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编辑修改 | 木月 橙Sir 

战训沙龙第4期丨极端火灾现象(上)

今天和大家分享极端火灾现象,部分结论来自美国消防协会的这篇论文。大家都知道轰燃,今天我们从轰燃发生前的一个极端火灾现象—滚燃开始说起。

 

滚燃(rolling over)的定义

战训沙龙第4期丨极端火灾现象(上)

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滚燃,简单来说,就是指积聚在房间内(天花板)的高温烟气层发生燃烧

通常情况下滚燃的发生,预示着轰燃即将到来。

滚燃这个概念没有一个完全明确的定义,但它的主要特征就是建筑上层的烟气开始燃烧,同时,滚燃的发生也预示着轰燃即将到来,关于滚燃现象,我们一笔带过,在之后的视频里面,大家可以观察到。

 

轰燃的定义战训沙龙第4期丨极端火灾现象(上)

在建筑火灾发展阶段,火场内可燃物表面受高温热辐射作用,达到燃点,可燃物表面迅速发生燃烧,并向整个火场蔓延。火势从发展阶段突然转变为猛烈燃烧阶段。

我们都知道轰燃,国内消防员对轰燃现象有多种解释,有把轰燃解释为(flashover)的,也有把轰燃解释为回燃的(blackdraft)。我个人理解,轰燃就是flashover。就是从一点燃烧扩大到全面燃烧的一个过程。

战训沙龙第4期丨极端火灾现象(上)

就像这张图里面表现的一样,轰燃就是从一张椅子发生燃烧,转变为整个房间全部燃烧起来,我们了解了轰燃的特点,下面我们通过火灾发展示意图看看轰燃发生的“点”。

轰燃发生的“点”

战训沙龙第4期丨极端火灾现象(上)

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通过这两张图我们可以看到,轰燃是发生在火灾的发展阶段,它预示着火灾即将进入全面燃烧阶段。橙色救援上一篇文章讲的火灾特性,讲的通风排烟,通过转化为战术运用,目的就是要抑制轰燃的发生,尽可能在轰燃发生前进行灭火。

轰燃现象,国际上有一个标准。

轰燃发生的科学标志:火场上层烟气温度≥500~600℃或者辐射热通量≥20kW/m2。

国内相关参考文献:室内轰燃新判据实验研究及应用探讨。(我没找到这篇文献)实验结果:排烟口烟气温度≥320℃。室内即将发生轰燃。

通过消防员现场的观察,也总结出了一些非科学性的轰燃发生标志。

轰燃发生的非科学标志:

1.上层烟气层下降至离地面1米左右,可燃物表面散发出白色的热解物烟气,预示轰燃即将发生;

2.排烟口的烟气在短时间内从平缓流动状态过渡为汹涌流动状态,且烟量大、烟层厚、颜色深,预示轰燃即将发生;

3.漆面变色或起泡、窗户变暗或破裂、门热得烫人,火舌几乎达到或超过顶棚高度。

其实主要的特征归纳一下,就是烟气的中性面迅速下降,室内可燃物分解出白色可燃烟气,烟气流速突然变快,烟气温度较高,夹杂着火焰。

一般来说,火焰突破通风口,且火舌已向上蔓延,预示着轰燃已经发生。关于门窗变色、漆面起泡我找了2张图片,大家可以参考一下。

战训沙龙第4期丨极端火灾现象(上)

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轰 燃 案 例

战训沙龙第4期丨极端火灾现象(上)

这是我最近翻译的一篇美国UL实验报告中的一些内容。在这个视频中展现了轰燃发生前的部分征兆,大家注意刚开始的几秒钟,上层烟气层中夹杂的火焰,大家注意第14秒钟左右,桌子上受高温热辐射分解出来的白色可燃烟气,大家注意第21秒时,第一排桌子上的起火点,本来火势是在最后一排,火势也没有蔓延至第一排,但第一排起火了,为什么?

 

因为高温热辐射,致使整个火场的可燃物达到燃点,这就是轰燃现象,从一点燃烧,迅速扩大至全面燃烧,整个起火建筑陷入火海,消防员一旦在陷入轰燃后的火场,很难逃生,因为四周都是火焰,逃无可逃。

美国国土安全局、消防队长国际协会、消防员国际协会联合开办了www.firefighternearmiss.com网站,去追寻消防员侥幸脱险的事故。该网站中,无数的报告表明,通风排烟、火势突然变化以及轰燃现象是引发消防员身处险境的原因。

某报告中的记录:

“当前进至客厅,房间中的温度,由大约350℉(176℃),迅速上升至800℉(426℃),浓烟在很短的时间内变黑,我们立即撤退出来。火场热量情况恶化,我感到我的肩膀、腿部、颈部开始燃烧,我转过身发现墙上有橙色的火焰,并且整个房间开始起火燃烧。消防员和我成功穿过走廊,迅速离开了起火建筑。”

“我们到达1个两层楼约3000平方英尺(278㎡)的住宅…需要实施通风排烟。当建筑的后部开始排烟时,我打开了前门,烟气迅速的被吸回室内。我跪倒在地上,观察着房门内部去发现我能看到的情况。我决定匍匐进入室内去查找火点。当我进入室内大约8英尺(2.4米)远时,我停了下来,因为大量的火苗掉落在地板上。我发现烟气颜色变淡了并且我能够看到屋顶,我所见之处都是火焰。这些可燃气体在建筑物最高处燃烧,我决定迅速从内部撤离出来。当我回过头来查看房门时,火舌已从房门向上烧出12英尺(3.65米)。第二根水带已铺设好开始灭火,这给我了机会去远离起火建筑。当我重新就位,用水枪开始对房门和前窗进行灭火时,整个客厅由于轰燃已全面燃烧了。”

“我们撤退出来了,将火场情况报告现场指挥员,并开展通风排烟。在同一个房间材炉后的两扇大窗户已经破裂了,烟气层上升了3-4英尺(0.9-1.2米)”。我们再次进入房间,刚超过头一次内攻时所在的位置,整个房间发生了轰燃。我的水枪手除了脚部以外,全身消失在了火焰中,我几乎看不到入口,因为我们周围都被大火包围了,我拖拽着我的同伴的脚回到了门口。最初,他对我将他拖出火场比较抵触,因为他已经滚到在地,并打开水枪试图灭火,但这对火势并没有什么影响,支援的战友赶到现场帮助我们撤退出来。他们看见火势从我们旁边的窗户喷出,火势被设置在通道上的2支水枪拦截,而这个通道连接车库的大门。”

这几段都是美国消防员回忆轰燃前发生的一些征兆,希望对大家有所帮助。

另外这里插一句,关于滚燃的配图,由于是真火模拟装置模拟出来的,所以效果更明显,但在实际火场中,就像刚才那个视频一样,需要消防员仔细去观察。

 

破坏轰燃的措施

战训沙龙第4期丨极端火灾现象(上)

破坏轰燃的做法,从射水这个层面主要有以上3种,冷却烟气层、破坏烟气层、冷却可燃物,其目的都是降低室内热辐射的含量,使之达不到轰燃发生的条件。

冷却烟气层:向烟气层快速点射喷雾水,一般点射控制在2秒左右,可反复进行,防止高温水蒸汽对消防员的伤害。

破坏烟气层:利用直流水枪直接打击上层烟气层,一般持续3-5秒;利用开花水顺时针“O”形射水,增加房间内气流旋转,使烟气迅速从排烟口排出。

冷却房间内可燃物:利用开花、喷雾水对可燃物表面进行冷却,减少上层烟气层对可燃物表面的热辐射,使可燃物表面温度低于其燃点温度。

 

当然,我们讲火灾特性,讲通风排烟,讲空气的作用,因此还有一个抑制轰燃发生的关键,就是控制排烟口。一方面要控制排烟口的数量、另一方面也要控制排烟口的大小。

谨慎破拆排烟:学会控制排烟口进攻;烟气温度较高时,排烟应当有水枪掩护。

个人的原则就是不出水不排烟,一个常规大小(门窗大小)的排烟口至少1支水枪。

关于轰燃就差不多告一段落了,下面我们谈谈回燃(爆燃)。

先来看一个视频。

这是通过实验模拟出来的一个回燃现象。

回燃的定义:

在通风受限的建筑火灾中,未完全燃烧的热解物质在烟气中大量积聚,当1个排烟口突然打开,空气流入火场与未完全燃烧的热解物质混合,火场中形成了可燃混合性气体。当火场中的热源点燃可燃混合性气体时,可燃混合性气体会极端快速地爆燃,并以火球的形式从排烟口喷出。

回燃的发生一定是在一个通风受限的建筑火灾中,哪怕这个火场本身并不密闭,但局部区域比较密闭,也会发生回燃现象。

战训沙龙第4期丨极端火灾现象(上)

这张图更能直观的反映出回燃发生的特点。

首先是室内密闭,且积聚有大量可燃的、未完全燃烧的高温烟气。通风后,空气从排烟口下部进入室内,高温烟气混合氧气后燃烧,并点燃最初的起火点,由于温度进一步升高、氧气进一步充足,整个房间内的可燃烟气全部燃烧,并释放出极大的能量。能量需要释放,便从排烟口以火球的形式喷射出来,这便是回燃。

战训沙龙第4期丨极端火灾现象(上)

 

回燃发生的“区域”

战训沙龙第4期丨极端火灾现象(上)

之前我们说了轰燃发生的“点”,现在我们来看一下回燃发生的“区域”。

战训沙龙第4期丨极端火灾现象(上)

与轰燃不同,回燃只能发生在通风受限建筑中,因此我们看到的橙色部分便是回燃发生的区域,它所释放的能力远远高于普通火灾在猛烈燃烧阶段所释放的能量。

这里还可以继续讨论一下:

一种情况是,室内温度足够高,可燃物足够多,可燃物足够易燃,回燃释放出巨大的热量后,整个房间的可燃物被迅速点燃,整个房间处于轰燃或轰燃后的状态。

另一种情况是,室内温度相对较低,可燃物不够充足,或者可燃物已经快燃烧殆尽,或者回燃释放的高温还不足以引燃大多数可燃物,因此回燃发生后,整个能量释放得差不多了,火势再次趋于熄灭状态。

回燃发生前的标志

关于回燃,并没有完全科学的、有具体数据衡量的标志。

Ø  黑色的浓烟从紧闭的门窗缝隙中冒出;

Ø  门窗发热,窗户颜色变暗,有大量的烟气积聚室内;

Ø  门窗发出类似口哨的声音,窗户会出现震颤;

Ø  房间内无明火,或者火势较小,火光闪烁跳动,趋于窒息状态;

Ø  排烟口被打开后,流出的烟气会被吸入火场。

回燃发生前的征兆较为隐蔽,需要更加注意火灾现场的情况。只能通过消防员对建筑物烟气特征、热量的综合判断进行。

回燃案例:

“当我们到达1栋两层楼的住宅时,我们发现大量的浓烟来自2楼并且没有明火。我们携带1根直径1.75英寸(44.45mm)的水带进入房间,利用楼梯上楼。我们进入2楼去开始搜救并寻找火点。我们通知指挥员,我们需要通风排烟,并且增派力量在2楼进行支援。突然,浓烟和热量增加,我们被迫撤退到了2楼楼梯口。我的指挥员随即告诉我把楼梯口的窗户打开,当时我并没有多想。突然,爆炸发生了,瞬间将我们从2楼楼梯冲下至1楼,同时伴随着一个巨大的火球”。

这是我翻译的关于回燃,美国消防员的描述。

大家可以借鉴一下。

这是香港消防员的一个视频。

在这个视频中发生了回燃,同时也展示了回燃的隐蔽性。

大家注意这个视频的前20秒,烟气的量比较少,烟气也不算很厚,同时烟气处于向下飘落的状态。

这说明火场内部温度不高。

35秒以后,烟气的量增加了,烟气变的很厚,说明室内温度在上升。同时,大家注意,这是一个地下建筑,通风条件并不好,和可能在视频中的排烟口是唯一能够有效吸入空气的通风口,空气从上部吸入地下要相对缓慢一些,这也导致了火场内部缺氧、密闭。

当然事后来分析,可能能够观察到一定现象,但亲临现场,真的很难。

美国消防员普遍认为抑制回燃发生的最好做法就是垂直排烟,及在房屋上方打开排烟口进行排烟。

但国内的混凝土建筑我们很难实施垂直排烟。

抑制回燃的个人建议:

排烟前,请谨慎判断火场内部情况,及时射水冷却烟气层、破坏烟气层;破拆排烟时,不要站在排烟口的正对面,回燃发生时,立即卧倒,紧急避险。

最后,我们总结一下常见的、大体上比较熟知的极端火灾现象。

什么是滚燃,滚燃便是烟气的燃烧。

什么是轰燃,轰燃便是烟气的热辐射。

什么是回燃,回燃便是烟气的爆炸。

所以我们的消防如果能真正了解烟气,了解烟气的特性,便能抑制着三种火灾现象,能够确保自身不受到这三种火灾现象的伤害。

谈完这三种极端火灾现象后,下一部分我们来说说目前我们还不了解,还较为陌生的极端火灾现象:风力驱动下的火灾点击下方原文链接,加入「橙色救援」战训群!


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