芻議火場移動消煙技術

●楊志增

(武警學院 消防指揮系，河北 廊坊 065000)

芻議火場移動消煙技術

●楊志增

(武警學院 消防指揮系，河北 廊坊 065000)

在火災撲救過程中，快速有效地消除火場煙氣，對成功滅火和保證人民的生命財產安全至關重要。火場消煙是火場排煙技術中一項特殊的方法。介紹火場消煙技術的機理和作用，對比分析了水霧消煙和化學消煙的技術及方法，并通過實例探討水霧消煙的優勢，給出選擇消排煙方式應注意的問題，對科學高效滅火救援具有一定的借鑒意義。

火場消煙；排煙方法；水霧消煙；化學消煙

0 引言

火給人類帶來了文明、光明和溫暖，但火災卻給人類的生命財產帶來巨大的危害。“國際消防技術委員會”對全球火災調查統計表明，近幾年全球每年發生600～700萬起火災，大約有6.5～7.5萬人在火災中喪命。火場中可燃物燃燒會產生大量的火災煙氣，火災煙氣具有毒害性、遮光性、高溫性、窒息性和刺激性，已成為火場人員疏散和消防隊員進行滅火救援的最大障礙。因此，在火災撲救過程中，能否快速有效地實施火場排煙，對成功滅火和保證人民的生命財產安全，起著重要的作用。

在火災撲救中，火場消煙是火場排煙的一項重要手段和方法，在某些特殊的建筑環境下，如大空間建筑、地下建筑、隧道等，排煙機無法開展負壓排煙或者采用自然排煙效果差等排煙量不足的情況下，利用消煙設備可以迅速降低火場中煙氣的濃度，進而可以降低火場環境溫度和煙氣毒性，增強透光性，高效完成排煙任務，有利于提高消防救援人員處置火災的能力，實施有效滅火。目前，在我國消防部隊中，各級消防指揮員對火場消煙的重要性認識更加明確，但是還缺少開展相關方面的理論研究和實戰經驗總結。因此，開展火場消煙的研究對提高我國消防部隊的滅火救援能力具有重要意義。

1 火場移動消煙機理及作用

1.1 消煙機理分析

按照消煙技術的工作機理可分為兩類，一類是物理型消煙，如利用噴霧水槍或水驅動消煙機噴射出的霧狀水、高倍數泡沫消煙，可以有效吸附煙粒子，降低火場溫度，洗刷作用明顯；另一類是化學型消煙[1]，利用化學消煙劑和煙粒子進行化學反應后消煙，消除煙氣中的有毒氣體，這種方法來自于工業除塵，具有降溫和除塵等效果。

1.2 消煙的基本作用

1.2.1 降低火場溫度

火災中煙氣溫度取決于易燃物質燃燒所放出的熱量。在使用噴霧水槍、水力消煙機排煙時，其噴射出來的霧狀水進入到火場中，通過水的氣化蒸發可帶走火場中大量的熱量，迅速降低火場環境溫度，有效地保護火場人員的生命安全。使用高倍數泡沫撲救地下建筑火災時，也具有同樣地效果。

1.2.2 降低有毒氣體濃度，提高含氧量

建筑物發生火災后，易產生大量有毒有害的高溫煙氣，火場的有毒氣體主要有CO、HCN、HCL、HF等，人在吸入這些有毒氣體后會導致中毒，甚至是死亡。特別是在地下建筑中，有毒煙氣很難消除，給消防部隊的滅火救援造成巨大困難。在需要撲救含有大量有毒煙氣的火災時，使用噴霧水可短時間內迅速吸收大量有毒有害氣體，消除有毒氣體對人員的危害，從而保障消防救援人員能夠順利開展滅火救援工作。

1.2.3 洗刷作用明顯

噴霧水槍和水力消煙機所噴射的霧狀水、高倍數泡沫所攜帶的大量水分可有效吸附煙粒子，形成大液滴后降落到地面，凈化空氣，提高火場可見度，為滅火救援行動提供有力支持。使用消煙劑也可有效消除封閉空間中的煙粒子，消煙劑中的有效成分與煙粒子發生化學反應，迅速減少煙粒子中的焦油、炭黑等遮光成分，從而提高能見度。

1.2.4 特別適合撲救地下建筑等密閉空間火災

地下建筑密閉效果好，通風效果差，一旦發生火災，熱量易大量聚集并不易擴散，導致地下建筑火場溫度高達800～900 ℃，甚至1 000 ℃以上。灼熱的煙氣在地下建筑內很難散出，并可能出現轟燃現象，嚴重威脅火場消防人員的安全[2]。水驅動消煙機、噴霧水槍及高倍數泡沫所攜帶的大量水進入到地下火場后，經過降溫等滅火作用，可迅速降低地下建筑內氣體溫度，有助于迅速開展火場偵查、撲救明火等滅火戰斗行動。

2 消煙技術分類

2.1 水霧消煙

水霧消煙是一種物理消煙技術。水霧消煙的原理就是利用細水霧液滴對煙粒子的吸附作用，提高火場能見度，并且能快速降溫、降毒，有助于提高火場含氧量。水霧消煙效率高，并且消煙成本較低，對環境破壞小，但存在造成水漬損失的可能性。

2.1.1 利用水驅動排煙消煙機消煙

水驅動排煙消煙機是一種新型的防爆消防裝備，是消防部隊常用的一種排煙消煙設備，具有排煙和消煙功能，如圖1所示。使用時可以與消防車用泵、手抬泵或各種建筑消防泵相連接。回水可以接多功能水槍進行組合消防作業，也可通過水帶接到水箱、水池。利用水驅動排煙消煙機進行正壓送風，可使攜帶大量水汽的空氣經風機送入火場內部。如在撲救地下建筑火災中，以入口處為起點利用消煙機送風，可將攜帶大量水汽的空氣送入起火場所內部，最終流向該建筑的專用排煙口或另一出入口而排至室外，從而達到消煙、降毒和排煙的目的。

圖1 水驅動排煙消煙機

2.1.2 利用移動噴霧水槍消煙

噴霧水槍是一種噴射霧狀水流的消防水槍，對建筑物室內火災具有很強的滅火能力，同時，還可用于撲救帶電設備火災、可燃粉塵火災及部分油品火災等，其霧狀噴射功能具有很強的排煙消煙作用。也可以采用多用水槍進行火場消煙，多用水槍是一種可噴射直流射流、霧狀射流以及水幕等多種水流的多功能、多用途消防水槍。可在火場上根據實際需要，幾種水流相互轉換，機動靈活性好，對火場需要適應性好。

噴霧水槍、多用水槍除具有滅火功能外，其重要的作用就是通過噴射霧狀射流進行火場排煙消煙。以QW48噴霧水槍為例，在額定壓力0.588 MPa下，其射流寬度5.5 m[3]。用于排煙消煙時，根據火場實際情況，選擇合適的霧化角，采用單支水槍噴射或者多支水槍組合噴射，可使噴霧射流完全控制煙氣的運動，增加火場能見度，減少煙氣危害，有效提高滅火效率。

2.1.3 細水霧消煙

細水霧是指霧滴粒徑小于400 μm的水霧[4]，相比于噴霧水槍噴出的水霧粒徑則更小。細水霧滅火系統是純物理滅火系統，通過水從液態常溫到高溫蒸發變成氣態的物理作用，達到吸收火場能量和吸附煙粒子的目的。水蒸氣在膨脹的過程中能降低火場有毒氣體濃度，環保無污染。細水霧系統以其“高效降溫、快速滅火、凈化煙氣、多次滅火、用水量小、綠色環保”等技術優勢在國內外被廣泛應用于軌道交通、車站設備房及車輛、大型數據中心、電力系統等火災領域[5]。

2.1.4 利用高倍數泡沫消煙

高倍數泡沫是指發泡倍數為201～1 000倍的泡沫[3]。利用全淹沒固定式高倍數泡沫滅火系統或移動式高倍數泡沫消防車撲救地下建筑火災，采用全淹沒式注入到火場內部，使高倍數泡沫深入到火場各個部位，可有效進行火場排煙消煙，降低火災帶來的危害及財產損失。

2.2 化學消煙

化學消煙是用工業消煙的方法進行消煙。從消煙的原理上看，消煙劑實際上就是一種阻燃劑。在現代防火技術中,阻燃劑的復合技術是極其重要的一個方面。目前,各發達國家都對建筑物阻燃處理給予極大的重視，并且日益認識到，采用阻燃處理是防止和減少火災的戰略性措施之一[6]。在某些特殊火災場合，如火災危險性大的火場中，可以完成水霧消煙無法完成的任務，并且使用靈活。但化學消煙相比于水霧消煙，消煙效果較為單一，使用成本高，使用后對環境的影響還沒有定論。

2.2.1 利用消煙劑化學反應消煙

消煙劑是指加入聚合物能有效減少物質發煙量和煙密度的一種添加劑。消煙劑的種類主要有二茂鐵消煙劑((C5H5)2Fe)、鉬類消煙劑和氫氧化鋁消煙劑等。我國消煙劑的開發和研究起步較晚，消煙劑的品種和類型較少，且主要用于工礦企業中管道消煙。在隧道滅火、地下建筑滅火中可借鑒管道消煙這種方法進行消煙。

2.2.2 利用降溫消煙彈消煙

火場快速降溫消煙彈是國外某公司新推出的消防產品，2013年被引進到國內。降溫消煙彈體積小，重量輕，便于攜帶，適用于撲救建筑室內火災、地下建筑火災、船艙等密閉空間火災以及無法接近的場所火災。當消煙彈的保險被打開以后，它可以快速膨脹，將彈殼內的滅火成分以氣霧的形態迅速噴出，在30～60 s內對火場迅速降溫。一個5 kg重量的消煙彈可以對150 m2的火場在30 s內降溫80%以上，可有效輔助消防人員對火場快速開展滅火行動。

3 火場消煙實例分析

對于地下建筑來說，出入口少，密閉性強，空氣在地下建筑流通不暢，發生火災時易生成大量濃煙，并很快充滿整個建筑物。煙氣不易排出，導致散熱緩慢，煙氣溫度提高較快，一般地下火場氣溫可高達800～1 000 ℃。在重點部位設置消煙噴霧水槍或者水驅動排煙消煙機，噴出的水霧噴向煙氣后，在高溫作用下汽化，吸收大量的熱，能夠快速降低控制區域內的溫度，同時通過組合消煙，可建立有效的疏散通道，協助消防戰斗人員內功滅火、疏散物資、搶救人員。

對于噴霧水的降溫作用，據資料顯示，水的汽化熱為2 260 kJ·kg-1，比熱容為4.2 kJ·kg-1·K-1，在20 ℃時標準氣壓下干空氣的比熱容約為1.005 kJ·kg-1·K-1。在恒壓狀態下，根據熱量公式[7]：

(1)

式中，cp為平均比熱容，J·kg-1·K-1；m為質量，kg；T1為起始溫度，℃；T2為改變后的溫度，℃；Q為熱量改變值，J。

假設噴霧水溫為20 ℃，在噴霧水完全汽化的情況下，一支QW48型噴霧水槍在額定壓力0.588MPa下流量為6.83L·s-1[8]，按照式(1)代入常規數據可推算得出，噴霧水每秒鐘可吸收的熱量為：4.2×103×6.83×(100-20)+6.83×2260×103=15.7×103kJ，供水強度0.15L·s-1·m-2，其控制區域面積為45.5m2。假設控制區域層高3.0m，那么根據氣體熱量公式計算求得，可將控制區域氣體溫度每秒鐘降低約89.16K。

如果不考慮水的汽化熱，那么噴霧水溫度由20 ℃升溫到100 ℃時，每秒鐘可吸入的熱量為：4.2×103×6.83×(100-20)=236.4kJ，供水強度仍為0.15L·s-1·m-2，其控制區域面積為45.5m2。假設控制區域層高3.0m，那么根據氣體熱量公式計算求得，可將控制區域氣體溫度每秒鐘降低約1.34K，每分鐘降低為80.6K。通過推算可得出，噴霧水對火場氣體降溫是十分明顯的，如果將控制區域的氣體溫度由1 000 ℃降至100 ℃以下，即使不考慮水的汽化熱，也能在12min內將火場溫度降低至100 ℃以下，如果采用多支水槍同時供水噴霧，則可以在更短時間內將溫度降低。

4 結論及建議

火場消煙是輔助滅火的重要手段，本文對火場消煙技術進行了歸納和總結，具體分析了水霧消煙和化學消煙的方法、消煙優勢和應用場合，并通過消煙實例探討了水霧消煙的具體應用方法，從理論上驗證了火場消煙的火場降溫速度。目前，開展火場消煙方面的研究還不成熟，火場消煙技術還需進一步探討，因此，在實際火災撲救中選擇消排煙的方式時，需注意做好以下幾點：(1)加強與起火單位交流溝通，共同確定合理的消排煙方式，避免出現二次污染及次生災害。(2)做好防止火勢蔓延擴大準備。要根據排煙時的實際情況，部署必要的防御力量，防止高溫煙氣排出時在途經處造成火勢蔓延。(3)做好個人安全防護措施，并有針對性的開展訓練及滅火演練，增加實戰演練的系統性，從而提高消防部隊處置火災的能力。

[1] 姚仁兵.地下建筑防排煙系統設置的探討[J].中國西部科技，2014，(13):89-105.

[2] 史波波.地下建筑火災煙氣的特點及防排煙措施[J].消防技術與產品信息，2009，(12):7-10.

[3] 張學魁.建筑滅火設施[M].北京：中國人民公安大學出版社，2004.

[4] 魏東.滅火技術學[M].中國人民武裝警察部隊學院，2011.

[5] 毛澤晨.高壓細水霧系統在地鐵軌行區防災中的應用研究[J].城市軌道交通研究，2012，(12):108-113.

[6] 盛超.阻燃劑在防火技術中的應用與發展[C]//消防科技創新與社會安全發展論文集，2014：267-270.

[7] 章熙民,任澤霈,梅飛鳴.傳熱學[M].北京：中國建筑工業出版社，2006.

[8] 李本利.火場供水[M].北京：中國人民公安大學出版社，2007.

The Discussion about Technology of Fire Smoke Elimination

YANG Zhi-zeng

(DepartmentofFireCommanding,TheArmedPoliceAcademy,Langfang,HebeiProvince065000,China)

The technology of fire smoke elimination is one of special technology about the fire smoke elimination. In this article, through analyzing the mechanism of the fire smoke elimination technique, contrast analysis of the chemical and water mist suppressing smoke suppressing smoke fire smoke elimination techniques and methods, and discusses the advantages of water mist suppressing smoke by instance, and the article is important for help our country fire fighting army put out fires scientifically, enhance ability of the fire-fighting and rescue.

technology of fire smoke elimination; method of smoke elimination; the chemical smoke elimination; the water smoke elimination

2014-09-06

楊志增(1978— )，男，河北香河人，講師。

D631.6

A

1008-2077(2015)02-0042-04