冷库火灾扑救中的极端火现象研究

代凤华 李光明

近年来，随着食品加工、生物医药、冷链物流等行业的快速发展，冷冻冷藏需求高速增长，截至2022年底，全国生产型、分配型冷库规模达9700 万吨，其中半数以上为老库和改造库，冷藏车保有量达40 万辆。冷库建筑类型多样，行业标准化程度低，消防安全风险高，近10年来，全国发生了多起有影响的冷库火灾事故。2013年6月3 日，吉林省德惠市宝源丰禽业有限公司发生火灾，1.7万平方米厂房在极短时间内全部过火，并引起液氨装置爆炸燃烧，造成121 人死亡、76 人受伤，直接经济损失1.82 亿元[1]。2017年11月18 日，北京市大兴区西红门镇新建二村聚福缘公寓地下冷库发生火灾，火灾初期发生数次爆炸并蔓延扩大，造成19 人死亡、8 人受伤。2018年6月1 日，四川省达州市好一新商贸城地下冷库发生火灾，因冷库回燃导致火势失控，烧毁建筑5.1 万m2，造成1 人死亡，直接经济损失0.92 亿元[2]。以上冷库火灾均发生了快速火、爆炸和回燃等极端火现象，导致火势失控和人员伤亡。冷库与普通仓储建筑的结构存在着显著差异，冷库出入口少，很少或没有窗口，内部敷设聚氨酯、聚苯乙烯等保温材料，这些保温材料在冷库内部形成一个完整的内壳，犹如保温瓶的内胆一样[3]，使冷库具备良好的密闭保温性能，这种结构特点是引发极端火现象的根本原因。因建筑结构的差异、保温材料燃烧性能的不同，冷库极端火的类型差别较大。

1 冷库结构型式及特点

冷库是采用人工制冷降温并具有保冷功能的仓储建筑，主要由冷却间、冻结间、冷却物冷藏间、冻结物冷藏间、冰库等组成，具体由储藏品种和加工工艺决定，储藏品种不同、工艺不同，主体建筑的组合也不一样，行业内划分冷库类型时主要参照以下三类标准。

1.1 按规模和用途分类

冷藏间或冰库的公称容积大于20000m3的为大型冷库，5000-20000m3的为中型冷库，小于5000m3的为小型冷库[4]。按冷库储存用途不同，分高温冷库和低温冷库。高温冷库温度一般为0℃，用于储存蔬菜、水果、蛋、奶和干制食品。低温冷库温度一般为-18℃至-23℃，用于储存肉、禽、鱼、虾等。

1.2 按制冷类型分类

冷库制冷剂类型很多，我国冷库常用的制冷剂主要是氨、烷烃类和卤代烷烃类制冷剂。氨属于乙类危险化学品，在空气中的浓度达到16%-25%时能发生燃烧和爆炸，但因其制冷性能好、价格低廉、压力适中、单位容积制冷量大等优点被大型冷库广泛使用，其引发火灾、爆炸、中毒事故也较多。烷烃类制冷剂无毒、易燃、易爆；卤代烷烃类制冷剂无毒、不燃、不爆，这两类制冷剂主要用于小型的中低温冷冻系统。卤代烷烃类制冷剂包含氟利昂，氟利昂会造成温室效应，正逐步被更安全环保的制冷剂替代。

1.3 按建筑结构分类

冷库的建筑结构形式主要分为土建库和装配库两大类。土建库主体和地下承重结构均采用钢筋混凝土，围护结构采用砖石砌成，墙体、地板、屋顶和楼板均进行隔热防潮处理。土建库耐火等级高，可建成多层冷库，火灾时建筑结构和密闭性不易被破坏，极端火现象以回燃、爆炸为主。装配库通常采用钢结构框架及地板、侧板、顶板和角板组装而成，此类板材一般为两层钢板充注聚氨酯泡沫的夹心式结构，装配库空间高大，耐火等级低，易倒塌，极端火现象以快速火为主。

虽然冷库类型多样，但其建造的保温材料基本相似，主要有聚氨酯、聚苯乙烯、酚醛树脂、玻璃棉、岩棉等五类，聚氨酯、聚苯乙烯属易燃材料（B3 级），因其具备优异的热阻性能和较高性价比，采用这两类保温材料的冷库存量极大，其本质安全性极低，导致火灾事故频发。酚醛树脂属难燃材料（B1 级），其保温性能和热稳定性能均较好，是新一代冷库保温材料，可完全取代聚氨酯、聚苯乙烯，在发达国家已广泛应用，但在我国应用还较少。玻璃棉和岩棉属不燃材料（A 级），因施工难度大、易受潮湿影响，冷库建造使用较少或局部使用。

2 冷库极端火现象的类型及危害

通过查阅文献和火灾案例，冷库火灾中的极端火现象主要有轰燃、回燃、爆炸和快速火现象。其中，爆炸还可分为保温材料的热分解气体爆炸、制冷剂的物理和化学爆炸、易燃易爆危险品的爆炸。

2.1 轰燃

轰燃是室内火灾由局部燃烧转变为全面燃烧的瞬态过程，通常发生在初期火灾的末段。随着冷库初期火灾的发展，燃烧产生的热量在冷库内部不断累积，并通过热辐射持续加热冷库内的固体可燃物，冷库良好的隔热性增加了内部热辐射的反馈效率，当热辐射通量大于30KW/m2、热烟气层温度达到600℃以上时，轰燃很快发生，整个冷库所有的固体可燃物全部陷入猛烈燃烧。轰燃是对冷库结构破坏性最大的极端火现象，冷库内原本局部的、低强度的燃烧迅速发展为整个空间的全面燃烧，导致冷库变形、裂缝、倒塌。高温冷库、装配式冷库、建造期间的冷库发生轰燃的案例最多。2022年8月10 日，杭州市淳安县鼓山某物流冷库因工人违章切割引燃制冷管线外保温材料引发火灾，随后轰燃并猛烈燃烧，历经12 个小时才被扑灭。

2.2 回燃

回燃是冷库通风不良、燃烧处于缺氧状况时，由于新鲜空气的引入导致热烟气爆炸式的燃烧现象。回燃通常伴随着喷射状烟气团、火焰射流或巨大的火球，回燃造成冷库温度迅速升高，并能引起冷库轰燃，具有极大的破坏性。回燃可以发生在冷库火灾的任何阶段，触发回燃的关键因素有三个，一是炙热缺氧的内部环境；二是气态可燃物的持续累积；三是通风条件的突然改变。如四川达州好一新商贸城地下冷库火灾，由于冷库租户冒然打开地下一层冷库门，导致新鲜空气进入冷库引发剧烈回燃，冷库喷射出巨大的火球并引燃周围商铺，造成火势迅速蔓延扩大。

2.3 爆炸

冷库爆炸与其建造、运行中涉及的保温材料和化学危险品密切相关。一是氨设备及输送管道爆炸。如吉林德惠宝源丰禽业有限公司特大火灾，液氨管道爆炸造成23 处破损，使得大量氨气泄漏介入燃烧。二是保温材料热分解气体爆炸。如北京市大兴区西红门镇新建二村聚福缘公寓地下冷库火灾，聚氨酯保温材料热分解气体和制冷剂发生了多次爆炸，造成火势迅速蔓延和大量人员伤亡。此外，2017年5月18 日发生的福建省莆田市莆永高速鲁Q 牌照冷藏货柜车火灾和2022年1月3 日发生的山东青岛胶州利生源食用菌有限公司火灾，同样发生了聚氨酯保温材料热分解气体爆炸，分别造成2 名消防员牺牲。三是冷库建造阶段易燃易爆危险品的爆炸。如2008年1月7 日，韩国利川Korea2000 公司的冷库地下室在进行墙壁和顶棚隔热层作业时，电焊火花造成汽油蒸气爆炸，随后引发连续爆炸和猛烈燃烧，造成40 人死亡，10 人受伤。

2.4 快速火

冷库快速火表现为爆发式的快速燃烧现象，这种燃烧主要是速度极快的延烧，与回燃和轰燃的燃烧机理和蔓延方式截然不同。聚氨酯常被人形容为“固体汽油”，造成此现象原因主要是聚氨酯的高度易燃性，一旦被引燃即出现一过式的快速燃烧过程，快速火现象主要发生在大空间低温厂房和在建冷库。如吉林省德惠市宝源丰禽业有限公司特大火灾案例，该单位主厂房及内表面喷涂的聚氨酯泡沫氧指数为22.9%-23.4%，冷库墙体及其屋面内表面喷涂的聚氨酯泡沫氧指数为23.8%，均属于B3 级易燃品，燃烧速度极快，整座厂房在极短时间内全部过火，厂内工人来不及逃生，造成了群死群伤。2018年3月13 日，江苏省泰州市江苏天和食品有限公司冷库在改建过程中，焊渣引燃了地面及墙面的聚氨酯泡沫，并在数秒时间内发展成失控火灾，造成9 人死亡、18 人受伤，直接经济损失约1435 万元。

3 防范冷库极端火现象的难点

冷库火灾的四类极端火现象，其类型和发生条件与冷库的建筑情况密切相关，消防指挥员通常根据火灾态势的趋势性变化判断极端火征兆，这主要依靠消防指挥员的个人经验和临场判断，缺乏标准化的决策指标，这是防范极端火现象的困难所在。

3.1 燃烧猛烈，蔓延迅速，战机难以把握

战机是对灭火救援行动有利且能够扭转火场局面的契机，以装配式钢结构冷库为例，该类型的冷库火灾发展蔓延以快速火为主，从初起到猛烈燃烧的过程极短，且猛烈燃烧阶段的火场温度一般为800—1000℃，而钢结构建筑失去静态平衡稳定性的临界温度仅为500℃，如不能充分冷却冷库的梁、柱、楼板、屋顶，一般20 分钟左右就会倒塌。但消防指挥员面临的棘手问题在于，形成大流量且持续的供水需要很长的准备时间，很难在冷库倒塌前完成部署，从而失去有效控火的战机，冷库一旦发生倒塌，不仅造成消防员伤亡，后续灭火战斗也会非常困难。2005年8月2 日，蒙牛乳业（马鞍山）有限公司冰淇淋厂北冷库发生火灾，该建筑长80m、宽40m、高22m，屋顶为钢架结构，虽然现场指挥员部署车载水炮灭火冷却，但因供水强度不足、冷却不均匀，该冷库屋顶仍发生了坍塌，造成3 名消防员牺牲，投资2.5 亿元的冰淇淋生产线也被烧毁。

3.2 密闭良好，烟热积聚，易造成人员伤亡

冷库建筑良好的密闭保温性能，严重影响火灾时的排烟散热，在浓烟、高温、黑暗环境中，受紧张、恐惧、焦虑等情绪影响，消防员对火场态势的感知能力钝化，冷库密闭复杂的结构也不利于指挥员掌握内攻消防员的位置和身体状况，极端火现象发生时，很难及时撤离。此外，高温环境易造成冷库货架变形倒塌，阻挡撤退路线或埋压水带线路，导致消防员被困火场；内攻编组人员未能做到同进同出，导致消防员掉队失联，这些安全风险酿成了数起冷库灭火伤亡案例。2018年9月19 日，新疆五家渠市枣园西街园艺场保鲜库火灾，因发生回燃，造成1 名内攻灭火的消防员牺牲。2022年8月11 日，重庆巴南区尚峰物流配送中心冷库发生火灾，1 个侦查小组在内攻搜救期间遭遇回燃，造成1 名消防员牺牲、2 名消防员受伤。

3.3 灾情复杂，类型多样，内攻作战困难

2021年12月31 日，辽宁大连新长兴市场地下二层冷库发生火灾，易燃的保温材料引发了快速火现象，烧毁地下二层的4 个冷库，过火面积1000 余m2，造成8 人死亡、1 名消防员牺牲[5]。发生火灾的冷库与停车场、市场、商场、仓库等不同业态设置在同一栋建筑内，增加了整个建筑的火灾暴露风险和极端火发生的概率。此类多业态建筑的功能布局复杂、进攻路线长、次生灾害风险大，除防范极端火现象之外，还要防止消防员失联、窒息、热射病和氨中毒等。类似案例还有四川达州好一新商贸城火灾，因内部分隔复杂、火灾荷载大、高温烟气排放不畅，导致建筑内部反复复燃，消防员每20 分钟必须撤出轮换，内攻灭火非常困难，火灾持续60 余个小时才被扑灭。

4 消除极端火现象的策略

扑救冷库火灾时，消防指挥员要把消除极端火现象作为灭火指挥的重要任务，避免其发展为难控或失控火灾。笔者曾指挥扑救多起冷库火灾，经历过不同类型的极端火现象，根据火场具体情况，提升火场态势感知能力，改变冷库内部烟热环境，强化特种装备的综合运用，取得了理想的灭火效果。

4.1 空地结合侦查灭火策略

通过部署具备融合模式、可见光模式、红外模式的多功能消防无人机，实时监测着火冷库的全域温度分布情况，为消防指挥决策提供准确的火场热环境信息。冷库火灾初期，首先到场的消防站指挥员负责指挥无人机升空侦查，利用无人机可见光模式查看冷库周边情况，确定车辆停靠位置、进攻方向、水源情况。随后切换至无人机的融合模式查看冷库内部火势蔓延范围和烟热情况，通过4G 通信终端和作战指挥APP 将无人机的侦查数据传送至119 指挥中心、全勤指挥部和增援消防站指挥员，使各级指挥员掌握冷库火灾的实时情况。全勤指挥部到场后，在无人机侦查的基础上，通过查看冷库预案、平面图等资料，不断调整优化灭火策略，持续监测冷库火势变化情况，一旦发现有极端火征兆，立即通知相关人员撤离避险。无人机还能够引导地面水炮射水、排烟车排烟，消防指挥员通过无人机融合模式能够直观的评估灭火和排烟效果，极大提升了侦查和灭火的效率。

4.2 惰化窒息灭火策略

选择在冷库外墙靠近地面处破拆孔洞，孔洞高度小于2m，宽度能允许部署排烟车、排烟机器人、水驱动排烟机、正压式排烟机、高压细水雾即可，利用大仰角持续向冷库内喷射雾状水，冷却稀释冷库上层的热烟气，待冷库内部水蒸汽的含量达到30%以上时，即可使冷库火灾熄灭。该策略适用于可燃荷载较少的中小型冷库火灾，使用无人机的红外模式动态掌握冷库内的温度变化，如果温度出现线性下降且低于100℃，就标志着这种灭火策略取得成功。该策略需要消防救援人员密切配合，不能急于求成，对消防作业面不足、水源缺乏的冷库火灾现场非常有效。遇有地下小型冷库火灾，可采取封堵出口并灌注液态二氧化碳的窒息灭火策略，灌注结束后的封堵时间应达到24 小时以上，如内部温度低于100℃、氧含量低于14%，可判定明火熄灭。

2021年10月27 日，郑州市中牟县泰安街一老旧冷库在拆除内部钢结构期间，因违章切割引燃冷库内聚氨酯保温层发生火灾，造成1 人失联。该冷库为砖混结构，总建筑面积1864m2，东侧紧邻仓库，西侧为树林，南侧为围墙和空地，北侧为内部道路。冷库由1 至7 号库组成，共分为两个部分，其中，1 至4号库相互连通，面积约1075m2；5 至7 号库相互连通，面积约789m2；1-4 号库与5-7 号库各有独立出口，通过共同的连廊通向室外。受复杂的现场环境和建筑结构影响，内攻灭火极其困难，冷库先后发生2 次剧烈回燃。消防人员接管现场指挥后，在3 号、6 号库外墙破拆孔洞，部署1 辆排烟车、2 台排烟机器人、3 台水驱动排烟机持续向冷库内喷射雾状水，运用惰化窒息灭火策略成功扑灭了火灾。

4.3 正压式排烟灭火策略

选择在靠近冷库起火位置的外立面上部破拆排烟口，在冷库的入口处部署排烟车或排烟机器人向冷库内部正压送风，驱动内部高温烟气通过破拆口排出，正压送风的风速宜在3m/s 以下，风速过大易造成冷库轰燃或回燃。消防指挥员要密切观察排烟效果，并在排烟口部署水枪或水炮掩护，防止高温烟气排出时遇空气燃烧，如排烟效果满意则可破拆增加排烟口，提升排烟效率。如遇有强风天气，严禁在冷库的上风向破拆排烟口，否则，不仅导致烟热排放不畅，强风倒灌冷库还会引起轰燃，正确的做法是在冷库下风向的背风处破拆，降低强风对排烟的影响。

2020年12月15 日，郑州市惠济区鲜意物流公司冷库发生火灾，随后发生轰燃。该仓库东西长110m、南北宽85m，高10m，二层钢架结构，着火部位为冷库第二层。仓库东、南侧为围墙，西侧为大型广告牌，北侧为冷库场院。由于冷库密闭性极好，火灾蔓延途径隐蔽，内部烟热集聚，水枪水炮射流受阻挡无法直击火点，灭火作战非常困难。消防人员接管现场指挥后，组织破拆冷库北、东、西侧外立面，在冷库北侧场院内部署2 辆排烟车正压送风吹扫冷库内的热烟气，部署4 个车载炮堵截自西向东蔓延的火势。同时运用空地结合侦查灭火策略，部署2 台无人机监测第二层热烟气吹扫效果和温度变化情况。随后，在排烟车正压送风掩护下，部署6支水枪内攻搜剿残火，成功扑灭了该冷库大火。

4.4 水炮外攻灭火策略

遇有建筑纵深大、货架高度大、满库运行的冷库火灾，轰燃发生时间早，消防员内攻灭火还会面临回燃、倒塌、迷失方向、窒息、热射病等威胁，此类火灾应采取水炮外攻灭火策略。选择冷库相对的两个外立面靠近屋顶的部位破拆孔洞，上风向部署高喷车射水，水炮要抵近孔洞向库内喷射充实水柱，下风向孔洞用于排烟，直至火势得到控制。该策略实施要点，一是破拆和射水位置应在冷库外立面的高处，低处破拆射水很难穿透货架覆盖整个火场。二是按照灭火供水强度不低于0.2L/s.m2和实际过火面积估算实际用水量，明确火场供水方法，确定部署的水炮数量。三是内部火势控制之前，不得大面积破拆，保持冷库相对密闭，主要利用水炮覆盖灭火。四是冷库下风向应部署监护水枪，但不得向孔洞内射水，待冷库内部火势得到控制后，再综合运用正压排烟灭火策略和空地侦查灭火策略，直至完全扑灭火灾[6]。

5 结语

冷库火灾的扑救难度大，潜在危险因素多，消防指挥员要掌握极端火现象的发生场景和触发条件，善于用大概率思维应对小概率事件，提升冷库火灾发展过程的风险识别和判断能力。对建筑结构复杂和体量较大的冷库火灾，抓住能够扭转火场态势的主要方面，综合运用以上四类策略，稳扎稳打，灵活调整，提升冷库火灾的综合救援水平。