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1、消防基礎(chǔ)知識(shí)重點(diǎn)記憶(第二章火災(zāi))第一節(jié)火災(zāi)的定義、分類與危害一、火災(zāi)的定義火災(zāi)是指在時(shí)間或空間上失去控制的燃燒 。二、火災(zāi)的分類根據(jù)不同的需要,火災(zāi)可以按不同的方式進(jìn)行分類。(一)按照燃燒對(duì)象的性質(zhì)分類火災(zāi)分為A、B、C、D、E、F六類。A類火災(zāi):固體物質(zhì)火災(zāi)。這種物質(zhì)通常具有有機(jī)物 性質(zhì),一般在燃燒時(shí)能產(chǎn)生灼熱的余燼。例如, 木材、棉、 毛、麻、紙張等火災(zāi)。B類火災(zāi):液體或可熔化固體物質(zhì)火災(zāi) 例如,汽油、煤油、原油、甲醇、乙醇、瀝青、石蠟等火災(zāi)。C類火災(zāi):氣體火災(zāi)。例如,煤氣、天然氣、甲烷、 乙烷、氫氣、乙烘等火災(zāi)。D類火災(zāi):金屬火災(zāi)。例如,鉀、鈉、鎂、鈦、皓、 鋰等火災(zāi)。E類火災(zāi):帶電火
2、災(zāi)。物體帶電燃燒的火災(zāi)。例如, 變壓器等設(shè)備的電氣火災(zāi)等。F類火災(zāi):烹飪器具內(nèi)的烹飪物(如動(dòng)物油脂或植物油脂)火災(zāi)。(二)按照火災(zāi)事故所造成的災(zāi)害損失程度分類類別死亡人數(shù)X(人)重傷人數(shù)Y(人)直接經(jīng)濟(jì)損失Z(元)特別重大火災(zāi)X30Y 100Z1億重大火災(zāi)10 X3050 Y1005000 萬(wàn) WZ1 億較大火災(zāi)3X1010 Y501000 萬(wàn) WZ5000 萬(wàn)般火災(zāi)X3Y10Z1000萬(wàn)三、火災(zāi)的危害(一)危害生命安全建筑物火災(zāi)對(duì)生命的威脅主要來(lái)自以下幾個(gè)方面:首先是建筑物采用的許多可燃性材料,在起火燃燒時(shí)產(chǎn)生高溫高熱,對(duì)人的肌體造成嚴(yán)重傷害,甚至致人休克、死亡。 據(jù)統(tǒng)計(jì),因燃燒熱造成人員死
3、亡的人數(shù)約占整個(gè)火災(zāi)死亡 人數(shù)的1/4 o其次,建筑內(nèi)可燃材料燃燒過(guò)程中釋放生的 一氧化碳 等有毒煙氣,人吸入后會(huì)產(chǎn)生呼吸困難、頭痛、惡心、神 經(jīng)系統(tǒng)紊亂等癥狀,威脅生命安全。在所有火災(zāi)遇難人中,約有3/4的人是吸入有毒有害煙氣后直接導(dǎo)致死亡。最后,建筑物經(jīng)燃燒,達(dá)到甚至超過(guò)了承重構(gòu)件的耐火極限,導(dǎo)致建筑整體或部分構(gòu)件坍塌,造成人員傷亡。(二)造成經(jīng)濟(jì)損失火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失主要以建筑火災(zāi)為主,體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:第一,火災(zāi)燒毀建筑物內(nèi)的財(cái)物,破壞設(shè)施 設(shè)備,甚至?xí)蚧饎?shì)蔓延使整幢建筑物化為廢墟。一些精 密儀器、棉紡織物等還會(huì)因受火災(zāi)煙氣的侵蝕造成永久性 破壞,無(wú)法再次使用。第二,建筑物火災(zāi)產(chǎn)生
4、的高溫高熱,將造成建筑結(jié)構(gòu)的破壞,甚至引起建筑物整體倒塌。第三,撲救建筑火災(zāi)所用的水、干粉、泡沫等滅火劑,不僅本身是一種資源損耗,而且將使建筑內(nèi)的財(cái)物遭受水 漬、污染等損失。第四,建筑火災(zāi)發(fā)生后,因建筑修復(fù)重建、人員善后 安置、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)停業(yè)等,會(huì)造成巨大的間接經(jīng)濟(jì)損失。(三)破壞文明成果一些歷史保護(hù)建筑、文化遺址一旦發(fā)生火災(zāi),除了會(huì)造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失外,大量文物、典籍、古建筑等 諸多的稀世瑰寶面臨燒毀的威脅,這將對(duì)人類文明成果造 成無(wú)法挽回的損失。(四)影響社會(huì)穩(wěn)定當(dāng)重要的公共建筑、單位發(fā)生火災(zāi)時(shí),會(huì)在很大的范圍內(nèi)引起關(guān)注,并造成一定程度的負(fù)面效應(yīng),影響社會(huì)穩(wěn)定。從許多火災(zāi)案例來(lái)看,當(dāng)學(xué)校
5、、醫(yī)院、賓館、辦公樓 等公共場(chǎng)所發(fā)生群死群傷惡性火災(zāi),或者涉及糧食、能源、 資源等國(guó)計(jì)民生的重要工業(yè)建筑發(fā)生大火時(shí),會(huì)在民眾中 造成心理恐慌。家庭是社會(huì)細(xì)胞,普通家庭生活遭受火災(zāi) 的危害,也將在一定范圍內(nèi)造成負(fù)面影響,損害群眾的安 全感,影響社會(huì)的穩(wěn)定。(五)破壞生態(tài)環(huán)境火災(zāi)的危害不僅表現(xiàn)在毀壞財(cái)物、造成人員傷亡,而且還會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境。止匕外,森林火災(zāi)的發(fā)生,會(huì)使大量的動(dòng)物和植物滅絕,環(huán)境惡化,氣候異常,干旱少雨,風(fēng) 暴增多,水土流失,導(dǎo)致生態(tài)平衡被破壞,引發(fā)饑荒和疾病的流行,嚴(yán)重威脅人類的生存和發(fā)展。第二節(jié)火災(zāi)發(fā)生的 常見(jiàn)原因一、電氣有關(guān)資料顯示,近年來(lái)我國(guó)發(fā)生的電氣火災(zāi)數(shù)量每年都在10萬(wàn)起
6、以上,占全年火災(zāi)總數(shù)的 30%左右,2018年為34.6% ,導(dǎo)致的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失在各類火災(zāi)原因當(dāng) 中居首位。近幾年,在全國(guó)范圍內(nèi)造成較大社會(huì)影響的幾起火災(zāi)事故,許多是因電氣設(shè)備使用不當(dāng)或電氣線路故障而引發(fā)的。電氣火災(zāi)原因復(fù)雜,主要與電氣線路故障、電氣設(shè)備故障以及電加熱器具使用不當(dāng)?shù)纫蛩赜嘘P(guān)。電氣線路、電氣設(shè)備發(fā)生故障,既可能是產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造環(huán)節(jié)產(chǎn)生的缺陷,也可能與其敷設(shè)、施工安裝及投入使用后的維護(hù)管理相關(guān)。由此引發(fā)的電氣線路接觸不良、過(guò)負(fù)荷、短路、電氣設(shè)備過(guò)熱 等是造成電氣火災(zāi)的直接原因。二、吸煙不慎點(diǎn)燃的香煙及未熄滅的火柴桿溫度可達(dá)到800 C,能引燃許多可燃物質(zhì),在起火原因中
7、占有相當(dāng)?shù)谋戎亍?018年,全國(guó)因吸煙不慎引發(fā)的火災(zāi)占火災(zāi)總數(shù)的7.3% o三、生活用火不慎生活用火不慎主要是指城鄉(xiāng)居民家庭生活用火不慎。例如:炊事用火中炊事器具設(shè)置不當(dāng),安裝不符合要求, 在爐灶的使用中違反安全技術(shù)要求等引起火災(zāi)。2018年,全國(guó)因生活用火不慎引發(fā)的火災(zāi)占火災(zāi)總數(shù)的21.5%四、生產(chǎn)作業(yè)不慎生產(chǎn)作業(yè)不慎主要是指違反生產(chǎn)安全制度引起火災(zāi)。例如:在易燃易爆的車間內(nèi)動(dòng)用明火,引起爆炸起火;將 性質(zhì)相抵觸的物品混存在一起,引起燃燒爆炸;在用氣焊 焊接和切割時(shí),飛迸曲的大量火星和熔渣,因未采取有效 的防火措施,引燃周圍可燃物;在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,不按 時(shí)加油潤(rùn)滑,或者沒(méi)有清除附在機(jī)器軸承
8、上面的雜質(zhì)、廢 物,使機(jī)器該部位摩擦發(fā)熱,引起附著物起火;化工生產(chǎn) 設(shè)備失修,出現(xiàn)可燃?xì)怏w,以及易燃、可燃液體“跑、冒、 滴、漏”,遇到明火燃燒或爆炸等。2018年,全國(guó)因生產(chǎn)作業(yè)不慎引發(fā)的火災(zāi)占火災(zāi)總數(shù)的 4.1%。五、玩火未成年人因缺乏看管,玩火取樂(lè),也是造成火災(zāi)發(fā)生常見(jiàn) 的原因之一。止匕外,燃放煙花爆竹也屬于“玩火” 的范疇, 被點(diǎn)燃的煙花爆竹本身即是火源,稍有不慎,就易引發(fā)火 災(zāi),還會(huì)造成人員傷亡。我國(guó)每年春節(jié)期間火災(zāi)頻繁,其 中有70% 80% 是由燃放煙花爆竹所引起的。2018年,全國(guó)因玩火引發(fā)的火災(zāi)占火災(zāi)總數(shù)的2.9%。六、放火放火是指人蓄意制造火災(zāi)的行為。2018年,全國(guó)因放火
9、引發(fā)的火災(zāi)占火災(zāi)總數(shù)的 1.3%。七、雷擊2018年,全國(guó)因雷擊引發(fā)的火災(zāi)占火災(zāi)總數(shù)的0.1%。此外,由于自燃等原因引發(fā)的火災(zāi)也占據(jù)了一定的比例。第三節(jié)建筑火災(zāi)發(fā)展及蔓延的機(jī)理通常情況下,火災(zāi)都有一個(gè)由小到大、由發(fā)展到熄滅的過(guò)程,其發(fā)生、發(fā)展直至熄滅的過(guò)程在不同的環(huán)境下會(huì)呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)。一、建筑火災(zāi)蔓延的傳熱基礎(chǔ)熱量傳遞有三種基本方式,即 熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。(一)熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)又稱導(dǎo)熱, 屬于接觸傳熱,在固體內(nèi)部,只能依靠導(dǎo)熱的方式傳熱;在流體中,盡管也有導(dǎo)熱現(xiàn)象發(fā)生,但通常被對(duì)流運(yùn)動(dòng)所掩蓋。(二)熱對(duì)流熱對(duì)流又稱對(duì)流,是指流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移,冷熱流體相互摻混引起熱量傳遞的方式 。
10、熱對(duì)流中熱量的傳遞與流體流動(dòng)有密切的關(guān)系。當(dāng)然,由于流體中存在溫 度差,所以也必然存在導(dǎo)熱現(xiàn)象,但導(dǎo)熱在整個(gè)傳熱中處 于次要地位。工程上常把具有相對(duì)位移的流體與所接觸的 固體表面之間的熱傳遞過(guò)程稱為對(duì)流換熱。一般來(lái)說(shuō),建筑發(fā)生火災(zāi)過(guò)程中,通風(fēng)孔洞面積越大,熱對(duì)流的速度越快;通風(fēng)孔洞所處位置越高,對(duì)流速度越 快。熱對(duì)流對(duì)初期火災(zāi)的發(fā)展起重要作用 。(三)熱輻射 輻射是物體通過(guò)電磁波來(lái)傳遞能量的方式。與導(dǎo)熱和對(duì)流不同的是,熱輻射在傳遞能量時(shí) 不需要互相接觸即可 進(jìn)行,所以它是一種非接觸傳遞能量的方式,即使是太空,熱輻射也能照常進(jìn)行。 最典型的例子是太陽(yáng)向地球表面?zhèn)?遞熱量的過(guò)程。熱輻射是促使建筑室
11、內(nèi)火災(zāi)及建筑之間火災(zāi)蔓延的重 要形式。起火點(diǎn)附近與火焰不相接觸又無(wú)中間導(dǎo)熱物體作 媒介而被引燃的可燃物,就是熱輻射及熱對(duì)流的結(jié)果?;饒?chǎng)上的火焰、煙霧都能輻射熱能,輻射熱能的強(qiáng)弱取決于燃燒物質(zhì)的熱值和火焰溫度。 物質(zhì)熱值越大,火焰溫度越 高, 熱輻射也越強(qiáng)。輻射熱作用于附近的物體上,能否引 起可燃物質(zhì)著火,要看熱源的溫度、距離和角度。二、建筑火災(zāi)煙氣的流動(dòng)過(guò)程火災(zāi)發(fā)生在建筑內(nèi)時(shí),煙氣流動(dòng)的方向通常是火勢(shì)蔓延的一個(gè)主要方向。500 C以上熱煙所到之處,遇到的可燃物 都有可能被引燃。煙氣流動(dòng)會(huì)受到建筑結(jié)構(gòu)、開口和通風(fēng) 條件等限制。建筑內(nèi)墻門窗、樓梯間、豎井管道、穿墻管 線、悶頂以及外墻面開口等成為煙
12、氣蔓延的主要途徑。了解建筑火災(zāi)煙氣蔓延流動(dòng)的過(guò)程和規(guī)律,對(duì)于理解火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、防煙排煙系統(tǒng)等建筑消防設(shè)施的設(shè)計(jì)原理以及建筑構(gòu)件耐火等級(jí)要求、人員安全疏散設(shè)計(jì)要求具有十分重要的意義。(一)煙氣流動(dòng)的路線及特點(diǎn)建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí),煙氣擴(kuò)散蔓延主要呈水平流動(dòng)和垂 直流動(dòng)。在建筑內(nèi)部,煙氣的流動(dòng)擴(kuò)散一般有三條路線。 第一條,也是最主要的一條:著火房間-走廊-樓梯 間-上部各樓層-室外;第二條:著火房間室外;第三條:著火房間-相鄰上層房間-室外。1.著火房間內(nèi)的煙氣流動(dòng)火災(zāi)過(guò)程中,由于熱浮力的作用,燃燒產(chǎn)生的熱煙氣從火焰區(qū)直接上升到達(dá)樓板或者頂棚,然后會(huì)改變流動(dòng)方 向沿頂棚水平擴(kuò)散。由
13、于受冷空氣摻混以及樓板、頂棚等 建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的阻擋,水平方向流動(dòng)擴(kuò)散的煙氣溫度逐漸 下降并向下流動(dòng)。逐漸冷卻的煙氣和冷空氣流向燃燒區(qū),形 成了室內(nèi)的自然對(duì)流流動(dòng),火 越燒越旺,如右圖所示。著火 房間內(nèi)頂棚下方逐漸積累形成穩(wěn)定的煙氣層。著火房間內(nèi)的自然對(duì)流流動(dòng) 描述室內(nèi)煙氣流動(dòng)特點(diǎn)和規(guī)律涉及 幾個(gè)重要的概念,包括煙氣羽流、頂棚射流、煙氣層沉降,以下作簡(jiǎn)單介紹。(1 )煙氣羽流。在一般的建筑房間內(nèi),內(nèi)部物品多為 固體。當(dāng)可燃固體受到外界條件的影響開始燃燒時(shí),首先 發(fā)生陰燃。當(dāng)達(dá)到一定溫度并且有適合的通風(fēng)條件時(shí),陰 燃便轉(zhuǎn)變?yōu)槊骰鹑紵?。明火由現(xiàn)后,可燃物迅速燃燒。燃燒中,火源上方的火焰及燃燒生成的流
14、動(dòng)煙氣通常稱為火羽流,如右圖所示。在燃燒表面上方附近為火焰區(qū),它又可以分為火源上方的火羽流示意圖 連續(xù)火焰區(qū)和間歇火焰區(qū)。 而火焰區(qū)上 方為燃燒產(chǎn)物即煙氣的羽流區(qū),具流動(dòng)完全由 浮力效應(yīng)控制,一般稱其為煙 氣羽流或浮力羽流。由于浮力作用,煙氣流會(huì)形成一個(gè)熱 煙氣團(tuán),在浮力的作用下向上運(yùn)動(dòng),在上升過(guò)程中卷吸周 圍新鮮空氣與原有的煙氣發(fā)生摻混。(2 )頂棚射流。當(dāng)煙氣羽流撞擊到房間的頂棚后,沿 頂棚水平運(yùn)動(dòng),形成一個(gè)較薄的頂棚射流層,稱為頂棚射 流。由于它的作用,使安裝在頂棚上的感煙探測(cè)器、感溫 探測(cè)器和灑水噴頭產(chǎn)生響應(yīng),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警和噴淋滅火。下圖所示為無(wú)限大頂棚以下的理想化頂棚射流。在實(shí)際建筑
15、火災(zāi)初期,產(chǎn)生的熱煙氣不足以在室內(nèi)上方積聚形成靜止的熱煙氣層,在頂棚與靜止環(huán)境空氣之間 的頂棚射流煙氣層會(huì)由現(xiàn)迅速流動(dòng)的現(xiàn)象。當(dāng)頂棚射流的 熱煙氣通過(guò)頂棚表面和邊緣的開口排由,可以延緩熱煙氣在頂棚以下積聚。熱煙氣羽流經(jīng)撞擊頂棚后形成頂棚射流 流由著火區(qū)域。由于熱煙氣層的下邊界會(huì)水平卷吸環(huán)境空氣,因此熱煙 氣層在流動(dòng)的理想化頂棚射流示意圖 過(guò)程中逐漸加厚,空氣卷吸使頂棚射流的 溫度和速度降低。另外,當(dāng)熱煙氣沿頂棚流動(dòng)時(shí),與頂棚表面發(fā)生的熱交換 也使得靠近頂棚處的煙氣溫度降低。研究表明,假設(shè)頂棚距離可燃物的垂直高度為 H ,多數(shù)情況下頂棚射流層的厚 度約為距離頂棚以下高度 H的5%12%, 而頂棚
16、射流層內(nèi) 最大溫度和最大速度出現(xiàn)在距離頂棚以下高度 H的1%處。 頂棚射流的最大溫度和最大速度值是估算火災(zāi)探測(cè)器和噴 頭熱響應(yīng)的重要基礎(chǔ)。(3 )煙氣層沉降。隨著燃燒持續(xù)發(fā)展,新的煙氣不斷 向上補(bǔ)充,室內(nèi)煙氣層的厚度逐漸增加。在這一階段,上 部煙氣的溫度逐漸升高、濃度逐漸增大,如果可燃物充足, 且煙氣不能充分地從上部排由,煙氣層將會(huì)一直下降,直 到浸沒(méi)火源。由于煙氣層的下降,使得室內(nèi)的潔凈空氣減 少,煙氣中的未燃可燃成分逐漸增多。如果著火房間的門、 窗等開口是敞開的,煙氣會(huì)沿這些開口排由。根據(jù)煙氣的 生成速率,并結(jié)合著火房間的幾何尺寸,可以估算出煙氣 層厚度隨時(shí)間變化的狀況。發(fā)生火災(zāi)時(shí),應(yīng)設(shè)法
17、通過(guò)打開排煙口等方式,將煙氣 層限制在一定高度內(nèi)。否則,著火房間煙氣層下降到房間 開口位置,如門、窗或其他縫隙時(shí),煙氣會(huì)通過(guò)這些開口 蔓延擴(kuò)散到建筑的其他地方。2.走廊的煙氣流動(dòng) 隨著火災(zāi)的發(fā)展,著火房間上部煙氣層會(huì)逐漸增厚。如果著火房間設(shè)有外窗或?qū)iT的排煙口時(shí),煙氣將從這些 開口排至室外。若煙氣的生成量很大,致使外窗或?qū)TO(shè)排 煙口來(lái)不及排除煙氣,煙氣層厚度會(huì)繼續(xù)增大。當(dāng)煙層厚 度增大到超過(guò)擋煙垂壁的下端或房門的上緣時(shí),煙氣就會(huì) 沿著水平方向蔓延擴(kuò)散到走廊中去。 著火房間內(nèi)煙氣向走 廊的擴(kuò)散流動(dòng)是火災(zāi)煙氣流動(dòng)的主要路線。顯然,著火房間門、窗不同的開關(guān)狀態(tài),會(huì)很大程度 上影響煙氣向走廊擴(kuò)散的效果
18、。如房間的門窗都緊閉,這時(shí)空氣和煙氣僅僅通過(guò)門窗的縫隙進(jìn)生,流量非常有限。當(dāng)外窗關(guān)閉、室內(nèi)門開啟,會(huì)使著火房間所產(chǎn)生煙氣大量擴(kuò)散到走廊中,因而也是最危險(xiǎn)的情況。當(dāng)發(fā)生轟燃時(shí),門、窗玻璃破碎或門板破損,火勢(shì)迅猛發(fā)展,煙氣生成量 大大增加,致使大量煙氣從著火房間流生?;馂?zāi)試驗(yàn)表明,煙氣在走廊中的流動(dòng)是呈層流流動(dòng)狀 態(tài)的,這個(gè)流動(dòng)過(guò)程主要有兩個(gè)特點(diǎn)(如下圖所示): 煙氣在走廊流動(dòng)過(guò)程中的下降狀況1-頂棚2-墻壁3-地板4-煙氣5-空氣一是煙氣在上層流動(dòng),空 氣在下層流動(dòng),如果沒(méi)有外部氣流干擾的話,分層流動(dòng)狀態(tài)能保持4050m 的流程,上下兩個(gè)流體層之間的摻混很微弱;但若流動(dòng)過(guò)程中遇到外 部氣流干擾時(shí)
19、,如室外空氣送進(jìn)或排氣設(shè)備排氣時(shí),則層 流狀態(tài)將變成紊流狀態(tài)。二是煙氣層的厚度在一定的流程 內(nèi)能維持不變,從著火房間排向走廊的煙氣出口起算,通??蛇_(dá)2030 m 左右。當(dāng)煙氣流過(guò)比較長(zhǎng)的路程時(shí),由 于受到走廊頂棚及兩側(cè)墻壁的冷卻,兩側(cè)的煙氣沿墻壁開 始下降,最后只在走廊斷面的中部保留一個(gè)接近圓形的空 氣流股。3.豎井中的煙氣流動(dòng)走廊中的煙氣除了向其他房間蔓延外,還要向樓梯間、電 梯間、豎井、通風(fēng)管道等部位擴(kuò)散,并迅速向上層流動(dòng)。煙氣在豎井流動(dòng)過(guò)程中,當(dāng)豎井內(nèi)部溫度比外部高時(shí),相 應(yīng)內(nèi)部壓力也會(huì)比外部高。此時(shí),如果豎井的上部和下部都有 開口,氣體會(huì)向上流動(dòng),且在一定高度形成壓力中性平面(室 內(nèi)外
20、壓力平衡的理論分界面,簡(jiǎn)稱中性面 )。對(duì)于開口截面積 較大的建筑,相對(duì)于浮力所引起的壓差而言,氣體在豎井內(nèi)流 動(dòng)的摩擦阻力可以忽略不計(jì),由此可認(rèn)為豎井內(nèi)氣體流動(dòng)的驅(qū) 動(dòng)力僅為浮力。(二)煙氣流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力火災(zāi)中,可燃物燃燒過(guò)程中釋放的熱量會(huì)使氣體膨脹。同時(shí),由于密度降低,產(chǎn)生的高溫?zé)煔饩哂懈×Α?熱膨脹 作用、浮力作用是煙氣流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。受浮力作用驅(qū)動(dòng)的 主要有煙囪效應(yīng)、火風(fēng)壓和外界風(fēng)等 。.煙囪效應(yīng)當(dāng)建筑物內(nèi)外的溫度不同時(shí),室內(nèi)外空氣的密度隨之由現(xiàn)差別,這將引發(fā)浮力驅(qū)動(dòng)的流動(dòng)。如果室內(nèi)空氣溫度高于室外,則室內(nèi)空氣將發(fā)生向上運(yùn)動(dòng),建筑物越高,這 種流動(dòng)越強(qiáng)。豎井是發(fā)生這種現(xiàn)象的主要場(chǎng)合,在豎井中
21、, 由于浮力作用產(chǎn)生的氣體運(yùn)動(dòng)十分顯著,通常稱這種現(xiàn)象為煙囪效應(yīng)。在火災(zāi)過(guò)程中,煙囪效應(yīng)是造成煙氣向上蔓延的主要因素。.火風(fēng)壓火風(fēng)壓是指建筑物內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí),在起火房間內(nèi),由于溫度上升,氣體迅速膨脹,對(duì)樓板和四壁形成的壓力?;痫L(fēng)壓的影響主要在起火房間,如果火風(fēng)壓大于進(jìn)風(fēng)口的 壓力,則大量的煙火將通過(guò)外墻窗口,由室外向上蔓延; 若火風(fēng)壓等于或小于進(jìn)風(fēng)口的壓力,則煙火便全部從內(nèi)部 蔓延,當(dāng)它進(jìn)入樓梯間、電梯井、管道井、電纜井等豎向 孔道以后,會(huì)大大加強(qiáng)煙囪效應(yīng)。煙囪效應(yīng)和火風(fēng)壓不同,它能影響全樓。多數(shù)情況下,建筑 物內(nèi)的溫度大于室外溫度,所以室內(nèi)氣流總的方向是 自下而上的,即正煙囪效應(yīng)。起火層的位置
22、越低,影響的 層數(shù)越多。在正煙囪效應(yīng)下,若火災(zāi)發(fā)生在中性面以下的 樓層,火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入豎井后會(huì)沿豎井上升,一旦升 到中性面以上,煙氣不單可由豎井上部的開口流由來(lái),也 可進(jìn)入建筑物上部與豎井相連的樓層;若中性面以上的樓 層起火,當(dāng)火勢(shì)較弱時(shí),由煙囪效應(yīng)產(chǎn)生的空氣流動(dòng)可限 制煙氣流進(jìn)豎井,如果著火層的燃燒強(qiáng)烈,則熱煙氣的浮 力足以克服豎井內(nèi)的煙囪效應(yīng),仍可進(jìn)入豎井而繼續(xù)向上 蔓延。因此,對(duì)高層建筑中的樓梯間、電梯井、管道井、天井、電纜井、排氣道、中庭等豎向孔道,如果防火處理不當(dāng),就形同一座高聳的煙囪,強(qiáng)大的抽拔力將使火沿著豎向孔道迅速蔓延。.外界風(fēng)風(fēng)的存在可在建筑物的周圍產(chǎn)生壓力分布,而這種壓
23、力分布能夠影響建筑物內(nèi)的煙氣流動(dòng)。建筑物外部的壓力 分布受到多種因素的影響,其中包括風(fēng)的速度和方向、建筑物的高度和幾何形狀等。風(fēng)的影響往往可以超過(guò)其他驅(qū) 動(dòng)煙氣運(yùn)動(dòng)的力( 自然和人工)。一般來(lái)說(shuō),風(fēng)朝著建筑 物吹過(guò)來(lái)會(huì)在建筑物的迎風(fēng)側(cè)產(chǎn)生較高滯止壓力,這可增 強(qiáng)建筑物內(nèi)的煙氣向下風(fēng)方向的流動(dòng)。三、建筑室內(nèi)火災(zāi)發(fā)展的階段在不受干預(yù)的情況下,室內(nèi)火災(zāi)發(fā)展過(guò)程大致可分為 初期增長(zhǎng)階段(也稱轟燃前階段)、充分發(fā)展階段(也稱 轟燃后階段)和衰減階段。由于室內(nèi)平均溫度是表征火災(zāi) 燃燒強(qiáng)度的重要指標(biāo),因此常用這一溫度隨時(shí)間變化的情 況來(lái)描述室內(nèi)火災(zāi)的發(fā)展過(guò)程,如下圖所示。建筑室內(nèi)火災(zāi)溫度-時(shí)間曲線(一)初期
24、增長(zhǎng)階段初期增長(zhǎng)階段從室內(nèi)由現(xiàn)明火算起。此階段燃燒面積較小,只局限于著火點(diǎn)附近的可燃物燃燒,僅局部溫度較高,室內(nèi)各處的溫度相差較大,平均溫度較低,其燃燒狀況與敞開環(huán)境中的燃燒狀況差別不大。該階段由于燃燒范圍小,室內(nèi)供氧相對(duì)充足, 燃燒的速率主要受控于可燃物 的燃燒特性,而與通風(fēng)條件無(wú)關(guān),因此,此階段的火災(zāi)屬于燃料控制型火災(zāi)。隨著燃燒的持續(xù),該階段可能進(jìn)一步 發(fā)展形成更大規(guī)模的火災(zāi),也可能中途自行熄滅,或因滅 火設(shè)施動(dòng)作或人為的干預(yù)而被熄滅(如上圖虛線所示)。初期階段持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短不定。(二)充分發(fā)展階段室內(nèi)燃燒持續(xù)一定時(shí)間后,如果燃料充足,通風(fēng)良好,燃燒會(huì)繼續(xù)發(fā)展,燃燒范圍不斷擴(kuò)大,室內(nèi)溫度不
25、斷上升, 當(dāng)未燃的可燃物表面達(dá)到其熱解溫度后,開始分解釋放由 可燃?xì)怏w。當(dāng)室內(nèi)溫度繼續(xù)上升到一定程度時(shí),會(huì)出現(xiàn) 燃 燒面積和燃燒速率瞬間迅速增大,室內(nèi)溫度突增的現(xiàn)象, 即轟燃,標(biāo)志著室內(nèi)火災(zāi)由初期增長(zhǎng)階段變?yōu)槌浞职l(fā)展階 段。進(jìn)入充分發(fā)展階段后,室內(nèi)所有可燃物表面開始燃燒, 室內(nèi)溫度急劇上升,可高達(dá) 8001000 Co由于此階段大 量可燃物同時(shí)燃燒,燃燒的速率受控于通風(fēng)口的大小和通 風(fēng)的速率,因此,此階段屬于通風(fēng)控制型火災(zāi)。此階段,火焰會(huì)從房間的門窗等開口處向外噴由,沿走廊、吊頂迅 速向水平方向以及通過(guò)豎向管井、共享空間等縱向空間蔓 延擴(kuò)散,使鄰近區(qū)域受到火勢(shì)的威脅。這是室內(nèi)火災(zāi)最危 險(xiǎn)的階段
26、。(三)衰減階段在火災(zāi)全面發(fā)展階段的后期,隨著室內(nèi)可燃物數(shù)量的 減少,燃燒速度減慢,燃燒強(qiáng)度減弱,溫度逐漸下降。一 般認(rèn)為,當(dāng)室內(nèi)平均溫度下降到其峰值的80%時(shí),火災(zāi)進(jìn)入衰減階段。最后,由于燃料基本耗盡,有焰燃燒逐漸無(wú) 法維持,室內(nèi)只剩一堆赤熱焦化后的炭持續(xù)無(wú)焰燃燒,具 燃燒速度已變得相當(dāng)緩慢,直至燃燒完全熄滅。上述后兩個(gè)階段是可燃物數(shù)量充足、通風(fēng)良好的情況下,室內(nèi)火災(zāi)的自然發(fā)展過(guò)程。實(shí)際上,一旦室內(nèi)發(fā)生火災(zāi),常常伴有人為的滅火行動(dòng)或者自動(dòng)滅火設(shè)施的啟動(dòng), 因此會(huì)改變火災(zāi)的發(fā)展進(jìn)程。不少火災(zāi)尚未發(fā)展就被撲滅, 這樣室內(nèi)就不會(huì)出現(xiàn)破壞性的高溫。如果滅火過(guò)程中,可 燃材料中的揮發(fā)分并未完全析由,可
27、燃物周圍的溫度在短 時(shí)間內(nèi)仍然較高,易造成可燃揮發(fā)分繼續(xù)析由,一旦條件合適,可能會(huì)由現(xiàn)死灰復(fù)燃的情況,這種情況不容忽視。四、建筑室內(nèi)火災(zāi)的特殊現(xiàn)象室內(nèi)火災(zāi)發(fā)展過(guò)程中由現(xiàn)的轟燃現(xiàn)象,是火災(zāi)發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。轟燃所占時(shí)間較短,通常只有數(shù)秒或者幾分 鐘, 因此把它看作一種現(xiàn)象,而不作為一個(gè)階段。回燃則是建筑火災(zāi)過(guò)程中發(fā)生的具有爆炸性的特殊現(xiàn)象,對(duì)人身 財(cái)產(chǎn)安全、建筑結(jié)構(gòu)本身均易造成較大的威脅和破壞。長(zhǎng)期以來(lái),這兩種特殊的室內(nèi)火災(zāi)現(xiàn)象一直都是火災(zāi)科學(xué)界 研究的重點(diǎn)。(一)轟燃轟燃是指室內(nèi)火災(zāi)由局部燃燒向所有可燃物表面都燃燒的突然轉(zhuǎn)變。室內(nèi)轟燃是一種瞬態(tài)過(guò)程,其中包含著室內(nèi)溫度、燃燒范圍、氣體濃度等參數(shù)
28、的劇烈變化 。目前研 究認(rèn)為,當(dāng)建筑室內(nèi)火災(zāi)由現(xiàn)以下三種情況,即可判斷發(fā) 生了轟燃:一是頂棚附近的氣體溫度超過(guò)莫一特定值(約 600 C);二是地面的輻射熱通量超過(guò)莫一特定值(約 20kW/m2 );三是火焰從通風(fēng)開口噴由o影響轟燃發(fā)生 的重要因素包括室內(nèi)可燃物的數(shù)量、燃燒特性與布局、房 間的大小與形狀、開口的大小、位置與形狀、室內(nèi)裝修裝 飾材料熱慣性(即導(dǎo)熱系數(shù)、密度和比熱組合成的一個(gè)參 數(shù),決定熱量吸收的多少)等。經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外一線專業(yè)消防人員在滅火實(shí)戰(zhàn)中的總結(jié),轟燃發(fā)生之前火場(chǎng)可能由現(xiàn)以下 征兆:(1)屋頂?shù)臒釤煔鈱娱_始由現(xiàn)火焰。這說(shuō)明室內(nèi)的溫 度已經(jīng)很高,熱煙氣層的部分可燃?xì)怏w被引燃或受
29、熱自燃 由現(xiàn)了零星燃燒現(xiàn)象。(2)由現(xiàn)滾燃現(xiàn)象。在室內(nèi)的頂棚位 置以及門窗頂部流出的熱煙氣層中都有可能觀察到由于空氣卷吸而形成很多形似手指頭的滾動(dòng)火焰,即滾燃現(xiàn)象。(3)熱煙氣層突然下降。室內(nèi)燃燒產(chǎn)生煙氣的量突然增加,使得煙氣層突然變厚。(4)溫度突然增加。室內(nèi)溫度突然上升,裸露部分的 皮膚可以感覺(jué)到高溫引起的疼痛,這也是轟燃發(fā)生之前的 重要征兆,因?yàn)闊崃渴怯|發(fā)轟燃的原因。(二)回燃回燃是指當(dāng)室內(nèi)通風(fēng)不良、燃燒處于缺氧狀態(tài)時(shí),由于氧氣的引入導(dǎo)致熱煙氣發(fā)生的爆炸性或快速的燃燒現(xiàn)象,回燃通常發(fā)生在通風(fēng)不良的室內(nèi)火災(zāi)門窗打開或者被破壞 的時(shí)候?;厝及l(fā)生時(shí),室內(nèi)燃燒氣體受熱膨脹從開口逸生,在高壓沖擊波
30、的作用下形成噴由火球?;厝籍a(chǎn)生的高溫高 壓和噴由火球不僅會(huì)對(duì)人身安全產(chǎn)生極大威脅,而且還會(huì) 對(duì)建筑結(jié)構(gòu)本身造成較強(qiáng)破壞?;厝及l(fā)生前通常也可能由現(xiàn)一些征兆。如果身處室外,可能觀察到的征兆包括:著火房間開口較少,通風(fēng)不良,蓄積大量煙氣;著火房間的門或窗戶上有油狀沉積物;門、窗及其把手溫度高;開口處流出脈 動(dòng)式熱煙氣;有煙氣被倒吸人室內(nèi)的現(xiàn)象。如果身處室內(nèi),或向室內(nèi)看去,可能觀察到的征兆包括:室內(nèi)熱煙氣層中由現(xiàn)藍(lán)色火焰( 表明燃燒缺氧,燃燒 產(chǎn)物中含有較多一氧化碳,具燃燒呈藍(lán)色);聽到吸氣聲或呼嘯聲。但回燃發(fā)生前的征兆并不穩(wěn)定, 有時(shí)回燃發(fā)生 前只能觀察到一兩種征兆。室內(nèi)火災(zāi)的滅火救援過(guò)程中,如果發(fā)
31、現(xiàn)上述任何征兆,在未做好充分的滅火和防護(hù)準(zhǔn)備前,不要輕易打開門窗,以免新鮮空氣流入導(dǎo)致回燃的發(fā)生??梢圆扇№敳客L(fēng)排煙、側(cè)翼夾擊射水滅火等方式,盡量降低回燃的發(fā)生率和危害性。第四節(jié) 防火和滅火的基本原理與方法一、防火的基本方法預(yù)防火災(zāi)發(fā)生的基本方法應(yīng)從限制燃燒的三個(gè)基本條件入手,并避免它們相互作用。(一)控制可燃物在條件允許的情況下,控制可燃物的做法通常有以下幾種:以難燃、不燃材料代替可燃材料,如用水泥代替木材建造房屋;降低可燃物質(zhì)(通常指可燃?xì)怏w、粉塵等)在空氣中的濃度,如在車間或庫(kù)房采取全面通風(fēng)或局部排風(fēng),使可燃物不易積聚;將可燃物與化學(xué)性質(zhì)相抵觸的其他物品隔離保存,并防止“跑、冒、漏、滴”等。 (二)隔絕助燃物對(duì)于一些易燃物品,可采取隔絕空氣的方法來(lái)儲(chǔ)存,如鈉存于煤油中、磷存于水中、二硫化碳用水封存放等。在有的生產(chǎn)、施工環(huán)節(jié),可以通過(guò)在設(shè)備容器中 充裝惰性介質(zhì)保護(hù)的方式來(lái)
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