芻議火場(chǎng)移動(dòng)消煙技術(shù)

●楊志增

(武警學(xué)院 消防指揮系，河北 廊坊 065000)

芻議火場(chǎng)移動(dòng)消煙技術(shù)

●楊志增

(武警學(xué)院 消防指揮系，河北 廊坊 065000)

在火災(zāi)撲救過(guò)程中，快速有效地消除火場(chǎng)煙氣，對(duì)成功滅火和保證人民的生命財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要。火場(chǎng)消煙是火場(chǎng)排煙技術(shù)中一項(xiàng)特殊的方法。介紹火場(chǎng)消煙技術(shù)的機(jī)理和作用，對(duì)比分析了水霧消煙和化學(xué)消煙的技術(shù)及方法，并通過(guò)實(shí)例探討水霧消煙的優(yōu)勢(shì)，給出選擇消排煙方式應(yīng)注意的問(wèn)題，對(duì)科學(xué)高效滅火救援具有一定的借鑒意義。

火場(chǎng)消煙；排煙方法；水霧消煙；化學(xué)消煙

0 引言

火給人類帶來(lái)了文明、光明和溫暖，但火災(zāi)卻給人類的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大的危害。“國(guó)際消防技術(shù)委員會(huì)”對(duì)全球火災(zāi)調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明，近幾年全球每年發(fā)生600～700萬(wàn)起火災(zāi)，大約有6.5～7.5萬(wàn)人在火災(zāi)中喪命?；饒?chǎng)中可燃物燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的火災(zāi)煙氣，火災(zāi)煙氣具有毒害性、遮光性、高溫性、窒息性和刺激性，已成為火場(chǎng)人員疏散和消防隊(duì)員進(jìn)行滅火救援的最大障礙。因此，在火災(zāi)撲救過(guò)程中，能否快速有效地實(shí)施火場(chǎng)排煙，對(duì)成功滅火和保證人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，起著重要的作用。

在火災(zāi)撲救中，火場(chǎng)消煙是火場(chǎng)排煙的一項(xiàng)重要手段和方法，在某些特殊的建筑環(huán)境下，如大空間建筑、地下建筑、隧道等，排煙機(jī)無(wú)法開展負(fù)壓排煙或者采用自然排煙效果差等排煙量不足的情況下，利用消煙設(shè)備可以迅速降低火場(chǎng)中煙氣的濃度，進(jìn)而可以降低火場(chǎng)環(huán)境溫度和煙氣毒性，增強(qiáng)透光性，高效完成排煙任務(wù)，有利于提高消防救援人員處置火災(zāi)的能力，實(shí)施有效滅火。目前，在我國(guó)消防部隊(duì)中，各級(jí)消防指揮員對(duì)火場(chǎng)消煙的重要性認(rèn)識(shí)更加明確，但是還缺少開展相關(guān)方面的理論研究和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。因此，開展火場(chǎng)消煙的研究對(duì)提高我國(guó)消防部隊(duì)的滅火救援能力具有重要意義。

1 火場(chǎng)移動(dòng)消煙機(jī)理及作用

1.1 消煙機(jī)理分析

按照消煙技術(shù)的工作機(jī)理可分為兩類，一類是物理型消煙，如利用噴霧水槍或水驅(qū)動(dòng)消煙機(jī)噴射出的霧狀水、高倍數(shù)泡沫消煙，可以有效吸附煙粒子，降低火場(chǎng)溫度，洗刷作用明顯；另一類是化學(xué)型消煙[1]，利用化學(xué)消煙劑和煙粒子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)后消煙，消除煙氣中的有毒氣體，這種方法來(lái)自于工業(yè)除塵，具有降溫和除塵等效果。

1.2 消煙的基本作用

1.2.1 降低火場(chǎng)溫度

火災(zāi)中煙氣溫度取決于易燃物質(zhì)燃燒所放出的熱量。在使用噴霧水槍、水力消煙機(jī)排煙時(shí)，其噴射出來(lái)的霧狀水進(jìn)入到火場(chǎng)中，通過(guò)水的氣化蒸發(fā)可帶走火場(chǎng)中大量的熱量，迅速降低火場(chǎng)環(huán)境溫度，有效地保護(hù)火場(chǎng)人員的生命安全。使用高倍數(shù)泡沫撲救地下建筑火災(zāi)時(shí)，也具有同樣地效果。

1.2.2 降低有毒氣體濃度，提高含氧量

建筑物發(fā)生火災(zāi)后，易產(chǎn)生大量有毒有害的高溫?zé)煔?，火?chǎng)的有毒氣體主要有CO、HCN、HCL、HF等，人在吸入這些有毒氣體后會(huì)導(dǎo)致中毒，甚至是死亡。特別是在地下建筑中，有毒煙氣很難消除，給消防部隊(duì)的滅火救援造成巨大困難。在需要撲救含有大量有毒煙氣的火災(zāi)時(shí)，使用噴霧水可短時(shí)間內(nèi)迅速吸收大量有毒有害氣體，消除有毒氣體對(duì)人員的危害，從而保障消防救援人員能夠順利開展滅火救援工作。

1.2.3 洗刷作用明顯

噴霧水槍和水力消煙機(jī)所噴射的霧狀水、高倍數(shù)泡沫所攜帶的大量水分可有效吸附煙粒子，形成大液滴后降落到地面，凈化空氣，提高火場(chǎng)可見度，為滅火救援行動(dòng)提供有力支持。使用消煙劑也可有效消除封閉空間中的煙粒子，消煙劑中的有效成分與煙粒子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，迅速減少煙粒子中的焦油、炭黑等遮光成分，從而提高能見度。

1.2.4 特別適合撲救地下建筑等密閉空間火災(zāi)

地下建筑密閉效果好，通風(fēng)效果差，一旦發(fā)生火災(zāi)，熱量易大量聚集并不易擴(kuò)散，導(dǎo)致地下建筑火場(chǎng)溫度高達(dá)800～900 ℃，甚至1 000 ℃以上。灼熱的煙氣在地下建筑內(nèi)很難散出，并可能出現(xiàn)轟燃現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅火場(chǎng)消防人員的安全[2]。水驅(qū)動(dòng)消煙機(jī)、噴霧水槍及高倍數(shù)泡沫所攜帶的大量水進(jìn)入到地下火場(chǎng)后，經(jīng)過(guò)降溫等滅火作用，可迅速降低地下建筑內(nèi)氣體溫度，有助于迅速開展火場(chǎng)偵查、撲救明火等滅火戰(zhàn)斗行動(dòng)。

2 消煙技術(shù)分類

2.1 水霧消煙

水霧消煙是一種物理消煙技術(shù)。水霧消煙的原理就是利用細(xì)水霧液滴對(duì)煙粒子的吸附作用，提高火場(chǎng)能見度，并且能快速降溫、降毒，有助于提高火場(chǎng)含氧量。水霧消煙效率高，并且消煙成本較低，對(duì)環(huán)境破壞小，但存在造成水漬損失的可能性。

2.1.1 利用水驅(qū)動(dòng)排煙消煙機(jī)消煙

水驅(qū)動(dòng)排煙消煙機(jī)是一種新型的防爆消防裝備，是消防部隊(duì)常用的一種排煙消煙設(shè)備，具有排煙和消煙功能，如圖1所示。使用時(shí)可以與消防車用泵、手抬泵或各種建筑消防泵相連接。回水可以接多功能水槍進(jìn)行組合消防作業(yè)，也可通過(guò)水帶接到水箱、水池。利用水驅(qū)動(dòng)排煙消煙機(jī)進(jìn)行正壓送風(fēng)，可使攜帶大量水汽的空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)送入火場(chǎng)內(nèi)部。如在撲救地下建筑火災(zāi)中，以入口處為起點(diǎn)利用消煙機(jī)送風(fēng)，可將攜帶大量水汽的空氣送入起火場(chǎng)所內(nèi)部，最終流向該建筑的專用排煙口或另一出入口而排至室外，從而達(dá)到消煙、降毒和排煙的目的。

圖1 水驅(qū)動(dòng)排煙消煙機(jī)

2.1.2 利用移動(dòng)噴霧水槍消煙

噴霧水槍是一種噴射霧狀水流的消防水槍，對(duì)建筑物室內(nèi)火災(zāi)具有很強(qiáng)的滅火能力，同時(shí)，還可用于撲救帶電設(shè)備火災(zāi)、可燃粉塵火災(zāi)及部分油品火災(zāi)等，其霧狀噴射功能具有很強(qiáng)的排煙消煙作用。也可以采用多用水槍進(jìn)行火場(chǎng)消煙，多用水槍是一種可噴射直流射流、霧狀射流以及水幕等多種水流的多功能、多用途消防水槍?？稍诨饒?chǎng)上根據(jù)實(shí)際需要，幾種水流相互轉(zhuǎn)換，機(jī)動(dòng)靈活性好，對(duì)火場(chǎng)需要適應(yīng)性好。

噴霧水槍、多用水槍除具有滅火功能外，其重要的作用就是通過(guò)噴射霧狀射流進(jìn)行火場(chǎng)排煙消煙。以QW48噴霧水槍為例，在額定壓力0.588 MPa下，其射流寬度5.5 m[3]。用于排煙消煙時(shí)，根據(jù)火場(chǎng)實(shí)際情況，選擇合適的霧化角，采用單支水槍噴射或者多支水槍組合噴射，可使噴霧射流完全控制煙氣的運(yùn)動(dòng)，增加火場(chǎng)能見度，減少煙氣危害，有效提高滅火效率。

2.1.3 細(xì)水霧消煙

細(xì)水霧是指霧滴粒徑小于400 μm的水霧[4]，相比于噴霧水槍噴出的水霧粒徑則更小。細(xì)水霧滅火系統(tǒng)是純物理滅火系統(tǒng)，通過(guò)水從液態(tài)常溫到高溫蒸發(fā)變成氣態(tài)的物理作用，達(dá)到吸收火場(chǎng)能量和吸附煙粒子的目的。水蒸氣在膨脹的過(guò)程中能降低火場(chǎng)有毒氣體濃度，環(huán)保無(wú)污染。細(xì)水霧系統(tǒng)以其“高效降溫、快速滅火、凈化煙氣、多次滅火、用水量小、綠色環(huán)?！钡燃夹g(shù)優(yōu)勢(shì)在國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用于軌道交通、車站設(shè)備房及車輛、大型數(shù)據(jù)中心、電力系統(tǒng)等火災(zāi)領(lǐng)域[5]。

2.1.4 利用高倍數(shù)泡沫消煙

高倍數(shù)泡沫是指發(fā)泡倍數(shù)為201～1 000倍的泡沫[3]。利用全淹沒固定式高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)或移動(dòng)式高倍數(shù)泡沫消防車撲救地下建筑火災(zāi)，采用全淹沒式注入到火場(chǎng)內(nèi)部，使高倍數(shù)泡沫深入到火場(chǎng)各個(gè)部位，可有效進(jìn)行火場(chǎng)排煙消煙，降低火災(zāi)帶來(lái)的危害及財(cái)產(chǎn)損失。

2.2 化學(xué)消煙

化學(xué)消煙是用工業(yè)消煙的方法進(jìn)行消煙。從消煙的原理上看，消煙劑實(shí)際上就是一種阻燃劑。在現(xiàn)代防火技術(shù)中,阻燃劑的復(fù)合技術(shù)是極其重要的一個(gè)方面。目前,各發(fā)達(dá)國(guó)家都對(duì)建筑物阻燃處理給予極大的重視，并且日益認(rèn)識(shí)到，采用阻燃處理是防止和減少火災(zāi)的戰(zhàn)略性措施之一[6]。在某些特殊火災(zāi)場(chǎng)合，如火災(zāi)危險(xiǎn)性大的火場(chǎng)中，可以完成水霧消煙無(wú)法完成的任務(wù)，并且使用靈活。但化學(xué)消煙相比于水霧消煙，消煙效果較為單一，使用成本高，使用后對(duì)環(huán)境的影響還沒有定論。

2.2.1 利用消煙劑化學(xué)反應(yīng)消煙

消煙劑是指加入聚合物能有效減少物質(zhì)發(fā)煙量和煙密度的一種添加劑。消煙劑的種類主要有二茂鐵消煙劑((C5H5)2Fe)、鉬類消煙劑和氫氧化鋁消煙劑等。我國(guó)消煙劑的開發(fā)和研究起步較晚，消煙劑的品種和類型較少，且主要用于工礦企業(yè)中管道消煙。在隧道滅火、地下建筑滅火中可借鑒管道消煙這種方法進(jìn)行消煙。

2.2.2 利用降溫消煙彈消煙

火場(chǎng)快速降溫消煙彈是國(guó)外某公司新推出的消防產(chǎn)品，2013年被引進(jìn)到國(guó)內(nèi)。降溫消煙彈體積小，重量輕，便于攜帶，適用于撲救建筑室內(nèi)火災(zāi)、地下建筑火災(zāi)、船艙等密閉空間火災(zāi)以及無(wú)法接近的場(chǎng)所火災(zāi)。當(dāng)消煙彈的保險(xiǎn)被打開以后，它可以快速膨脹，將彈殼內(nèi)的滅火成分以氣霧的形態(tài)迅速噴出，在30～60 s內(nèi)對(duì)火場(chǎng)迅速降溫。一個(gè)5 kg重量的消煙彈可以對(duì)150 m2的火場(chǎng)在30 s內(nèi)降溫80%以上，可有效輔助消防人員對(duì)火場(chǎng)快速開展滅火行動(dòng)。

3 火場(chǎng)消煙實(shí)例分析

對(duì)于地下建筑來(lái)說(shuō)，出入口少，密閉性強(qiáng)，空氣在地下建筑流通不暢，發(fā)生火災(zāi)時(shí)易生成大量濃煙，并很快充滿整個(gè)建筑物。煙氣不易排出，導(dǎo)致散熱緩慢，煙氣溫度提高較快，一般地下火場(chǎng)氣溫可高達(dá)800～1 000 ℃。在重點(diǎn)部位設(shè)置消煙噴霧水槍或者水驅(qū)動(dòng)排煙消煙機(jī)，噴出的水霧噴向煙氣后，在高溫作用下汽化，吸收大量的熱，能夠快速降低控制區(qū)域內(nèi)的溫度，同時(shí)通過(guò)組合消煙，可建立有效的疏散通道，協(xié)助消防戰(zhàn)斗人員內(nèi)功滅火、疏散物資、搶救人員。

對(duì)于噴霧水的降溫作用，據(jù)資料顯示，水的汽化熱為2 260 kJ·kg-1，比熱容為4.2 kJ·kg-1·K-1，在20 ℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)氣壓下干空氣的比熱容約為1.005 kJ·kg-1·K-1。在恒壓狀態(tài)下，根據(jù)熱量公式[7]：

(1)

式中，cp為平均比熱容，J·kg-1·K-1；m為質(zhì)量，kg；T1為起始溫度，℃；T2為改變后的溫度，℃；Q為熱量改變值，J。

假設(shè)噴霧水溫為20 ℃，在噴霧水完全汽化的情況下，一支QW48型噴霧水槍在額定壓力0.588MPa下流量為6.83L·s-1[8]，按照式(1)代入常規(guī)數(shù)據(jù)可推算得出，噴霧水每秒鐘可吸收的熱量為：4.2×103×6.83×(100-20)+6.83×2260×103=15.7×103kJ，供水強(qiáng)度0.15L·s-1·m-2，其控制區(qū)域面積為45.5m2。假設(shè)控制區(qū)域?qū)痈?.0m，那么根據(jù)氣體熱量公式計(jì)算求得，可將控制區(qū)域氣體溫度每秒鐘降低約89.16K。

如果不考慮水的汽化熱，那么噴霧水溫度由20 ℃升溫到100 ℃時(shí)，每秒鐘可吸入的熱量為：4.2×103×6.83×(100-20)=236.4kJ，供水強(qiáng)度仍為0.15L·s-1·m-2，其控制區(qū)域面積為45.5m2。假設(shè)控制區(qū)域?qū)痈?.0m，那么根據(jù)氣體熱量公式計(jì)算求得，可將控制區(qū)域氣體溫度每秒鐘降低約1.34K，每分鐘降低為80.6K。通過(guò)推算可得出，噴霧水對(duì)火場(chǎng)氣體降溫是十分明顯的，如果將控制區(qū)域的氣體溫度由1 000 ℃降至100 ℃以下，即使不考慮水的汽化熱，也能在12min內(nèi)將火場(chǎng)溫度降低至100 ℃以下，如果采用多支水槍同時(shí)供水噴霧，則可以在更短時(shí)間內(nèi)將溫度降低。

4 結(jié)論及建議

火場(chǎng)消煙是輔助滅火的重要手段，本文對(duì)火場(chǎng)消煙技術(shù)進(jìn)行了歸納和總結(jié)，具體分析了水霧消煙和化學(xué)消煙的方法、消煙優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用場(chǎng)合，并通過(guò)消煙實(shí)例探討了水霧消煙的具體應(yīng)用方法，從理論上驗(yàn)證了火場(chǎng)消煙的火場(chǎng)降溫速度。目前，開展火場(chǎng)消煙方面的研究還不成熟，火場(chǎng)消煙技術(shù)還需進(jìn)一步探討，因此，在實(shí)際火災(zāi)撲救中選擇消排煙的方式時(shí)，需注意做好以下幾點(diǎn)：(1)加強(qiáng)與起火單位交流溝通，共同確定合理的消排煙方式，避免出現(xiàn)二次污染及次生災(zāi)害。(2)做好防止火勢(shì)蔓延擴(kuò)大準(zhǔn)備。要根據(jù)排煙時(shí)的實(shí)際情況，部署必要的防御力量，防止高溫?zé)煔馀懦鰰r(shí)在途經(jīng)處造成火勢(shì)蔓延。(3)做好個(gè)人安全防護(hù)措施，并有針對(duì)性的開展訓(xùn)練及滅火演練，增加實(shí)戰(zhàn)演練的系統(tǒng)性，從而提高消防部隊(duì)處置火災(zāi)的能力。

[1] 姚仁兵.地下建筑防排煙系統(tǒng)設(shè)置的探討[J].中國(guó)西部科技，2014，(13):89-105.

[2] 史波波.地下建筑火災(zāi)煙氣的特點(diǎn)及防排煙措施[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2009，(12):7-10.

[3] 張學(xué)魁.建筑滅火設(shè)施[M].北京：中國(guó)人民公安大學(xué)出版社，2004.

[4] 魏東.滅火技術(shù)學(xué)[M].中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院，2011.

[5] 毛澤晨.高壓細(xì)水霧系統(tǒng)在地鐵軌行區(qū)防災(zāi)中的應(yīng)用研究[J].城市軌道交通研究，2012，(12):108-113.

[6] 盛超.阻燃劑在防火技術(shù)中的應(yīng)用與發(fā)展[C]//消防科技創(chuàng)新與社會(huì)安全發(fā)展論文集，2014：267-270.

[7] 章熙民,任澤霈,梅飛鳴.傳熱學(xué)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.

[8] 李本利.火場(chǎng)供水[M].北京：中國(guó)人民公安大學(xué)出版社，2007.

The Discussion about Technology of Fire Smoke Elimination

YANG Zhi-zeng

(DepartmentofFireCommanding,TheArmedPoliceAcademy,Langfang,HebeiProvince065000,China)

The technology of fire smoke elimination is one of special technology about the fire smoke elimination. In this article, through analyzing the mechanism of the fire smoke elimination technique, contrast analysis of the chemical and water mist suppressing smoke suppressing smoke fire smoke elimination techniques and methods, and discusses the advantages of water mist suppressing smoke by instance, and the article is important for help our country fire fighting army put out fires scientifically, enhance ability of the fire-fighting and rescue.

technology of fire smoke elimination; method of smoke elimination; the chemical smoke elimination; the water smoke elimination

2014-09-06

楊志增(1978— )，男，河北香河人，講師。

D631.6

A

1008-2077(2015)02-0042-04