刍议火场移动消烟技术

●杨志增

(武警学院 消防指挥系，河北 廊坊 065000)

刍议火场移动消烟技术

●杨志增

(武警学院 消防指挥系，河北 廊坊 065000)

在火灾扑救过程中，快速有效地消除火场烟气，对成功灭火和保证人民的生命财产安全至关重要。火场消烟是火场排烟技术中一项特殊的方法。介绍火场消烟技术的机理和作用，对比分析了水雾消烟和化学消烟的技术及方法，并通过实例探讨水雾消烟的优势，给出选择消排烟方式应注意的问题，对科学高效灭火救援具有一定的借鉴意义。

火场消烟；排烟方法；水雾消烟；化学消烟

0 引言

火给人类带来了文明、光明和温暖，但火灾却给人类的生命财产带来巨大的危害。“国际消防技术委员会”对全球火灾调查统计表明，近几年全球每年发生600～700万起火灾，大约有6.5～7.5万人在火灾中丧命。火场中可燃物燃烧会产生大量的火灾烟气，火灾烟气具有毒害性、遮光性、高温性、窒息性和刺激性，已成为火场人员疏散和消防队员进行灭火救援的最大障碍。因此，在火灾扑救过程中，能否快速有效地实施火场排烟，对成功灭火和保证人民的生命财产安全，起着重要的作用。

在火灾扑救中，火场消烟是火场排烟的一项重要手段和方法，在某些特殊的建筑环境下，如大空间建筑、地下建筑、隧道等，排烟机无法开展负压排烟或者采用自然排烟效果差等排烟量不足的情况下，利用消烟设备可以迅速降低火场中烟气的浓度，进而可以降低火场环境温度和烟气毒性，增强透光性，高效完成排烟任务，有利于提高消防救援人员处置火灾的能力，实施有效灭火。目前，在我国消防部队中，各级消防指挥员对火场消烟的重要性认识更加明确，但是还缺少开展相关方面的理论研究和实战经验总结。因此，开展火场消烟的研究对提高我国消防部队的灭火救援能力具有重要意义。

1 火场移动消烟机理及作用

1.1 消烟机理分析

按照消烟技术的工作机理可分为两类，一类是物理型消烟，如利用喷雾水枪或水驱动消烟机喷射出的雾状水、高倍数泡沫消烟，可以有效吸附烟粒子，降低火场温度，洗刷作用明显；另一类是化学型消烟[1]，利用化学消烟剂和烟粒子进行化学反应后消烟，消除烟气中的有毒气体，这种方法来自于工业除尘，具有降温和除尘等效果。

1.2 消烟的基本作用

1.2.1 降低火场温度

火灾中烟气温度取决于易燃物质燃烧所放出的热量。在使用喷雾水枪、水力消烟机排烟时，其喷射出来的雾状水进入到火场中，通过水的气化蒸发可带走火场中大量的热量，迅速降低火场环境温度，有效地保护火场人员的生命安全。使用高倍数泡沫扑救地下建筑火灾时，也具有同样地效果。

1.2.2 降低有毒气体浓度，提高含氧量

建筑物发生火灾后，易产生大量有毒有害的高温烟气，火场的有毒气体主要有CO、HCN、HCL、HF等，人在吸入这些有毒气体后会导致中毒，甚至是死亡。特别是在地下建筑中，有毒烟气很难消除，给消防部队的灭火救援造成巨大困难。在需要扑救含有大量有毒烟气的火灾时，使用喷雾水可短时间内迅速吸收大量有毒有害气体，消除有毒气体对人员的危害，从而保障消防救援人员能够顺利开展灭火救援工作。

1.2.3 洗刷作用明显

喷雾水枪和水力消烟机所喷射的雾状水、高倍数泡沫所携带的大量水分可有效吸附烟粒子，形成大液滴后降落到地面，净化空气，提高火场可见度，为灭火救援行动提供有力支持。使用消烟剂也可有效消除封闭空间中的烟粒子，消烟剂中的有效成分与烟粒子发生化学反应，迅速减少烟粒子中的焦油、炭黑等遮光成分，从而提高能见度。

1.2.4 特别适合扑救地下建筑等密闭空间火灾

地下建筑密闭效果好，通风效果差，一旦发生火灾，热量易大量聚集并不易扩散，导致地下建筑火场温度高达800～900 ℃，甚至1 000 ℃以上。灼热的烟气在地下建筑内很难散出，并可能出现轰燃现象，严重威胁火场消防人员的安全[2]。水驱动消烟机、喷雾水枪及高倍数泡沫所携带的大量水进入到地下火场后，经过降温等灭火作用，可迅速降低地下建筑内气体温度，有助于迅速开展火场侦查、扑救明火等灭火战斗行动。

2 消烟技术分类

2.1 水雾消烟

水雾消烟是一种物理消烟技术。水雾消烟的原理就是利用细水雾液滴对烟粒子的吸附作用，提高火场能见度，并且能快速降温、降毒，有助于提高火场含氧量。水雾消烟效率高，并且消烟成本较低，对环境破坏小，但存在造成水渍损失的可能性。

2.1.1 利用水驱动排烟消烟机消烟

水驱动排烟消烟机是一种新型的防爆消防装备，是消防部队常用的一种排烟消烟设备，具有排烟和消烟功能，如图1所示。使用时可以与消防车用泵、手抬泵或各种建筑消防泵相连接。回水可以接多功能水枪进行组合消防作业，也可通过水带接到水箱、水池。利用水驱动排烟消烟机进行正压送风，可使携带大量水汽的空气经风机送入火场内部。如在扑救地下建筑火灾中，以入口处为起点利用消烟机送风，可将携带大量水汽的空气送入起火场所内部，最终流向该建筑的专用排烟口或另一出入口而排至室外，从而达到消烟、降毒和排烟的目的。

图1 水驱动排烟消烟机

2.1.2 利用移动喷雾水枪消烟

喷雾水枪是一种喷射雾状水流的消防水枪，对建筑物室内火灾具有很强的灭火能力，同时，还可用于扑救带电设备火灾、可燃粉尘火灾及部分油品火灾等，其雾状喷射功能具有很强的排烟消烟作用。也可以采用多用水枪进行火场消烟，多用水枪是一种可喷射直流射流、雾状射流以及水幕等多种水流的多功能、多用途消防水枪。可在火场上根据实际需要，几种水流相互转换，机动灵活性好，对火场需要适应性好。

喷雾水枪、多用水枪除具有灭火功能外，其重要的作用就是通过喷射雾状射流进行火场排烟消烟。以QW48喷雾水枪为例，在额定压力0.588 MPa下，其射流宽度5.5 m[3]。用于排烟消烟时，根据火场实际情况，选择合适的雾化角，采用单支水枪喷射或者多支水枪组合喷射，可使喷雾射流完全控制烟气的运动，增加火场能见度，减少烟气危害，有效提高灭火效率。

2.1.3 细水雾消烟

细水雾是指雾滴粒径小于400 μm的水雾[4]，相比于喷雾水枪喷出的水雾粒径则更小。细水雾灭火系统是纯物理灭火系统，通过水从液态常温到高温蒸发变成气态的物理作用，达到吸收火场能量和吸附烟粒子的目的。水蒸气在膨胀的过程中能降低火场有毒气体浓度，环保无污染。细水雾系统以其“高效降温、快速灭火、净化烟气、多次灭火、用水量小、绿色环保”等技术优势在国内外被广泛应用于轨道交通、车站设备房及车辆、大型数据中心、电力系统等火灾领域[5]。

2.1.4 利用高倍数泡沫消烟

高倍数泡沫是指发泡倍数为201～1 000倍的泡沫[3]。利用全淹没固定式高倍数泡沫灭火系统或移动式高倍数泡沫消防车扑救地下建筑火灾，采用全淹没式注入到火场内部，使高倍数泡沫深入到火场各个部位，可有效进行火场排烟消烟，降低火灾带来的危害及财产损失。

2.2 化学消烟

化学消烟是用工业消烟的方法进行消烟。从消烟的原理上看，消烟剂实际上就是一种阻燃剂。在现代防火技术中,阻燃剂的复合技术是极其重要的一个方面。目前,各发达国家都对建筑物阻燃处理给予极大的重视，并且日益认识到，采用阻燃处理是防止和减少火灾的战略性措施之一[6]。在某些特殊火灾场合，如火灾危险性大的火场中，可以完成水雾消烟无法完成的任务，并且使用灵活。但化学消烟相比于水雾消烟，消烟效果较为单一，使用成本高，使用后对环境的影响还没有定论。

2.2.1 利用消烟剂化学反应消烟

消烟剂是指加入聚合物能有效减少物质发烟量和烟密度的一种添加剂。消烟剂的种类主要有二茂铁消烟剂((C5H5)2Fe)、钼类消烟剂和氢氧化铝消烟剂等。我国消烟剂的开发和研究起步较晚，消烟剂的品种和类型较少，且主要用于工矿企业中管道消烟。在隧道灭火、地下建筑灭火中可借鉴管道消烟这种方法进行消烟。

2.2.2 利用降温消烟弹消烟

火场快速降温消烟弹是国外某公司新推出的消防产品，2013年被引进到国内。降温消烟弹体积小，重量轻，便于携带，适用于扑救建筑室内火灾、地下建筑火灾、船舱等密闭空间火灾以及无法接近的场所火灾。当消烟弹的保险被打开以后，它可以快速膨胀，将弹壳内的灭火成分以气雾的形态迅速喷出，在30～60 s内对火场迅速降温。一个5 kg重量的消烟弹可以对150 m2的火场在30 s内降温80%以上，可有效辅助消防人员对火场快速开展灭火行动。

3 火场消烟实例分析

对于地下建筑来说，出入口少，密闭性强，空气在地下建筑流通不畅，发生火灾时易生成大量浓烟，并很快充满整个建筑物。烟气不易排出，导致散热缓慢，烟气温度提高较快，一般地下火场气温可高达800～1 000 ℃。在重点部位设置消烟喷雾水枪或者水驱动排烟消烟机，喷出的水雾喷向烟气后，在高温作用下汽化，吸收大量的热，能够快速降低控制区域内的温度，同时通过组合消烟，可建立有效的疏散通道，协助消防战斗人员内功灭火、疏散物资、抢救人员。

对于喷雾水的降温作用，据资料显示，水的汽化热为2 260 kJ·kg-1，比热容为4.2 kJ·kg-1·K-1，在20 ℃时标准气压下干空气的比热容约为1.005 kJ·kg-1·K-1。在恒压状态下，根据热量公式[7]：

(1)

式中，cp为平均比热容，J·kg-1·K-1；m为质量，kg；T1为起始温度，℃；T2为改变后的温度，℃；Q为热量改变值，J。

假设喷雾水温为20 ℃，在喷雾水完全汽化的情况下，一支QW48型喷雾水枪在额定压力0.588MPa下流量为6.83L·s-1[8]，按照式(1)代入常规数据可推算得出，喷雾水每秒钟可吸收的热量为：4.2×103×6.83×(100-20)+6.83×2260×103=15.7×103kJ，供水强度0.15L·s-1·m-2，其控制区域面积为45.5m2。假设控制区域层高3.0m，那么根据气体热量公式计算求得，可将控制区域气体温度每秒钟降低约89.16K。

如果不考虑水的汽化热，那么喷雾水温度由20 ℃升温到100 ℃时，每秒钟可吸入的热量为：4.2×103×6.83×(100-20)=236.4kJ，供水强度仍为0.15L·s-1·m-2，其控制区域面积为45.5m2。假设控制区域层高3.0m，那么根据气体热量公式计算求得，可将控制区域气体温度每秒钟降低约1.34K，每分钟降低为80.6K。通过推算可得出，喷雾水对火场气体降温是十分明显的，如果将控制区域的气体温度由1 000 ℃降至100 ℃以下，即使不考虑水的汽化热，也能在12min内将火场温度降低至100 ℃以下，如果采用多支水枪同时供水喷雾，则可以在更短时间内将温度降低。

4 结论及建议

火场消烟是辅助灭火的重要手段，本文对火场消烟技术进行了归纳和总结，具体分析了水雾消烟和化学消烟的方法、消烟优势和应用场合，并通过消烟实例探讨了水雾消烟的具体应用方法，从理论上验证了火场消烟的火场降温速度。目前，开展火场消烟方面的研究还不成熟，火场消烟技术还需进一步探讨，因此，在实际火灾扑救中选择消排烟的方式时，需注意做好以下几点：(1)加强与起火单位交流沟通，共同确定合理的消排烟方式，避免出现二次污染及次生灾害。(2)做好防止火势蔓延扩大准备。要根据排烟时的实际情况，部署必要的防御力量，防止高温烟气排出时在途经处造成火势蔓延。(3)做好个人安全防护措施，并有针对性的开展训练及灭火演练，增加实战演练的系统性，从而提高消防部队处置火灾的能力。

[1] 姚仁兵.地下建筑防排烟系统设置的探讨[J].中国西部科技，2014，(13):89-105.

[2] 史波波.地下建筑火灾烟气的特点及防排烟措施[J].消防技术与产品信息，2009，(12):7-10.

[3] 张学魁.建筑灭火设施[M].北京：中国人民公安大学出版社，2004.

[4] 魏东.灭火技术学[M].中国人民武装警察部队学院，2011.

[5] 毛泽晨.高压细水雾系统在地铁轨行区防灾中的应用研究[J].城市轨道交通研究，2012，(12):108-113.

[6] 盛超.阻燃剂在防火技术中的应用与发展[C]//消防科技创新与社会安全发展论文集，2014：267-270.

[7] 章熙民,任泽霈,梅飞鸣.传热学[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[8] 李本利.火场供水[M].北京：中国人民公安大学出版社，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

杨志增(1978— )，男，河北香河人，讲师。

D631.6

A

1008-2077(2015)02-0042-04