冷庫火災撲救案例分析及聚氨酯燃燒試驗

高浩翔 洪贏政 杜進芳

（應急管理部上海消防研究所，上海 200438）

0 引言

冷庫是指通過人工建造，為需要低溫儲藏的物品提供恒溫恒濕環(huán)境的貯藏設備。隨著消費水平的不斷提升以及生鮮電商等新零售模式的興起，對冷鏈物流的需求逐年提升，冷庫的建設與重要性也逐年凸顯。冷庫的主要需求集中于山東、廣東、北京、上海等地，冷庫時常處于滿租甚至爆倉狀態(tài)，巨大的需求導致冷庫的建設與管理存在一定的滯后性。2019 年，國務院聯(lián)合商務部發(fā)布多項相關(guān)政策，有利于加強冷庫的基礎建設，為冷鏈行業(yè)的市場環(huán)境保障提供政策支持。

本文針對冷庫的建筑特點、火災危險性、火災特點幾個方面，分析冷庫火災的防范要點，并對冷庫保溫墻體中常用的聚氨酯保溫材料進行燃燒試驗。近年來，我國各地因聚氨酯燃燒引發(fā)的典型火災案例，分別是山西太原臺駘山冰雕館“10·1”重大火災、吉林長春李氏婚紗夢想城“7·24”重大火災、遼寧大連新長興市場冷庫“12·31”火災、杭州冰雪大世界“6·9”火災（表1 中案例名稱均為簡稱）。

表1 近幾年聚氨酯燃燒典型火災案例

1 冷庫建筑和火災的特點

1.1 冷庫建筑特點

冷庫建筑與一般建筑結(jié)構(gòu)有所不同，對隔熱、密封、強度性能的要求相對較高。冷庫建筑內(nèi)外溫差大，應有較大的溫度應力承受能力，為避免產(chǎn)生冷橋影響冷庫的結(jié)構(gòu)強度，需要將冷庫的隔熱結(jié)構(gòu)形成一個連續(xù)封閉的隔熱鏈[1]。冷庫的外部墻體由保護墻體、防潮層、隔熱層和內(nèi)部保護層共同組成，如果防潮層和隔熱層的設計施工不當，會導致隔熱層中填充的隔熱層受潮，顯著降低冷庫外部墻體的保溫性能，若過量的潮氣滲入冷庫內(nèi)部，將導致冷庫建筑構(gòu)件結(jié)霜結(jié)冰，從而降低冷庫建筑的整體使用壽命[2]。

1.2 火災危險性分析

冷庫建筑的火災風險主要來源于3 個方面：一是隔熱防潮保溫材料，二是制冷劑，三是整體的建筑結(jié)構(gòu)特點[3]。冷庫建筑中常用的隔熱防潮保溫材料有石油瀝青油毛氈、硬質(zhì)聚氨酯泡沫、擠塑聚苯乙烯泡沫、玻璃棉等。目前，隔熱保溫材料中使用最為廣泛的是硬質(zhì)聚氨酯保溫材料，可以快速噴涂成型，使冷庫建筑保溫層整體無縫隙[4]。常用的制冷劑則主要有氨制冷劑和氟利昂制冷劑兩種，其中氟利昂制冷劑因單位容積制冷量較小、流動阻力大、吸水性能差、滲透性大且對大氣臭氧層有較大的破壞性，目前已被列入計劃淘汰產(chǎn)品序列。冷庫建筑按結(jié)構(gòu)分為土建冷庫和裝配式冷庫，裝配式冷庫的主體建筑結(jié)構(gòu)都采用輕質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)，圍護墻體使用復合隔熱保溫材料[5]。

1.3 冷庫火災的特點

（1）燃燒猛烈，易形成立體火災。從冷庫建筑結(jié)構(gòu)特點上看，大型冷庫基本為大跨度、大空間建筑，墻體的保溫層中填充有硬質(zhì)聚氨酯保溫材料，導致冷庫火災縱橫方向的蔓延速度很快[6]。山西太原的“10·1”火災，臺駘山景區(qū)內(nèi)冰燈雪雕館建筑結(jié)構(gòu)為單層大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑，事故發(fā)生的主要原因是電氣施工違規(guī)操作，電氣線路引燃了聚氨酯保溫材料，進而引燃了聚苯乙烯泡沫夾芯隔板墻及冰雕館內(nèi)的其他可燃材料，引發(fā)的火勢在風力的作用下迅速擴大蔓延，形成立體火災。（2）燃燒隱蔽，不易尋找著火點。冷庫建筑的保溫層起火后，往往不會產(chǎn)生明火，燃燒比較隱蔽，陰燃的火焰在保溫層夾層內(nèi)隱蔽向上或平行發(fā)展。消防員到達現(xiàn)場后，通常難以找到著火點進行精準進攻，且易發(fā)生進攻后發(fā)生復燃的現(xiàn)象。遼寧大連“12·3”火災，火災原因調(diào)查員發(fā)現(xiàn)，當事人使用高溫的焊搭進行電焊作業(yè)時直接引燃了聚氨酯保溫材料，隨后采取措施將周圍的明火撲滅，然而蔓延到更遠處的火勢沒有被發(fā)現(xiàn)并撲滅，進而引發(fā)了大面積燃燒。（3）濃煙高溫，滅火行動受限制。冷庫由于保溫的需要，出入口較少且往往設置二道門，導致冷庫排煙緩慢，熱量難以散發(fā)，往往在火災發(fā)生時庫門及樓梯間會被火焰封堵，難以向內(nèi)部進攻，即便攻入冷庫，也常常因為冷庫內(nèi)部溫度的快速上升而難以鞏固陣地[7]。濟南“1·14”冷庫火災，現(xiàn)場冒出大量黑煙，未見明火，煙霧蔓延至幾公里外。浙江嘉興某產(chǎn)業(yè)園一在建冷庫突發(fā)大火，濃煙吞沒整棟樓房，底層燒空。

2 聚氨酯燃燒實驗

為進一步驗證電焊作業(yè)過程中濺落的高溫熔融物、煙頭能否引燃冷庫常用保溫材料—聚氨酯保溫材料碎片，進行聚氨酯保溫材料燃燒實驗。

2.1 煙頭引燃實驗

（1）實驗準備。實驗準備的材料有：冷庫提取的聚氨酯保溫材料（聚氨酯材料放在冰箱內(nèi)一段時間后取出），市售常見香煙。（2）實驗過程。實驗分兩次進行，第一次：隨機共拋擲16 支點燃的香煙于聚氨酯保溫材料碎片堆的不同部位，觀察電焊熔融物是否能引燃聚氨酯保溫材料并記錄所需時間。第二次：重復第一次的實驗方法，所有香煙全部熄滅后，再觀察30min，觀察電焊熔融物是否能引燃聚氨酯保溫材料并記錄所需時間。（3）實驗結(jié)果。第一次實驗：從拋擲第一支香煙開始，到所有香煙全部熄滅后，聚氨酯保溫碎片均未形成明火燃燒，也未形成陰燃，僅在點燃的香煙頭與聚氨酯保溫材料的接觸面處形成炭化痕跡。第二次實驗：觀察期間，聚氨酯保溫碎片未形成明火燃燒，也未形成陰燃，僅在點燃的香煙頭與聚氨酯保溫材料的接觸面處形成碳化痕跡，與第一次實驗形成的痕跡相同。（4）實驗結(jié)論。兩次煙頭燃燒模擬實驗均未能將聚氨酯保溫碎片點燃，也未形成引燃，僅在點燃的香煙頭與聚氨酯保溫碎片接觸處形成碳化痕跡，如圖1 所示。

圖1 煙頭形成的碳化痕跡

2.2 電焊作業(yè)過程中濺落的高溫熔融物引燃實驗

（1）實驗準備。在建工地空地上搭建了長為3.2m、寬為1.6m、高為2.4m 的操作平臺。在實驗操作平臺的東側(cè)搭建一個長1.2m、寬為0.9m、高為2.9m 的電焊作業(yè)過程中濺落的高溫熔融物引燃模擬實驗平臺。該平臺底層鋼架距離地面0.3m，底層鋼架上鋪一層竹笆，竹笆上再放置一層木板。該平臺東、南兩個立面下部豎向放置聚氨酯泡沫保溫材料板，并在平臺中部架設一根電焊用鋼管，如圖2 所示。

圖2 實驗平臺結(jié)構(gòu)三視圖及平臺實物圖

其余實驗準備的材料有木板、聚氨酯泡沫碎片、聚氨酯泡沫保溫材料板、電焊條、電焊用鋼管、電焊機（型號為上海滬工牌BX1-200-2 交流弧焊機，地線使用螺栓與角鋼固定連接）。

（2）實驗過程。為模擬真實場景下的電焊作業(yè)情況，使用與施工現(xiàn)場相同的焊條在距聚氨酯材料2.9m 高度處焊接，焊接部件為連接電焊機地線的角鋼和施工現(xiàn)場常用鋼管，實驗分兩次進行。第一次：在電焊作業(yè)過程中，觀察到濺落的高溫熔融物開始掉落后進行計時，觀察電焊熔融物是否能引燃聚氨酯泡沫碎片并記錄所需時間。第二次：更換第一次實驗使用的聚氨酯保溫材料，并在平臺角落放置編織袋包裝的保溫材料碎片，在電焊作業(yè)過程中濺落的高溫熔融物開始掉落后進行計時，觀察電焊熔融物是否能引燃編織袋包裝的聚氨酯泡沫碎片并記錄所需時間。

（3）實驗結(jié)果。第一次實驗：在電焊作業(yè)過程中，濺落的高溫熔融物開始掉落后30s 引燃聚氨酯泡沫碎片，引燃的聚氨酯泡沫碎片開始燃燒并逐漸蔓延，隨后使用滅火器將燃燒的聚氨酯泡沫碎片撲滅，如圖3 所示。

圖3 電焊熔融物引燃實驗1

第二次實驗：在電焊作業(yè)過程中，濺落的高溫熔融物開始掉落后14s 就引燃了聚氨酯泡沫碎片；43s 后引燃了編織袋包裝的聚氨酯泡沫碎片；隨著火勢開始蔓延，60s后引燃放置于引燃模擬實驗平臺側(cè)面的聚氨酯泡沫板；82s 后火勢蔓延至2.4m 的操作平臺；287s 后側(cè)面的聚氨酯泡沫板基本完全燒毀，如圖4 所示。

圖4 熔融物引燃實驗2

2.3 實驗結(jié)論

在鋼管上進行電焊（電焊機工作狀態(tài)：電壓380V,電流200A，鋼管及焊條均為起火施工現(xiàn)場提?。┳鳂I(yè)過程中，濺落的高溫熔融物能在較短時間內(nèi)引燃下方2.9m 平臺上堆放的聚氨酯泡沫碎片，若在聚氨酯泡沫碎片點燃初期不能及時采取有效的應對措施，聚氨酯泡沫碎片引燃的火勢將迅速蔓延至整個模擬實驗平臺，最終將平臺上放置的實驗材料完全燒毀。

2.4 對策及建議

針對聚氨酯保溫材料被高溫熔融物引燃并迅速燃燒的問題，應當在冷庫的設計建造之初，按照相應的消防規(guī)范采用室內(nèi)或者室外消火栓，并針對冷庫冷藏間的設計溫度采用不同的自動滅火系統(tǒng)。使用聚氨酯保溫材料作為保溫內(nèi)層時，應使用惰性材料做水平隔絕層，水平隔絕層的燃點應高于冷庫樓板的燃點。

冷庫建筑外部墻體應設置隔熱防火分隔帶，通過隔熱防火分隔帶阻斷與冷庫水平隔絕層之間的接觸。冷庫的樓梯間在設計建造時應保證天然采光及自然通風，建造材料使用非燃燒材料。冷庫在設計之初應考慮具體的使用規(guī)劃，防止在建造完成后的使用過程中破壞原先設計的疏散線路，導致出現(xiàn)疏散距離過長、安全出口被遮擋的情況。

冷庫在使用過程中，應按照冷庫設計之初的使用規(guī)劃進行使用，對做出更改的情況應及時向有關(guān)部門報備。加強日常運行的巡查工作，嚴格執(zhí)行日常運維措施，建立日常巡查檔案，定期對消防安全出口、室內(nèi)或者室外消火栓、自動報警系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)等消防安全相關(guān)系統(tǒng)進行檢查。在冷庫的日常運維中，積極靈活運用信息化、智能化、數(shù)字化手段加強冷凝劑泄漏等安全風險的監(jiān)測。應設置每次進入冷庫工作的人員數(shù)量上限，建立規(guī)范的人員進入管理制度，加強冷庫內(nèi)人員作業(yè)安全專業(yè)知識和技能培訓。對涉制冷劑作業(yè)的員工應開展相關(guān)的技能培訓，對涉及重大安全隱患的重要崗位，做到持證上崗，定崗定責，落實相關(guān)的責任人，盡量避免災害事故的發(fā)生。

在冷庫的維護保養(yǎng)過程中，針對需要維修的部位，事先檢查維修點周圍的可燃物情況。遇到臨時用到電線的情況，必須使用表面包裹有絕緣層的電線，禁止裸露的電線與保溫層保溫材料直接接觸。維修過程中使用的照明器具，盡量使用燈架固定的低功耗LED 燈進行照明。進行切割和焊接作業(yè)時，需要監(jiān)管人員進行監(jiān)管作業(yè)，特別注意切割碎屑和高溫熔融物的濺落方向和地點，禁止接觸到保溫層，尤其是保溫材料。

3 結(jié)語

本文通過分析近幾年典型的大跨度空間廠房火災撲救案例，分析了冷庫建筑和火災的特點，并針對冷庫保溫層常用的聚氨酯保溫材料進行了聚氨酯燃燒實驗，驗證了電焊作業(yè)濺落的高溫熔融物能夠在較短時間內(nèi)引燃堆放的聚氨酯泡沫碎片并迅速蔓延，針對聚氨酯保溫材料被高溫熔融物引燃并迅速燃燒的問題提出對策及建議，為今后規(guī)范冷庫電焊作業(yè)、預防此類火災的發(fā)生提供參考。