硬菜 | 火場識別技術(shù)的探索發(fā)展
親愛的戰(zhàn)友們,
每天我們都跟“火”打交道,
可是你們真正地了解自己的“敵人”嗎?
你知道不同煙氣顏色和不同形式煙氣
代表什么嗎?
來,一起跟著澳大利亞消防指揮官
去揭開“敵人”神秘的面紗。
知己知彼,方能百戰(zhàn)百勝!
先來看看這位消防指揮官怎么說?
在我消防員生涯最初的14年時間里,我參與了大量的火災(zāi)撲救工作,發(fā)現(xiàn)了很多異乎尋常的火災(zāi)現(xiàn)象。當(dāng)時的消防教材對于火災(zāi)特性 的描繪非常模糊,因此我詢問了很多消防“老司機(jī)”能否為我解答不同 的煙氣顏色和不同形式煙氣所代表的含義。不幸的是,沒人給我一個 明確而一致的答案。
我開始向其他國家的消防機(jī)構(gòu)尋求答案,讓我驚訝的是,其他國家的消防機(jī)構(gòu)同樣缺乏相關(guān)的理論知識,除了瑞典。在上世紀(jì)七十年代末期,Krister Giselsson和Mats Rosander(瑞典消防員和消防工程師)發(fā)現(xiàn)在節(jié)能建筑中,由于塑料材質(zhì)的現(xiàn)代家具激增,正創(chuàng)造出一種新的火災(zāi)環(huán)境。他們用全新的研究成果對傳統(tǒng)的室內(nèi)火災(zāi)特性和滅火戰(zhàn)術(shù)發(fā)起了挑戰(zhàn)。
于是,我開始了一段學(xué)習(xí)火災(zāi)特性的旅程,更重要的是,這些理論知識將被轉(zhuǎn)化為滅火戰(zhàn)術(shù),以供全世界的消防員去使用。本文中,我將告訴大家如何去學(xué)習(xí)火災(zāi)特性,特別是一些不同尋?;虺龊跻饬?的火災(zāi)特性。
在1999年底,我花了差不多三年時間在全國發(fā)展并建立了火災(zāi)特性識別訓(xùn)練計劃,并將轟燃和回燃的特征用“標(biāo)志”和“征兆”進(jìn)行描述
1.一個通風(fēng)的火場;
2.可燃物表面溫度很高;
3.火焰在天花板上;
4.煙氣中性面降6.煙氣中性面不規(guī)則流動更加明顯;
7.消防員迫于高溫而降低
8.
1.一個通風(fēng)的火場;
2.可燃物表面溫度很高;
3.火焰在天花板上;
4.煙氣中性面降低;
5.可燃物熱解率升高;
6.煙氣中性面不規(guī)則流動更加明顯;
7.消防員迫于高溫而降低身軀;
8.令人感到疼痛的輻射熱。1.一個通風(fēng)的火場;
2.可燃物表面溫度很高;
3.火焰在天花板上;
4.煙氣中性面降低;
5.可燃物熱解率升高;
6.煙氣中性面不規(guī)則流動更加明顯;
7.消防員迫于高溫而降低身軀;
8.令人感到疼痛的輻射熱。
1.煙氣從通風(fēng)口的縫隙處冒出又被吸入;
2.火勢不大或火場沒有排煙;
3.很厚的黑色、黃色煙氣或煙氣溫度較低;
4.火焰的顏色為藍(lán)色;
5.門窗溫度較高;
6.窗戶變?yōu)闉鹾谏?/p>
7.可能沒有明火或明火不易被發(fā)現(xiàn);
8.室外的空氣被吸入室內(nèi)產(chǎn)生口哨聲音;
9.不同種類、類型、材質(zhì)的可燃物發(fā)生燃燒所造成的影響?
10.火勢已長時間燃燒。
這些標(biāo)志和征兆已經(jīng)被實(shí)戰(zhàn)所證明,并且對于區(qū)分轟燃與回燃現(xiàn)象有著積極幫助。但我依然覺得這些現(xiàn)象所對應(yīng)的標(biāo)志還不夠完整, 我所研究的一些案例顯示,在消防員遭遇突發(fā)和意外火災(zāi)事故前,這些標(biāo)志和征兆很少發(fā)生。
在2000年,一個由老式電影院改建而成的餐館發(fā)生火災(zāi),而我經(jīng)歷了這場“死里逃生”的滅火行動。地下室火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣穿越過地板,并積聚在一個較大的吊頂區(qū)域。當(dāng)我意識到火災(zāi)將會向該區(qū)域發(fā)展時,我下令消防員趕快撤離,但在完全撤離出該區(qū)域前,積聚的煙氣發(fā)生猛烈燃燒,吊頂由于高溫影響掉落了下來。門外對墻面的射水延緩了火勢蔓延發(fā)展,以至于我們能夠安全撤離。這次火災(zāi)讓我明白,如果要真正在火場中理解火災(zāi)特性并預(yù)知火勢發(fā)展,還有大量的工作要做。
目前,現(xiàn)有的消防教材中對于火災(zāi)特性的描述,存在的主要問題在于其理論研究基于的是傳統(tǒng)材質(zhì)的火災(zāi)荷載,而現(xiàn)代家庭的家具、 物品更多使用的是塑料制品。
由石油提取加工的合成材料,其燃燒后釋放的能量是木、棉、紙制品的2-3倍。不僅僅是燃燒產(chǎn)生的熱量更高,其更為復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)需要更好的氧氣供給,同時,在高溫環(huán)境中,也更容易發(fā)生燃燒。因此,這些改變意味著住宅或工作場所中使用的合成材質(zhì)物品越多,那么發(fā)生火災(zāi)后煙氣中未完全燃燒的可燃物含量越高。而這些煙氣將會形成可燃性混合氣體,并向起火點(diǎn)四周蔓延擴(kuò)散,當(dāng)條件允許時,這些煙氣將被點(diǎn)燃。
傳統(tǒng)教材中主要強(qiáng)調(diào)的是濃煙、熱煙、黑煙的危險性,但是卻忽視了混合了空氣,在室內(nèi)蔓延且溫度較低、厚度較薄的煙氣。這容易給消防員造成一種假象:這里并沒不太危險。但事實(shí)上,混合空氣后的煙氣將更容易發(fā)生燃燒。如果積聚的煙氣達(dá)到理想的混合狀態(tài),煙氣被點(diǎn)燃后將會快速燃燒并釋放出巨大的能量,甚至發(fā)生煙氣爆燃(爆炸)。
三、煙氣燃燒
煙氣燃燒(FireGas Ignition)是一個含義寬泛的消防術(shù)語,其特征主要表現(xiàn)為煙氣發(fā)生爆燃等情況。有時候煙氣燃燒的表現(xiàn)形式會讓人錯誤的認(rèn)為是轟燃或回燃。煙氣燃燒所產(chǎn)生的威力大小,與煙氣中未完全燃燒的可燃物含量和混合空氣的濃度有關(guān),其最終的表現(xiàn)形式差異往往很大。正是因?yàn)檫@個原因,我對任何含有“爆燃”一詞的消防術(shù)語都不太贊同。
就我個人而言,我會用“煙氣燃燒”一詞來對該現(xiàn)象并進(jìn)行定義: 積聚的可燃煙氣或煙氣中的燃燒產(chǎn)物被點(diǎn)燃,煙氣持續(xù)燃燒或正在轉(zhuǎn)變?yōu)槿紵臓顟B(tài)。如果煙氣中未完全燃燒的可燃物含量較低,那么煙氣燃燒所呈現(xiàn)的形式會接近于轟燃;如果含量較高,則會類似于回燃 (產(chǎn)生一個火球);如果煙氣中混合的空氣含量達(dá)到一個理想狀態(tài), 那么便會出現(xiàn)煙氣爆燃(爆炸)。
因此煙氣燃燒的標(biāo)志和征兆主要為:
1.煙氣通過排煙口或縫隙處流出;
2.煙氣積聚在沒有明火的區(qū)域;
3.煙氣由于混合了空氣所以溫度不高且較?。?/p>
4.在隱蔽或意想不到的區(qū)域去發(fā)現(xiàn)積聚的煙氣有一定難度;
5.這些煙氣積聚的區(qū)域可能會顯示出溫度不高的標(biāo)志;
6.由于溫度不高,會讓消防員錯誤的認(rèn)為該區(qū)域較為安全。
四、火場識別法
在了解了煙氣為何會發(fā)生燃燒以后,創(chuàng)建一種簡單而準(zhǔn)確的火場識別模型成為了一個挑戰(zhàn)。因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)很難用準(zhǔn)確的詞匯去定義火場高壓狀態(tài)和迅速改變的火場環(huán)境所存在的標(biāo)志和征兆。定義火災(zāi)特性的“標(biāo)志和征兆”在教學(xué)中雖然有用,但消防員身處火場時,要想快速準(zhǔn)確的回憶起各種火場特征,卻非常困難。我思索著去建立一個有關(guān)聯(lián)性和容易讓消防員記住的火場識別方法,幫助消防員快速識別火場情況,并提高消防員預(yù)見火災(zāi)發(fā)展趨勢的能力。
最終,按照重要程度排序(煙氣、氣流、熱量、火焰)的火場識別法誕生了(該部分下列內(nèi)容節(jié)選自本文作者2017年最新發(fā)表的文章:《Understanding the Language of Fire: Be Safe. Think,‘Be SAHF’》)。
1.煙量大小和所在區(qū)域。煙量大小和所在區(qū)域是消防員最先觀察到的煙氣特征。通常來講,消防員可以通過這些特征去判斷起火點(diǎn)位置和火場面積。但有時候,這種方式并不可靠,甚至?xí)`導(dǎo)消防員對起火點(diǎn)位置、火場面積以及火勢發(fā)展階段的判斷。煙氣可以穿越進(jìn)入較為隱蔽的區(qū)域或是建筑物的管、井內(nèi),并最終出現(xiàn)在意想不到的地方。如果起火房間內(nèi)未設(shè)置垂直排煙口,熱煙氣由于浮力影響,會垂直上升至屋頂,并在屋頂區(qū)域向四周水平蔓延。同時,很多消防員都有類似的經(jīng)歷:最初發(fā)現(xiàn)煙量很大,之后卻發(fā)現(xiàn)火勢很小,甚至起火點(diǎn)根本不在煙氣積聚的區(qū)域內(nèi)。這告訴我們,所有的火場特征都是非常重要的,消防員切忌不能斷章取義、以點(diǎn)概面。
2.煙氣的顏色「本段內(nèi)容并不絕對,不同可燃物燃燒顏色也是不同,以下內(nèi)容僅供參考」。不同類型(固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài))和材質(zhì)的可燃物以及火場的通風(fēng)排煙情況都會影響煙氣的顏色。煙氣顏色通??梢宰鳛榕袛嗍覂?nèi)火災(zāi)燃燒率的標(biāo)志。
當(dāng)可燃物受火勢影響達(dá)到熱解溫度時,會產(chǎn)生顏色較淺的煙氣(有時候接近白色),可燃物的揮發(fā)性成分被釋放出來,而固體的碳元素則留在可燃物內(nèi)形成焦炭。如果火場熱量持續(xù)升高,即便內(nèi)部氧氣不充足,甚至是發(fā)生陰燃,但依然會有白色的煙氣產(chǎn)生。一個對火災(zāi)發(fā)展的重要認(rèn)識便是:火場中熱量將會傳遞至鄰近房間,并導(dǎo)致可燃物發(fā)生熱解和蔓延燃燒。這些可燃物熱解產(chǎn)生的白色煙氣可能會流動至未發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域并不斷積聚,即使這些煙氣可能溫度不高,但其蘊(yùn)含的能量較高,如果這些積聚的白色煙氣被火勢引燃,將會產(chǎn)生突然而劇烈的燃燒。需要注意的是,在射水滅火后,煙氣會轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨?因?yàn)闊煔庵袏A雜了水蒸氣。
棕色或淡黃色煙氣一般為木質(zhì)材料發(fā)生熱解的早期階段,木材中的焦油被釋放出來,導(dǎo)致煙氣為棕色或淡黃色。
黑色的煙氣通常說明火場供氧條件不理想。此時,當(dāng)有焰燃燒或者悶燃發(fā)生后,可燃物中的碳元素會產(chǎn)生黑色的煤煙,并進(jìn)入煙氣層, 導(dǎo)致煙氣顏色變黑。如果燃燒過程中,火場氧氣較少或者可燃物過于充足,煙氣的顏色將會變得非常深。如果供氧條件較好,部分碳元素將會被火焰充分燃燒,導(dǎo)致火場煙氣顏色變淺,且火焰為黃色。
灰色的煙氣通常說明室內(nèi)至少有一部分可燃物正在發(fā)生有焰燃燒或是陰燃。由于燃燒產(chǎn)生的黑色煙氣與白色的可燃物熱解煙氣混合, 導(dǎo)致煙氣為灰色。
3.煙氣的厚度(視覺上所呈現(xiàn)的密度)。煙氣的厚度是反映燃 燒效率的標(biāo)志。在燃料控制型火場的初期階段,由于供氧條件較好, 因此產(chǎn)生的煙量很少。如果發(fā)展為通風(fēng)控制型火場,燃燒的效率將會降低,產(chǎn)生的煙量將會增加。通風(fēng)條件很差的火場,將會產(chǎn)生大量黑色濃煙。同時,煙氣的厚度也可以作為衡量持續(xù)燃燒時間的標(biāo)志,例如在通風(fēng)控制型火場,較小的火勢持續(xù)燃燒了很長時間,將會產(chǎn)生大量黑色濃煙。
4.煙氣的浮力。煙氣呈現(xiàn)出快速向上擴(kuò)散變大并伴隨著翻騰的現(xiàn)象時,說明煙氣溫度較高。反之,如果煙氣上升速度較慢,甚至出現(xiàn)煙氣往低處流動,說明煙氣溫度較低。更低的煙氣浮力說明火場溫度不高,或是由于煙氣蔓延至火場中未發(fā)生燃燒的區(qū)域,所導(dǎo)致的煙氣溫度降低(此時火場情況并不一定安全)。
5.煙氣中性面的高度。隨著火災(zāi)發(fā)展,煙氣中性面(熱煙氣與 冷空氣的交界處)會逐步向地面降低,煙氣的厚度將會增加。因此, 如果煙氣中性面距離地面較遠(yuǎn),說明火災(zāi)處于初期階段;如果煙氣中性面距離地面非常近,說明發(fā)生回燃的可能性較大;如果煙氣中性面突然升高了,說明室內(nèi)通風(fēng)情況發(fā)生了改變;如果煙氣中性面逐漸降低,通常說明煙氣正在積聚,火場情況正在向發(fā)生轟燃進(jìn)行轉(zhuǎn)變;如果煙氣中性面突然降低,說明火勢正在快速、猛烈燃燒。
氣流作為一種火災(zāi)特性偶爾能在排煙口或火場內(nèi)部觀察到。氣流無法用肉眼看見,但是其典型特征能夠通過對比煙氣流速、流動狀態(tài)以及煙氣在室內(nèi)或排煙口處的高度體現(xiàn)出來。結(jié)合上一部分的煙氣特征,我們將其稱之為煙氣軌跡/氣流軌跡。這對于消防員去掌握建筑中各個區(qū)域進(jìn)行排煙后(包括消防員計劃中的排煙和非計劃中的排煙),火場煙氣的蔓延變化是極端重要的。
雙向氣流路徑(Bi-Directional Flow Path)。當(dāng)火場的排煙口被打開后,熱煙氣從排煙口頂部排出,冷空氣從底部流入。
平緩穩(wěn)定的氣流。如果煙氣軌跡/氣流軌跡流速較慢且平緩穩(wěn) 定,說明火災(zāi)處于初期階段,而且很可能這是一個燃料控制型火場。
急促涌動的氣流。在一個通風(fēng)控制型火場中,隨著火勢發(fā)展 擴(kuò)大,在產(chǎn)生大量高溫濃煙的同時需要補(bǔ)充氧氣(由于排煙口較?。?排出的濃煙幾乎占據(jù)了整個排煙口,阻擋了新鮮空氣進(jìn)入火場。這將導(dǎo)致煙氣中性面出現(xiàn)急促涌動的現(xiàn)象。
單向煙氣/氣流軌跡(Uni-Directiona丨Smoke/Air Tracks)。 排出的煙氣和火焰幾乎占據(jù)了整個通風(fēng)口,說明這個通風(fēng)口是一個單純的排煙口(幾乎不負(fù)責(zé)進(jìn)入空氣)。由于煙氣與火焰直接從這個排煙口排出,因此火場中至少應(yīng)當(dāng)有一個橫截面積與該排煙口相等的進(jìn)氣口或風(fēng)力驅(qū)動氣流進(jìn)入火場的進(jìn)氣口。
敞開的門、窗可能會造成空氣不斷流入火場,擴(kuò)大火勢。如前所述,每一個單向排氣口都需要至少等于橫截面積的進(jìn)氣口(除非該進(jìn) 氣口處于風(fēng)力作用下)。在出水滅火前,如果可以關(guān)閉這些進(jìn)氣口, 那么將有助于減緩火勢的發(fā)展。
強(qiáng)風(fēng)吹入一個密閉的房間,將會導(dǎo)致室內(nèi)出現(xiàn)一個高壓區(qū)域。通常情況下,房間內(nèi)存在一個通風(fēng)口時,會出現(xiàn)雙向氣流路徑,這既可能出現(xiàn)在燃料控制型火場中(排煙口氣流平緩穩(wěn)定),也可能出現(xiàn)在通風(fēng)控制型火場中(排煙口氣流急促涌動)。當(dāng)強(qiáng)風(fēng)出現(xiàn)后,這個唯一的通風(fēng)口會在單純的排煙口與單純的進(jìn)氣口之間頻繁交替變化。
氣流震顫、脈動。在通風(fēng)控制型或通風(fēng)受限型火場中,煙氣有可能會呈脈搏似的從很小的排煙口(或縫隙)處被“推出”。這表明由于供氧受限,導(dǎo)致了火場壓力發(fā)生變化。隨著氧氣含量不斷降低, 火災(zāi)發(fā)展受到嚴(yán)重影響,火場內(nèi)部溫度將會降低,導(dǎo)致煙氣體積收縮, 產(chǎn)生的負(fù)壓將會把空氣從很小的排煙口(或縫隙處)吸入火場。這些進(jìn)入火場的空氣會使火勢和火場溫度增長,隨之膨脹的煙氣由于壓力影響,會從很小的排煙口(或縫隙)“推出”室外,直到空氣再次被吸入火場。該過程不斷循環(huán)。在部分案例中,出現(xiàn)上述情況后,如果貿(mào)然開設(shè)一個排煙口,很可能導(dǎo)致回燃發(fā)生。
氣流產(chǎn)生的哨音。火場中如果存在氣流脈動、震顫的現(xiàn)象,通常情況下會伴隨著哨音出現(xiàn)(由于火場壓力變化,氣流通過縫隙吸入或排出火場而產(chǎn)生),這是一個回燃發(fā)生前的典型征兆,也是通風(fēng)控制型火場的標(biāo)志。不過,由于現(xiàn)場噪音,消防員很可能不會注意到氣流產(chǎn)生的哨音。
消防員到達(dá)火場后,應(yīng)當(dāng)對現(xiàn)場的高溫特征進(jìn)行偵查判斷。一般來說,熱量情況能夠在建筑物上較好的表現(xiàn)出來,但是部分密閉性、 隔熱性較好的建筑,不太能夠顯示出火災(zāi)初期階段的熱量特征。
窗戶顏色變黑且看不見明火。很多情況都可能導(dǎo)致窗戶變黑(包括潛在的回燃可能),通常窗戶內(nèi)側(cè)附著有油性沉積物。如果采用雙層或三層玻璃窗戶,則很難觀察到該特征。
玻璃產(chǎn)生裂縫或裂紋。快速上升的熱量會導(dǎo)致玻璃產(chǎn)生裂縫,緩慢上升的熱量會導(dǎo)致玻璃產(chǎn)生裂紋(較細(xì)的裂縫),并且通常情況下會伴隨著窗戶內(nèi)側(cè)附著有油性沉積物而變黑,這說明火場溫度較高,可燃物較多。
漆面起泡或變色。在輕質(zhì)房門內(nèi)側(cè)上很容易觀察到該現(xiàn)象, 但在重型或隔熱較好的大門外側(cè)卻不太容易出現(xiàn)漆面起泡或變色的現(xiàn)象。首先,消防員可以用手觸碰房門表面或門把手,感受室內(nèi)大致的溫度情況。然后,可以對輕質(zhì)房門表面噴射少許開花水,如果房門溫度超過100°C,房門上部的水會很快蒸發(fā)。在某些案例中,這種做法也可用于判斷煙氣中性面的大體高度。
火場溫度突然上升。這個現(xiàn)象通常被描述為轟燃或回燃發(fā)生前的征兆。如果你在火場內(nèi)僅依靠“火場溫度突然上升”去判斷轟燃或回燃是否會發(fā)生的話,那么你很可能會忽視其他的火災(zāi)特征。“火場溫度突然上升” 一般會出現(xiàn)在室內(nèi)上層煙氣發(fā)生燃燒以后(即滾燃現(xiàn)象以后)。對于消防員來說,滾燃不太容易觀察到,因此無法提前做出預(yù)警。隨著時間的推移,當(dāng)穿戴個人防護(hù)裝備的消防員感受到溫度升高的時候,往往火場情況已經(jīng)變得非常危險了。
使用熱成像儀去判斷火場溫度是一種最好的方式。對室內(nèi)屋頂進(jìn)行開花水點(diǎn)射,是另一種檢驗(yàn)火場溫度的簡單方式「但是射水技巧很重要」。如果水珠掉落地上,說明屋頂溫度低于100℃,如果水珠未掉落下來,說明屋頂溫度超過100℃。另外,消防員也可以帶著防護(hù)手套去感受溫度的變化,
如果隔著手套沒有感覺到過高的溫度,可以將手套下部開口處向上翻動,讓露出的皮膚感受室內(nèi)上層空間的溫度。
將“火焰”放在最后,是因?yàn)橄绬T普遍存在看見明火后,便對其他火災(zāi)現(xiàn)象“視而不見”。
火勢的大小和位置。通過在建筑外部觀察明火,可以確定火點(diǎn)位置,并對火勢可能的蔓延方向作出判斷。這有助于消防員去尋找建筑中的多個著火點(diǎn)并意識到這些明火很可能是從最初起火點(diǎn)部位蔓延過來的。
煙氣自燃。從排煙口排出的外部煙氣自行發(fā)生燃燒,說明火場內(nèi)部溫度高于煙氣自燃時的溫度,且火場內(nèi)由于煙氣太多而無法全部點(diǎn)燃。極高溫的煙氣排出后,其易燃性將被(空氣)稀釋降低,如果這些煙氣的溫度仍高于自燃溫度,它依然會發(fā)生燃燒。當(dāng)發(fā)生此種 情況時,如果增加火場內(nèi)部的空氣(例如消防員開設(shè)排煙口),那么室內(nèi)會突然發(fā)生火勢迅猛燃燒。這時,科學(xué)安全的做法是,在出水滅火前,先關(guān)閉房門。在實(shí)施排煙前,對著火區(qū)域進(jìn)行射水可以冷卻煙氣至自燃溫度以下,并且大大降低極端現(xiàn)象出現(xiàn)的可能。
幽靈火。如果內(nèi)攻人員在發(fā)現(xiàn)某一區(qū)域積聚的煙氣層中存在時隱時現(xiàn)的火光,這很可能標(biāo)志著煙氣中未充分燃燒的可燃物正趨于煙氣自燃狀態(tài)。消防員應(yīng)當(dāng)立即冷卻煙氣層,并撤退至安全區(qū)域。
滾燃(Rollover)。一旦煙氣中未完全燃燒的可燃物開始燃燒,火焰火災(zāi)天花板區(qū)域翻滾燃燒,室內(nèi)輻射熱迅速增加。這將導(dǎo)致轟燃或煙氣自燃。此時,消防員應(yīng)當(dāng)對天花板區(qū)域射水去阻止或減緩滾燃的發(fā)生。如果射水無法降低熱釋放率,消防員應(yīng)當(dāng)立即撤退至安全區(qū)域。
火焰的顏色。「僅供參考,不同可燃物顏色也可能不同」傳統(tǒng)教材告訴我們,通過火焰的顏色可以判斷出燃燒的物質(zhì)。如果火場只有一種物質(zhì)在燃燒,這應(yīng)該是正確的。但是更重要的是,如果燃燒過程中某些情況發(fā)生了改變,同一種燃燒的物質(zhì)也會出現(xiàn)不同的火焰顏色。例如:液態(tài)丙烷預(yù)先混合空氣后,燃燒時火焰為藍(lán)色火焰(因?yàn)楫a(chǎn)生了二氧化碳)。如果液態(tài)丙烷在與空氣混合的過程擴(kuò)散了,火焰將呈現(xiàn)為黃色,因?yàn)楫a(chǎn)生的碳物質(zhì)降低了 燃燒效率。液化石油氣在缺氧或富燃料環(huán)境中燃燒會產(chǎn)生紅色火焰。另一個例子為:在室內(nèi)燃燒的刨花板,如果供氧條件較好,火焰為黃色,反之火焰為橘紅色。
在室內(nèi)火災(zāi)中,黃色的的火焰通常表示室內(nèi)供氧條件較好,如果供氧條件較差,火焰將變?yōu)槌壬蚣t色。如果室內(nèi)可燃物較多(且空氣較少),火焰為橘紅色且火焰會較為急促的跳動(波動);熱解物的白色煙氣被點(diǎn)燃后為產(chǎn)生淡黃色火焰,有時候火焰幾乎是透明的, 在這種情況下,火焰的跳動(波動)將會更加緩慢,火焰將會向下蔓 延去尋找更多的氧氣。
2005年,我與Ed Hartin在馬來西亞國家消防研究院開展培訓(xùn)。 我和Ed長期共事,我們作為聯(lián)合作者一同編撰過《3D滅火戰(zhàn)術(shù)》(3D Firefighting),并且我們多次就火場識別的細(xì)節(jié)開展探討。他建議我在“煙氣、氣流、熱量、火焰”火場識別法中加入“建筑物”一詞, 即:建筑物——煙氣、氣流、熱量、火焰(B-SHAF,英文諧音為 Be-Safe)。
最初,我覺得這是一個不錯的想法,直到后來我才意識到它的重要性。在布里斯班(澳大利亞東部港市)服役期間,我積累大量實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。在這個濕熱的亞熱帶氣候城市里,保持室內(nèi)冬暖夏涼成為建筑施工的重要環(huán)節(jié)。由于建筑多使用單層玻璃窗和輕度隔熱的墻、門, 因此火災(zāi)發(fā)生后,消防員能夠輕易觀察到明火。同時火災(zāi)燒毀玻璃或燒穿屋頂后,也會造成建筑物處于“自主”通風(fēng)排煙狀態(tài)。
我和Ed討論的重點(diǎn)是不同的建筑施工方式,會對哪些火災(zāi)特性產(chǎn)生明顯的影響。在溫帶氣候地區(qū)建造的房屋,通常采用雙層或三層玻璃窗進(jìn)行隔熱,這不僅影響了火災(zāi)發(fā)生時的火災(zāi)特性,還嚴(yán)重影響 火勢的發(fā)展。
更進(jìn)一步來看,節(jié)能建筑在全球的發(fā)展趨勢和復(fù)合建筑材料的廣泛運(yùn)用,導(dǎo)致消防員很難提前判斷火災(zāi)發(fā)展速度和房屋垮塌時間。火場識別技術(shù)將會為消防員提供幫助,但是,只有掌握了火場中的所有關(guān)鍵要素,才能做出準(zhǔn)確判斷。顯然,這對于剛到達(dá)火場僅數(shù)分鐘的消防員來說是不可能的。因此,我們需要反復(fù)思考、評估火場中的建筑結(jié)構(gòu)情況,并對我們的滅火救援行動做出判斷,因?yàn)橛袝r候,某些火災(zāi)現(xiàn)象的特征我們很難觀察到。
現(xiàn)在,我嘗試去描述建筑結(jié)構(gòu)與煙氣流動和火災(zāi)發(fā)展之間的關(guān)系, 不同類型的建筑將會對火災(zāi)發(fā)展和建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成巨大影響:如果氧氣供給充足,絕大多數(shù)建筑發(fā)生火災(zāi)后都會發(fā)生轟燃。 在室內(nèi)空氣耗盡之前(由于燃燒),如果限制新鮮空氣流入,能夠減少轟燃發(fā)生的幾率。較厚的磚塊或水泥墻將會吸收大量的熱量,有助于延遲轟燃的發(fā)生。
節(jié)能建筑中由于更好的隔熱、密閉效果(通常是雙層或三層 玻璃窗戶),更容易發(fā)生回燃。火災(zāi)在轟燃前有可能已經(jīng)耗盡了氧氣, 也可能由于氧氣不充分而使火勢快速衰退,從而導(dǎo)致煙氣中積聚了大 量的燃燒產(chǎn)物。室內(nèi)較好的隔熱效果和雙層玻璃窗戶會使室內(nèi)熱量難以排除,同時部分熱量特征將會變得不明顯。
在建筑內(nèi)較為空曠的區(qū)域或是管、井等部位,也或者是球型框架結(jié)構(gòu)建筑,較大的開放空間,較高的層高以及吊頂區(qū)域更容易發(fā)生煙氣燃燒。上述區(qū)域或部位,允許煙氣向四周積聚蔓延。由于房屋 裝修改造,有可能會修建一個意料之外的排煙口或一處空曠區(qū)域。在建筑中可以發(fā)現(xiàn)破舊或損毀的防煙/火設(shè)施。煙氣中未完全燃燒的產(chǎn)物與空氣不斷混合,并最終使煙氣達(dá)到可燃、易燃狀態(tài)。
識別火災(zāi)特性能夠幫助消防員判斷起火點(diǎn)位置,并預(yù)判火災(zāi)的發(fā)展方向和趨勢。判斷火場是燃料控制型(fuel-controlled)還是通風(fēng)控制型(ventilation-controlled)是識別火災(zāi)特性的關(guān)鍵因素。如果建筑內(nèi)部充煙量較大,那很可能是通風(fēng)控制型火場,如果盲目進(jìn)行排煙(包括消防員戰(zhàn)術(shù)排煙或因窗戶破損造成的被動排煙),那么極易出現(xiàn)火勢的快速蔓延和猛烈燃燒。消防員在排煙前必須認(rèn)識到排煙后火場的變化情況,并制定相應(yīng)的戰(zhàn)術(shù)措施,最大限度降低火場的潛在危險。 這些戰(zhàn)術(shù)措施包括:在水槍、干線、供水準(zhǔn)備到位前,保持起火建筑內(nèi)部處于通風(fēng)受限狀態(tài),延遲排煙;在開設(shè)排煙口前,射水冷卻煙氣。 燃料控制型火場在開設(shè)排煙口后,雖然很少出現(xiàn)火勢劇烈反應(yīng),但戰(zhàn) 術(shù)排煙對于減少或限制積聚的可燃煙氣依然有重要作用。與此同時, 進(jìn)入房門前后的射水冷卻,預(yù)先對墻面射水冷卻建立安全區(qū)域,正壓送風(fēng)排煙以及冷卻煙氣層等戰(zhàn)術(shù)都能降低燃料控制型火場所帶來的危險。
火場識別技術(shù)目前依舊處于發(fā)展階段,只有加強(qiáng)與積極進(jìn)取、知識淵博、經(jīng)驗(yàn)豐富的全球消防員和消防科學(xué)家的共同合作,才能不斷完善成熟。我們決不能閉關(guān)自守、固步自封,我們必須在消防隊員和消防科學(xué)家之間搭建起知識的橋梁。近年來涌現(xiàn)出一批“新生派”消防科學(xué)家,他們并不認(rèn)為火災(zāi)撲救是“低端”的火災(zāi)防控科學(xué)。例如: Stefan Svensson (瑞典),Steve Kerber(UL)和Dan Madrokowski(NIST),他們一直致力于利用科學(xué)的手段和方法,去提高消防員滅火救援能力。通過他們的不懈努力將會增進(jìn)消防員對于火災(zāi)特性的深刻認(rèn)識,并進(jìn)一步降低消防員傷亡事件發(fā)生。同時,這也需要每一名消防隊員都致力于研究這門新興科學(xué),并根據(jù)火災(zāi)特性和火場情況, 實(shí)時對滅火救援戰(zhàn)術(shù)進(jìn)行調(diào)整。
作者簡介:
Shan Raffel是一名澳大利亞布里斯班市某消防站的指揮官。他致力于消防員滅火救援和火場行動安全研究。在超過30年的職業(yè)生 涯中,他多次參加國際交流培訓(xùn),包括為期10周的“丘吉爾獎學(xué)金研究計劃”,對美國、加拿大、德國、奧地利、斯堪的納維亞和瑞士等國家的隧道緊急情況進(jìn)行研討分析。