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極端火災(zāi)現(xiàn)象(上)


今天和大家分享極端火災(zāi)現(xiàn)象,部分結(jié)論來(lái)自美國(guó)消防協(xié)會(huì)的這篇論文。大家都知道轟燃,今天我們從轟燃發(fā)生前的一個(gè)極端火災(zāi)現(xiàn)象—滾燃開(kāi)始說(shuō)起。

 

滾燃(rolling over)的定義

滾燃,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是指積聚在房間內(nèi)(天花板)的高溫?zé)煔鈱影l(fā)生燃燒

 

通常情況下滾燃的發(fā)生,預(yù)示著轟燃即將到來(lái)。

 

滾燃這個(gè)概念沒(méi)有一個(gè)完全明確的定義,但它的主要特征就是建筑上層的煙氣開(kāi)始燃燒,同時(shí),滾燃的發(fā)生也預(yù)示著轟燃即將到來(lái),關(guān)于滾燃現(xiàn)象,我們一筆帶過(guò),在之后的視頻里面,大家可以觀察到。

 

 

轟燃的定義

在建筑火災(zāi)發(fā)展階段,火場(chǎng)內(nèi)可燃物表面受高溫?zé)彷椛渥饔茫_(dá)到燃點(diǎn),可燃物表面迅速發(fā)生燃燒,并向整個(gè)火場(chǎng)蔓延。火勢(shì)從發(fā)展階段突然轉(zhuǎn)變?yōu)槊土胰紵A段。

 

 

我們都知道轟燃,國(guó)內(nèi)消防員對(duì)轟燃現(xiàn)象有多種解釋?zhuān)邪艳Z燃解釋為(flashover)的,也有把轟燃解釋為回燃的(blackdraft)。我個(gè)人理解,轟燃就是flashover。就是從一點(diǎn)燃燒擴(kuò)大到全面燃燒的一個(gè)過(guò)程。

就像這張圖里面表現(xiàn)的一樣,轟燃就是從一張椅子發(fā)生燃燒,轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€(gè)房間全部燃燒起來(lái),我們了解了轟燃的特點(diǎn),下面我們通過(guò)火災(zāi)發(fā)展示意圖看看轟燃發(fā)生的“點(diǎn)”。

 

 

轟燃發(fā)生的“點(diǎn)”

通過(guò)這兩張圖我們可以看到,轟燃是發(fā)生在火災(zāi)的發(fā)展階段,它預(yù)示著火災(zāi)即將進(jìn)入全面燃燒階段。橙色救援上一篇文章講的火災(zāi)特性,講的通風(fēng)排煙,通過(guò)轉(zhuǎn)化為戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用,目的就是要抑制轟燃的發(fā)生,盡可能在轟燃發(fā)生前進(jìn)行滅火。

 

轟燃現(xiàn)象,國(guó)際上有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

 

轟燃發(fā)生的科學(xué)標(biāo)志:火場(chǎng)上層煙氣溫度≥500~600℃或者輻射熱通量≥20kW/m2。

 

國(guó)內(nèi)相關(guān)參考文獻(xiàn):室內(nèi)轟燃新判據(jù)實(shí)驗(yàn)研究及應(yīng)用探討。(我沒(méi)找到這篇文獻(xiàn))實(shí)驗(yàn)結(jié)果:排煙口煙氣溫度≥320℃。室內(nèi)即將發(fā)生轟燃。

通過(guò)消防員現(xiàn)場(chǎng)的觀察,也總結(jié)出了一些非科學(xué)性的轟燃發(fā)生標(biāo)志。

 

轟燃發(fā)生的非科學(xué)標(biāo)志:

1.上層煙氣層下降至離地面1米左右,可燃物表面散發(fā)出白色的熱解物煙氣,預(yù)示轟燃即將發(fā)生;

2.排煙口的煙氣在短時(shí)間內(nèi)從平緩流動(dòng)狀態(tài)過(guò)渡為洶涌流動(dòng)狀態(tài),且煙量大、煙層厚、顏色深,預(yù)示轟燃即將發(fā)生;

3.漆面變色或起泡、窗戶變暗或破裂、門(mén)熱得燙人,火舌幾乎達(dá)到或超過(guò)頂棚高度。

 

其實(shí)主要的特征歸納一下,就是煙氣的中性面迅速下降,室內(nèi)可燃物分解出白色可燃煙氣,煙氣流速突然變快,煙氣溫度較高,夾雜著火焰。

 

 

一般來(lái)說(shuō),火焰突破通風(fēng)口,且火舌已向上蔓延,預(yù)示著轟燃已經(jīng)發(fā)生。關(guān)于門(mén)窗變色、漆面起泡我找了2張圖片,大家可以參考一下。

轟 燃 案 例

這是我最近翻譯的一篇美國(guó)UL實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的一些內(nèi)容。在這個(gè)視頻中展現(xiàn)了轟燃發(fā)生前的部分征兆,大家注意剛開(kāi)始的幾秒鐘,上層煙氣層中夾雜的火焰,大家注意第14秒鐘左右,桌子上受高溫?zé)彷椛浞纸獬鰜?lái)的白色可燃煙氣,大家注意第21秒時(shí),第一排桌子上的起火點(diǎn),本來(lái)火勢(shì)是在最后一排,火勢(shì)也沒(méi)有蔓延至第一排,但第一排起火了,為什么?

 

因?yàn)楦邷責(zé)彷椛洌率拐麄€(gè)火場(chǎng)的可燃物達(dá)到燃點(diǎn),這就是轟燃現(xiàn)象,從一點(diǎn)燃燒,迅速擴(kuò)大至全面燃燒,整個(gè)起火建筑陷入火海,消防員一旦在陷入轟燃后的火場(chǎng),很難逃生,因?yàn)樗闹芏际腔鹧妫訜o(wú)可逃。

 

美國(guó)國(guó)土安全局、消防隊(duì)長(zhǎng)國(guó)際協(xié)會(huì)、消防員國(guó)際協(xié)會(huì)聯(lián)合開(kāi)辦了www.firefighternearmiss.com網(wǎng)站,去追尋消防員僥幸脫險(xiǎn)的事故。該網(wǎng)站中,無(wú)數(shù)的報(bào)告表明,通風(fēng)排煙、火勢(shì)突然變化以及轟燃現(xiàn)象是引發(fā)消防員身處險(xiǎn)境的原因。

 

某報(bào)告中的記錄:

“當(dāng)前進(jìn)至客廳,房間中的溫度,由大約350℉(176℃),迅速上升至800℉(426℃),濃煙在很短的時(shí)間內(nèi)變黑,我們立即撤退出來(lái)。火場(chǎng)熱量情況惡化,我感到我的肩膀、腿部、頸部開(kāi)始燃燒,我轉(zhuǎn)過(guò)身發(fā)現(xiàn)墻上有橙色的火焰,并且整個(gè)房間開(kāi)始起火燃燒。消防員和我成功穿過(guò)走廊,迅速離開(kāi)了起火建筑。”

 

“我們到達(dá)1個(gè)兩層樓約3000平方英尺(278㎡)的住宅...需要實(shí)施通風(fēng)排煙。當(dāng)建筑的后部開(kāi)始排煙時(shí),我打開(kāi)了前門(mén),煙氣迅速的被吸回室內(nèi)。我跪倒在地上,觀察著房門(mén)內(nèi)部去發(fā)現(xiàn)我能看到的情況。我決定匍匐進(jìn)入室內(nèi)去查找火點(diǎn)。當(dāng)我進(jìn)入室內(nèi)大約8英尺(2.4米)遠(yuǎn)時(shí),我停了下來(lái),因?yàn)榇罅康幕鹈绲袈湓诘匕迳稀N野l(fā)現(xiàn)煙氣顏色變淡了并且我能夠看到屋頂,我所見(jiàn)之處都是火焰。這些可燃?xì)怏w在建筑物最高處燃燒,我決定迅速?gòu)膬?nèi)部撤離出來(lái)。當(dāng)我回過(guò)頭來(lái)查看房門(mén)時(shí),火舌已從房門(mén)向上燒出12英尺(3.65米)。第二根水帶已鋪設(shè)好開(kāi)始滅火,這給我了機(jī)會(huì)去遠(yuǎn)離起火建筑。當(dāng)我重新就位,用水槍開(kāi)始對(duì)房門(mén)和前窗進(jìn)行滅火時(shí),整個(gè)客廳由于轟燃已全面燃燒了。”

 

“我們撤退出來(lái)了,將火場(chǎng)情況報(bào)告現(xiàn)場(chǎng)指揮員,并開(kāi)展通風(fēng)排煙。在同一個(gè)房間材爐后的兩扇大窗戶已經(jīng)破裂了,煙氣層上升了3-4英尺(0.9-1.2米)”。我們?cè)俅芜M(jìn)入房間,剛超過(guò)頭一次內(nèi)攻時(shí)所在的位置,整個(gè)房間發(fā)生了轟燃。我的水槍手除了腳部以外,全身消失在了火焰中,我?guī)缀蹩床坏饺肟冢驗(yàn)槲覀冎車(chē)急淮蠡鸢鼑耍彝献е业耐榈哪_回到了門(mén)口。最初,他對(duì)我將他拖出火場(chǎng)比較抵觸,因?yàn)樗呀?jīng)滾到在地,并打開(kāi)水槍試圖滅火,但這對(duì)火勢(shì)并沒(méi)有什么影響,支援的戰(zhàn)友趕到現(xiàn)場(chǎng)幫助我們撤退出來(lái)。他們看見(jiàn)火勢(shì)從我們旁邊的窗戶噴出,火勢(shì)被設(shè)置在通道上的2支水槍攔截,而這個(gè)通道連接車(chē)庫(kù)的大門(mén)。”

 

這幾段都是美國(guó)消防員回憶轟燃前發(fā)生的一些征兆,希望對(duì)大家有所幫助。

 

另外這里插一句,關(guān)于滾燃的配圖,由于是真火模擬裝置模擬出來(lái)的,所以效果更明顯,但在實(shí)際火場(chǎng)中,就像剛才那個(gè)視頻一樣,需要消防員仔細(xì)去觀察。

 

破壞轟燃的措施

 

破壞轟燃的做法,從射水這個(gè)層面主要有以上3種,冷卻煙氣層、破壞煙氣層、冷卻可燃物,其目的都是降低室內(nèi)熱輻射的含量,使之達(dá)不到轟燃發(fā)生的條件。

 

冷卻煙氣層:向煙氣層快速點(diǎn)射噴霧水,一般點(diǎn)射控制在2秒左右,可反復(fù)進(jìn)行,防止高溫水蒸汽對(duì)消防員的傷害。

 

破壞煙氣層:利用直流水槍直接打擊上層煙氣層,一般持續(xù)3-5秒;利用開(kāi)花水順時(shí)針“O”形射水,增加房間內(nèi)氣流旋轉(zhuǎn),使煙氣迅速?gòu)呐艧熆谂懦觥?/span>

 

冷卻房間內(nèi)可燃物:利用開(kāi)花、噴霧水對(duì)可燃物表面進(jìn)行冷卻,減少上層煙氣層對(duì)可燃物表面的熱輻射,使可燃物表面溫度低于其燃點(diǎn)溫度。

 

當(dāng)然,我們講火災(zāi)特性,講通風(fēng)排煙,講空氣的作用,因此還有一個(gè)抑制轟燃發(fā)生的關(guān)鍵,就是控制排煙口。一方面要控制排煙口的數(shù)量、另一方面也要控制排煙口的大小。

 

謹(jǐn)慎破拆排煙:學(xué)會(huì)控制排煙口進(jìn)攻;煙氣溫度較高時(shí),排煙應(yīng)當(dāng)有水槍掩護(hù)。

個(gè)人的原則就是不出水不排煙,一個(gè)常規(guī)大小(門(mén)窗大小)的排煙口至少1支水槍。

 

關(guān)于轟燃就差不多告一段落了,下面我們談?wù)劵厝迹ū迹?/span>

這是通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M出來(lái)的一個(gè)回燃現(xiàn)象。

 

回燃的定義:

在通風(fēng)受限的建筑火災(zāi)中,未完全燃燒的熱解物質(zhì)在煙氣中大量積聚,當(dāng)1個(gè)排煙口突然打開(kāi),空氣流入火場(chǎng)與未完全燃燒的熱解物質(zhì)混合,火場(chǎng)中形成了可燃混合性氣體。當(dāng)火場(chǎng)中的熱源點(diǎn)燃可燃混合性氣體時(shí),可燃混合性氣體會(huì)極端快速地爆燃,并以火球的形式從排煙口噴出。

 

 

回燃的發(fā)生一定是在一個(gè)通風(fēng)受限的建筑火災(zāi)中,哪怕這個(gè)火場(chǎng)本身并不密閉,但局部區(qū)域比較密閉,也會(huì)發(fā)生回燃現(xiàn)象。

這張圖更能直觀的反映出回燃發(fā)生的特點(diǎn)。

 

 

首先是室內(nèi)密閉,且積聚有大量可燃的、未完全燃燒的高溫?zé)煔狻ML(fēng)后,空氣從排煙口下部進(jìn)入室內(nèi),高溫?zé)煔饣旌涎鯕夂笕紵Ⅻc(diǎn)燃最初的起火點(diǎn),由于溫度進(jìn)一步升高、氧氣進(jìn)一步充足,整個(gè)房間內(nèi)的可燃煙氣全部燃燒,并釋放出極大的能量。能量需要釋放,便從排煙口以火球的形式噴射出來(lái),這便是回燃。
 

回燃發(fā)生的“區(qū)域”

 

 

之前我們說(shuō)了轟燃發(fā)生的“點(diǎn)”,現(xiàn)在我們來(lái)看一下回燃發(fā)生的“區(qū)域”。

與轟燃不同,回燃只能發(fā)生在通風(fēng)受限建筑中,因此我們看到的橙色部分便是回燃發(fā)生的區(qū)域,它所釋放的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通火災(zāi)在猛烈燃燒階段所釋放的能量。

 

這里還可以繼續(xù)討論一下:

 

一種情況是,室內(nèi)溫度足夠高,可燃物足夠多,可燃物足夠易燃,回燃釋放出巨大的熱量后,整個(gè)房間的可燃物被迅速點(diǎn)燃,整個(gè)房間處于轟燃或轟燃后的狀態(tài)。

 

另一種情況是,室內(nèi)溫度相對(duì)較低,可燃物不夠充足,或者可燃物已經(jīng)快燃燒殆盡,或者回燃釋放的高溫還不足以引燃大多數(shù)可燃物,因此回燃發(fā)生后,整個(gè)能量釋放得差不多了,火勢(shì)再次趨于熄滅狀態(tài)。

 

回燃發(fā)生前的標(biāo)志

關(guān)于回燃,并沒(méi)有完全科學(xué)的、有具體數(shù)據(jù)衡量的標(biāo)志。

Ø  黑色的濃煙從緊閉的門(mén)窗縫隙中冒出;

Ø  門(mén)窗發(fā)熱,窗戶顏色變暗,有大量的煙氣積聚室內(nèi);

Ø  門(mén)窗發(fā)出類(lèi)似口哨的聲音,窗戶會(huì)出現(xiàn)震顫;

Ø  房間內(nèi)無(wú)明火,或者火勢(shì)較小,火光閃爍跳動(dòng),趨于窒息狀態(tài);

Ø  排煙口被打開(kāi)后,流出的煙氣會(huì)被吸入火場(chǎng)。

 

回燃發(fā)生前的征兆較為隱蔽,需要更加注意火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的情況。只能通過(guò)消防員對(duì)建筑物煙氣特征、熱量的綜合判斷進(jìn)行。

 

回燃案例:

“當(dāng)我們到達(dá)1棟兩層樓的住宅時(shí),我們發(fā)現(xiàn)大量的濃煙來(lái)自2樓并且沒(méi)有明火。我們攜帶1根直徑1.75英寸(44.45mm)的水帶進(jìn)入房間,利用樓梯上樓。我們進(jìn)入2樓去開(kāi)始搜救并尋找火點(diǎn)。我們通知指揮員,我們需要通風(fēng)排煙,并且增派力量在2樓進(jìn)行支援。突然,濃煙和熱量增加,我們被迫撤退到了2樓樓梯口。我的指揮員隨即告訴我把樓梯口的窗戶打開(kāi),當(dāng)時(shí)我并沒(méi)有多想。突然,爆炸發(fā)生了,瞬間將我們從2樓樓梯沖下至1樓,同時(shí)伴隨著一個(gè)巨大的火球”。

 

 

這是我翻譯的關(guān)于回燃,美國(guó)消防員的描述。


這是香港消防員的一個(gè)視頻。

 

在這個(gè)視頻中發(fā)生了回燃,同時(shí)也展示了回燃的隱蔽性。

 

大家注意這個(gè)視頻的前20秒,煙氣的量比較少,煙氣也不算很厚,同時(shí)煙氣處于向下飄落的狀態(tài)。

 

這說(shuō)明火場(chǎng)內(nèi)部溫度不高。

 

35秒以后,煙氣的量增加了,煙氣變的很厚,說(shuō)明室內(nèi)溫度在上升。同時(shí),大家注意,這是一個(gè)地下建筑,通風(fēng)條件并不好,和可能在視頻中的排煙口是唯一能夠有效吸入空氣的通風(fēng)口,空氣從上部吸入地下要相對(duì)緩慢一些,這也導(dǎo)致了火場(chǎng)內(nèi)部缺氧、密閉。

 

當(dāng)然事后來(lái)分析,可能能夠觀察到一定現(xiàn)象,但親臨現(xiàn)場(chǎng),真的很難。

美國(guó)消防員普遍認(rèn)為抑制回燃發(fā)生的最好做法就是垂直排煙,及在房屋上方打開(kāi)排煙口進(jìn)行排煙。

 

但國(guó)內(nèi)的混凝土建筑我們很難實(shí)施垂直排煙。

 

抑制回燃的個(gè)人建議:

排煙前,請(qǐng)謹(jǐn)慎判斷火場(chǎng)內(nèi)部情況,及時(shí)射水冷卻煙氣層、破壞煙氣層;破拆排煙時(shí),不要站在排煙口的正對(duì)面,回燃發(fā)生時(shí),立即臥倒,緊急避險(xiǎn)。

 

最后,我們總結(jié)一下常見(jiàn)的、大體上比較熟知的極端火災(zāi)現(xiàn)象。

 

什么是滾燃,滾燃便是煙氣的燃燒。

什么是轟燃,轟燃便是煙氣的熱輻射。

什么是回燃,回燃便是煙氣的爆炸。

 

所以我們的消防如果能真正了解煙氣,了解煙氣的特性,便能抑制著三種火災(zāi)現(xiàn)象,能夠確保自身不受到這三種火災(zāi)現(xiàn)象的傷害。

 

談完這三種極端火災(zāi)現(xiàn)象后,下一部分我們來(lái)說(shuō)說(shuō)目前我們還不了解,還較為陌生的極端火災(zāi)現(xiàn)象:風(fēng)力驅(qū)動(dòng)下的火災(zāi)