從火災安全角度關注陰燃燃燒現象陰燃火災事故
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鄧婷婷
陰燃燃燒是一種典型的從火災安全角度研究的現象。陰燃燃燒是一種高能效、緩慢、低溫和無火焰的燃燒形式，如“野火燒不盡，春風吹又生”所描述現象。它通過多孔燃料傳播。由于陰燃是在限制氧氣的條件下進行的，它有可能產生具有燃料特性的氣體。陰燃最大的特點是沒有火焰，因而具有隱蔽性，容易被忽略在一定條件下，陰燃可轉化成為有焰燃燒，潛在的火災危害性大稍有不慎，就可能導致大型火災發生。
2019年12月13日11時45分左右，浦東新區高東路118號益海嘉里集團上海企業群豐益乳化材料科技（上海）有限公司E6倉庫發生一起火災，火災造成該廠區E3、E4、E6、F2、F3共5個倉庫及其庫內存放的成品食用油、甘油、硬脂酸等基本燒毀，E2、E5、F1共3個倉庫局部受損，事故造成直接經濟損失人民幣約2884萬元，其中建筑損失約1713萬元，儲存貨物損失約1171萬元，未造成人員傷亡。 原因：弘韜公司電焊工馬朝明在油脂公司酯交換車間三層平臺進行電焊作業時，焊渣濺落在下方途經的(滬DF4513，滬H6110掛)平板貨車成品油食用油堆垛中形成了點火源，導致食用油外包裝紙箱發生陰燃，直至貨品被裝卸至E6建筑雨棚下堆貨點后起明火，釀成火災。 2017年12月2日，陜西陜煤韓城礦業有限公司桑樹坪煤礦3109切眼掘進工作面發生一起較大火災事故，涉險人員15人，其中造成3人死亡，事故直接經濟損失1395萬元。 原因：3109切眼掘進工作面區域預測鉆孔施工過程中，違規處理夾鉆，孔內煤粉與鉆具磨擦產生熱量并積聚，導致孔內煤粉升溫，形成陰燃產生大量CO；職工違規進入CO濃度超限區域作業。 2018年2月16日23時50分許，清遠市清城區石角鎮碧桂園假日半島小區內的垃圾清運收集點發生一起較大火災事故，過火面積約200平方米，造成9人死亡、1人重傷，直接經濟損失約1200萬元。 原因：煙花爆竹廢品堆垛內部殘留火源陰燃，燃燒擴大后，有未燃盡的煙花爆竹火藥介入燃燒，造成火勢迅速蔓延擴大所致。 林火中的陰燃現象是世界上最持久、最大尺度的燃燒現象之一，其排放在全球大氣碳循環中扮演著重要的角色。另一方面，陰燃林火產生的排放物也會污染大氣環境。在全球變暖的趨勢下，頻發的陰燃野火可排放出大量的溫室氣體、有毒物質及高濃度的顆粒物。這些復雜的排放物不僅加劇了全球暖化趨勢，同時造成了嚴重的跨國霧霾災害，給環境、社會經濟及人體健康帶來多種負面影響。 圖1 印度尼西亞陰燃林火排放物導致的區域霧霾 圖2 火災發展過程 Q1：陰燃和明火有何不同？ 兩者的差異表現在多個方面，下表列出了陰燃和明火的主要差異。相比明火，陰燃的燃燒溫度更低、反應更緩慢且更容易被點燃和維持。 特征 陰燃 明火 反應機理 異相氧化 氣相氧化 燃燒溫度 450-700℃ >1000℃ 點火能/溫度 較小 較大 火蔓延速率 -1cm/h 0.001-1m/s 固熱值 6-15MJ/kg 16-30MJ/kg Q2：火災、閃燃、陰燃、爆燃、自燃及閃點、燃點、自燃點的定義？ （一）火災:在時間和空間上失去控制的燃燒所造成的災害。 （二）閃燃:在可燃液體(固體)表面上揮發的蒸汽與空氣混合達到一定濃度后，遇明火產生的一閃即滅的燃燒現象。陰燃:沒有火焰的緩慢燃燒現象。爆燃:以亞音速傳播的爆炸。 （三）自燃:可燃物質在沒有外部明火焰等火源的作用下，因受熱或自身發熱并畜熱所產生的自行燃燒現象。 （四）閃點:在規定的實驗條件下，可燃液體(固體)能放出足量的蒸汽并在容器內的液體(固體)表面處于空氣形成可燃混合物的最低溫度。 （五）燃點:在規定的實驗條件下，液體或固體能發生持續燃燒的最低溫度。 （六）自燃點:在規定的條件下，可燃物質產生的最低溫度。 Q3：陰燃排放物和參數是怎么測量的？ 常見的陰燃氣體檢測設備包括非色散紅外光譜（NDIR）、傅里葉紅外光譜（FTIR）質子轉移反應質譜（PTR-MS）和氣相色譜（GC）等。 而對于大尺度場地陰燃實驗及真實火災，研究者們也針對性地研發出實地測量方法。實地測量主要可分為依托無人機等在空中實現采樣或分析的空中測量，和利用便攜設備在近地面的采樣的陸地探測。二者均可以將不同的采樣方式結合 GC或FTIR 等常規檢測設備來測量煙氣成分。 圖3 用于大尺度場地實驗的移動傅里葉紅外光譜系統 不同檢測技術之間適用的氣體種類、檢測范圍、準確度、操作便攜性等各有優劣。表1總結了對于不同排放物宜采用的檢測設備。 表1 針對不同排放物的推薦檢測設備 排放物 檢測設備 CH4、CO2、CO 非色散紅外氣體傳感器(NDIR) O3、NOx 化學發光法(Chemiluminescence) 其他痕量氣體 紅外光譜(FTIR) 微量有機物 熱導型氣相色譜(GC-FID) VOC 質子轉移反應質譜(PTR-MS)