冷庫(kù)火災(zāi)撲救案例分析及聚氨酯燃燒試驗(yàn)

高浩翔 洪贏政 杜進(jìn)芳

（應(yīng)急管理部上海消防研究所，上海 200438）

0 引言

冷庫(kù)是指通過人工建造，為需要低溫儲(chǔ)藏的物品提供恒溫恒濕環(huán)境的貯藏設(shè)備。隨著消費(fèi)水平的不斷提升以及生鮮電商等新零售模式的興起，對(duì)冷鏈物流的需求逐年提升，冷庫(kù)的建設(shè)與重要性也逐年凸顯。冷庫(kù)的主要需求集中于山東、廣東、北京、上海等地，冷庫(kù)時(shí)常處于滿租甚至爆倉(cāng)狀態(tài)，巨大的需求導(dǎo)致冷庫(kù)的建設(shè)與管理存在一定的滯后性。2019 年，國(guó)務(wù)院聯(lián)合商務(wù)部發(fā)布多項(xiàng)相關(guān)政策，有利于加強(qiáng)冷庫(kù)的基礎(chǔ)建設(shè)，為冷鏈行業(yè)的市場(chǎng)環(huán)境保障提供政策支持。

本文針對(duì)冷庫(kù)的建筑特點(diǎn)、火災(zāi)危險(xiǎn)性、火災(zāi)特點(diǎn)幾個(gè)方面，分析冷庫(kù)火災(zāi)的防范要點(diǎn)，并對(duì)冷庫(kù)保溫墻體中常用的聚氨酯保溫材料進(jìn)行燃燒試驗(yàn)。近年來(lái)，我國(guó)各地因聚氨酯燃燒引發(fā)的典型火災(zāi)案例，分別是山西太原臺(tái)駘山冰雕館“10·1”重大火災(zāi)、吉林長(zhǎng)春李氏婚紗夢(mèng)想城“7·24”重大火災(zāi)、遼寧大連新長(zhǎng)興市場(chǎng)冷庫(kù)“12·31”火災(zāi)、杭州冰雪大世界“6·9”火災(zāi)（表1 中案例名稱均為簡(jiǎn)稱）。

表1 近幾年聚氨酯燃燒典型火災(zāi)案例

1 冷庫(kù)建筑和火災(zāi)的特點(diǎn)

1.1 冷庫(kù)建筑特點(diǎn)

冷庫(kù)建筑與一般建筑結(jié)構(gòu)有所不同，對(duì)隔熱、密封、強(qiáng)度性能的要求相對(duì)較高。冷庫(kù)建筑內(nèi)外溫差大，應(yīng)有較大的溫度應(yīng)力承受能力，為避免產(chǎn)生冷橋影響冷庫(kù)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，需要將冷庫(kù)的隔熱結(jié)構(gòu)形成一個(gè)連續(xù)封閉的隔熱鏈[1]。冷庫(kù)的外部墻體由保護(hù)墻體、防潮層、隔熱層和內(nèi)部保護(hù)層共同組成，如果防潮層和隔熱層的設(shè)計(jì)施工不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致隔熱層中填充的隔熱層受潮，顯著降低冷庫(kù)外部墻體的保溫性能，若過量的潮氣滲入冷庫(kù)內(nèi)部，將導(dǎo)致冷庫(kù)建筑構(gòu)件結(jié)霜結(jié)冰，從而降低冷庫(kù)建筑的整體使用壽命[2]。

1.2 火災(zāi)危險(xiǎn)性分析

冷庫(kù)建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)主要來(lái)源于3 個(gè)方面：一是隔熱防潮保溫材料，二是制冷劑，三是整體的建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[3]。冷庫(kù)建筑中常用的隔熱防潮保溫材料有石油瀝青油毛氈、硬質(zhì)聚氨酯泡沫、擠塑聚苯乙烯泡沫、玻璃棉等。目前，隔熱保溫材料中使用最為廣泛的是硬質(zhì)聚氨酯保溫材料，可以快速噴涂成型，使冷庫(kù)建筑保溫層整體無(wú)縫隙[4]。常用的制冷劑則主要有氨制冷劑和氟利昂制冷劑兩種，其中氟利昂制冷劑因單位容積制冷量較小、流動(dòng)阻力大、吸水性能差、滲透性大且對(duì)大氣臭氧層有較大的破壞性，目前已被列入計(jì)劃淘汰產(chǎn)品序列。冷庫(kù)建筑按結(jié)構(gòu)分為土建冷庫(kù)和裝配式冷庫(kù)，裝配式冷庫(kù)的主體建筑結(jié)構(gòu)都采用輕質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)，圍護(hù)墻體使用復(fù)合隔熱保溫材料[5]。

1.3 冷庫(kù)火災(zāi)的特點(diǎn)

（1）燃燒猛烈，易形成立體火災(zāi)。從冷庫(kù)建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上看，大型冷庫(kù)基本為大跨度、大空間建筑，墻體的保溫層中填充有硬質(zhì)聚氨酯保溫材料，導(dǎo)致冷庫(kù)火災(zāi)縱橫方向的蔓延速度很快[6]。山西太原的“10·1”火災(zāi)，臺(tái)駘山景區(qū)內(nèi)冰燈雪雕館建筑結(jié)構(gòu)為單層大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑，事故發(fā)生的主要原因是電氣施工違規(guī)操作，電氣線路引燃了聚氨酯保溫材料，進(jìn)而引燃了聚苯乙烯泡沫夾芯隔板墻及冰雕館內(nèi)的其他可燃材料，引發(fā)的火勢(shì)在風(fēng)力的作用下迅速擴(kuò)大蔓延，形成立體火災(zāi)。（2）燃燒隱蔽，不易尋找著火點(diǎn)。冷庫(kù)建筑的保溫層起火后，往往不會(huì)產(chǎn)生明火，燃燒比較隱蔽，陰燃的火焰在保溫層夾層內(nèi)隱蔽向上或平行發(fā)展。消防員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，通常難以找到著火點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)進(jìn)攻，且易發(fā)生進(jìn)攻后發(fā)生復(fù)燃的現(xiàn)象。遼寧大連“12·3”火災(zāi)，火災(zāi)原因調(diào)查員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)事人使用高溫的焊搭進(jìn)行電焊作業(yè)時(shí)直接引燃了聚氨酯保溫材料，隨后采取措施將周圍的明火撲滅，然而蔓延到更遠(yuǎn)處的火勢(shì)沒有被發(fā)現(xiàn)并撲滅，進(jìn)而引發(fā)了大面積燃燒。（3）濃煙高溫，滅火行動(dòng)受限制。冷庫(kù)由于保溫的需要，出入口較少且往往設(shè)置二道門，導(dǎo)致冷庫(kù)排煙緩慢，熱量難以散發(fā)，往往在火災(zāi)發(fā)生時(shí)庫(kù)門及樓梯間會(huì)被火焰封堵，難以向內(nèi)部進(jìn)攻，即便攻入冷庫(kù)，也常常因?yàn)槔鋷?kù)內(nèi)部溫度的快速上升而難以鞏固陣地[7]。濟(jì)南“1·14”冷庫(kù)火災(zāi)，現(xiàn)場(chǎng)冒出大量黑煙，未見明火，煙霧蔓延至幾公里外。浙江嘉興某產(chǎn)業(yè)園一在建冷庫(kù)突發(fā)大火，濃煙吞沒整棟樓房，底層燒空。

2 聚氨酯燃燒實(shí)驗(yàn)

為進(jìn)一步驗(yàn)證電焊作業(yè)過程中濺落的高溫熔融物、煙頭能否引燃冷庫(kù)常用保溫材料—聚氨酯保溫材料碎片，進(jìn)行聚氨酯保溫材料燃燒實(shí)驗(yàn)。

2.1 煙頭引燃實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的材料有：冷庫(kù)提取的聚氨酯保溫材料（聚氨酯材料放在冰箱內(nèi)一段時(shí)間后取出），市售常見香煙。（2）實(shí)驗(yàn)過程。實(shí)驗(yàn)分兩次進(jìn)行，第一次：隨機(jī)共拋擲16 支點(diǎn)燃的香煙于聚氨酯保溫材料碎片堆的不同部位，觀察電焊熔融物是否能引燃聚氨酯保溫材料并記錄所需時(shí)間。第二次：重復(fù)第一次的實(shí)驗(yàn)方法，所有香煙全部熄滅后，再觀察30min，觀察電焊熔融物是否能引燃聚氨酯保溫材料并記錄所需時(shí)間。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果。第一次實(shí)驗(yàn)：從拋擲第一支香煙開始，到所有香煙全部熄滅后，聚氨酯保溫碎片均未形成明火燃燒，也未形成陰燃，僅在點(diǎn)燃的香煙頭與聚氨酯保溫材料的接觸面處形成炭化痕跡。第二次實(shí)驗(yàn)：觀察期間，聚氨酯保溫碎片未形成明火燃燒，也未形成陰燃，僅在點(diǎn)燃的香煙頭與聚氨酯保溫材料的接觸面處形成碳化痕跡，與第一次實(shí)驗(yàn)形成的痕跡相同。（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論。兩次煙頭燃燒模擬實(shí)驗(yàn)均未能將聚氨酯保溫碎片點(diǎn)燃，也未形成引燃，僅在點(diǎn)燃的香煙頭與聚氨酯保溫碎片接觸處形成碳化痕跡，如圖1 所示。

圖1 煙頭形成的碳化痕跡

2.2 電焊作業(yè)過程中濺落的高溫熔融物引燃實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。在建工地空地上搭建了長(zhǎng)為3.2m、寬為1.6m、高為2.4m 的操作平臺(tái)。在實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)的東側(cè)搭建一個(gè)長(zhǎng)1.2m、寬為0.9m、高為2.9m 的電焊作業(yè)過程中濺落的高溫熔融物引燃模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該平臺(tái)底層鋼架距離地面0.3m，底層鋼架上鋪一層竹笆，竹笆上再放置一層木板。該平臺(tái)東、南兩個(gè)立面下部豎向放置聚氨酯泡沫保溫材料板，并在平臺(tái)中部架設(shè)一根電焊用鋼管，如圖2 所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)三視圖及平臺(tái)實(shí)物圖

其余實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的材料有木板、聚氨酯泡沫碎片、聚氨酯泡沫保溫材料板、電焊條、電焊用鋼管、電焊機(jī)（型號(hào)為上海滬工牌BX1-200-2 交流弧焊機(jī)，地線使用螺栓與角鋼固定連接）。

（2）實(shí)驗(yàn)過程。為模擬真實(shí)場(chǎng)景下的電焊作業(yè)情況，使用與施工現(xiàn)場(chǎng)相同的焊條在距聚氨酯材料2.9m 高度處焊接，焊接部件為連接電焊機(jī)地線的角鋼和施工現(xiàn)場(chǎng)常用鋼管，實(shí)驗(yàn)分兩次進(jìn)行。第一次：在電焊作業(yè)過程中，觀察到濺落的高溫熔融物開始掉落后進(jìn)行計(jì)時(shí)，觀察電焊熔融物是否能引燃聚氨酯泡沫碎片并記錄所需時(shí)間。第二次：更換第一次實(shí)驗(yàn)使用的聚氨酯保溫材料，并在平臺(tái)角落放置編織袋包裝的保溫材料碎片，在電焊作業(yè)過程中濺落的高溫熔融物開始掉落后進(jìn)行計(jì)時(shí)，觀察電焊熔融物是否能引燃編織袋包裝的聚氨酯泡沫碎片并記錄所需時(shí)間。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果。第一次實(shí)驗(yàn)：在電焊作業(yè)過程中，濺落的高溫熔融物開始掉落后30s 引燃聚氨酯泡沫碎片，引燃的聚氨酯泡沫碎片開始燃燒并逐漸蔓延，隨后使用滅火器將燃燒的聚氨酯泡沫碎片撲滅，如圖3 所示。

圖3 電焊熔融物引燃實(shí)驗(yàn)1

第二次實(shí)驗(yàn)：在電焊作業(yè)過程中，濺落的高溫熔融物開始掉落后14s 就引燃了聚氨酯泡沫碎片；43s 后引燃了編織袋包裝的聚氨酯泡沫碎片；隨著火勢(shì)開始蔓延，60s后引燃放置于引燃模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)側(cè)面的聚氨酯泡沫板；82s 后火勢(shì)蔓延至2.4m 的操作平臺(tái)；287s 后側(cè)面的聚氨酯泡沫板基本完全燒毀，如圖4 所示。

圖4 熔融物引燃實(shí)驗(yàn)2

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在鋼管上進(jìn)行電焊（電焊機(jī)工作狀態(tài)：電壓380V,電流200A，鋼管及焊條均為起火施工現(xiàn)場(chǎng)提取）作業(yè)過程中，濺落的高溫熔融物能在較短時(shí)間內(nèi)引燃下方2.9m 平臺(tái)上堆放的聚氨酯泡沫碎片，若在聚氨酯泡沫碎片點(diǎn)燃初期不能及時(shí)采取有效的應(yīng)對(duì)措施，聚氨酯泡沫碎片引燃的火勢(shì)將迅速蔓延至整個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，最終將平臺(tái)上放置的實(shí)驗(yàn)材料完全燒毀。

2.4 對(duì)策及建議

針對(duì)聚氨酯保溫材料被高溫熔融物引燃并迅速燃燒的問題，應(yīng)當(dāng)在冷庫(kù)的設(shè)計(jì)建造之初，按照相應(yīng)的消防規(guī)范采用室內(nèi)或者室外消火栓，并針對(duì)冷庫(kù)冷藏間的設(shè)計(jì)溫度采用不同的自動(dòng)滅火系統(tǒng)。使用聚氨酯保溫材料作為保溫內(nèi)層時(shí)，應(yīng)使用惰性材料做水平隔絕層，水平隔絕層的燃點(diǎn)應(yīng)高于冷庫(kù)樓板的燃點(diǎn)。

冷庫(kù)建筑外部墻體應(yīng)設(shè)置隔熱防火分隔帶，通過隔熱防火分隔帶阻斷與冷庫(kù)水平隔絕層之間的接觸。冷庫(kù)的樓梯間在設(shè)計(jì)建造時(shí)應(yīng)保證天然采光及自然通風(fēng)，建造材料使用非燃燒材料。冷庫(kù)在設(shè)計(jì)之初應(yīng)考慮具體的使用規(guī)劃，防止在建造完成后的使用過程中破壞原先設(shè)計(jì)的疏散線路，導(dǎo)致出現(xiàn)疏散距離過長(zhǎng)、安全出口被遮擋的情況。

冷庫(kù)在使用過程中，應(yīng)按照冷庫(kù)設(shè)計(jì)之初的使用規(guī)劃進(jìn)行使用，對(duì)做出更改的情況應(yīng)及時(shí)向有關(guān)部門報(bào)備。加強(qiáng)日常運(yùn)行的巡查工作，嚴(yán)格執(zhí)行日常運(yùn)維措施，建立日常巡查檔案，定期對(duì)消防安全出口、室內(nèi)或者室外消火栓、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)滅火系統(tǒng)等消防安全相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行檢查。在冷庫(kù)的日常運(yùn)維中，積極靈活運(yùn)用信息化、智能化、數(shù)字化手段加強(qiáng)冷凝劑泄漏等安全風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)測(cè)。應(yīng)設(shè)置每次進(jìn)入冷庫(kù)工作的人員數(shù)量上限，建立規(guī)范的人員進(jìn)入管理制度，加強(qiáng)冷庫(kù)內(nèi)人員作業(yè)安全專業(yè)知識(shí)和技能培訓(xùn)。對(duì)涉制冷劑作業(yè)的員工應(yīng)開展相關(guān)的技能培訓(xùn)，對(duì)涉及重大安全隱患的重要崗位，做到持證上崗，定崗定責(zé)，落實(shí)相關(guān)的責(zé)任人，盡量避免災(zāi)害事故的發(fā)生。

在冷庫(kù)的維護(hù)保養(yǎng)過程中，針對(duì)需要維修的部位，事先檢查維修點(diǎn)周圍的可燃物情況。遇到臨時(shí)用到電線的情況，必須使用表面包裹有絕緣層的電線，禁止裸露的電線與保溫層保溫材料直接接觸。維修過程中使用的照明器具，盡量使用燈架固定的低功耗LED 燈進(jìn)行照明。進(jìn)行切割和焊接作業(yè)時(shí)，需要監(jiān)管人員進(jìn)行監(jiān)管作業(yè)，特別注意切割碎屑和高溫熔融物的濺落方向和地點(diǎn)，禁止接觸到保溫層，尤其是保溫材料。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過分析近幾年典型的大跨度空間廠房火災(zāi)撲救案例，分析了冷庫(kù)建筑和火災(zāi)的特點(diǎn)，并針對(duì)冷庫(kù)保溫層常用的聚氨酯保溫材料進(jìn)行了聚氨酯燃燒實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了電焊作業(yè)濺落的高溫熔融物能夠在較短時(shí)間內(nèi)引燃堆放的聚氨酯泡沫碎片并迅速蔓延，針對(duì)聚氨酯保溫材料被高溫熔融物引燃并迅速燃燒的問題提出對(duì)策及建議，為今后規(guī)范冷庫(kù)電焊作業(yè)、預(yù)防此類火災(zāi)的發(fā)生提供參考。