施，要求艙內人員迅速撤出，對機艙采取關閉艙門、艙口蓋等封閉措施，此時，滅火人員可以采取的直接滅火行動非常有限，艦員能夠開展的工作僅僅是在外圍密切關注機艙周圍艙壁的溫度并視情使用消防水進行冷卻，而大量滅火人員和滅火設備卻無法投入到滅火的行動當中。

3）配備細水霧滅火系統可以壓制火勢，掩護艦員在艙內的滅火行動。

機艙油火的來源，主要是由于管路破裂或接頭、閥門破損等導致壓力油泄露或噴濺，接觸機艙動力機械或鍋爐等裝備的高溫部件引發燃燒。這類油火往往起火突然，易蔓延，短短幾十秒時間即可在艙內形成大火。油液燃燒往往伴有大量濃煙，導致滅火人員視線嚴重受阻，且機艙空間較大，起火初期充足的空氣條件有利于燃燒的發展并形成機艙高溫的環境，給滅火人員的心理上和行動上帶來較大挑戰。細水霧滅火的一個重要特點是通過極細小的水霧對煙氣有吸附作用，一定程度上達到凈化空氣的效果，便于滅火人員進入機艙到達預定部位滅火或營救人員。細水霧蒸發時吸熱效果明顯，有利于控制機艙溫度，壓制火勢，利于艦艇充分發揮人員和滅火裝備優勢進入機艙開展滅火行動。2.2 節中提到，氣體滅火裝置在機艙出現嚴重火災時難以確保滅火效果；借助氣體滅火系統運用封艙滅火戰術，在滅火資源的運用上并不充分；CO2滅火系統在保管、檢修以及滅火釋放過程中均存在一定的安全隱患。對比而言，細水霧滅火系統具有諸多明顯優勢，這也是當前其受到廣泛關注的重要原因之一。

4 結論

艦艇火災時有發生，且由于船體結構復雜，內部空間相對獨立，使得火災的發生相對隱蔽，容易錯過撲滅初火的有利時機。加之艦艇在海上相對孤立，往往難以在短時間內獲得及時支援，一旦對火災控制不利，對艦艇的航行和執行任務帶來極為不利的影響。機艙是火災發生的重要源頭，對于機艙滅火系統的配備，不能孤立地從滅火裝置自身的功能/結構特點/滅火性能出發，還應當在結合艦艇使命任務、機艙火災特點的基礎上，深入分析和研究艦艇滅火戰術的特點，將艦艇滅火的硬件資源與艦艇的人力資源有機結合起來，最大化地發揮艦艇有限的滅火資源，提升艦艇整體防火與滅火能力。