室內火災轟燃的危害及應對措施

聶聳

摘要：文章針對室內火災轟燃進行分析，介紹了近年來一些國內外比較大的轟燃火災，結合轟燃的定義、室內火災轟燃發生的原理、轟燃發生前的征兆、轟燃的特點、影響轟燃發生的控制因素等轟燃的基本知識，為消防隊員在撲救室內火災時保證自身安全進行指導，指明了室內火災轟燃的危害，并針對這些危害提出了消防部隊在面臨室內火災轟然發生前后的技戰術應對措施。希望通過研究分析能夠加強消防部隊應對室內火災轟燃的處理能力，從而能最大限度地減小危害，促進救援行動的順利進行，推動消防工作的發展。

關鍵詞： 室內火災轟燃；危害；應對措施

通常情況下，可以將受限空間火災的發展劃分為四個階段，即增長階段、轟燃階段、完全發展階段和消退階段。其中轟燃的發生意味著火勢的失控，轟燃導致的高溫會對建筑物自身結構安全產生嚴重影響，強大的破壞力極易造成群死群傷事故與巨額財產損失，被視為室內火災發展的危險信號。

隨著社會的發展，轟燃火災會越來越多，這其中室內火災的轟燃將占很大一部分，一旦發生轟燃必然造成重大傷亡，現階段消防部隊也不能很好的處理轟燃火災，對轟燃火災尤其是室內火災轟燃的研究迫在眉睫。

建筑火災中，室內火災從局部燃燒急劇地擴大到所有材料表面開始燃燒的現象叫轟燃。目前，室內火災的轟燃是消防部隊面臨的一個難題，一旦轟燃發生時室內有人員沒有及時疏散和撤離，生還的可能性極小。同時轟燃還對室內財產和建筑產生災難性的破壞。因此，有必要對室內轟燃現象的危害及應對它的措施進行深入的研究，掌握其發生的基本規律，這樣才能盡可能地防止轟燃的發生，減少財產損失，便于消防隊員營救被困人員，如果發生轟燃，消防隊員能夠在發生轟然前撤離，也能夠防止建筑物倒塌造成人員傷亡，這將對火災的防治工作起到重要的指導作用。

室內可燃物大面積同時開始燃燒，標志著火災充分發展階段的開始， 室內所有的可燃物都可產生轟燃，轟燃的出現是燃燒釋放的熱量大量積累的結果。只要明火使可燃物的溫度上升至其自燃溫度，就會有足夠的氣體熱分解產物釋放出來并被引燃。燃燒生成的熱煙氣在頂棚下的積累，將使頂棚和墻壁上部（兩部分合稱擴展頂棚）受到加熱；同時，擴展頂棚溫度的升高又以輻射形式增大反饋到可燃物的熱通量。熱輻射反饋是由火災從墻壁、地板及天花板反饋到房間其它空間的能量。隨著燃燒的持續，熱煙氣層的厚度和溫度都在不斷增加，反饋的熱輻射也不斷增大，使得可燃物的燃燒速率不斷增大。隨著可燃物的燃燒速率的增大，當室內火源的釋熱速率達到發生轟燃時的臨界釋熱速率，轟燃就會發生。簡單地說轟燃是溫度驅動事件。它要求火災能量反饋到房間物品使物品快速升溫并自發著火。

轟燃警報信號包括高熱量， 它來自火的綜合作用和來自房間輻射熱。這種熱很強烈， 包括區域內的消防員可以感覺到消防戰斗服快速地升溫，可以認為是轟燃即將發生的標志。

黑煙是轟燃的標志。這里說的濃黑煙是黑到在煙中看不到任何顏色， 黑煙就像輪胎燃燒時的那種。該濃黑煙包含許多未燃燃料， 被稱為“黑火”。該“黑火”僅需要合適的空氣混合就能點燃。黑煙也含有很大的能量， 能夠快速滾動著火區域， 將熱量傳至空處和隱蔽區域。“黑火”將增大閣樓的火災蔓延和煙氣爆炸可能性。

影響轟燃發生最重要的兩個因素是輻射和對流情況，也就是上層煙氣的熱量得失關系，如果接收的熱量大于損失的熱量，則轟燃可以發生。目前普遍認為影響因素有以下幾點：

可燃物的熱釋放速率是轟燃發生的主要影響因素，其與火焰的高度、輻射熱通量有直接的關系，火災的發展和轟燃的發生與之密切相關，室內可燃物的熱釋放速率越大就越容易發生轟燃。曾緒斌等通過墻角火試驗分析了熱釋放速率對室內火災的重要影響，認為不同的熱釋放速率及釋放量直接影響火焰傳播的快慢和室內煙氣溫度的高低，對室內火災的發展有決定性的影響。也就是說，如果室內可燃物的熱釋放速率足夠小，就不會引起轟燃的發生。

研究還表明，火源位置對轟燃發生時所需要的臨界釋熱速率有很大的影響。若火源靠近墻壁或墻角、堆積高度大時，達到轟燃所需要的臨界熱釋放速率將會減小；墻面和頂棚都布置有可燃物時，比僅在墻面有可燃物時的火焰蔓延速率快， 且轟燃的危險性大；房間的可燃裝修面積越大、部位越靠上，發生轟燃的可能性越大，且發生轟燃越早，火災危險性越大。

轟燃是燃料控制向通風控制轉變的過程。研究認為燃料控制向通風控制轉變的判據與通風因子W0H03/2（W0和H0分別為通風口寬度和高度） 呈線性關系。通風因子較小時，火災室內和室外的通風不好，對燃燒來講表現為供氧不足，因此燃燒受通風控制，通風控制燃燒是受限空間的開口大小處在一定范圍、火區發展達到一定規模時出現的現象；當通風因子足夠大時，火災室內和室外通風自由，空氣供給充足，室內燃燒和開放空間的燃燒已無本質上的差別，此時燃燒受燃料控制。排煙、送風條件對轟燃的影響都很大，且兩者相互關聯。在燃料因素固定情況下，排煙量與送風量之比大于某一數值，轟燃就不會發生。因此，應該在建筑內合理設置排煙送風設施，一方面可以在火災初期保證人員安全疏散；另一方面同時還可以使室內的大量熱量及可燃蒸氣及時排除，降低著火區溫度，抑制轟燃的發生。此外，窗戶的形狀對上部樓層火災安全有很大的影響。在窗戶寬度相同情況下，如果窗戶的高度和面積減小，則溫度和煙氣濃度對高樓層的威脅增大；在相同的窗戶高度和位置下，如果窗戶變寬，則溫度和煙氣濃度對高樓層的影響也會加大。

材料的熱慣性（kρc）是其熱傳導率k、密度ρ和比熱容c的乘積，是綜合表示材料導熱能力和吸熱能力的指標。內襯、裝修材料的熱傳導率小絕熱性能好，燃燒產生的熱量向室外散失少，室內溫度升高快，則達到轟燃時的火源體積將大大減小；比熱容小，則吸收熱量的能力小， 溫度升高快，在同樣情況下會向室內輻射更多的熱量， 因而更加危險。壁面溫度的無量綱數Uc存在一個最大值，該值與壁面材料的熱慣性成反比，即熱慣性越小，壁面溫度越高，在腔室火災的發展過程中，越容易發生轟燃。如果內襯、裝修材料可燃，則增加了室內的火災荷載，使轟燃發生的可能性大大增加。

試驗表明，同樣載荷的可燃物在受限空間內（氧氣充足的情況下） 的燃燒速率和危險性比室外大。如果建筑室內的圍墻、頂棚的面積足夠大，以至于可以忽略室內效應，那么燃燒就類似于室外火災，轟燃發生的可能性就小；頂棚的高度越高，熱煙氣從底部向頂棚流動需要的時間就越長，從而向四周蔓延的速度就越慢，因而使轟燃發生的時間延長。

轟燃在現代建筑內極易發生，由于火災荷載空前增加、燃燒物發出大量熱量，熱量急劇膨脹，而得不到及時放泄，溫度急劇上升，燃燒速度更快，放熱速率更大。隨著火災的延續，火勢的發展將愈演愈烈，從而在火場上會形成相對集中的高熱中心區，溫度將達到1000℃以上，且持續時間長。如果沒有防護裝備，在發生轟燃時人不可能存活下來，即使有防護裝備，也只能在轟燃的房間停留極短的時間。

空氣中正常含氧量為21%，轟燃時由于可燃物迅速燃燒，空氣中的氧氣被大量消耗。氧氣含量為12%～15%時，人的呼吸就會急促、頭痛、眩暈、渾身疲勞無力，動作遲鈍；當氧氣含量為2%～3%時，人在45秒內會立即死亡。轟燃后當人進入室內時，就會導致人員窒息甚至死亡。同時CO2是許多可燃物燃燒的主要產物，CO2含量過高會刺激呼吸系統，引起呼吸加快，從而產生窒息作用。

燃燒產物中含有多種毒性和刺激性氣體，如CO、SO2 、HCN 等，這些氣體的含量極易超過人體正常生理所允許的最低濃度，造成中毒或刺激性危害。當煙氣中含有各種有毒氣體的含量超過人正常生理所允許的最低濃度時，就會造成中毒死亡。

轟燃發生后會伴隨有噴出火焰和飛火等，會繞開門窗、飛出建筑孔洞、形成新的火焰傳播途徑、造成火勢迅速蔓延。同時猛然增大的熱輻射也可能引燃鄰近的可燃物品，造成火勢的跨越式蔓延，從而引發新的災害。

對火源進行撲滅，降低火源的熱釋放速率。盡量對墻角的起火部位優先處理。由于上部裝修對轟燃影響更大，因此，轟燃前水槍冷卻應遵循“先上部后下部，先墻角后墻壁”的順序。

排煙、送風條件對轟燃形成的影響都很大。在燃料因素固定情況下， 排煙量與送風量之比大于某一數值（即通風因子擴大變成敞開燃燒時） ， 轟燃就不發生。因此，在火災初期，應盡早加強通風、排煙，提高散熱速率，從而破壞轟燃發生的條件。

室內火災轟燃發生前，有一個穩定的階段，當超過這個階段，溫度稍有升高，就有發生轟燃的可能，減低室內的溫度，可以使火災的發展維持在穩定階段，避免轟燃的發生。超高壓細水霧可以有效地降低室內的溫度，細水霧在遇到火場高溫時會迅速吸收熱量變成水蒸氣，水蒸氣是由無數細小液滴構成的，它的體積可膨脹1640倍，將會吸收大量的熱量，使火焰及氣流溫度迅速冷卻至100oC以下，可以有效地降低火場溫度，抑制燃燒。另外，產生的水蒸氣還可以稀釋室內燃燒氣體，既能快速有效地滅火，又能有效地保障消防隊員的人身安全。

轟燃發生后，易出現噴出火焰、飛火和強烈的熱輻射。現場指揮員應看清火勢走向，控制火勢。加強對門、窗、樓板孔洞、豎井、管線、悶頂的控制；對火災威脅的鄰近區域進行冷卻、搬遷、破拆等。如果火場面積過大，應立即要求增援。

轟燃發生后，火場高溫對建筑有較大破壞作用，此時應派出專人觀察建筑的基本情況。在可能的情況下，盡量保護承重構件。應使用開花水槍，盡量避免直接沖擊高溫的墻柱。一旦火勢難以控制，火災發生時間較長就應警惕建筑倒塌的可能，及時下達撤出現場的命令。

發生轟燃火災后，通常有效的方法是內攻火點。此時，應在確保建筑不會倒塌的情況下，挑選業務熟練、技術過硬、頭腦冷靜、經驗豐富的隊員組成突擊隊，身穿防火隔熱服、佩帶呼吸器、攜帶通信器材等，以3～5人為一組進入火場進行撲救。內攻時應選擇正確的路線，做到“上下安全、前后通暢、左右保護、掩護前進”。即上要避免天花板和重物掉落，下要避免塌陷或高溫火區，向前可以進攻火點，向后可以迅速撤離火場。

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（作者簡介：聶 聳（1979.11-），男，本科，現任武警河南省消防總隊新鄉市消防支隊司令部戰訓科科長，助理工程師，武警少校警銜，近年來主要從事戰訓業務方面的研究。）