整個(gè)拓展學(xué)習(xí)的課程,從頭到尾講的是室內(nèi)火災(zāi)的發(fā)展階段。然而,這個(gè)圖表顯示的只是實(shí)際發(fā)生火災(zāi)房間的情況,并不是相鄰房間的情況。
煙氣爆炸通常發(fā)生在相鄰房間。本章我們會(huì)討論什么情況會(huì)導(dǎo)致煙氣爆炸,怎樣去定義一個(gè)煙氣爆炸,以及它能夠產(chǎn)生的壓力的大小。
煙氣爆炸的定義
當(dāng)房間的通風(fēng)口很小時(shí),回燃會(huì)導(dǎo)致壓力的急劇升高。通常情況下,回燃發(fā)生時(shí)只會(huì)有一小部分可燃?xì)夂涂諝忸A(yù)混合。
回燃的必備條件是在火災(zāi)發(fā)展過(guò)程中通風(fēng)情況發(fā)生變化。
另一方面,轟燃不會(huì)使壓力有特別明顯的升高。
在點(diǎn)燃之前,預(yù)混氣體所占的比例越大,壓力就會(huì)升得越高。
在與著火房間相鄰且沒(méi)有任何開(kāi)口的房間的情況下,煙氣和空氣在點(diǎn)燃之前會(huì)充分混合。
當(dāng)煙氣被點(diǎn)燃時(shí),房間內(nèi)部的壓力無(wú)法被釋放,爆燃的能量巨大,足以破壞建筑物的整個(gè)結(jié)構(gòu)。這個(gè)現(xiàn)象被稱為煙氣爆炸。
著火房間也能發(fā)生煙氣爆炸,但這種情況很少見(jiàn)。
煙氣泄露到了相鄰房間并且被噴出的火焰點(diǎn)燃
ISO標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有為煙氣爆炸這個(gè)概念下定義。在這個(gè)課程中,我們使用下面的定義:
當(dāng)著火房間的煙氣泄露到相鄰房間時(shí),和空氣充分混合?;旌衔飼?huì)擴(kuò)展到整個(gè)空間或空間的一部分,并落到燃燒范圍內(nèi)。當(dāng)混合物被點(diǎn)燃時(shí)壓力會(huì)急劇升高。這種情況稱為煙氣爆炸。
這里需要強(qiáng)調(diào)一下,雖然煙氣爆炸被歸為爆炸一類,但煙氣爆炸是一種爆燃而不是爆炸。
在前面第3章已經(jīng)討論過(guò)術(shù)語(yǔ)“爆燃”和“爆炸”。沒(méi)有任何開(kāi)口的房間內(nèi)發(fā)生的煙氣爆炸是引申了的。
在火災(zāi)發(fā)展過(guò)程中,若要發(fā)生回燃,房間內(nèi)部的通風(fēng)條件必須發(fā)生變化。在一些特定情形下,兩個(gè)概念的邊界是模糊不清的。我們將在第8章重新討論這個(gè)問(wèn)題。
煙氣爆炸必備的條件
與著火房間相鄰的房間的煙氣爆炸風(fēng)險(xiǎn)最大。
因?yàn)榭扇細(xì)怏w能夠在這些房間內(nèi)充分混合。只要遇到點(diǎn)火源,可燃?xì)怏w就會(huì)被點(diǎn)燃。
相較于轟燃和回燃來(lái)說(shuō),充分預(yù)混可燃?xì)忉尫诺臒崃亢突鹧鎮(zhèn)鞑?dǎo)致氣體膨脹地更加劇烈。非常小的點(diǎn)火源就可以點(diǎn)燃預(yù)混火焰。
煙氣爆炸也能夠發(fā)生在著火房間。
如果著火房間只有一個(gè)小的開(kāi)口,也就是說(shuō)開(kāi)口的大小不足以在著火房間內(nèi)引起轟燃,火災(zāi)就會(huì)在缺氧的狀態(tài)下繼續(xù)燃燒。
這會(huì)導(dǎo)致大量不完全燃燒的可燃?xì)庠谥鸱块g內(nèi)積累。甚至房間內(nèi)部的火災(zāi)看起來(lái)已經(jīng)自動(dòng)熄滅了。
如果房間內(nèi)部保持很高的溫度,大量不完全燃燒氣體會(huì)在煙氣層聚集,尤其當(dāng)房間頂部由可燃材料制成。如果房間的隔熱性很好,它會(huì)在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持高溫。
這看起來(lái)好像沒(méi)有危險(xiǎn),但是很長(zhǎng)一段時(shí)間之后,房間的溫度會(huì)降低并且空氣會(huì)被吸入。
富含燃料的氣體會(huì)與空氣混合。氧氣的含量大約會(huì)上升到10%,這大約是能夠使氣體燃燒的大致含量。
房間內(nèi)部的氣體已經(jīng)充分混合,點(diǎn)火源能夠點(diǎn)燃或多或少的預(yù)混氣體,例如從初始著火區(qū)域飛來(lái)的余燼,會(huì)導(dǎo)致很嚴(yán)重的煙氣爆炸。
然而,我們認(rèn)為當(dāng)可燃?xì)怏w充分混合時(shí),點(diǎn)火源出現(xiàn)的概率是非常小的。
預(yù)測(cè)煙氣爆炸是很困難的,這也意味著避開(kāi)它是很困難的。瑞典每年只發(fā)生幾起此類爆炸。不幸的是,它們的危險(xiǎn)性太大,總會(huì)帶來(lái)了致命的后果。
01 | 影響因素——通風(fēng)口尺寸 |
開(kāi)口越大,房間內(nèi)部的壓力就越容易降低。如果房間被完全封閉的話,當(dāng)點(diǎn)燃可燃?xì)怏w時(shí)壓力會(huì)升得很高。理論上來(lái)說(shuō),在一個(gè)完全封閉的房間中,最大壓力能夠達(dá)到800kPa。
02 | 影響因素——房間內(nèi)預(yù)混氣體所占比例 |
房間內(nèi)預(yù)混氣體所占的比例越大,壓力就會(huì)升得越高。它只需要很小比例的預(yù)混煙氣,就可以達(dá)到很高的壓力,參考前面第3章。
03 | 影響因素——建筑組成的耐壓性 |
建筑物最脆弱的組成部分會(huì)最先倒塌,之后壓力就會(huì)降低。
如果建筑物完全封閉并且建筑的組成部分能夠承受一定壓升,那么壓力會(huì)達(dá)到800kPa。
然而,大多數(shù)建筑會(huì)有一個(gè)窗戶,這意味著壓力的升高會(huì)變得很緩和。
04 | 影響因素——燃燒速度 |
燃燒速度越快,氣體膨脹越快。
燃燒速度取決于燃燒的物質(zhì)種類和可燃混氣在點(diǎn)燃時(shí)距離化學(xué)計(jì)量比的遠(yuǎn)近。
燃燒速度也受房間內(nèi)部湍流程度的影響。湍流程度越高,燃燒速度越大。例如,房間內(nèi)部的家具和消防員的移動(dòng)都能夠影響湍流。
05 | 影響因素——膨脹系數(shù) |
在燃燒過(guò)程中燃燒產(chǎn)物達(dá)到的最終溫度越高,膨脹越大。膨脹越大,壓力升高地越高。燃燒產(chǎn)物的溫度一部分取決于參與燃燒物質(zhì)的種類,一部分取決于可燃混氣點(diǎn)燃時(shí)在燃燒范圍內(nèi)的位置。
風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
發(fā)生煙氣爆炸的征兆
不幸的是,預(yù)測(cè)煙氣爆炸是非常困難的。這意味著煙氣一旦爆炸就會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的后果。
當(dāng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí),下面的幾點(diǎn)需要銘記在心:
· 這里有隱蔽空間嗎?
如果有,那么煙氣很有可能在這里聚集。在斜屋頂?shù)奈蓓敽晚斉镏g通常有隱蔽空間。
· 建筑物的實(shí)際結(jié)構(gòu)是可燃的嗎?
如果是可燃的,你可以設(shè)想當(dāng)熱量通過(guò)結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)到另一面時(shí),其上的可燃材料會(huì)發(fā)生分解。這同樣適用于靠近墻面的物體。
· 線路導(dǎo)管的設(shè)計(jì)有沒(méi)有問(wèn)題?
若有問(wèn)題,你可以想象煙氣可以從一個(gè)看似完整封閉的邊界泄露出來(lái)。
這種情況下需要的更多是進(jìn)行預(yù)防性的維護(hù)。線路導(dǎo)管設(shè)計(jì)有問(wèn)題的需要盡早改正。
為了更早探測(cè)到煙氣積累程度,在建筑物內(nèi)普及噴淋系統(tǒng)或探測(cè)器是勢(shì)在必行的。
在火災(zāi)初始階段對(duì)相鄰區(qū)域通風(fēng)是很重要的或者對(duì)這片區(qū)域施加正壓
行
動(dòng)
小結(jié)
February
當(dāng)一個(gè)房間或區(qū)域內(nèi)的預(yù)混氣體被點(diǎn)燃時(shí)會(huì)發(fā)生煙氣爆炸。它通常發(fā)生在著火房間的鄰近區(qū)域內(nèi),這個(gè)區(qū)域中可燃煙氣能夠與空氣充分混合。
該現(xiàn)象主要受預(yù)混燃燒控制。煙氣爆炸也可以發(fā)生在著火房間,但是這很少見(jiàn)。
很多因素決定煙氣爆炸時(shí)產(chǎn)生的壓力大小,包括下面幾個(gè):
· 通風(fēng)口尺寸
· 房間內(nèi)預(yù)混氣體的比例
· 建筑組成部分的耐壓性
· 燃燒速度
· 膨脹系數(shù)
可燃液體泄漏時(shí),會(huì)蒸發(fā)大量的可燃?xì)怏w,當(dāng)這些氣體被點(diǎn)燃時(shí)會(huì)產(chǎn)生很高的壓力。這受液體閃點(diǎn)的影響。
即使可燃液體與空氣并沒(méi)有混合,這種情況依然會(huì)發(fā)生。唯一的區(qū)別是煙氣中含有大量的顆粒物,它們能夠吸收熱量,這意味著燃燒速度會(huì)相對(duì)減小。
很多情況下,想要識(shí)別出即將發(fā)生煙氣爆炸時(shí)的跡象是很困難的。
我們需要更多地關(guān)注建筑物的工藝方面,例如導(dǎo)管的設(shè)計(jì),房間的邊界位置是否完整以及是否有隱蔽的空間。
探測(cè)器和噴淋系統(tǒng)能夠幫助我們預(yù)防煙氣爆炸。在現(xiàn)場(chǎng)不確定是否能夠使用的措施包括在可燃煙氣積累之前進(jìn)行通風(fēng)或增加區(qū)域的壓力。
編輯:曹茜
校對(duì):木月
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