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张 斌:浅谈大型地下商场火灾烟气特性及排烟方法

2014-11-27 15:35

来源:泸州支队   作者:张斌 新浪微博分享 转帖到开心网 分享到网易微博 0人参与

  地下建筑包括的范围很广,主要有地下商场(商业街)、地下娱乐场所、地下旅馆等人员密集场所,以及地下仓库、地下设备机房、地下停车场等易燃易炸场所,和海底隧道、公(铁)路隧道等交通设施。大型地下商场火灾的危险性主要表现在发生火灾时起火点隐蔽,烟雾浓,久聚不散。由于这些建筑位于地下,只要一旦发生火灾,人员疏散十分困难,容易造成重大人员伤亡。据火灾统计资料表明,烟气是建筑火灾中导致人员死亡的罪魁祸首,被烟熏死的占比例较大,最高达80%,在被火烧死的人数中,多数也是先中毒窒息晕倒后被火烧死的。显而易见,在大型地下商场发生火灾时,如何有效地进行火场排烟,是阻止火势蔓延和抢救被困人员及灭火的重要环节。因而,大型地下商场火场排烟成了现代消防领域里亟待研究解决的新课题。

  一、大型地下商场火灾烟气的特性及其危险因素

  (一)烟雾密度大,中性平面低。大型地下商场火灾烟雾密度大的原因主要有两个方面:一是烟雾扩散渠道有限,生成的烟雾多数积存在有限的空间内,因此,大型地下商场火灾在单位立体空间内,烟的密度大于其它建筑物火灾的密度。二是由于在大型地下商场内空气补充缓慢,物质受热气化后得不到充分燃烧,致使大量不完全燃烧物生成,从而又增加了烟在空气中的含量。由于大型地下商场火灾形成了大量烟雾,出现的另一个特点是,烟雾向外流动时,在其流动通道横截面上烟雾占有面积大,造成烟雾同空气接触的水平面低,烟雾流动通道几乎变成了一个大烟囱,使救援人员深入内部进行火情侦察和灭火战斗十分困难。

  (二)烟雾温度高,易引发新的燃烧。火灾中烟雾温度取决于易燃烧物质燃烧所放出的热量。目前,大部分大型地下商场可燃物质数量大,单位火灾荷载大大高于地面建筑,一旦发生火灾,火源点附近的温度往往接近于1000°C左右,由此造成烟雾的温度很高。另外存在的两个因素是,由于生成的大量烟雾难以扩散,造成内部压力较大,受到大型地下商场特点的影响,冷空气的补充量又受到一定制约,致使内部温度下降缓慢,由此造成带有一定温度的烟雾,在扩张过程中可加热周围的可燃物质,使其达到燃点形成新的燃烧。

  (三)阴燃面积大,隐蔽火点多。大型地下商场在火灾中由于冷空气补充缓慢,物质在燃烧过程中得不到充分的燃烧,故绝大多数物质都处于阴燃状态,特别是大型地下商场中成垛的棉毛纤维织物最容易形成阴燃,且这些部位又最易被其产生的烟雾笼罩,短时间内很难被扑救人员发现,这对迅速消灭火灾产生一定的困难。

  (四)气体与不完全燃烧产物含量大。在大型地下商场中,由于储存大量的棉、毛、麻、化学纤维、橡胶、塑料、有色金属、木材、油漆、高分子化合物等原料制作的商品,这些物质燃烧时在得不到充分氧气助燃的情况下,将产生大量有毒气体和其它不完全燃烧产物,特别是化纤地毯中的主要原料聚丙烯和泡沫,海绵中的主要原料聚氨脂,这些物质在燃烧时会产生一些剧毒气体,即使极微量的气体吸入也会造成人员伤亡,这是大型地下商场火灾中人员伤亡的主要原因。

  二、大型地下商场火场排烟的重要意义

  (一)为救人创造有利条件。在灭火行动中,首要的任务就是抢救被困人员,而有效的火场排烟能使地下商场火灾中烟雾的中性面上升,提高火场的可见度,使被困人员得以顺利逃生,同时排烟也能减少高温烟气对人员的危害,为抢救被困人员赢得宝贵的时间。

  (二)可以提高疏散物资和灭火的效率。大量烟气的排出,可以降低燃烧空间的温度,有利于救援人员进入商场内部对贵重物资进行转移和进行灭火战斗。同时,可见度的提升,可以使救援人员能及时发现火点,有效地提高灭火的效率。

  (三)可以减缓火势蔓延速度。伴随着高温烟气的排出,冷空气得以补充进入地下商场内,火场温度不断下降,使火势蔓延速度得到减缓,减少了火灾的损失。

  三、大型地下商场火灾排烟的有效方法

  地下商场火灾,由于空气流动性差,加之发烟物质多,火场中势必浓烟弥漫,所以在水枪进攻的同时,一定要进行火场排烟,排烟的方式主要有:利用排烟口、出入口自然排烟,机械排烟,喷雾水排烟,高倍数泡沫排烟和凿洞强行排烟等,考虑到目前的商场都是大跨度,大空间设计,加之大型商场本身火灾荷载大,发烟物质多,应多采用机械排烟和正压送风排烟的方式,而且排烟阵地宜设在逃生顾客流量最大的出口以及水枪阵地设置点。我们常见的排烟方式有以下几种:

  (一)机械排烟。机械排烟就是使用排风机进行强制排烟。它由挡烟垂壁、排烟口(或带有排烟阀的排烟口)、防火排烟阀门、排烟管道、排烟风机和排烟出口组成。据有关资料介绍,一个优良设计的机械排烟系统在火灾时能排出80%的烟和热量,使火灾温度大大降低,因此对人员安全疏散和扑救起着重要的作用。

  (二)正压送风排烟。正压送风排烟利用轴流式燃油排烟风机进行正压送风的原理就是改变一贯用的抽气为非常用的送风。空气经风机送入地下建筑后,以入口处为起点,经起火场所内部,最终流向该建筑的专用排烟口或另一出入口而排至室外。正压送风排烟与机械排烟相比较,具有许多优越性:一是能从根本上提高排烟效率。正压送风使得风机远离了起火场所的出入口,能够有效地避免排烟风机因吸入稀氧空气而自行熄火或难以启动的现象,从而保证了排烟风机的不间断运转,确保送风量不减少,最终从地下建筑中排出不少于送风量的烟雾。二是降低了地下建筑内部空间的整体温度,有利于切断火势蔓延的途径。室外送入的空气温度较低,在从入口进入地下建筑到从另一风口排到室外的过程中,与室内高温烟雾不断地进行热交换,从而形成一个与以着火部位为中心、向四周辐射的热力场方向相逆的温度函数梯度,使得热交换速率逐步下降,并最终趋于平衡。由外部送进的空气在热交换的过程中,随着自身温度的升高,使得着火空间的烟雾温度也有所下降,同时也改变了整个地下建筑着火空间内的热力场分布。三是降低了高温烟雾对消防人员的危害。正压送风不需深入烟雾充斥区域,能有效地避免高温高热烟雾对人体的辐射和有毒气体对呼吸系统的伤害。四是节省了排烟占用的人力,有利于战斗力量的部署。正压送风使得风力在沿叶轮轴线正方向上相对集中,不易于扩散,因而排烟风机的架设位置也可以相对距出入口稍远一点,操作人员视野较宽广,能见度也较高,即便是单个战斗员也能操作。

  (三)自然排烟。自然排烟是在自然力作用下,使室内外空气对流进行排烟。自然力包括火灾时可燃物燃烧产生热量使室内空气温度升高,由于室内外空气容重的不同,产生的热压和室外空气流动产生的风压,随作用于建筑物位置不同而变化,在建筑物的迎风面产生正压,背风面产生负压。火灾中主要利用可开启外窗或进行破拆两种方法。由于自然排烟的效果是靠烟气的浮力作用,假使由于某种原因使烟气冷却而失去排出能力,此外如果排烟窗处于迎风面时,则会引起烟气倒灌,反而使烟气蔓延。

  (四)人工排烟。 人工排烟有包括了利用喷雾水排烟、利用移动排烟设施进行排烟、向地下通道充灌高倍泡沫排烟、破拆排烟等。

  1、利用喷雾水排烟。喷雾水在火场上大约有90%以上能完全汽化,利用喷雾水排烟可降温除尘,喷射雾状水流时可使烟温控制在一定水平下,从而起到排烟的效果,在必要时可以在加入化学添加剂,也可以起到吸收烟雾的效果。其作用是为消防人员开辟进攻通道,同时也能掩护战斗员进行灭火工作。

  2、利用移动排烟设施进行排烟。移动排烟设施包括移动排烟机、排烟车等,必要时也可以利用排风扇、电风扇进行排烟。就目前基层中队的作战实践而言,使用最频繁的是移动排烟机,其具有移动迅速、操作简单、轻巧快捷、所占面积小等优点。在使用移动排烟机排烟时,应注意以下几点:一是选择送风口或排烟口时要防止影响人员疏散和灭火工作。送风口最好选择上风方向较低的入口,排烟口可选择下风方向的地势较高的出口。二是烟机四周最好密封,以提高排烟的效率。三是必要时要清除不便于排烟的障碍物。

  3、向地下通道充灌高倍泡沫排烟。这种方法能同时起到排烟、降温和灭火的作用。但是使用高倍数泡沫排烟要考虑以下几个因素:一是必须保证火场中无人员被困。二是起火点或起火点的范围应在高倍数泡沫覆盖的防火分区之中。三是高倍数泡沫排烟造成的水渍损失较其他方式排烟要小。

  4、破拆排烟。在进行破拆排烟时,除了可以破拆通风口、安全出口等,必要时也可以破拆上方的建筑进行排烟。破拆时,应确定着火部位,尽量在着火点的正上方,这样可使烟雾集中排除,减少烟雾向其他区域扩散,可以有效的控制火势蔓延。

  四、大型地下商场火灾排烟时的注意事项

  在前面我们提到过火场排烟时出现了几个问题:一是进行自然排烟,在排走烟气的同时必然有大量的新鲜空气进入取代排走的烟气,对火势起到推波助澜的作用,使火灾扩大,甚至引起爆燃。二是会造成大量的水渍损失。特别是利用人工排烟时,喷雾水和高倍数排烟可能会使地下商场内如电器等一些贵重商品损坏,破拆排烟时也可能得不偿失。三是会阻碍人员疏散。因此,在实际扑救中选择防排烟的方式时,必须做到以下几点。

  (一)与起火单位做好协商工作,共同确定排烟方式。消防部门在扑救地下商场火灾时,应将单位的管理或技术人员列入指挥部中,共同协商灭火事宜。利用其对本单位的情况熟悉,在进行火场排烟时,可以尽快确定排烟的方式、方法和时间。

  (二)做好充分准备,防止火势蔓延扩大。要根据排烟时的实际情况,部署必要的防御力量,防止高温烟气排出时在途经处造成火势蔓延。

  (三)做好个人安全防护措施,防止人员伤亡。担任排烟任务的人员,应加强自身的安全防护,特别是进入地下建筑内部的人员,必须穿隔热服、佩带空气呼吸器,用开花或喷雾水枪进行掩护,并切实搞好通信联系工作。

  

四川省公安消防总队主办
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