【一句話】
燃料發煙多,避開泄壓口
【一句話作戰智慧原文】
火場內有聚氨酯泡沫、橡膠等發煙量大的可燃物時,要考慮發生極端火災事件的可能性,持續對室內煙氣和陰燃部位實施有效冷卻,進出路徑應避開下風側的泄壓口。
【專業解讀】
聚苯乙烯和聚氨酯保溫材料發生火災易造成人員傷亡。2022年,某物流配送中心在建冷庫二層的202號庫發生火災,明火撲滅后,距首戰力量到場約5小時5分鐘后,4人偵察小組在二層西側走廊突遇爆燃,其中,3名消防員被熱氣浪推出窗口墜落,共造成3名消防員受傷、1名消防員犧牲。第4名未墜落的消防員穿過203號庫,在東側走廊處被救出。對于消防員而言,看似明火已經撲滅的火場,由于室內仍舊積聚大量的熱量與濃煙,危險隱患始終潛伏,尤其是那些燃燒持續較長、煙氣無法有效排出的火場,很可能發生轟燃、回燃或煙氣燃燒(FGI)等極端火災事件,對空氣管理(即呼吸保護)、冷卻射水的有效性、進出路徑選擇、煙氣辨識、風向利用和戰術通風等技戰術,都提出了很高的要求。
(1)極端火災事件分析
“高度隔熱的冷庫發生火災后,煙氣可能被反復點燃,由于著火隔間內的熱量滯留,可導致極端高溫,發生多次轟燃。如果煙氣的泄漏路徑很少,在熱慣性(Thermal inertia)的作用下,保溫材料持續陰燃,煙氣和熱量積聚在隔間中,突然打開隔間通風則可能發生回燃[3.8-1]。”本案例中,著火建筑的內部墻、柱和頂棚均敷設鋁塑夾芯聚氨酯保溫材料。17時15分許,202冷庫明火基本熄滅,但內部溫度較高、能見度較低,201和203冷庫內無明顯過火痕跡、內部煙氣較少,此時距首戰力量到場約2小時32分鐘。水槍或水炮射流因無法滲透聚氨酯材料,難與其發生作用。明火撲滅后,聚氨酯繼續陰燃或熱解。冷庫之間的隔墻縫隙采用易燃的聚氨酯泡沫填充,在建冷庫門洞完全敞開,與著火的202庫僅一墻之隔的2個相鄰冷庫,煙氣可通過多條途徑擴散并積聚。
爆燃發生于19時58分(距首戰到場約4小時53分鐘),西側靠近201庫處的窗口涌出大量黑色濃煙,隨后煙氣被整體點燃。201冷庫內發生回燃(壓力波傳播速度低于音速的回燃屬于爆燃)后,壓力將大量未燃燒的煙氣擠向低壓區。東側第一、二個窗口處的煙氣點燃則有所不同,燃氣被整體點燃后火焰短暫熄滅,隨后,走廊通風口處又出現2-3次短暫的火苗,然后再次將冒出的煙氣整體點燃。東側走廊約6米寬,為何火苗未出現在201號庫門洞,卻從直通室外的窗口竄出?推測是因為煙氣“過濃”(濃度超過爆炸上限)無法點燃,排出室外后與空氣混合,稀釋到可燃范圍后,由煙氣自帶的熱量點燃,即發生了煙氣自燃(圖3.8-1)。
圖3.8-1 東側通風口處煙氣被點燃
所以說,此次快速發展火災(RFD)實際是兩種不同的極端火災事件,201號庫內發生回燃,東側走廊通風口處發生煙氣自燃,本質上都是由通風引起的煙氣燃燒。
(2)風向與進攻通道選擇
事發當日氣溫32-42℃,東南風一級。著火建筑的西走廊為下風側,6個在建冷庫的門洞均完全敞開。15時05分許,消防員對東側外窗進行破拆,火場具備進氣口的條件。發生在西側走廊201庫處的爆燃將3名消防員從窗口推出,第4名同在西走廊的消防員穿越203庫及東側走廊后獲救。雖然爆燃發生時,東走廊正對201庫的兩個窗口也冒出烈火,但由于處于上風側,事發前的壓力很可能高于位于下風側的西走廊。事發后的現場照片(圖3.8-2)也顯示,西走廊部分頂棚鋼筋裸露,東走廊受火災破壞的痕跡較輕,內側墻體及柱的下部無煙熏痕跡。為了裝卸貨方便,冷庫門的尺寸相對較大,而且與內外走廊聯通,是進出的必經之地,操作中要注意避開這個泄壓口。據此,建議撲救類似場所火災時,盡可能選擇上風向的走廊作為內攻消防員進出火場的主要通道。
圖3.8-2 東、西側走廊過火痕跡對比圖
(3)戰術通風考慮
著火的202庫室內凈空高度約11米,門洞位于下部,聚氨酯燃燒或熱解后產生的大部分煙氣無法及時排出室外,無論是采用正負壓排煙消防車、移動風機或水槍等水平通風,都難以將積聚在冷庫頂棚下方的煙氣快速、有效地排至室外。相反,還可加劇室內“過濃”煙氣與空氣的混合,形成可燃混氣的湍流,更有利于回燃或通風誘導型轟燃的發生。著火冷庫和相鄰冷庫存在大量高溫濃煙,在水平通風和煙氣冷卻稀釋都無法奏效的情況下,垂直通風是一個合理的戰術選項。
本案例實施垂直通風的4個有利條件:
l 著火建筑為鋼筋混凝土框架結構,201、202號冷庫內分別有約18和12根中間柱
l 著火冷庫位于建筑頂層
l 屋頂較為開闊平坦,具備實施向下破拆及緊急避險的場地條件
l 該總隊建有結構倒塌搜救編隊(17時15分調集,爆燃發生前2小時43分鐘)
2015年1月29日,北京市東城區百榮世貿商城二期小商品城7層倉庫火災撲救中,經建筑結構專家評估后,消防員在屋頂破拆27個孔洞,將水槍伸入洞中冷卻降溫(圖3.8-3),成功將火勢撲滅,有力證明了在屋頂實施向下破拆的可行性。
圖3.8-3 消防員破拆屋頂后將水槍伸入滅火
當然,在著火隔間的正上方破拆排煙口后,大量高溫濃煙和爆發火可瞬間排出,對于破拆位置選擇(越接近火源處越好)、破拆口尺寸及數量確定、緊急逃生路線準備等方面具有極高的要求,如果通風組未經專業訓練,往往無法實現既定的戰術目標。作為經驗教訓之一,在滅火力量調派方面,建議從第一到場指揮員反饋火勢正在蔓延(working fire)起,就調派有能力實施鋼筋混凝土樓板破拆的器材及人員,以及建筑結構專家和著火建筑結構設計師到場。
(4)滅火冷卻考慮
這起在建冷庫火災的滅火救援戰斗,消防員分別用水槍、移動水炮、車載炮和舉高車水炮對火場實施冷卻,整個戰斗約持續9小時,現場火勢才完全熄滅。對于相鄰的201、203冷庫,最有效的冷卻面應是兩堵與202冷庫共用的隔墻。噴嘴位于室外的車載炮、舉高車往室內射水時,很難有效冷卻上述兩堵隔墻。建議從東側走廊的冷庫出入口進入,將移動水炮架設在可有效冷卻隔墻的地面處,將下風側的西側走廊窗口作為泄壓口。此外,也可以借鑒大型倉庫泡沫滅火系統的工作原理(圖3.8-4),在留好泄壓口的情況下,向室內灌注高倍數泡沫滅火。
圖3.8-4 倉庫泡沫滅火系統
爆燃是指以亞音速傳播的燃燒波,若在氣體介質內,爆燃則與火焰相同[3.8-2]。這個概念強調的是燃燒波的傳播速度,是快速發展火災最后的表現形式。而消防員更應該采用回燃的概念,了解其觸發因素是氧氣,從而加深對戰術通風特別是“反通風”的認識,加深對“空氣從哪里來,到哪里去”這個流動路徑概念的理解,以確定并實施有效的技戰術。
(滅火救援一句話作戰智慧專業解讀-戰術通風篇第3.8條,校對:Andy,許指導)
【參考文獻】
[3.8-1] Grimwood P.歐洲消防員2[M].UK:D&M Heritage Press,2017:114.
[3.8-2] Fleischmann C M .Backdraft Phenomena[R/OL]. [2024-04-30].https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=907751.
學習資料
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