• 您所在的位置:
  • 山东消防协会 > 学术园地 > 正文
  • 火旋风对建筑火灾的影响及扑救对策_学术园地_山东消防协会

    火旋风对建筑火灾的影响及扑救对策

  • 作者:admin
  • 发布时间:2012-4-27 15:13:38
  • 浏览次数:14847
  •  【字号
  • [关闭]
  •   

     

    火旋风对建筑火灾的影响及扑救对策

    张继明刘滨

    (沾化县公安消防大队 山东 沾化256800

    摘 要:文章简要介绍了室内火旋风的概念、发生条件和对建筑火灾的影响,尤其是利用图像介绍了室内火旋风具有在火焰的运动过程中,它不仅具有向上运动的羽流速度,而且还具有水平方向的旋转速度的特性。在对火旋风进行理论分析的基础上,重点阐述了室内火旋风对灭火救援的影响,并提出了室内火旋风扑救的技战术措施,以及对灭火指挥员应对火旋风现象应采取的战术方法。

    关键词:消防 建筑火灾 火旋风 救援对策

    Fire cyclone on building fire of effect and the fighting countermeasures

    Zhang Jiming  Liu Bin

    (zhanhua County public security fire brigade  Shandong  zhanhua 256,800)

    Summary: article briefly describes has indoor fire cyclone of concept, and occurs conditions and on building fire of effect, especially using image describes has indoor fire cyclone has in flame of movement process in the, it not only has up movement of feather flow speed, and also has level direction of rotating speed of characteristics. Cyclone based on a theoretical analysis of fire, focus on the Interior fire whirl effect on fire-fighting and rescue, and raised indoor fire whirlwind fighting techniques and tactics of measures and fire commanders response fire whirlwind phenomena, tactical methods to be adopted.

    Keywords: fire fire whirlwind building fire and rescue countermeasures

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     


    作者简介:张继明,男,工学学士,毕业于山东建筑大学建筑工程专业,沾化县公安消防大队工程师,主要从事建筑防火监督,E-mail: bzzjm119@sina.com刘滨,男,硕士,毕业于武警学院安全工程专业,沾化县消防中队中队长,从事火灾理论研究,E-mailliubin7208@163.com

     

     

     

    1 引言

    火旋风是可燃物燃烧所形成的火焰的一种特殊存在方式。在火焰的运动过程中,它不仅具有向上运动的羽流速度,而且还具有水平方向的旋转速度。发生于室内火灾中的旋转火焰由于有更快的燃烧速度,更大的辐射输出量,在旋转中心的小区域内热量释放更集中,还有无法预料的烟气运动而更具有破坏性,这点与传统意义上的火旋风是大不相同的。因此科学地认识这些行为对于实施正确的灭火救援行动,有效地扑灭建筑室内火灾,避免较大的人员伤亡具有十分重要的意义。

    2 火旋风概述

    2.1 火旋风的概念及其发生条件

    由于大气温度分布的不均匀,导致气体的密度出现梯度落差,这种气体密度的不均匀分布必然会在火焰内部和其周围环境之间产生一个压力差,引起气体的流动,从而形成上升气流的羽流运动;同时,由于火焰内部的斜压性,在受到地球磁场的作用时,使火焰产生旋转,就形成了火旋风[1]

    火旋风是可燃物燃烧所形成的火焰的一种特殊存在方式。在火焰的运动过程中,它不仅具有水平方向的旋转速度,而且还具有向上运动的羽流速度[2][3]。图1即为火羽在有外部环流的环境条件下的结构示意图。对于火旋风来说,其旋转运动的强度与其本身的燃料燃烧条件和其周围环境空气的特性密切相关。其本身的条件包括燃料的种类和燃料的湿度等因素,这些因素决定了其火焰燃烧时的发热量和火焰温度等特性参数;而其周围环境空气的特性则包括空气的温度、湿度和环境风的速度等因素。

    火旋风的产生需要三个基本条件:旋转流、流体汇和摩擦力。旋转流用来产生对流柱旋转所需的角动量,对流柱平面上由于热膨胀产生压力差,水平方向上的流体流入中心,填补因为浮力而向上流走的流体,这样的对流柱被称为流体汇[4][5]

     

     

     

     

     


    1 火羽在有外部环流影响下的结构示意图

    2.2 火旋风造成的危害

    火旋风是火灾中的一种现象,其实质是一种有化学反应的有旋流动,尤其是在森林火灾中经常出现,是一种像龙卷风一样的强对流火灾现象。它是高能量火的一个典型代表,也是产生飞火的直接原因。   

    火旋风是一种具有潜在灾难性后果的火灾形式,这些浮力驱动的旋转火羽会增加自然产生或灾后引起的火灾所造成的危害。研究表明,这些漩涡驱动的火羽的长度和速度大幅增加,而且会明显地改变卷吸和燃烧的动力学特性[6][7]。火旋风燃烧速度快,温度高,在火灾中出现火旋风将加速火灾的蔓延和扩展。在火灾扑救过程中,也很难抑制和扑灭火旋风,火灾中火旋风一旦发生将会造成更多的人员伤亡和重大的财产损失。1923Great Kanto地震造成的火旋风就导致了三万八千余人的死亡[8]

    3 火旋风对灭火救援的影响

    从火旋风的发生条件来看,其对灭火救援人员具有较大的威胁。广大消防指战员应充分认识火旋风对火灾扑救的影响,采取正确的灭火与救人行动,有效的避免不必要的人员伤亡。

    3.1 火旋风极易造成建筑构件的破坏和倒塌

    与普通的室内火灾相比,火焰的旋转使燃料的燃烧速度和升温速率显著加快,房间内热烟气的温度和地面的辐射热通量值都大幅升高,温度可瞬间达到1000℃,极易造成建筑构件的破坏和倒塌。表1 为火场高温对建筑构件承载能力的影响[9], 可以看出, 高温和强热辐射容易引起建筑构件的破坏和倒塌,从而引起更大的灾害。

     

    1 不同温度下钢筋混凝土的表面破损情况

    温度(

    表面破损情况

    400-500

    出现小于2mm的裂纹

    600

    裂缝变宽变深

    800

    局部表面脱落

     

    3.2 火旋风威胁救援和被困人员生命安全

    由于火旋风具有水平方向的旋转速度,会很快引燃周围的其他物体,而达到全面燃烧阶段。这时热量急剧膨胀,由于得不到及时放泄,温度急剧上升形成轰燃,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。易使人体心脏跳动加速,同时出汗增多,人体很快就产生疲劳脱水,当热的强度超过人体不能承受的界限时,人就会很快死亡;另外由于人体吸入大量的热气到肺部,使血压急剧下降,毛细血管受破坏,从而导致血液系统破坏,人也会很快死亡。同时,火灾会产生大量烟气,使得能见度大大降低,并且烟气对人的眼睛有极大的刺激,使人不能睁开眼睛,影响了人的行进速度,给消防队扑灭火灾带来极大的不便。

    4 火旋风的防控技战术研究

    目前国内外对建筑火灾火旋风现象的研究不多,相关技术理论也不成熟。在次,笔者凭借自己的理论研究和工作经验对消防队员在灭火救援过程中如何预防火旋风的发生,以及火旋风发生时应注意的事项进行讨论。

    4.1 加强第一出动的力量调度,发挥多警钟协同作战优势

    在扑救室内火旋风火灾时,要采取集中优势兵力打歼灭战的战术,将手抬泵、大功率水罐车、高喷车、登高车、多功能车等一次性调度到位,争取灭火工作的主动权。一是消防调度指挥中心要根据受理火警掌握的情况,加强第一出动,要充分考虑室内建筑人员多,火灾扑救困难等实际情况,加强第一出动力量调度。二是指挥员到达现场,发现火势猛,被困人员多,现场混乱时,要及时向当地政府和公安机关报告情况,以便及时调集公安、武警到场维护秩序,加强警戒,管制交通,协助消防队开展灭火救人。三是要及时向总队报告,请求相邻城市消防支队的增援,实行片区联动,跨区域联合作战,充分发挥多警种协同作战,技术装备资源共享的优势,始终使局势处于受控状态,使灭火工作处于主动。

    4.2 合理部署首到力量,及时调派增援力量

    由于火旋风具有水平方向的旋转速度,因此对于室内火旋风的扑救,堵截火势蔓延显得极为重要,一般消防队到场火势已处于猛烈阶段,火势蔓延速度极快。因此在大面积的燃烧现场,首到指挥员要有全局观,做到迅速堵截,敢于取舍,贯彻“先控制、后消灭”的战术原则,掌握现场的两个要素:一是火势发展情况及其受威胁程度;二是水源情况,由这两点判断进攻路线和部署战斗任务。在增援力量未到达之前,要把中队的力量用在最关键的地方,战线不能拉的太长,以免顾此失彼,造成更大损失。

    4.3 要加强火情侦察,及时掌握室内建筑在火灾中的动态信息

    室内火旋风发生后, 建筑物由于燃烧和持续高温的作用, 各承重构件都已失去原有的承载能力, 加之长时间的燃烧, 往往会发生局部坍塌或整体倒塌事故。此时, 现场应当设置观察哨密切监视建筑物变形情况。一旦建筑出现裂缝、变形或发出异常的声响, 要采取紧急撤退行动, 力避人员伤亡。在可能的情况下, 要尽量保护建筑的承重构件, 使用开花水枪进行冷却, 要注意避免用直流水或水炮直接冲击高温的墙柱。一旦火势难以控制住, 火灾发生时间较长就应警惕建筑倒塌的可能性, 现场指挥员要了解各承重构件的耐火极限, 并根据现场实际情况及时下达撤退命令, 坚决贯彻“救人第一, 科学施救”的指导思想。

    4.4 把握灭火救人主线,有效控制局面

    室内火旋风发生后,必须把救人,控制火势蔓延放在第一位。对人员集中的室内建筑,指挥员到达现场后,在无建筑倒塌危险的情况下,应首先部署力量,打开救人通道,全力疏散搜救被困人员,尽最大努力减少人员伤亡。要根据火场形势、火势的发展方向,部署有效兵力阻止火势蔓延,为救人创造条件,救人前要扑灭通道周围火势,为救人开辟通道,确保救人工作的开展;对可能引起室内变形,导致建筑倒塌的火势要迅速控制消灭。救人和控制火势,防止建筑倒塌是整个灭火过程的两个主线,指挥员要两相兼顾,防止顾此失彼。拯救生命和疏散人员是任何火场上优先考虑和竭力实现的首要目标,对于室内建筑火灾,有效控制火势,防止建筑倒塌,减少人员伤亡对于各级指挥员也是不能忽视的问题。

    4.5 运用细水雾等灭火措施, 防止火旋风的蔓延扩大

    为了研究细水雾对火旋风的灭火抑制作用,火灾科学国家重点实验室的秦俊和廖光煊就细水雾对火旋风的抑制作用进行了探索性实验,并用 LDVAPV系统和红外热像仪对细水雾作用下火旋风的流场和温度场进行了实验测量。实验结果表明:细水雾能抑制火旋风的产生, 其抑制机理是冷却和稀释氧气浓度来使火焰逐渐变小直至熄灭。细水雾喷嘴喷出的微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, 它的体积可膨胀1640, 将会吸收大量的热量, 可以有效降低火场温度, 同时消耗大的氧气, 抑制燃烧,使火焰及气流温度迅速冷却至100 ℃以下, 既能快速有效灭火, 又能有效地保障消防队员的人身安全。

    5 结束语

    消防指挥员只有充分认识到建筑火灾火旋风的危害性及其发生的条件,才能正确实施灭火战术行动,有效避免人员伤亡,最大限度的降低火旋风造成的损失。受实验条件和理论知识的限制,火灾科学界对于火旋风理论的研究不多,对其发生机理的研究还处在初级阶段,但随着研究的不断深入,消防部队要紧密结合火灾理论知识,不断完善扑救室内火灾的技战术,科学的实施灭火救援行动,以最大限度的减少人员伤亡和火灾损失。

     

    参考文献

    [1] 夏云春,王清安.旋转火焰动力学特性的研究[J]火灾科学,200312(4)209-212

    [2] W. M. T. Ashurst, P. A. Mcmurtry. Flame Generation of Vorticity: Vortex Dipoles from Monopole [J]. Combust Sci. &Tech, 1989, 66:17.

    [3] X. Jiang, K. H. Liu. Direct numerical simulation of the near field dynamics of rectangular reactive plume [J]. International J. of Heat and Fluid Flow, 2001, 22(6): 633642.

    [4]   俊,廖光煊,万玉田,范志航.火旋风的模拟实验研究[J]火灾科学,200211(2)7983

    [5]   俊,廖光煊,王喜世,范志航.红外热成像方法测量火旋风温度的实验研究[J]激光与红外,200232(1)3336

    [6] T. Hirano, K. Saito. Fire spread phenomena: The role of observation in experiment [J]. Progress in Energy and Combustion Science, 1994,20: 461–485.

    [7] F. Battaglia, K. B. McGrattan, R.G. Rehm, H.R.Baum. Simulating Fire Whirls. Technical Report NISTIR 6341 [R]. National Institute of Standards and Technology, 1999.

    [8] Keng Hoo Chuah, Genichiro Kushida. The prediction of flame heights and flame shapes of small fire whirls [C]. Proceedings of the Combustion Institute. 2007, 31: 25992606.

    [9] 范维澄,孙金华,陆守香.火灾风险评估方法学[M].北京:科学出版社,2004144

     

    发表评论
  • 评论标题:
  • 评论内容:
  • 署    名:    验证码: dwbkxh
  • [通知通报]
  • 山东消防协会脱钩公告
  • [通知通报]
  • 关于《注册消防工程师资格考试综
  • [通知通报]
  • 关于征订《注册消防工程师资格考
  • [通知通报]
  • 关于举办“第四届中国(山东)国
  • [工作动态]
  • 台湾中华消防协会代表团到山东交
  • [工作动态]
  • 山东消防协会被省民政厅确定为5
  • [工作动态]
  • 山东省公安消防总队马先宏政委参
  • [工作动态]
  • 省委常委、政法委书记张江汀参观
  • [法律法规]
  • 公安部关于修改《火灾事故调查规
  • [法律法规]
  • 一级注册消防工程师资格考核认定
  • [法律法规]
  • 注册消防工程师资格考试实施办
  • [法律法规]
  • 消防产品监督管理规定
  • [消防监督]
  • 旅社安全出口数量不足 莱山消防
  • [消防监督]
  • 办公楼未经审核擅自施工 临沂消
  • [消防监督]
  • 危化品企业设施故障隐患多 广饶
  • [消防监督]
  • 群众举报物流公司内藏"炸弹"
  • [标准规范]
  • 《火灾报警系统无线通信功能通用
  • [标准规范]
  • 《低压二氧化碳灭火系统及部件》
  • [标准规范]
  • 《火灾自动报警系统设计规范》发
  • [标准规范]
  • 《正压式消防空气呼吸器》行业标
  • [学术园地]
  • 基于物联网的消防应急疏散系统
  • [学术园地]
  • 聚氨酯燃烧热值测定结果的不确定
  • [学术园地]
  • 自动喷水灭火系统设计流量的计算
  • [学术园地]
  • 火灾事故预防中的时间因素
  • [科技信息]
  • 兰州高层建筑火患令人忧 消防力
  • [科技信息]
  • 专家破解香格里拉古城火灾之谜
  • [科技信息]
  • 七氟丙烷气体泡沫灭火系统研制成
  • [科技信息]
  • 探火管自动灭火装置工程应用技术
  • [他山之石]
  • 北京市民可通过微博微信报警求助
  • [他山之石]
  • 贵州福泉市消防创新给消火栓戴上
  • [他山之石]
  • 中山:企业提高员工素质 上岗第
  • [他山之石]
  • 内蒙古自治区政府96万重奖上年
  • [咨询建议]
  • 关于报考注册消防工程师的问题
  • [咨询建议]
  • 咨询消防工程师考试订书相关事宜
  • [咨询建议]
  • 关于灭火器维修资质办理事宜
  • [咨询建议]
  • 关于注册消防工程师教材