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消防战斗:烟气爆炸

发布:www.chinajyzb.com.cn | 日期:2019-03-06 | 浏览次数:    字号:
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烟气爆炸的定义

当房间的通风口很小时,回燃会导致压力的急剧升高。通常情况下,回燃发生时只会有一小部分可燃气和空气预混合。

回燃的必备条件是在火灾发展过程中通风情况发生变化。

另一方面,轰燃不会使压力有特别明显的升高。

在点燃之前,预混气体所占的比例越大,压力就会升得越高。

在与着火房间相邻且没有任何开口的房间的情况下,烟气和空气在点燃之前会充分混合。

当烟气被点燃时,房间内部的压力无法被释放,爆燃的能量巨大,足以破坏建筑物的整个结构。这个现象被称为烟气爆炸。

着火房间也能发生烟气爆炸,但这种情况很少见。

烟气泄露到了相邻房间并且被喷出的火焰点燃

ISO标准没有为烟气爆炸这个概念下定义。在这个课程中,我们使用下面的定义:

当着火房间的烟气泄露到相邻房间时,和空气充分混合。混合物会扩展到整个空间或空间的一部分,并落到燃烧范围内。当混合物被点燃时压力会急剧升高。这种情况称为烟气爆炸。

这里需要强调一下,虽然烟气爆炸被归为爆炸一类,但烟气爆炸是一种爆燃而不是爆炸。

在前面第3章已经讨论过术语爆燃爆炸。没有任何开口的房间内发生的烟气爆炸是引申了的。

在火灾发展过程中,若要发生回燃,房间内部的通风条件必须发生变化。在一些特定情形下,两个概念的边界是模糊不清的。我们将在第8章重新讨论这个问题。

烟气爆炸必备的条件

与着火房间相邻的房间的烟气爆炸风险最大。

因为可燃气体能够在这些房间内充分混合。只要遇到点火源,可燃气体就会被点燃。

相较于轰燃和回燃来说,充分预混可燃气释放的热量和火焰传播导致气体膨胀地更加剧烈。非常小的点火源就可以点燃预混火焰。

烟气爆炸也能够发生在着火房间。

如果着火房间只有一个小的开口,也就是说开口的大小不足以在着火房间内引起轰燃,火灾就会在缺氧的状态下继续燃烧。

这会导致大量不完全燃烧的可燃气在着火房间内积累。甚至房间内部的火灾看起来已经自动熄灭了。

如果房间内部保持很高的温度,大量不完全燃烧气体会在烟气层聚集,尤其当房间顶部由可燃材料制成。如果房间的隔热性很好,它会在很长时间内保持高温。

这看起来好像没有危险,但是很长一段时间之后,房间的温度会降低并且空气会被吸入。

富含燃料的气体会与空气混合。氧气的含量大约会上升到10%,这大约是能够使气体燃烧的大致含量。

房间内部的气体已经充分混合,点火源能够点燃或多或少的预混气体,例如从初始着火区域飞来的余烬,会导致很严重的烟气爆炸。

然而,我们认为当可燃气体充分混合时,点火源出现的概率是非常小的。

预测烟气爆炸是很困难的,这也意味着避开它是很困难的。瑞典每年只发生几起此类爆炸。不幸的是,它们的危险性太大,总会带来了致命的后果。

01、影响因素——通风口尺寸

开口越大,房间内部的压力就越容易降低。如果房间被完全封闭的话,当点燃可燃气体时压力会升得很高。理论上来说,在一个完全封闭的房间中,最大压力能够达到800kPa

02、影响因素——房间内预混气体所占比例

房间内预混气体所占的比例越大,压力就会升得越高。它只需要很小比例的预混烟气,就可以达到很高的压力,参考前面第3章。

03、影响因素——建筑组成的耐压性

建筑物最脆弱的组成部分会最先倒塌,之后压力就会降低。

如果建筑物完全封闭并且建筑的组成部分能够承受一定压升,那么压力会达到800kPa

然而,大多数建筑会有一个窗户,这意味着压力的升高会变得很缓和。

04、影响因素——燃烧速度

燃烧速度越快,气体膨胀越快。

燃烧速度取决于燃烧的物质种类和可燃混气在点燃时距离化学计量比的远近。

燃烧速度也受房间内部湍流程度的影响。湍流程度越高,燃烧速度越大。例如,房间内部的家具和消防员的移动都能够影响湍流。

05、影响因素——膨胀系数

在燃烧过程中燃烧产物达到的最终温度越高,膨胀越大。膨胀越大,压力升高地越高。燃烧产物的温度一部分取决于参与燃烧物质的种类,一部分取决于可燃混气点燃时在燃烧范围内的位置。

风险评估

发生烟气爆炸的征兆

不幸的是,预测烟气爆炸是非常困难的。这意味着烟气一旦爆炸就会产生很严重的后果。

当进行风险评估时,下面的几点需要铭记在心:

• 这里有隐蔽空间吗?

如果有,那么烟气很有可能在这里聚集。在斜屋顶的屋顶和顶棚之间通常有隐蔽空间。

• 建筑物的实际结构是可燃的吗?

如果是可燃的,你可以设想当热量通过结构传导到另一面时,其上的可燃材料会发生分解。这同样适用于靠近墙面的物体。

• 线路导管的设计有没有问题?

若有问题,你可以想象烟气可以从一个看似完整封闭的边界泄露出来。

这种情况下需要的更多是进行预防性的维护。线路导管设计有问题的需要尽早改正。

为了更早探测到烟气积累程度,在建筑物内普及喷淋系统或探测器是势在必行的。

在火灾初始阶段对相邻区域通风是很重要的或者对这片区域施加正压

行动过程

如果相邻区域已经积累了烟气,那么情况将会很难处理。

首先,喷射细小的水滴去中和烟气的影响是很困难的。因为烟气的温度已经降低,这使它很难能够使水汽化。事实情况是它们仍然非常危险,因为温度对烟气爆炸的发生不产生任何影响。

如果我们决定对此区域进行通风,我们必须足够小心,不能产生任何火花,因为它是所有因素中最危险的。但当我们想要刺穿一个孔洞来排出烟气时,不产生任何火花是非常困难的。

因此最终的结论是,最简单的方法是通过预防性维护来防止烟气聚集,也可以在火灾初始阶段烟气还没有积累到燃烧范围内时对此区域进行通风。

在火灾现场找到一个熟悉建筑物情况的人是非常重要的。如果在初始阶段能够得到建筑物的平面图,会对我们的灭火工作产生极大帮助。

有时我们能够在烟气积累之前设法对此区域进行升压。但是这要求只能够有一小部分泄露,否则要做到这点是很困难的。

小结

当一个房间或区域内的预混气体被点燃时会发生烟气爆炸。它通常发生在着火房间的邻近区域内,这个区域中可燃烟气能够与空气充分混合。

该现象主要受预混燃烧控制。烟气爆炸也可以发生在着火房间,但是这很少见。

很多因素决定烟气爆炸时产生的压力大小,包括下面几个:

• 通风口尺寸

• 房间内预混气体的比例

• 建筑组成部分的耐压性

• 燃烧速度

• 膨胀系数

可燃液体泄漏时,会蒸发大量的可燃气体,当这些气体被点燃时会产生很高的压力。这受液体闪点的影响。

即使可燃液体与空气并没有混合,这种情况依然会发生。唯一的区别是烟气中含有大量的颗粒物,它们能够吸收热量,这意味着燃烧速度会相对减小。

很多情况下,想要识别出即将发生烟气爆炸时的迹象是很困难的。

我们需要更多地关注建筑物的工艺方面,例如导管的设计,房间的边界位置是否完整以及是否有隐蔽的空间。

探测器和喷淋系统能够帮助我们预防烟气爆炸。在现场不确定是否能够使用的措施包括在可燃烟气积累之前进行通风或增加区域的压力。

来源:警察大学 李思成

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