實(shí)木地板生產(chǎn)過(guò)程中的火災(zāi)危險(xiǎn)源分析與安全性評(píng)價(jià)

■ 王連峰 周詳

一、序言

（一）研究背景。

隨著中國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，社會(huì)主義物質(zhì)、文化、生活等各方面的水平都在逐年提升，越來(lái)越多的人向往舒心的生活環(huán)境，實(shí)木地板以其具有花紋自然、腳感舒適、使用安全等特點(diǎn)，成為家裝首選材料。隨著實(shí)木加工企業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn)（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅常州市就有各類地板加工企業(yè)160多家），在給當(dāng)?shù)貛?lái)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，消防安全問(wèn)題也日漸突出，火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生（見(jiàn)表1）。因此，有必要對(duì)其火災(zāi)發(fā)生的危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)，建立相關(guān)的評(píng)價(jià)方法，并為有效防治火災(zāi)提出有效的依據(jù)。

（二）國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀。

1999年，遼寧省撫順市消防支隊(duì)的邊永利同志在《木材加工企業(yè)因摩擦熱引起火災(zāi)的現(xiàn)場(chǎng)勘查》一文中，通過(guò)幾起木材加工企業(yè)因摩擦熱而引起的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)勘查實(shí)踐，對(duì)摩擦生熱的機(jī)理進(jìn)行了探討，對(duì)摩擦生熱引起火災(zāi)的幾種形式和現(xiàn)場(chǎng)勘查方法做了歸納和總結(jié)。

2000年，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全技術(shù)及工程研究室主任程遠(yuǎn)平教授在《表面漆對(duì)地板材料火災(zāi)初期熱釋放特性影響的研究》一文中，就有表面漆的木地板與無(wú)表面漆木地板的燃燒特性之間的差異，進(jìn)行了討論和研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，了解到漆對(duì)木地板燃燒時(shí)的影響主要體現(xiàn)在木地板的點(diǎn)燃性、點(diǎn)燃初期的熱釋放速率和煙氣的生成等方面。

2006年，中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院的幾位老師研究了多起相關(guān)火災(zāi)后認(rèn)為，需要對(duì)木地板的危險(xiǎn)性進(jìn)行有效的評(píng)估，才能更好地抑制木地板場(chǎng)火災(zāi)。

（三）研究?jī)?nèi)容及預(yù)期成果。

本文在文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，一是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查和生產(chǎn)記錄調(diào)查的方法，以常州市潔麗林業(yè)有限公司為研究對(duì)象，對(duì)地板廠的消防安全現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行初步辨識(shí)；二是利用基于層次分析的單因素模糊綜合評(píng)估方法判斷該企業(yè)發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)程度，由此進(jìn)行消防安全評(píng)價(jià)。旨在為實(shí)木地板加工企業(yè)的火災(zāi)防治提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、危險(xiǎn)性評(píng)估手段，以期能在此基礎(chǔ)上，對(duì)消防系統(tǒng)進(jìn)行更合理設(shè)計(jì)，改善實(shí)木地板生產(chǎn)企業(yè)的消防現(xiàn)狀、減少火災(zāi)發(fā)生的幾率與嚴(yán)重程度。

二、火災(zāi)危險(xiǎn)源分析

表1 近年來(lái)地板廠火災(zāi)情況表

（一）潔麗地板廠消防安全現(xiàn)狀。

常州市潔麗木業(yè)有限公司（如圖1）始建于1993年，是中國(guó)大陸最早一批規(guī)?；匕迳a(chǎn)企業(yè)之一。經(jīng)過(guò)十多年的快速發(fā)展，該公司已經(jīng)成為集研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的現(xiàn)代化企業(yè)。但是，從消防安全角度來(lái)說(shuō)，該公司還存在以下火災(zāi)的隱患：1．生產(chǎn)廠房耐火等級(jí)比較低；2．用電負(fù)荷大，而且會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)超負(fù)荷用電現(xiàn)象；3．隨意敷設(shè)臨時(shí)線路問(wèn)題嚴(yán)重；4．某些車間布局欠合理，防火間距不足；5．職工缺乏安全意識(shí)；6．防火設(shè)施不足；7．利用高溫?zé)煔膺M(jìn)行干燥加工過(guò)程溫升不平穩(wěn)，人工不易控制，易引燃木材。

圖1 地板廠平面圖

（二）生產(chǎn)過(guò)程火災(zāi)危險(xiǎn)源分析。

1．生產(chǎn)車間中的可燃物

在該地板廠的生產(chǎn)車間里面，堆放較多的可燃物（見(jiàn)表2），如木材加工過(guò)程中的原料、中間半成品和最后成品，以及產(chǎn)生的大量鋸屑、刨花、粉塵等。通常情況下，該廠會(huì)存放原料6 000 m3、半成品8 000 m3、成品3 000 m3。

這類可燃物一旦起火，蔓延的速度會(huì)加快，各部分的蔓延速度大致為：原木的火焰蔓延速度為0.35～7 m/min。水分在鋸材中的含量為8 %～20 %時(shí)，火焰蔓延速度為4 m/min；當(dāng)水分超過(guò)30 %時(shí)，火焰蔓延速度為1 m/min；水分含量為5 %～8 %時(shí)，燃點(diǎn)為210 ℃～230 ℃，自燃點(diǎn)為250 ℃～350 ℃。此外，新鋸末的含水率在30 %～40 %之間時(shí)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的堆積會(huì)發(fā)生自燃。

2．生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的木粉塵

在鋸材、纖維板生產(chǎn)和切片工序，篩選和研磨過(guò)程，以及鋸邊刮（砂）光等工序中產(chǎn)生的木粉塵也是一個(gè)值得特別小心的項(xiàng)目，木粉塵產(chǎn)生在木材加工過(guò)程中，與空氣混合，在一定條件下點(diǎn)燃，可能會(huì)形成爆炸性混合物，據(jù)資料顯示，如果木粉水分在6.4 %以下，而且灰分為1.5 %的時(shí)候，它的爆炸下限比較小，為12.6～25 g／m3，在這一過(guò)程中，其最大爆炸壓力達(dá)到了0.77 MPa，最低點(diǎn)火能量為20 mJ，粉塵已經(jīng)沉降，且其自燃點(diǎn)為225 ℃。

表2 該地板廠火災(zāi)隱患情況表

3．生產(chǎn)工藝

潔麗地板的生產(chǎn)工藝過(guò)程：原始板材→干燥→養(yǎng)生→拼板→平刨→兩端刨→檢驗(yàn)→四面刨→檢驗(yàn)→淋漆、砂光 → 輥底漆、淋面漆 → 檢驗(yàn)分籌→ 包裝入庫(kù)。在這些主要生成工藝中，木材的干燥和淋漆是發(fā)生火災(zāi)幾率相對(duì)更高的工序。

干燥過(guò)程是為了讓木材能夠達(dá)到適用地區(qū)平衡含水率而進(jìn)行的。在人工干燥的整個(gè)過(guò)程，大約需要10 ～ 30 d，從而使木地板的含水率降低到10 %以下，干燥工序一般使用蒸氣或者直接使用煙道氣來(lái)對(duì)木材進(jìn)行干燥。

其中，使用煙氣來(lái)對(duì)木地板進(jìn)行干燥，其發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性要更大一些，其重要原因是煙氣本身是溫度相當(dāng)高（進(jìn)口處的溫度在600 ℃～900 ℃之間，而出口處的溫度大概在200 ℃附近），在干燥的過(guò)程中，干燥室內(nèi)的熱由熱煙氣通過(guò)墻壁面?zhèn)鞯絻?nèi)部，或者通過(guò)煙氣直接送入進(jìn)行干燥，這樣就很可能因煙氣溫度過(guò)高，導(dǎo)致木材的表面溫度過(guò)熱而發(fā)生燃燒的現(xiàn)象。

若使用蒸氣來(lái)干燥，容易控制溫度高低，相對(duì)比較安全。但是缺點(diǎn)在于它干燥時(shí)的溫度處在一個(gè)較高的狀態(tài)，例如膠合板生產(chǎn)過(guò)程中，其干燥溫度達(dá)到了180 ℃，如果溫度和時(shí)間控制不恰當(dāng)，且現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有很好地進(jìn)行清掃，一些被帶進(jìn)去的碎片在長(zhǎng)時(shí)間的烘烤下可能發(fā)生自燃現(xiàn)象。另外在干法纖維板生產(chǎn)中，纖維的干燥溫度達(dá)到了160 ℃～190 ℃，如果它遇到長(zhǎng)時(shí)間的加熱或者火星（遇砂石或者遇到金屬塊與內(nèi)部的管道撞擊打出的火星）時(shí)也可能發(fā)生燃燒現(xiàn)象。

表3 淋漆過(guò)程使用原料的理化性質(zhì)

涂漆也是一個(gè)容易發(fā)生危險(xiǎn)的工序，在這一過(guò)程中，需要使用各種漆、溶劑等（見(jiàn)表3），這些物品具有可燃或者易燃特性，特別是在噴刷硝基漆過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生溶劑蒸氣，一旦與空氣混合，會(huì)產(chǎn)生爆炸性混合物。在噴漆的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生和積聚靜電，放電時(shí)會(huì)引起溶劑蒸氣燃燒。

4．電源與電氣設(shè)備

如果由于電線的敷設(shè)問(wèn)題，導(dǎo)致線路過(guò)載，線路老化，線路缺乏絕緣或者穿管保護(hù)，外表皮絕緣層出現(xiàn)損壞破皮，會(huì)引起短路，從而引燃可燃物，產(chǎn)生火災(zāi)。此外如果在安裝過(guò)程中，電氣設(shè)備有問(wèn)題或者不按照電氣使用的規(guī)章制度安裝和使用，也會(huì)造成電氣電流過(guò)大，超過(guò)額定電流和功率，使得電動(dòng)機(jī)等設(shè)備燒毀，從而引起火災(zāi)的發(fā)生。

（三）生產(chǎn)廠房火災(zāi)危險(xiǎn)性分析。

1．評(píng)價(jià)體系的建立

本次評(píng)價(jià)分析采用了基于層次分析的單因素模糊評(píng)價(jià)法。因影響建筑火災(zāi)安全性的因素眾多，且其間有復(fù)雜的關(guān)系。文獻(xiàn)對(duì)影響高層建筑火災(zāi)的影響因素進(jìn)行了較為系統(tǒng)的劃分。考慮到物質(zhì)的毒性、燃點(diǎn)、載荷量對(duì)火災(zāi)的發(fā)生、人員的安全逃生等方面有重要的影響，因此特別將其歸納為物質(zhì)安全性準(zhǔn)則。具體指標(biāo)的層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。

安全是不發(fā)生導(dǎo)致死傷、職業(yè)病、設(shè)備或財(cái)產(chǎn)損失及環(huán)境影響的狀況。本結(jié)構(gòu)從人、財(cái)產(chǎn)和環(huán)境三個(gè)角度出發(fā)，按照影響火災(zāi)危險(xiǎn)發(fā)生的可能性和嚴(yán)重度的大小，將5個(gè)準(zhǔn)則層細(xì)分為16個(gè)子因素層。安全評(píng)價(jià)即從該子因素層出發(fā)，逐層求得對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)子集。

2．建立評(píng)估模型

圖2 評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)圖

本次評(píng)估邀請(qǐng)了5位專家對(duì)“薩迪”判斷表作出判斷。根據(jù)層次分析法（AHP）的步驟，計(jì)算出某準(zhǔn)則下各因素的權(quán)重。計(jì)算結(jié)果如下表：

通過(guò)文獻(xiàn)，制作了單因素模糊評(píng)價(jià)表，并對(duì)該廠房的火災(zāi)安全現(xiàn)狀進(jìn)行了檢查和記錄。本次評(píng)價(jià)邀請(qǐng)了一位專家對(duì)單因素評(píng)價(jià)表進(jìn)行了填寫，得出了該車間16個(gè)評(píng)價(jià)因素的模糊評(píng)價(jià)集。

設(shè) 因 素 集U={u1，u2，u3,… ，u1 6}， 評(píng) 價(jià) 集V={v1，v2,…,v5}，rij為對(duì)應(yīng)因素ui對(duì)vj的隸屬度，并組成隸屬度矩陣R=（rij）16×5。對(duì)隸屬度矩陣的每一行進(jìn)行歸一化：

根據(jù)多級(jí)模糊評(píng)價(jià)法，采用乘法與有界算子，逐層得出各層元素對(duì)于評(píng)價(jià)參數(shù)集合的評(píng)價(jià)子集。

設(shè)C層評(píng)價(jià)因素的權(quán)重集分別為C1，C2，…，C5，對(duì)應(yīng)的模糊評(píng)價(jià)子集分別為RC1，RC2，…，RC5，則該車間各準(zhǔn)則所對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)子集為RB1，RB2，…，RB5。

表3 淋漆過(guò)程使用原料的理化性質(zhì)

n——?dú)w一化后的模糊綜合評(píng)判向量的個(gè)數(shù)

β——模糊綜合評(píng)判向量的最大隸屬度

γ——模糊綜合評(píng)判向量的第二大隸屬度評(píng)判有效度標(biāo)準(zhǔn)為：

三、火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果與展望

（一）評(píng)價(jià)結(jié)果。

對(duì)建立的評(píng)估模型運(yùn)用matlab軟件求解所得結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 matlab軟件求解結(jié)果表

從表中可知，最大隸屬度原則在此評(píng)價(jià)中不適用。出現(xiàn)最大隸屬度低效的原因主要來(lái)自評(píng)價(jià)專家意見(jiàn)的不一致性以及專家評(píng)價(jià)樣本過(guò)少而導(dǎo)致的隨機(jī)性誤差偏大。從第一方面原因來(lái)看，由于本次評(píng)價(jià)中只有一位專家在消防領(lǐng)域有比較豐富的經(jīng)驗(yàn)，因此在評(píng)價(jià)過(guò)程中出現(xiàn)誤評(píng)、錯(cuò)評(píng)的可能性較大；從第二方面原因來(lái)看，專家評(píng)價(jià)樣本過(guò)少導(dǎo)致評(píng)價(jià)樣本在形式上不服從正態(tài)分布，“極端”評(píng)價(jià)對(duì)總體均值有較大的影響。

雖然最大隸屬度原則在本評(píng)價(jià)中不適用，但是還是可以從每一層的評(píng)價(jià)子集中得出各評(píng)價(jià)因素所占的比重。假設(shè)“很安全”和“較安全”相對(duì)其他三個(gè)評(píng)價(jià)因素是被人們所接受的，即無(wú)需對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行安全整改，則可以將這兩個(gè)評(píng)價(jià)因素合并為一個(gè)因素，對(duì)應(yīng)其他項(xiàng)歸為另一個(gè)因素。合并后的結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 綜合結(jié)果表

由此可見(jiàn)，該車間需要整改的權(quán)重大于無(wú)需整改的權(quán)重，因此，有必要對(duì)該車間的消防系統(tǒng)進(jìn)行改造，提升消防安全預(yù)防等級(jí)。

（二）展望。

首先，本研究可以在安全性分析方面邀請(qǐng)更多消防專家參與，提供更可靠的參考數(shù)據(jù)，提高安全評(píng)估的可靠性。其次，在本研究的基礎(chǔ)上，將來(lái)可試驗(yàn)?zāi)镜匕逶诓煌椛涔β氏碌臒嵛镄詤?shù)，使用多參數(shù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)綜合溫度、熱輻射量、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、對(duì)周圍物體的引燃、煙氣濃度、火災(zāi)發(fā)展和煙氣蔓延的規(guī)律等，從而研究木地板廠火災(zāi)防控技術(shù)，設(shè)計(jì)自動(dòng)消防探測(cè)滅火系統(tǒng)，最終形成成品和規(guī)范，實(shí)現(xiàn)對(duì)木地板廠房的良好的消防保護(hù)作用，并通過(guò)功能驗(yàn)證，可以作為當(dāng)?shù)仄渌愃茝S房的一種參考。