CN101632852B - 森林灭火袋 - Google Patents
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Abstract
本发明森林灭火袋,是将吸氧剂装进袋子里,投到大火中,当火烧到吸氧剂时,与火区的氧气发生反应,抢先消耗了相当部分的氧气,使火区中氧含量迅速降至14%以下,燃烧不能继续而熄灭。本发明对付森林火灾,比人工扑灭和直升机从空中浇水,都简便、迅速、节约和有效。本发明为保护森林或草原,时刻准备着投身到大火中去。
Description
技术领域 本发明森林灭火袋属于森林消防领域。
地球上几乎每年都发生几起森林大火,森林大火是非常严重的灾害。
2003年10月21日,美国加利福尼亚州发生了历史上最严重的森林大火。大火烧了整整20天,直到11月10日,火情才被完全控制。此次大火烧毁了30万公顷的森林,3500幢房屋,11万居民被撤离家园,初步估计损失20亿美元,直接扑火花费2亿美元。
2004年夏季,地处欧洲边陲的葡萄牙,高温干燥,烈日烘烤,从3月底开始,已发生了不同程度的森林火灾6000多起,烧毁了1.6万公顷的森林。7月23日当地气温高达45摄氏度,一场凶猛的大火袭击了葡萄牙的森林,波及葡萄牙大陆部分的18个地区,葡政府派出数十架军用直升机和数百名消防员参与灭火,但在强风干旱条件顾,要想迅速将大火扑灭,已经相当困难。2003年、2004年、2005年,几年中葡萄牙都发生过森林大火,几十人在森林火海中丧生,共有35万多公顷的森林被毁,大片植被被破坏。由此造成的经济损失高达10亿欧元。
2005年12月27日,美国德克萨斯州,发生几起森林大火,风火蔓延,以65km/h的速度吹到哪里,就烧到哪里。当地数千居民配合消防官兵用水管、水桶向大火浇水,但是大火很快烧到了邻近的俄克拉荷马州,当地最大的一处火场达400英亩,100多住宅及多辆汽车被毁,仅德州就有5000多公顷森林毁于一旦。
2007年8月希腊传说中的火神赫菲斯托斯发起了怒火,野火在风力和干旱的纵容下,在伯罗奔尼撒半岛上同时发生了129次森林大火,熊熊的烈焰吞噬了当地古代文明遗址和现代村落,火光映红了天空,浓烟飘到了雅典,希腊沉浸在恐慌中。有个村子叫作马基斯托斯的,生长着大片橄榄树,原本每年可生产1万吨橄榄油,火灾过后,橄榄林被夷为平地。火灾发生时,大火包围了居民,一些人冲了出去,一些人被大火烧死,满目疮痍的农场,躺着烧焦的毛驴和家禽的尸体。
这次大火造成希腊史无前例的浩劫,60多人在火海中丧生,火灾最烈时,希腊一半的国土在大火中燃烧,希腊政府派出9000名消防员和数千军人,动用多架军用直升机参与灭火,并紧急呼吁欧盟援助,包括俄罗斯、以色列、瑞士在内的11个国家伸出了援手,纷纷向希腊派出直升机和灭火机在火灾上空作业,在控制灾情后,从8月25日起,希腊全国各地降半旗3天,向死难者致哀。
这次大火,伯罗奔尼撒半岛上10%的居民财产遇到了损失,4000~6000公顷的森林被毁。
2009年8月22日,大火又在伯罗奔尼撒半岛上“死灰复燃”,数千公顷的森林被毁了,滚滚的浓烟向雅典迫近,大火离雅典只有10~20km,一场多国援助的壮举又在伯罗奔尼撒半岛的“大舞台”重演。
地球的森林植被在大火的肆虐中逐年减少,生态失衡,越来越令人担心。
背景技术 为了扑灭森林大火,人类从古至今都在努力着。近代人们对森林大火采取预先设置“隔火带”,将林区用隔火带分成若干部分,隔火带通常宽3~5米,带中草木都尽去除,大火烧到带边时,若不是被大风将火星吹过去,火就停止了,不能越过带中的空间继续前往。
现代森林灭火中,消防员使用强力鼓风机,用强大的风力将火吹灭,但更多的是采用人海战术,每人一把拖布或树枝,奋力扑打。
还有用直升机从空中浇水,将火浇灭。水,具有良好的吸热性,1Kg水温度升高1℃,可吸收热量4184J,1kg水汽化时,可吸收热量2259KJ,当水被加热汽化会吸收大量热量,可有效降低火场环境温度,冷却燃烧物质,使燃烧终止;水变热汽化产生的水蒸气(1ml水全部汽化可产生1700ml体积的水蒸汽),弥漫在燃烧区内,有效地降低了燃烧区内的可燃气体成份的浓度。当可燃气体浓度下降至可燃浓度以下时,燃烧便会终止。
从森林管理上,很多国家都设置了森林消防部队,设立了全天候的瞭望岗哨,一旦发现火情,立刻进行扑灭,将灾害消灭在萌发之中。保持高度警惕,防患于未然。
发明内容 从燃烧条件(即可燃物与氧化剂相互接触达到一定数量比且未受化学抑制)和实验表明:当空气中氧含量降低到14%~16%时,多数可燃物就会停止燃烧。同样,当森林大火区内的氧含量成份降低至14%~16%时,森林大火就不能继续而燃烧停止,火灾结束。
本发明的目的在于,将特制的吸氧剂装进专用的袋子里,投放在森林大火区内,或挂到火场边缘的林木上,当火烧到吸氧剂时,吸氧剂受热燃烧,与空气中的氧气发生猛烈的化学反应。生成以二氧化碳为主的含有水蒸汽、氮气等的一种混和气体。此时,由于吸氧剂与空气中的氧气发生化学反应,消耗了空气中相当部分的氧气,大大地降低了空气中的氧气的含量,与此同时,反应后生成的二氧化碳、水蒸汽、氮气等混和气体进一步降低了空气中氧气的含量。由于上述两种情况的同时出现,使火场内可燃气体氧气的含量突然降低至14%以下,迫使燃烧不能继续,大火顿时熄灭。
本发明的特征在于其核心技术是吸氧剂。吸氧剂的组成是:(1)90~80%的炭粉(木炭粉、竹炭粉或乙炔黑),元素符号C,分子量12.011,轻、松而极细的黑色粉末。一种无定形碳,比重1.8~2.1。(2)10~5%的硝化甲烷,化学式CH3NO2,分子量61.04,无色油状液体,比重1.1322,可作溶剂及高能燃料,燃烧后分解成4(CH3NO2)+3O2→4CO2+6H2O+2N2。(3)8~3%的***油,分子式C3H5N3O9,分子量227.09,无色透明油状液体,比重1.5918,218℃时***分解成一种混合气体。4 C3H5(NO3)3→12 CO2+10H2O+6N2+O2。
(4)2%的助燃添加剂,其中(A)有硝酸戊四醇脂,分子式C5H8N4O12,分子量316.4,白色结晶粉末,***威力巨大。(B)有硝酸镁,化学式:Mg(NO3)2·6H2O,分子量256.41,无色或白色单斜晶体,330℃分解为氧化镁和氮气等气体,容易引起燃烧。(C)有硝酸锌,化学式Zn(NO3)2·6H2O,分子量297.48,无色四方晶体,容易引起燃烧,燃烧后生成氧化锌和氮气等。(D)有白磷,元素符号P,分子量30.9,无色或白色透明蜡状固体,比重1.88,易在空气中氧化,30℃即自燃,燃烧后生成P2O5,用于生产安全火柴。
配制吸氧剂的原则是:使配制好的吸氧剂遇火时,可立刻产生猛烈的燃烧,燃烧时放出的气体,可把燃烧物托起离地,很象一个在空中燃烧的火球,或在地面跳动的火球。这个结果依靠硝化甲烷、***和各种助燃添加剂的份量。掌握好份量,不能使吸氧剂遇火发生***,只能是发生燃烧,这对配制、储贮、运输、投放使用都很安全,没有危险。
含炭粉90%的吸氧剂称90号吸氧剂,100kg 90号吸氧剂燃烧时可消耗氧气65.43kg,含炭粉85%的称85号吸氧剂,100kg 85号吸氧剂燃烧时可消耗氧气61.79kg,含炭粉80%的称80号吸氧剂,100kg80号吸氧剂燃烧时可消耗氧气58.16kg。依含量而称号,吸氧剂的其它成份,硝化甲烷、***、硝酸戊四醇脂、硝酸镁、硝酸锌、白磷等,燃烧后生成的混合气体,也会降低空气中氧的含量,但这些物质所用量较少,燃烧后产生的效果复杂,火场空气流动的变化也极其复杂。因此这里没有作出具体数据,这吸氧剂燃烧生成的二氧化碳、水蒸气、氮气、氧化镁、氧化锌等都不会对灾后环境造成污染。
本发明的目的是这样实现的,假设1km2(100公顷)的森林正在猛烈燃烧,欲在短时间内(假定1h内)完全扑灭这100公顷内的森林大火,需投入多少吸氧剂呢?由于空气中氧含量低于14%时,燃烧就会停止,这样就必需将原来林区空气中氧气的含量21%减去7%,就能使该林区氧气的含量降低至14%,大火就会熄灭,假定该森林的高度为15m,这100公顷内含氧的体积是:1,000m2=1,000,000m2X15m=15,000,000m3,其中7%应为1,050,000m3,氧气在标准情况下的密度是1.429g/L,即是1500.45吨氧气。使用100kg 90#吸氧剂可消耗65.45kg氧气。据此比例式:100kg∶65.45kg=xkg∶1500.45吨,计算得知:用2293.22吨90#吸氧剂可消耗1500.45吨氧气,能使该林区的氧含量降低至14%,该林区内的森林大火就必然熄灭。
具体实施方式 本发明的特征在于将配制好的吸氧剂按3~5kg的重量装进大小适宜的内衬塑料薄膜外由麻、棉或混纺缝制的袋子里,袋口捆紧密封,就可作为森林灭火使用了。
为了扑灭正在猛烈燃烧的森林大火时,消防员载上申请号200810094252·X的发明(火灾救生器,能长时间供氧和护卫,载上此发明,以防因缺氧窒息发生事故),将本发明森林灭火袋(按火场面积计算投入量)投至火场中,20分钟左右大火就会熄灭。
为了终止森林大火正在蔓延,消防员载上火灾救生器,将森林灭火袋投放或最好挂在大火边缘的林木上,森林大火燃烧到这些灭火袋后,约20分钟就会熄灭了。
在经常容易发生火灾的森林,高温干燥的季节到来前,可预先在林区两山交界的低谷处的树木上挂上灭火袋,在袋子上方盖上防雨布,以免下雨淋湿。万一发生火灾,就会在预置灭火袋的林区使大火自行熄灭,防止火灾继续蔓延。高温干燥季节过后,可将没有用过的灭火袋回收,到第二年将破旧损坏的包装袋换上新的不受损坏的袋子,重新预挂林区,继续履行它的灭火使命。
用森林灭火袋预先挂到一定范围的林木上,设置森火隔火带,。万一发生森林大火,也不会造成数十万公顷的森林被毁的严重后果。
用森林灭火袋比人工扑火和直升机从空中浇水等的方法灭火,都更加简便、迅速、节约、有效,将损失降低。
本发明森林灭火袋,为了保护地球上的森林或草原,时刻准备着投身到猛烈燃烧的森林大火中。
Claims (1)
1.一种森林灭火袋,是将吸氧剂按重量3~5kg装进袋子里,投到森林大火区中,当火烧到吸氧剂时,吸氧剂与火区中的氧气发生猛烈的化学反应消耗了相当部分的氧气,使火区中含氧迅速降至14%以下,燃烧不能继续,而火灾结束;
所述吸氧剂是:
80~90%的炭粉,由木炭粉、竹炭粉或乙炔黑组成,元素符号C,分子量12.010,一种轻、松、细的黑色粉末,比重1.8~2.1;
10-5%的硝化甲烷,化学式CH3NO2,分子量61.04,无色油状液体,比重1.1322;
8~3%的***,分子式C3H5N3O9,分子量227.09,无色透明油状液体,比重1.5918,218℃时***分解成一种混合气体,4C3H5(ONO2)3→12CO2+10H2O+6N2+O2;
2%的助燃添加剂,所述助燃添加剂含有:(A)硝酸戊四醇脂,分子式C5H8N4O12,分子量316.4,白色结晶粉末,***威力巨大;(B)硝酸镁,化学式Mg(NO3)2·6H2O,分子量256.41,无色或白色单斜晶体,容易引起燃烧;(C)硝酸锌,化学式Zn(NO3)2·6H2O,分子量297.48,无色四方晶体,容易引起燃烧,(D)白磷,元素符号P,分子量30.9,无色或白色透明蜡状固体,比重1.88,30℃即自燃,燃烧后生成P2O5,用于生产安全火柴。
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