淺談食用油火災(zāi)滅火劑的研究現(xiàn)狀
廚房火災(zāi)是一種較為常見的火災(zāi)，全國每年都有許多因廚房發(fā)生火災(zāi)而造成人員傷亡和財產(chǎn)損失的報告。據(jù)統(tǒng)計，在德國每年大約有20～30萬人在家庭廚房中因用火不慎而受傷，特別是在一些賓館、飯店等人員密集場所的商業(yè)廚房場所，一旦發(fā)生火災(zāi)則更易導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。例如，1999年1月10日，四川達(dá)州市通州商城因底層餐廳廚房電熱油炸鍋內(nèi)食用油溫度過高起火釀成特大火災(zāi)，造成10人死亡、20人受傷。另據(jù)美國消費產(chǎn)品安全委員會(CPRC)統(tǒng)計，2003年在美國發(fā)生的118700起廚房火災(zāi)中，有60%以上是因為食用油溫度失控、過熱而引發(fā)燃燒。東京消防廳對2006年東京都發(fā)生的灶具或食用油火災(zāi)進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，油炸食品時食用油著火引起的火災(zāi)占該類案例的51%。為有效撲救食用油和油脂等烹飪用油或堆積的油垢所引發(fā)的火情，降低火災(zāi)損失，必須采用高效的滅火劑快速控制火勢，有效撲滅火災(zāi)。
一、食用油火的火災(zāi)特性
動植物油的主要成分是飽和及不飽和脂肪酸的甘油三酯，其密度一般為0.95~0.98g/mL，不溶于水。食用油的閃點一般在300℃以上，明顯高于一般的燃油和潤滑油，因此從點燃特性來說，食用油較為安全。盡管在常溫下食用油難以蒸發(fā)，但是當(dāng)對其持續(xù)加溫時，其蒸發(fā)速率也相應(yīng)加快，油層上方的蒸氣濃度很快就達(dá)到可燃極限之內(nèi)，只要有明火出現(xiàn)，食用油就很容易被點燃。當(dāng)油層溫度達(dá)到360~370℃以上時，常見的食用油品種均會發(fā)生自燃，并且很快達(dá)到充分燃燒狀態(tài)，油溫迅速升高至400~600℃。一旦燃燒則具有很高熱量足以維持持續(xù)燃燒。因此，食用油火體現(xiàn)出熱釋放速率高、蔓延速度快等特點，并且由于燃燒介質(zhì)整體溫度偏高以及在燃燒過程中會因成分變化而導(dǎo)致自燃點降低（試驗證明食用油燃燒時其部分熱分解產(chǎn)物的自燃點在65℃左右）等情況，若無有效的降溫手段，極易導(dǎo)致滅火之后發(fā)生復(fù)燃。因此，食用油火災(zāi)是一類較為難以控制的火災(zāi)。因其獨特的火災(zāi)特性，食用油火曾被建議列為新的一類火災(zāi)。ISO3941-2007《火災(zāi)分類》和BSEN2-1992《火災(zāi)分類》中將食用油火命名為F類火，而在NFPA10-2007《手提式滅火器》和UL711-2004《滅火器滅火級別及滅火試驗》中被列為K類火。
二、食用油火災(zāi)滅火劑的研究現(xiàn)狀
食用油火災(zāi)滅火劑的適用性評價，應(yīng)主要考慮滅火劑的滅火性能、滅火劑的毒性以及是否影響商業(yè)繼續(xù)服務(wù)等綜合因素。因此，適宜的食用油火災(zāi)滅火劑應(yīng)具備快速滅火、滅火過程無飛濺、不易復(fù)燃、毒性低、滅火之后易清理等特性。
2.1液體滅火劑
使用水成膜泡沫滅火劑和蛋白泡沫滅火劑等常用泡沫滅火劑雖然可以用來撲救食用油火災(zāi)，但是不宜被推薦使用。其主要原因在于，使用這類泡沫滅火劑滅火時，所產(chǎn)生的泡沫在熱油面上無法維持較好的穩(wěn)定性，無法起到充分覆蓋、隔絕的作用。并且使用該類泡沫滅火劑撲救食用油火時，在滅火劑施加初期會發(fā)生短暫而猛烈的轟燃現(xiàn)象，火焰尺寸迅速增大至之前的數(shù)倍，同時還會發(fā)生強烈的飛濺現(xiàn)象，產(chǎn)生沸溢，從而極易引燃烹飪設(shè)備周圍的其他可燃材料。在手提式滅火器中使用該類滅火劑還會對操作者帶來潛在危險。正因為如此，在美國保險商試驗室制定的廚房滅火系統(tǒng)測試標(biāo)準(zhǔn)UL300《商用廚房滅火系統(tǒng)裝置的滅火試驗》以及我國GA498-2004《廚房設(shè)備滅火裝置》標(biāo)準(zhǔn)中均需進(jìn)行防飛濺試驗。值得注意的是，為達(dá)到較好的起泡性能，常規(guī)泡沫滅火劑中碳?xì)漕惐砻婊钚詣┌l(fā)泡劑的添加量一般都在10%以上，因此產(chǎn)品的售價相對較高。
在堿性條件下，酯與堿金屬鹽可以發(fā)生皂化反應(yīng)（Saponification），其典型的反應(yīng)過程見圖1所示。利用這一原理制成的滅火劑對食用油火極為有效，也是目前撲救食用油火災(zāi)最為成熟可靠的滅火劑，其主要起皂化反應(yīng)的滅火組分為鈉或鉀的堿金屬鹽類，如碳酸鉀、碳酸氫鉀、硅酸鈉、醋酸鉀等。將這些堿金屬鹽按一定比例加入水中，即可形成滅火劑。當(dāng)這類滅火劑施加于熱油面時，具備一定的冷卻、降溫作用，特別是在大量溢出氣體和脂肪酸鹽的作用下，可以形成一個泡沫層，從而隔絕空氣與高溫食用油，并限制高溫油氣的蒸發(fā)，從而起到滅火的作用。
曾有美國描述了一種食用油火災(zāi)滅火劑，使用碳酸鉀等堿金屬鹽作為皂化劑，為降低鹽類對金屬的腐蝕作用，同時加入重鉻酸鈉作為腐蝕抑制劑。但必須指出，重鉻酸鈉的毒性極高，不宜用于廚房滅火產(chǎn)品的組分。另外，一個美國描述了一種食用油火災(zāi)滅火劑，使用碳酸鉀作為皂化劑，同時使用含硼化合物調(diào)節(jié)滅火介質(zhì)體系的pH值，從而降低其腐蝕性。還有類似使用醋酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸氫鋰或碳酸氫鈉作為皂化劑，并使用含硼化合物調(diào)節(jié)滅火介質(zhì)體系的pH值。為進(jìn)一步提高滅火效率，曾有使用碳酸鉀或碳酸氫鉀等堿金屬鹽作為皂化劑，并且進(jìn)一步加入氟表面活性劑作為潤濕劑和成膜劑。但必須指出的是，滅火材料中所使用的氟表面活性劑大部分都難以被生物降解，具有持久性有機污染物的特性，并且已經(jīng)對自然環(huán)境和人類健康帶來較大的危害。因此，盡管在食用油火災(zāi)滅火劑中使用會起到良好的滅火效果，但是會對廚房環(huán)境造成污染，影響人體健康。但總體來看，以皂化反應(yīng)為滅火機制的液體滅火劑仍是目前較為成熟和常用的食用油火災(zāi)滅火劑。
2.2粉體滅火劑
常用的BC和ABC干粉滅火劑以碳酸氫鈉和磷酸二氫鈉為主要滅火組分，可與加熱狀態(tài)下的油脂發(fā)生皂化反應(yīng)。曾有國外描述過用于食用油火的粉體滅火劑，亦有研究人員探索了使用氣固復(fù)合滅火劑撲救食用油火的效果。從上述發(fā)明和研究的應(yīng)用效果來看，使用粉體滅火劑撲救食用油火存在一定問題：一是粉體滅火劑不具備冷卻降溫效果，從而導(dǎo)致滅火之后極易復(fù)燃；二是由于粉體的彌散性，會導(dǎo)致滅火之后整個廚房區(qū)域易被粉體污染，火場清理極其困難，從而對清潔度要求極高的廚房場所造成難以徹底根除的污染。實際上，早在NFPA96《商業(yè)烹飪設(shè)備的通風(fēng)及火災(zāi)防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》的1973年版中就指出，ABC干粉滅火劑所采用的磷酸二氫銨滅火組分皂化反應(yīng)程度不高，所產(chǎn)生的泡沫層較少，并且磷酸二氫銨熔化物及粉體難以清洗和清理。因此，ABC干粉滅火劑被禁止用于廚房場所?？傮w而言，如無特殊情況，一般不宜使用粉體滅火劑作為食用油火災(zāi)滅火劑。而在實際的產(chǎn)品應(yīng)用中，目前也尚未有一種粉體滅火產(chǎn)品能夠滿足UL300《商用廚房滅火系統(tǒng)裝置的滅火試驗》的要求。
2.3氣體滅火劑
以為CO2例，其作為一種惰性氣體，可以撲救一些相對封閉場所的固體和液體火災(zāi)，其主要滅火機理是窒息并有一定的吸熱作用。但是使用CO2撲救食用油火災(zāi)存在一定問題：使用CO2雖然可以控制明火，但滅火之后的食用油依舊會保持相當(dāng)高的、超過自燃點的溫度，在CO2逐漸散去之后，未經(jīng)冷卻的食用油在接觸到氧氣后，能隨時引起復(fù)燃。而且CO2濃度很高時可能使人窒息死亡，在廚房這種經(jīng)常有人工作的場所有一定的安全隱患。因此，在沒有成熟的理論和試驗基礎(chǔ)上，不宜使用氣體滅火劑撲救食用油火災(zāi)。例如，NFPA96－2001《商業(yè)烹飪設(shè)備的通風(fēng)及火災(zāi)防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》中即規(guī)定“在廚房的烹調(diào)區(qū)不應(yīng)使用撲救B類火災(zāi)的氣體滅火器，因為此類滅火器不適用于已加熱的油脂”。
三、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范情況
根據(jù)國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB50016-2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定，公共建筑中營業(yè)面積大于500㎡的餐飲場所，其烹飪操作間的排油煙罩及烹飪部位宜設(shè)置自動滅火裝置，且應(yīng)在燃?xì)饣蛉加凸艿郎显O(shè)置緊急事故自動切斷裝置。但目前尚未有專門的食用油火災(zāi)滅火劑標(biāo)準(zhǔn)，對該類滅火劑性能的考察主要是結(jié)合專用的廚房滅火設(shè)備來進(jìn)行的。如UL300《飯店廚房的火災(zāi)撲救系統(tǒng)》標(biāo)準(zhǔn)和GA498-2004《廚房設(shè)備滅火裝置》，而在ISO7165-2008《手提式滅火器—性能和結(jié)構(gòu)》標(biāo)準(zhǔn)中則進(jìn)一步提出了滅食用油火的試驗方法，并將該類火滅火器定為5F、15F、25F、75F四個滅火級別。在我國，為保證廚房設(shè)備滅火裝置設(shè)計、施工質(zhì)量有章可循，國家有關(guān)部門還制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CECS233-2007《廚房設(shè)備滅火裝置技術(shù)規(guī)程》，對廚房灶臺及其排煙道的消防保護(hù)提出了具體要求，規(guī)定了廚房專用設(shè)備滅火裝置的相關(guān)技術(shù)要求，對廚房設(shè)備發(fā)生火災(zāi)，如何有效地?fù)錅缭钆_操作部位及其排煙道火災(zāi)提供了可靠的技術(shù)保障，同時也為商業(yè)廚房使用廚房專用設(shè)備滅火裝置提供了法律依據(jù)。
四、結(jié)語
食用油火災(zāi)是一類較為特殊的液體火災(zāi)，與汽油等常見的易燃液體火災(zāi)的撲救有較大不同，宜使用專門的食用油火災(zāi)滅火劑，其中，以皂化反應(yīng)為主要滅火機制的液體滅火劑應(yīng)被推薦使用。其后續(xù)的技術(shù)進(jìn)步應(yīng)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，深入研制高效環(huán)保的食用油火災(zāi)滅火劑，使其同時具備滅火效率高、滅火時基本無飛濺、滅火后不易復(fù)燃、對人和環(huán)境無顯著毒性危害、不會污染廚房內(nèi)的其他食品及器具、火災(zāi)后現(xiàn)場易于清理等特點，其中，提高泡沫穩(wěn)定性、降低滅火劑毒性應(yīng)是主要目標(biāo)。并通過相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定和完善進(jìn)一步規(guī)范產(chǎn)品市場，促進(jìn)食用油火災(zāi)滅火技術(shù)的進(jìn)步。
