室内火灾轰燃的危害及应对措施

聂耸

摘要：文章针对室内火灾轰燃进行分析，介绍了近年来一些国内外比较大的轰燃火灾，结合轰燃的定义、室内火灾轰燃发生的原理、轰燃发生前的征兆、轰燃的特点、影响轰燃发生的控制因素等轰燃的基本知识，为消防队员在扑救室内火灾时保证自身安全进行指导，指明了室内火灾轰燃的危害，并针对这些危害提出了消防部队在面临室内火灾轰然发生前后的技战术应对措施。希望通过研究分析能够加强消防部队应对室内火灾轰燃的处理能力，从而能最大限度地减小危害，促进救援行动的顺利进行，推动消防工作的发展。

关键词： 室内火灾轰燃；危害；应对措施

通常情况下，可以将受限空间火灾的发展划分为四个阶段，即增长阶段、轰燃阶段、完全发展阶段和消退阶段。其中轰燃的发生意味着火势的失控，轰燃导致的高温会对建筑物自身结构安全产生严重影响，强大的破坏力极易造成群死群伤事故与巨额财产损失，被视为室内火灾发展的危险信号。

随着社会的发展，轰燃火灾会越来越多，这其中室内火灾的轰燃将占很大一部分，一旦发生轰燃必然造成重大伤亡，现阶段消防部队也不能很好的处理轰燃火灾，对轰燃火灾尤其是室内火灾轰燃的研究迫在眉睫。

建筑火灾中，室内火灾从局部燃烧急剧地扩大到所有材料表面开始燃烧的现象叫轰燃。目前，室内火灾的轰燃是消防部队面临的一个难题，一旦轰燃发生时室内有人员没有及时疏散和撤离，生还的可能性极小。同时轰燃还对室内财产和建筑产生灾难性的破坏。因此，有必要对室内轰燃现象的危害及应对它的措施进行深入的研究，掌握其发生的基本规律，这样才能尽可能地防止轰燃的发生，减少财产损失，便于消防队员营救被困人员，如果发生轰燃，消防队员能够在发生轰然前撤离，也能够防止建筑物倒塌造成人员伤亡，这将对火灾的防治工作起到重要的指导作用。

室内可燃物大面积同时开始燃烧，标志着火灾充分发展阶段的开始， 室内所有的可燃物都可产生轰燃，轰燃的出现是燃烧释放的热量大量积累的结果。只要明火使可燃物的温度上升至其自燃温度，就会有足够的气体热分解产物释放出来并被引燃。燃烧生成的热烟气在顶棚下的积累，将使顶棚和墙壁上部（两部分合称扩展顶棚）受到加热；同时，扩展顶棚温度的升高又以辐射形式增大反馈到可燃物的热通量。热辐射反馈是由火灾从墙壁、地板及天花板反馈到房间其它空间的能量。随着燃烧的持续，热烟气层的厚度和温度都在不断增加，反馈的热辐射也不断增大，使得可燃物的燃烧速率不断增大。随着可燃物的燃烧速率的增大，当室内火源的释热速率达到发生轰燃时的临界释热速率，轰燃就会发生。简单地说轰燃是温度驱动事件。它要求火灾能量反馈到房间物品使物品快速升温并自发着火。

轰燃警报信号包括高热量， 它来自火的综合作用和来自房间辐射热。这种热很强烈， 包括区域内的消防员可以感觉到消防战斗服快速地升温，可以认为是轰燃即将发生的标志。

黑烟是轰燃的标志。这里说的浓黑烟是黑到在烟中看不到任何颜色， 黑烟就像轮胎燃烧时的那种。该浓黑烟包含许多未燃燃料， 被称为“黑火”。该“黑火”仅需要合适的空气混合就能点燃。黑烟也含有很大的能量， 能够快速滚动着火区域， 将热量传至空处和隐蔽区域。“黑火”将增大阁楼的火灾蔓延和烟气爆炸可能性。

影响轰燃发生最重要的两个因素是辐射和对流情况，也就是上层烟气的热量得失关系，如果接收的热量大于损失的热量，则轰燃可以发生。目前普遍认为影响因素有以下几点：

可燃物的热释放速率是轰燃发生的主要影响因素，其与火焰的高度、辐射热通量有直接的关系，火灾的发展和轰燃的发生与之密切相关，室内可燃物的热释放速率越大就越容易发生轰燃。曾绪斌等通过墙角火试验分析了热释放速率对室内火灾的重要影响，认为不同的热释放速率及释放量直接影响火焰传播的快慢和室内烟气温度的高低，对室内火灾的发展有决定性的影响。也就是说，如果室内可燃物的热释放速率足够小，就不会引起轰燃的发生。

研究还表明，火源位置对轰燃发生时所需要的临界释热速率有很大的影响。若火源靠近墙壁或墙角、堆积高度大时，达到轰燃所需要的临界热释放速率将会减小；墙面和顶棚都布置有可燃物时，比仅在墙面有可燃物时的火焰蔓延速率快， 且轰燃的危险性大；房间的可燃装修面积越大、部位越靠上，发生轰燃的可能性越大，且发生轰燃越早，火灾危险性越大。

轰燃是燃料控制向通风控制转变的过程。研究认为燃料控制向通风控制转变的判据与通风因子W0H03/2（W0和H0分别为通风口宽度和高度） 呈线性关系。通风因子较小时，火灾室内和室外的通风不好，对燃烧来讲表现为供氧不足，因此燃烧受通风控制，通风控制燃烧是受限空间的开口大小处在一定范围、火区发展达到一定规模时出现的现象；当通风因子足够大时，火灾室内和室外通风自由，空气供给充足，室内燃烧和开放空间的燃烧已无本质上的差别，此时燃烧受燃料控制。排烟、送风条件对轰燃的影响都很大，且两者相互关联。在燃料因素固定情况下，排烟量与送风量之比大于某一数值，轰燃就不会发生。因此，应该在建筑内合理设置排烟送风设施，一方面可以在火灾初期保证人员安全疏散；另一方面同时还可以使室内的大量热量及可燃蒸气及时排除，降低着火区温度，抑制轰燃的发生。此外，窗户的形状对上部楼层火灾安全有很大的影响。在窗户宽度相同情况下，如果窗户的高度和面积减小，则温度和烟气浓度对高楼层的威胁增大；在相同的窗户高度和位置下，如果窗户变宽，则温度和烟气浓度对高楼层的影响也会加大。

材料的热惯性（kρc）是其热传导率k、密度ρ和比热容c的乘积，是综合表示材料导热能力和吸热能力的指标。内衬、装修材料的热传导率小绝热性能好，燃烧产生的热量向室外散失少，室内温度升高快，则达到轰燃时的火源体积将大大减小；比热容小，则吸收热量的能力小， 温度升高快，在同样情况下会向室内辐射更多的热量， 因而更加危险。壁面温度的无量纲数Uc存在一个最大值，该值与壁面材料的热惯性成反比，即热惯性越小，壁面温度越高，在腔室火灾的发展过程中，越容易发生轰燃。如果内衬、装修材料可燃，则增加了室内的火灾荷载，使轰燃发生的可能性大大增加。

试验表明，同样载荷的可燃物在受限空间内（氧气充足的情况下） 的燃烧速率和危险性比室外大。如果建筑室内的围墙、顶棚的面积足够大，以至于可以忽略室内效应，那么燃烧就类似于室外火灾，轰燃发生的可能性就小；顶棚的高度越高，热烟气从底部向顶棚流动需要的时间就越长，从而向四周蔓延的速度就越慢，因而使轰燃发生的时间延长。

轰燃在现代建筑内极易发生，由于火灾荷载空前增加、燃烧物发出大量热量，热量急剧膨胀，而得不到及时放泄，温度急剧上升，燃烧速度更快，放热速率更大。随着火灾的延续，火势的发展将愈演愈烈，从而在火场上会形成相对集中的高热中心区，温度将达到1000℃以上，且持续时间长。如果没有防护装备，在发生轰燃时人不可能存活下来，即使有防护装备，也只能在轰燃的房间停留极短的时间。

空气中正常含氧量为21%，轰燃时由于可燃物迅速燃烧，空气中的氧气被大量消耗。氧气含量为12%～15%时，人的呼吸就会急促、头痛、眩晕、浑身疲劳无力，动作迟钝；当氧气含量为2%～3%时，人在45秒内会立即死亡。轰燃后当人进入室内时，就会导致人员窒息甚至死亡。同时CO2是许多可燃物燃烧的主要产物，CO2含量过高会刺激呼吸系统，引起呼吸加快，从而产生窒息作用。

燃烧产物中含有多种毒性和刺激性气体，如CO、SO2 、HCN 等，这些气体的含量极易超过人体正常生理所允许的最低浓度，造成中毒或刺激性危害。当烟气中含有各种有毒气体的含量超过人正常生理所允许的最低浓度时，就会造成中毒死亡。

轰燃发生后会伴随有喷出火焰和飞火等，会绕开门窗、飞出建筑孔洞、形成新的火焰传播途径、造成火势迅速蔓延。同时猛然增大的热辐射也可能引燃邻近的可燃物品，造成火势的跨越式蔓延，从而引发新的灾害。

对火源进行扑灭，降低火源的热释放速率。尽量对墙角的起火部位优先处理。由于上部装修对轰燃影响更大，因此，轰燃前水枪冷却应遵循“先上部后下部，先墙角后墙壁”的顺序。

排烟、送风条件对轰燃形成的影响都很大。在燃料因素固定情况下， 排烟量与送风量之比大于某一数值（即通风因子扩大变成敞开燃烧时） ， 轰燃就不发生。因此，在火灾初期，应尽早加强通风、排烟，提高散热速率，从而破坏轰燃发生的条件。

室内火灾轰燃发生前，有一个稳定的阶段，当超过这个阶段，温度稍有升高，就有发生轰燃的可能，减低室内的温度，可以使火灾的发展维持在稳定阶段，避免轰燃的发生。超高压细水雾可以有效地降低室内的温度，细水雾在遇到火场高温时会迅速吸收热量变成水蒸气，水蒸气是由无数细小液滴构成的，它的体积可膨胀1640倍，将会吸收大量的热量，使火焰及气流温度迅速冷却至100oC以下，可以有效地降低火场温度，抑制燃烧。另外，产生的水蒸气还可以稀释室内燃烧气体，既能快速有效地灭火，又能有效地保障消防队员的人身安全。

轰燃发生后，易出现喷出火焰、飞火和强烈的热辐射。现场指挥员应看清火势走向，控制火势。加强对门、窗、楼板孔洞、竖井、管线、闷顶的控制；对火灾威胁的邻近区域进行冷却、搬迁、破拆等。如果火场面积过大，应立即要求增援。

轰燃发生后，火场高温对建筑有较大破坏作用，此时应派出专人观察建筑的基本情况。在可能的情况下，尽量保护承重构件。应使用开花水枪，尽量避免直接冲击高温的墙柱。一旦火势难以控制，火灾发生时间较长就应警惕建筑倒塌的可能，及时下达撤出现场的命令。

发生轰燃火灾后，通常有效的方法是内攻火点。此时，应在确保建筑不会倒塌的情况下，挑选业务熟练、技术过硬、头脑冷静、经验丰富的队员组成突击队，身穿防火隔热服、佩带呼吸器、携带通信器材等，以3～5人为一组进入火场进行扑救。内攻时应选择正确的路线，做到“上下安全、前后通畅、左右保护、掩护前进”。即上要避免天花板和重物掉落，下要避免塌陷或高温火区，向前可以进攻火点，向后可以迅速撤离火场。

参考文献：

[1]刘嘉. 通风开口对轰燃影响的试验研究[D]. 四川：西南交通大学， 2010.

[2]张颖. 轰燃和逆通风[J]. 消防技术与产品信息， 2006（6）.

[3]曾绪斌， 赵成刚， 伍萍. 浅析热释放对室内火灾的影响[J]. 消防技术与产品信息， 2005（1）.

[4]胡克旭， 李金宝. 室内火灾轰燃研究的动态述评[J]. 四川建筑科学研究， 2004（1）.

[5]王霁. 建筑火灾轰燃的影响因素与预测[J]. 安全与环境工程，2010（1）.

（作者简介：聂 耸（1979.11-），男，本科，现任武警河南省消防总队新乡市消防支队司令部战训科科长，助理工程师，武警少校警衔，近年来主要从事战训业务方面的研究。）