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煙氣燃燒,不僅僅有轟燃,回燃,還有...


在比利時(shí),轟燃(flashover)和回燃(backdraft)在消防領(lǐng)域是眾所周知的現(xiàn)象。

 

五星紅旗計(jì)劃的第四篇文章詳盡的闡述了回燃(backdraft),第六篇講述了轟燃(flashover)。然而,還有一類火災(zāi)現(xiàn)象的存在,卻鮮為人知。

 

這種現(xiàn)象,我們稱之為可燃煙氣的燃燒(FGI)。FGI是用來(lái)描述除了轟燃(flashover)和回燃(backdraft)之外的,所有的燃燒類型,本文主要討論FGI中最常見(jiàn)的兩種情況。

 

煙氣轟燃

       在火災(zāi)中,產(chǎn)生了大量的煙氣,產(chǎn)生的煙氣溫度很高并且是流動(dòng)的,它通過(guò)開(kāi)口和裂縫流出。煙氣很有可能會(huì)積聚在靠近火焰的某處,舉個(gè)立即就能想到的例子,就是房間上的吊頂。

 

       煙氣很可能從房間的門(mén)縫進(jìn)入隔壁房間,然后在天花板處形成一層煙氣層,它甚至還可能會(huì)積聚在內(nèi)嵌的衣櫥里或者是一面隔墻。

 

       木制框架的房子,通常在房屋中,有內(nèi)置的豎井,煙氣一旦進(jìn)入這些豎井,就會(huì)蔓延到大樓之中。這將導(dǎo)致可燃煙氣出現(xiàn)在人們最不想讓其出現(xiàn)的地方。

 

       當(dāng)足夠的煙氣到房間中時(shí),一種燃燒極限范圍內(nèi)的燃?xì)夂涂諝饣旌蠚怏w就形成了。見(jiàn)圖1.1。

 此刻,燃燒三要素已經(jīng)具備了兩項(xiàng)。進(jìn)入房間的煙氣含有足夠的易燃成分(白色、灰色的熱解物和(或者)黑色未燃燒完全的煙氣),室內(nèi)還有足夠的氧氣。

 

       當(dāng)混合煙氣在可燃范圍內(nèi)時(shí),燃燒所缺少的條件就僅僅是點(diǎn)火能量了。

 

       該能量源可以是串出的火焰或者是消防員向混合煙氣中添加能量來(lái)提供。后一種情況,在檢查翻動(dòng)火場(chǎng)時(shí),火星就飛濺起來(lái)。當(dāng)使用水槍連續(xù)射流滅多個(gè)小火點(diǎn)時(shí),水的沖擊會(huì)導(dǎo)致燃燒的顆粒飛入煙氣層,額外的點(diǎn)火源甚至可能是在火情偵察,挪動(dòng)家具時(shí)暴露的一小團(tuán)火。

 

       當(dāng)有足夠能量的點(diǎn)火源進(jìn)入混合物時(shí),它就會(huì)著火?;鹧娴耐饩墪?huì)通過(guò)混合煙氣擴(kuò)散開(kāi)來(lái)。

 

       在火場(chǎng)上經(jīng)常出現(xiàn)的一種情況是,煙氣通過(guò)門(mén)四周的間隙處大量流動(dòng)。在門(mén)前的隔間里(類似前室的位置),煙氣層會(huì)在天花板上形成。在易燃范圍內(nèi)的煙氣給進(jìn)攻的消防隊(duì)員制造了一個(gè)非常危險(xiǎn)的環(huán)境。

 

       當(dāng)消防員打開(kāi)門(mén)時(shí),乘勢(shì)而出的火焰可能點(diǎn)燃混合煙氣(見(jiàn)圖1.2)。消防員所進(jìn)入的房間內(nèi),整個(gè)煙氣層都會(huì)著火。熱輻射將急劇增加,并且嚴(yán)重威脅消防員。

 

      除此之外,爆燃的發(fā)生將使其他房間火情發(fā)展速度大大加快。

  第二個(gè)房間里所有可用的家具,幾乎都開(kāi)始熱解。第二個(gè)房間的火情將很快地發(fā)展進(jìn)入轟燃的狀態(tài)(見(jiàn)圖1.3)。

 

      無(wú)論哪種開(kāi)門(mén)方式,消防員面臨的風(fēng)險(xiǎn)都很高。一個(gè)恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)門(mén)程序是在開(kāi)門(mén)前使用兩次水槍開(kāi)花水點(diǎn)射,將風(fēng)險(xiǎn)降低。

 

       在門(mén)上方形成的霧狀水將阻止乘勢(shì)而出的火焰點(diǎn)燃第二房間的混合煙氣。

案例:“De Punt”中的火災(zāi)

       2008年5月8日,在“De Punt”(荷蘭)的一個(gè)修理船只的機(jī)庫(kù)發(fā)生了一次火災(zāi)爆燃。機(jī)庫(kù)后面有幾個(gè)較小的房間,其中一個(gè)房間開(kāi)始燃燒,火勢(shì)在通風(fēng)的情況下,大量煙氣通過(guò)敞開(kāi)的門(mén)進(jìn)入機(jī)庫(kù)。在輕微傾斜的馬鞍形屋頂下面,積聚了大量的煙氣,煙氣與空氣混合形成了易燃混合煙氣。

 

       在這時(shí),火焰從房門(mén)里冒出來(lái),在火焰的位置形成了對(duì)機(jī)庫(kù)的初始點(diǎn)燃。爆燃的后果是毀滅性的,在很短的時(shí)間內(nèi),整個(gè)機(jī)庫(kù)著火了,機(jī)庫(kù)內(nèi)的火勢(shì)立即進(jìn)入猛烈燃燒的狀態(tài)。里面的四名消防隊(duì)員,有三名無(wú)法及時(shí)撤離,并因此喪生。

 

煙氣爆炸 

       煙氣爆炸的原理和爆燃一樣,同樣地,我們通過(guò)放入一個(gè)火源來(lái)點(diǎn)燃由煙氣、熱解物質(zhì)和空氣組成的混合煙氣。

 

       就像爆燃一樣,煙氣爆炸可能會(huì)在鄰近的房間發(fā)生火災(zāi)時(shí),或者,甚至是在一個(gè)封閉的空間(如壁櫥,吊頂)發(fā)生火災(zāi)之后。

 

       爆燃和煙氣爆炸的最大區(qū)別是煙氣爆炸有很大的壓力積累,這種壓力的積累產(chǎn)生了超壓的峰值,超壓取決于煙氣和空氣的混合氣。

 

       形成煙氣爆炸的混合煙氣將比形成爆燃的混合煙氣更接近于化學(xué)計(jì)量混合比,而形成爆燃的混合煙氣更接近可燃范圍的極限。

 

       過(guò)度壓力的值會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成破壞,天花板會(huì)倒塌,窗戶會(huì)碎,門(mén)會(huì)倒塌,隔墻會(huì)倒塌。


煙氣爆燃/爆炸的標(biāo)志及防范措施

1

爆燃和煙氣爆炸的標(biāo)志

 

       與轟燃和回燃相反,爆燃和煙氣爆炸沒(méi)有明顯的警示信號(hào),任何空氣和煙氣混合的房間都可能引起這種現(xiàn)象。

 

       然而,這種現(xiàn)象在封閉空間中最為普遍,吊頂、豎井和隔墻形成了隱藏的空間,煙氣可以積聚在那里。

 

       因此,隱藏的空間和密封空間的存在,應(yīng)該被視為一個(gè)標(biāo)志。一些建筑物里有吊頂和隔墻,因此B-SAHF模型將發(fā)揮巨大的作用。

2

降低爆燃和煙氣爆炸的風(fēng)險(xiǎn)

 

       爆燃和煙氣爆炸雖是兩種現(xiàn)象,可其工作方式與常規(guī)可燃?xì)怏w爆炸相同。它們最常發(fā)生在封閉的空間中。

 

       通過(guò)(部分地)利用通風(fēng)排煙,可以將煙氣的濃度降到低到可燃極限以下。一旦達(dá)到這一目標(biāo),燃燒就不可能發(fā)生了,危險(xiǎn)將不復(fù)存在。

 

       在實(shí)踐中,煙氣可能會(huì)聚集在天花板上。在這種情況下,它們是清晰可見(jiàn)的。更常見(jiàn)的是,煙氣聚集在豎井或吊棚里,發(fā)現(xiàn)他們就不那么容易了。在處理熱煙氣時(shí),熱成像儀可以提供很大幫助,但是,有時(shí)也很有可能檢測(cè)不到煙氣。

 

       即使可燃煙氣被檢測(cè)出,也不容易排出。如果可以通風(fēng),那應(yīng)該是一個(gè)不錯(cuò)的策略。

 

       通常,當(dāng)處置起火點(diǎn)難以確定的小型火災(zāi),煙氣積聚在吊頂?shù)那闆r容易出現(xiàn)。一個(gè)例子是,火災(zāi)在地板上陰燃,如果火勢(shì)很小,那么吊頂處煙氣爆燃的危險(xiǎn)性是很高的。

 

       “煙去哪兒了?”通過(guò)打開(kāi)或部分移除部分吊頂來(lái)通風(fēng),可以驅(qū)散煙氣。當(dāng)一名消防員在尋找火源時(shí),另一個(gè)人可以集中精力觀察隱蔽位置的煙氣。

 

       在比利時(shí),新的進(jìn)門(mén)程序也包含一個(gè)元素,可以在發(fā)生爆燃時(shí),提供一定程度的保護(hù)。當(dāng)進(jìn)攻的消防員穿過(guò)天花板處積聚著煙氣的房間時(shí),他們很可能會(huì)在隔壁的房間里發(fā)現(xiàn)比較大的火點(diǎn)。

 

       假設(shè)現(xiàn)在第一個(gè)房間的天花板上的煙氣已經(jīng)與空氣充分混合,這種混合煙氣很容易被火焰點(diǎn)燃。在打開(kāi)通向隔壁房間(起火位置)的門(mén)之前,要向水槍手和拖水帶的消防員上方進(jìn)行開(kāi)花水點(diǎn)射,目的是在門(mén)的頂部產(chǎn)生水滴霧。

 

       如果門(mén)打開(kāi)時(shí)火焰從房間里竄出來(lái),它們會(huì)被水行成的霧氣包裹住,這將使得竄出的火焰,無(wú)法成為煙氣的點(diǎn)火源,確保消防員的安全。

 

 煙氣自燃

       自燃是當(dāng)煙氣達(dá)到足夠高的溫度時(shí),發(fā)生自發(fā)燃燒的現(xiàn)象,每一種混合煙氣在一定的溫度下都會(huì)自發(fā)燃燒,這個(gè)溫度被稱為自燃點(diǎn)(AIT),這種溫度對(duì)于易燃液體而言也是存在的。

 

       不言而喻,發(fā)生自燃必須滿足一個(gè)重要條件,就像所有其他形式的燃燒一樣,在煙氣超過(guò)溫度閾值的房間內(nèi),必須有足夠的氧氣。

 

        在單元房火災(zāi)中,火災(zāi)耗盡室內(nèi)的氧氣,很可能當(dāng)煙氣到達(dá)自燃點(diǎn)時(shí),自發(fā)燃燒所需的氧氣不足。

 

       在這樣火災(zāi)中,當(dāng)窗戶破壞或被打開(kāi)時(shí),熱的煙氣將排出,一旦排出,煙氣將迅速與空氣混合從而被稀釋,煙氣與空氣混合后將進(jìn)入可燃范圍并開(kāi)始燃燒,煙氣自身溫度將提供開(kāi)始燃燒所需的能量。

 

        自燃最大的危險(xiǎn)是它在煙氣出口產(chǎn)生的大量熱,這個(gè)熱源能夠引起二次火災(zāi),自燃在打開(kāi)房間里面的門(mén)時(shí),很容易發(fā)生。如果不能正確應(yīng)對(duì),排出的氣肯定會(huì)導(dǎo)致火勢(shì)進(jìn)入鄰近的房間。

 

       自燃也會(huì)導(dǎo)致消防員對(duì)火場(chǎng)做出不正確評(píng)估判斷,當(dāng)?shù)交饒?chǎng)時(shí),指揮員看到從窗戶出來(lái)的火焰,大多數(shù)會(huì)很容易地判斷出火勢(shì)處于完全發(fā)展階段,一般情況下,這種判斷是正確的。

 

       這種情況下,處置火災(zāi)的戰(zhàn)術(shù)會(huì)隨著火勢(shì)規(guī)模的變大而改變,可能不會(huì)內(nèi)攻滅火,然而由于竄出的火焰,在視覺(jué)上導(dǎo)致指揮員做出錯(cuò)誤的判斷,火焰不是來(lái)自內(nèi)部,而是在出口處上方燃燒的煙氣。

 

       其實(shí),這種情況下,火災(zāi)仍然處于是預(yù)爆燃和發(fā)展階段,這些火災(zāi)是可以內(nèi)攻滅火。為了從自燃中,分辨竄出的火焰,應(yīng)該向空曠處進(jìn)行開(kāi)花點(diǎn)射,水會(huì)對(duì)排出的煙氣產(chǎn)生輕微的冷卻作用。

 

       若是在自燃情況下,竄出的火焰會(huì)消失,消防員會(huì)意識(shí)到他們正在處理從窗外流出的煙氣。火災(zāi)若是處于全面發(fā)展階段,開(kāi)花水點(diǎn)射將不足以打滅火點(diǎn),這里的火焰將繼續(xù)存在。滅火戰(zhàn)術(shù)也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

滾燃

       出于完整性的考慮,這里提到的滾燃(rollover)歸類到可燃?xì)怏w燃燒的范疇。

 

       滾燃(rollover)是發(fā)生在爆燃之前的現(xiàn)象,這就是之前提到的煙氣層的點(diǎn)火源,而后在靠近火源的煙氣層的位置,開(kāi)始起火燃燒,隨即火焰前緣穿過(guò)煙氣層,通常在開(kāi)口通風(fēng)處發(fā)生得最快。