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【摘 要】:在室内轰燃研究理论基础上,简要介绍了轰燃的定
义和轰燃判据,并结合建筑火灾实际情况,分析了因轰燃引起的室内
火灾中灭火救援难点问题,根据轰燃的特点,提出了应对此类火灾的
灭火救援对策,为消防部队处置室内轰燃火灾提供参考。
【关键词】:消防; 建筑火灾; 轰燃; 灭火救援
一、引 言
轰燃是室内火灾发展过程中的一种特殊燃烧现象。室内发生火灾
后,若具备合适的燃料和通风条件,就可能发生轰燃。轰燃一旦发生,
室内所有可燃物会在极短时间内同时全面着火,室内整个空间都充满
火焰,可燃物燃烧速率和室内温度急剧上升,并且室内会产生大量有
毒烟气,氧气浓度也随之急剧下降。这些都会使室内人员受到严重威
胁,也给消防灭火救援带来极大困难。国内外发生的很多建筑火灾事
故中,轰燃就是造成严重人员伤亡和财产损失的元凶,如新疆克拉玛
依友谊馆火灾、洛阳东都商厦火灾、吉林中百商厦火灾、英国布拉德
福市足球场火灾和皇家十字地铁车站火灾。因此,结合轰燃的特点和
危害性,分析轰燃对建筑火灾中灭火救援工作造成的难点问题,有针
对性的加强对室内火灾的控制,对于提高消防部队灭火救援工作效率
具有重要意义。
二、轰燃及相关研究
(一)轰燃定义
NFPA 921 中轰燃定义为:室内火灾发展的一个过渡阶段,热辐射
作用下的所有可燃物在轰燃时几乎同时着火,火焰迅速在室内所有物
体传播蔓延,室内形成一片火海。轰燃的发生是火灾失控发展的危险
信号,产生的高温烟气会对建筑结构安全产生严重影响,强大的破坏
力往往造成恶性死伤事故和巨大财产损失,极易造成群死群伤事故与
巨额财产损失,也是火灾即将向临近区域蔓延的重要标志。
目前对轰燃还没有统一的定义,比较常用的三种:(1)室内火
灾由局部火向大火的转变,转变完成后,室内所有可燃物表面都开始
燃烧;(2)室内燃烧由燃料控制向通风控制的转变;(3)在室内顶
棚下方积聚的未燃气体或蒸气突然着火而造成火焰迅速扩展。
(二)轰燃判据及预测
室内火灾是一种受限空间内的燃烧,是建筑火灾的主要形式,将
发生轰燃的条件量化为可以测量或计算的物理量是一件极为困难的
事情。现在应用最多的三个轰燃判据为:(1)室内接近顶棚热烟气
温度超过 600℃;(2)室内地板平面辐射热通量超过 20 kW/m2;
(3)通风口有火焰喷出。以上判据都源于火灾实验观察结果,虽然
具有一定局限性,但可以作为判定轰燃的参考标准。
对轰燃的预测方法,不同的研究者提出了不同的温度和热通量判
据。V.Barauskas、McCaffrey、Quintiere、Harkleroad、Thomas 等
分别提出了基于热释放速率预测轰燃的经验公式。此外,武警学院陈
爱平教授将内衬材料的热惯性因素引入考虑,基于 McCaffrey 的方法
提出了轰燃综合预测法;B.Hagglund 等建议采用临界轰燃燃烧速率
预测轰燃;J.G. Quintiere 等提出采用临界轰燃燃料面积预测轰燃;
S.R.Bishop 根据经典热爆炸和非线性热动力学理论温度微分方程特
征值预测轰燃等。这些预测方法的实用性和精确性还有待改进。
三、轰燃对室内火灾灭火救援的影响
(一)轰燃时间预测困难,影响灭火救援决策
消防部队在轰燃前到达现场,如果未及时预测和侦察到轰燃,急
剧升高的温度和喷出火焰会对消防队员造成伤害。消防官兵到火场后,
没有人能够准确预测是否会发生轰燃和什么时候发生轰燃。有些火灾,
消防员内攻进入室内的瞬间就可能被卷入火海中,而有些火灾,在灭
火救援进行过程中突然轰燃,也有的至灭火战斗结束也不发生轰燃。
如何在火场快速判断轰燃发生的可能性及时间,仍是一线消防指挥员
的一个难题。而目前对轰燃的预测研究多限于学术理论方面,并没有
便于在灭火救援现场操作的轰燃预测仪器或技术手段。指挥员只能依
靠个人积累的灭火经验,对轰燃的感官印象及火情侦查情况进行初略
判断,容易导致现场决策低效率、低质量,甚至做出错误的决策,造
成不必要的人员伤亡和财产损失。
(二)火场温度高,灭火进攻困难
室内发生轰燃后,火势突然猛涨,进入全面燃烧阶段,产生的高
温能达到 1000℃左右。有关研究表明,对于没有任何保护的皮肤,
只要暴露在 137-160℃的环境中就会造成严重伤害。扑救建筑火灾最
有效的灭火措施是内攻,而轰燃产生如此的高温会对消防员产生强烈
的烘烤,加上可能从门窗喷出的火焰和高温烟气,消防队员很难近距
离灭火,内攻更加危险、艰难。如灭火中水枪掩护不充分,个人防护
不周全,还会危及消防员人身安全。同时由于轰燃中可燃物不完全燃
烧会产生大量有毒浓烟和气体,降低了火场能见度,更加难以发现较
隐蔽的火势威胁,影响了灭火效率。
(三)室内充满烟气,搜索救援难度大
轰燃发生前,大量积聚的浓烟和高温会迫使消防员将身子放低,
弯腰或匍匐前进,在搜索被困人员时行动不便,效率低下。此外,室
内积聚的浓烟具有较强的减光性,室内能见度很低,对侦查和搜救非
常不利,受困人员也无法自行安全疏散,消防员也有误入危险区域和
迷路的危险。轰燃后转为全面燃烧,燃烧更为猛烈,无法深入开展室
内救援,而由于燃烧速率急剧增长,因燃料不充分燃烧会产生大量有
毒气体如:CO、H2S、HCL、SO2 等,导致被困人员中毒、窒息,消防
灭火救援时间更加紧迫,人员疏散更加困难。
(四)建筑受高温烘烤,结构有倒塌危险
室内轰燃发生后,释热速率急剧增大,温度急剧升高,达到
500℃-600℃的高温,最高可达 1000℃左右,建筑构件的强度在高温、
强烈热辐射作用下会下降。混凝土在高于 300℃温度作用下抗压强度
线性下降,超过 600℃时抗拉强度基本丧失,在 900℃左右时抗压强
度下降到常温时的 10%;钢结构虽不燃烧,但在火灾高温中强度会迅
速下降,500℃左右时全负荷钢结构就会失去静态平衡稳定性,600℃
其强度下降 2/3,进而结构发生变形引发倒塌。因此轰燃扑救过程中,
建筑结构很容易发生局部倒塌甚至整体坍塌,使室内人员受到威胁,
影响消防救援工作。
(五)火焰易窜出蔓延,控制火势难度大
室内具备轰燃条件时,可能在着火 3-10 min 后就会发生轰燃,
消防队赶赴火场后可能已经发生轰燃,火灾发展至猛烈燃烧阶段,第
一出动力量如对火灾形势估计不足,到达火场后往往控制不住逐渐增
长蔓延的火势。此外,轰燃后伴随着喷出火焰和飞火,能冲出着火房
间,造成火势蔓延。而且轰燃产生的强烈辐射热也对临近可燃物形成
威胁,强辐射热也是火势向上层和四周扩散蔓延的主要原因。
四、预防和控制轰燃的灭火救援对策
(一)全面侦查火情,注意轰燃征兆
在处置建筑室内火灾时,应全面侦查火情,快速掌握起火房间位
置、火势大小、人员被困情况、室内可燃物数量与类别、建筑结构特
点、周围毗邻建筑情况等,尤其对于通风不好且室内可燃物数量较多
时,应提高警惕,密切监视,谨防轰燃突发造成恶性事故。为延缓或
避免可能发生的轰燃,到场后应确保室内自动喷水灭火系统动作,尽
量为后续灭火与人员疏散救援争取时间。同时应派安全员密切注意轰
燃发生征兆,轰燃的警报信号主要是高温辐射、“闪燃”和“白
烟”。有条件进入室内侦查时,如发现室内烟气温度较低,则轰燃可
能性不大,应及时出开花水冷却;如消防员进入后,明显受到高温烘
烤,热烟气层不断变厚,表明有轰燃危险,应及时撤离至外围控制火
势。同时,消防员进入室内时,还应密切关注是否有浓烟从门窗翻滚、
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omyligaga
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