實木地板生產過程中的火災危險源分析與安全性評價

■ 王連峰 周詳

一、序言

（一）研究背景。

隨著中國市場經濟不斷發展，社會主義物質、文化、生活等各方面的水平都在逐年提升，越來越多的人向往舒心的生活環境，實木地板以其具有花紋自然、腳感舒適、使用安全等特點，成為家裝首選材料。隨著實木加工企業如雨后春筍般涌現（據不完全統計，僅常州市就有各類地板加工企業160多家），在給當地帶來經濟效益的同時，消防安全問題也日漸突出，火災事故時有發生（見表1）。因此，有必要對其火災發生的危險源進行辨識，建立相關的評價方法，并為有效防治火災提出有效的依據。

（二）國內研究現狀。

1999年，遼寧省撫順市消防支隊的邊永利同志在《木材加工企業因摩擦熱引起火災的現場勘查》一文中，通過幾起木材加工企業因摩擦熱而引起的火災現場勘查實踐，對摩擦生熱的機理進行了探討，對摩擦生熱引起火災的幾種形式和現場勘查方法做了歸納和總結。

2000年，中國礦業大學安全技術及工程研究室主任程遠平教授在《表面漆對地板材料火災初期熱釋放特性影響的研究》一文中，就有表面漆的木地板與無表面漆木地板的燃燒特性之間的差異，進行了討論和研究。通過實驗分析，了解到漆對木地板燃燒時的影響主要體現在木地板的點燃性、點燃初期的熱釋放速率和煙氣的生成等方面。

2006年，中國人民武裝警察部隊學院的幾位老師研究了多起相關火災后認為，需要對木地板的危險性進行有效的評估，才能更好地抑制木地板場火災。

（三）研究內容及預期成果。

本文在文獻調研的基礎上，一是通過現場檢查和生產記錄調查的方法，以常州市潔麗林業有限公司為研究對象，對地板廠的消防安全現狀進行了分析，并對危險源進行初步辨識；二是利用基于層次分析的單因素模糊綜合評估方法判斷該企業發生火災的危險程度，由此進行消防安全評價。旨在為實木地板加工企業的火災防治提供相關的實驗數據、危險性評估手段，以期能在此基礎上，對消防系統進行更合理設計，改善實木地板生產企業的消防現狀、減少火災發生的幾率與嚴重程度。

二、火災危險源分析

表1 近年來地板廠火災情況表

（一）潔麗地板廠消防安全現狀。

常州市潔麗木業有限公司（如圖1）始建于1993年，是中國大陸最早一批規模化地板生產企業之一。經過十多年的快速發展，該公司已經成為集研究、開發、生產、銷售為一體的現代化企業。但是，從消防安全角度來說，該公司還存在以下火災的隱患：1．生產廠房耐火等級比較低；2．用電負荷大，而且會經常出現超負荷用電現象；3．隨意敷設臨時線路問題嚴重；4．某些車間布局欠合理，防火間距不足；5．職工缺乏安全意識；6．防火設施不足；7．利用高溫煙氣進行干燥加工過程溫升不平穩，人工不易控制，易引燃木材。

圖1 地板廠平面圖

（二）生產過程火災危險源分析。

1．生產車間中的可燃物

在該地板廠的生產車間里面，堆放較多的可燃物（見表2），如木材加工過程中的原料、中間半成品和最后成品，以及產生的大量鋸屑、刨花、粉塵等。通常情況下，該廠會存放原料6 000 m3、半成品8 000 m3、成品3 000 m3。

這類可燃物一旦起火，蔓延的速度會加快，各部分的蔓延速度大致為：原木的火焰蔓延速度為0.35～7 m/min。水分在鋸材中的含量為8 %～20 %時，火焰蔓延速度為4 m/min；當水分超過30 %時，火焰蔓延速度為1 m/min；水分含量為5 %～8 %時，燃點為210 ℃～230 ℃，自燃點為250 ℃～350 ℃。此外，新鋸末的含水率在30 %～40 %之間時，經過長時間的堆積會發生自燃。

2．生產過程中產生的木粉塵

在鋸材、纖維板生產和切片工序，篩選和研磨過程，以及鋸邊刮（砂）光等工序中產生的木粉塵也是一個值得特別小心的項目，木粉塵產生在木材加工過程中，與空氣混合，在一定條件下點燃，可能會形成爆炸性混合物，據資料顯示，如果木粉水分在6.4 %以下，而且灰分為1.5 %的時候，它的爆炸下限比較小，為12.6～25 g／m3，在這一過程中，其最大爆炸壓力達到了0.77 MPa，最低點火能量為20 mJ，粉塵已經沉降，且其自燃點為225 ℃。

表2 該地板廠火災隱患情況表

3．生產工藝

潔麗地板的生產工藝過程：原始板材→干燥→養生→拼板→平刨→兩端刨→檢驗→四面刨→檢驗→淋漆、砂光 → 輥底漆、淋面漆 → 檢驗分籌→ 包裝入庫。在這些主要生成工藝中，木材的干燥和淋漆是發生火災幾率相對更高的工序。

干燥過程是為了讓木材能夠達到適用地區平衡含水率而進行的。在人工干燥的整個過程，大約需要10 ～ 30 d，從而使木地板的含水率降低到10 %以下，干燥工序一般使用蒸氣或者直接使用煙道氣來對木材進行干燥。

其中，使用煙氣來對木地板進行干燥，其發生火災的危險性要更大一些，其重要原因是煙氣本身是溫度相當高（進口處的溫度在600 ℃～900 ℃之間，而出口處的溫度大概在200 ℃附近），在干燥的過程中，干燥室內的熱由熱煙氣通過墻壁面傳到內部，或者通過煙氣直接送入進行干燥，這樣就很可能因煙氣溫度過高，導致木材的表面溫度過熱而發生燃燒的現象。

若使用蒸氣來干燥，容易控制溫度高低，相對比較安全。但是缺點在于它干燥時的溫度處在一個較高的狀態，例如膠合板生產過程中，其干燥溫度達到了180 ℃，如果溫度和時間控制不恰當，且現場沒有很好地進行清掃，一些被帶進去的碎片在長時間的烘烤下可能發生自燃現象。另外在干法纖維板生產中，纖維的干燥溫度達到了160 ℃～190 ℃，如果它遇到長時間的加熱或者火星（遇砂石或者遇到金屬塊與內部的管道撞擊打出的火星）時也可能發生燃燒現象。

表3 淋漆過程使用原料的理化性質

涂漆也是一個容易發生危險的工序，在這一過程中，需要使用各種漆、溶劑等（見表3），這些物品具有可燃或者易燃特性，特別是在噴刷硝基漆過程中，會產生溶劑蒸氣，一旦與空氣混合，會產生爆炸性混合物。在噴漆的同時，還會產生和積聚靜電，放電時會引起溶劑蒸氣燃燒。

4．電源與電氣設備

如果由于電線的敷設問題，導致線路過載，線路老化，線路缺乏絕緣或者穿管保護，外表皮絕緣層出現損壞破皮，會引起短路，從而引燃可燃物，產生火災。此外如果在安裝過程中，電氣設備有問題或者不按照電氣使用的規章制度安裝和使用，也會造成電氣電流過大，超過額定電流和功率，使得電動機等設備燒毀，從而引起火災的發生。

（三）生產廠房火災危險性分析。

1．評價體系的建立

本次評價分析采用了基于層次分析的單因素模糊評價法。因影響建筑火災安全性的因素眾多，且其間有復雜的關系。文獻對影響高層建筑火災的影響因素進行了較為系統的劃分。考慮到物質的毒性、燃點、載荷量對火災的發生、人員的安全逃生等方面有重要的影響，因此特別將其歸納為物質安全性準則。具體指標的層次結構如圖2所示。

安全是不發生導致死傷、職業病、設備或財產損失及環境影響的狀況。本結構從人、財產和環境三個角度出發，按照影響火災危險發生的可能性和嚴重度的大小，將5個準則層細分為16個子因素層。安全評價即從該子因素層出發，逐層求得對應的評價子集。

2．建立評估模型

圖2 評價層次結構圖

本次評估邀請了5位專家對“薩迪”判斷表作出判斷。根據層次分析法（AHP）的步驟，計算出某準則下各因素的權重。計算結果如下表：

通過文獻，制作了單因素模糊評價表，并對該廠房的火災安全現狀進行了檢查和記錄。本次評價邀請了一位專家對單因素評價表進行了填寫，得出了該車間16個評價因素的模糊評價集。

設 因 素 集U={u1，u2，u3,… ，u1 6}， 評 價 集V={v1，v2,…,v5}，rij為對應因素ui對vj的隸屬度，并組成隸屬度矩陣R=（rij）16×5。對隸屬度矩陣的每一行進行歸一化：

根據多級模糊評價法，采用乘法與有界算子，逐層得出各層元素對于評價參數集合的評價子集。

設C層評價因素的權重集分別為C1，C2，…，C5，對應的模糊評價子集分別為RC1，RC2，…，RC5，則該車間各準則所對應的評價子集為RB1，RB2，…，RB5。

表3 淋漆過程使用原料的理化性質

n——歸一化后的模糊綜合評判向量的個數

β——模糊綜合評判向量的最大隸屬度

γ——模糊綜合評判向量的第二大隸屬度評判有效度標準為：

三、火災危險性評價結果與展望

（一）評價結果。

對建立的評估模型運用matlab軟件求解所得結果見表5。

表5 matlab軟件求解結果表

從表中可知，最大隸屬度原則在此評價中不適用。出現最大隸屬度低效的原因主要來自評價專家意見的不一致性以及專家評價樣本過少而導致的隨機性誤差偏大。從第一方面原因來看，由于本次評價中只有一位專家在消防領域有比較豐富的經驗，因此在評價過程中出現誤評、錯評的可能性較大；從第二方面原因來看，專家評價樣本過少導致評價樣本在形式上不服從正態分布，“極端”評價對總體均值有較大的影響。

雖然最大隸屬度原則在本評價中不適用，但是還是可以從每一層的評價子集中得出各評價因素所占的比重。假設“很安全”和“較安全”相對其他三個評價因素是被人們所接受的，即無需對評價對象進行安全整改，則可以將這兩個評價因素合并為一個因素，對應其他項歸為另一個因素。合并后的結果見表6。

表6 綜合結果表

由此可見，該車間需要整改的權重大于無需整改的權重，因此，有必要對該車間的消防系統進行改造，提升消防安全預防等級。

（二）展望。

首先，本研究可以在安全性分析方面邀請更多消防專家參與，提供更可靠的參考數據，提高安全評估的可靠性。其次，在本研究的基礎上，將來可試驗木地板在不同輻射功率下的熱物性參數，使用多參數數據采集系統綜合溫度、熱輻射量、實驗現象、對周圍物體的引燃、煙氣濃度、火災發展和煙氣蔓延的規律等，從而研究木地板廠火災防控技術，設計自動消防探測滅火系統，最終形成成品和規范，實現對木地板廠房的良好的消防保護作用，并通過功能驗證，可以作為當地其他類似廠房的一種參考。