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談煙氣的危害案例與防排煙問題
來源： 時(shí)間：2017-08-03 09:11:40
隨著人們生活水平的提高，建筑物內(nèi)各種室內(nèi)用品及家具利用合成材料的數(shù)量和品種越來越多，不僅熱量釋放速率變化快，其燃燒產(chǎn)生的有害氣體也變得更為復(fù)雜，火災(zāi)煙氣已成為對(duì)人的生命安全威脅大的因素。據(jù)美國消防界統(tǒng)計(jì)，因火災(zāi)而死亡的人中80％是由于吸入毒性氣體而致死的。
一、煙氣造成群死群傷的幾起典型案例
1994年11月27日，星期日，遼寧省阜新市，耐不住寂寞的青年男女紛紛涌向藝苑歌舞廳。13時(shí)28分左右，一男青年將燃燒的報(bào)紙點(diǎn)燃煙卷后又塞進(jìn)座下沙發(fā)引起火災(zāi)。大火迅速蔓延，這場大火造成233人死亡，20人燒傷。同年12月8日18時(shí)18分，新疆克拉瑪依市友誼館舞臺(tái)光柱燈高溫烤燃特利靈質(zhì)地的紗幕引起火災(zāi)，死亡325人，燒傷130人，絕大多數(shù)為7至15歲的中小學(xué)生。2000年12月25日晚，河南省洛陽市東都商廈因操作工人在地下室違章電焊引起火災(zāi)，濃煙迅速蔓延至四樓歌舞廳，造成309人死亡。
這三起火災(zāi)的嚴(yán)重后果，無不是因室內(nèi)有大量可燃物，燃燒時(shí)產(chǎn)生大量濃煙和有毒氣體并迅速蔓延，加上沒有采取有效的通風(fēng)排煙技術(shù)措施而造成的。大多數(shù)死者均系在濃煙中呼吸進(jìn)有毒氣體，昏迷窒息而亡。洛陽“12·25”特大惡性火災(zāi)事故調(diào)查小組成員、安全生產(chǎn)專家、公安部消防局高級(jí)工程師楊志杰痛心地描述了奪命濃煙中300多條生命離去的后一刻：晚7時(shí)，該店的養(yǎng)護(hù)工在負(fù)一層、負(fù)二層的樓梯口違章電焊，飛濺的火花從鋼板中間掉進(jìn)負(fù)二層的沙發(fā)、家具中間，引起火災(zāi)。東都商廈是地下兩層、地上4層的方形建筑，四角原本都有上下的樓梯，但被多家單位分別用鐵柵欄層層分隔。由于地下樓層著火，沒有窗戶散煙，加上地上一、二樓窗戶緊閉，樓梯間像4個(gè)巨大的煙囪，把濃煙迅速吸到頂層四樓正在舉行圣誕舞會(huì)的歌舞廳。燃燒的沙發(fā)烤著墻上的化學(xué)涂料，濃煙中的一氧化碳、硫化氫等有毒成分越來越濃。正常情況下，只要這幾種氣體在空氣中的含量超過3％，房間里的人就會(huì)在一、二分鐘內(nèi)失去知覺，窒息而亡。突然的濃煙使舞廳混亂不堪，整個(gè)舞廳漆黑一團(tuán)。大火熄滅后，四樓沒有一點(diǎn)被燒過的痕跡，但遍地都是尸體。
二、煙氣的產(chǎn)生及危害
煙氣是由燃燒或熱解作用而產(chǎn)生的，散發(fā)于空氣中能被人們看到的燃燒產(chǎn)物叫煙霧，實(shí)際上煙霧是由浮游在空氣中的微小固體顆粒、微小液滴及氣體和蒸氣組成，顆粒的大小在0.01～10微米。煙氣對(duì)人體的危害主要體現(xiàn)在燃燒產(chǎn)生的有毒氣體所引起的窒息和對(duì)人體器官的剌激以及高溫作用等方面。
大部分可燃物質(zhì)都屬于有機(jī)物，它們主要由碳、氫、氧、硫、氮、磷等元素構(gòu)成，燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量有毒氣體，如一氧化碳、氫化氰、二氧化硫、二氧化碳、二氧化氮、氨氣等。這些氣體達(dá)到一定濃度時(shí)，對(duì)人體均有不同程度的危害。例如氰化氫(HCH)是一種迅速致死、窒息性的毒物；二氧化氮(NO2)對(duì)肺剌激性強(qiáng)，能引起即刻死亡以及滯后性傷害；氨氣(NH3)有剌激性，有難以忍受的氣味，對(duì)眼、鼻有強(qiáng)烈刺激作用；氯化氫(HCL)是呼吸道刺激劑，吸附于顆粒上的HCL的潛在威脅性較之等量的HCL氣體要大。
三、煙氣在建筑物內(nèi)蔓延規(guī)律
1.煙氣在著火房間內(nèi)向上升騰過程中，遇到頂棚后向四周水平擴(kuò)散并受到周圍建筑圍護(hù)體的阻擋和冷卻，有沿墻向下流動(dòng)的趨勢，煙氣不斷產(chǎn)生，上部煙層逐漸增厚，到達(dá)門窗開口以下時(shí)，通過開啟的門窗洞口向室外和走廊擴(kuò)散。如此時(shí)門窗關(guān)閉，煙層將繼續(xù)增厚，至室內(nèi)溫度升高到一定值(一般為200～300℃)時(shí)，門窗上的玻璃破裂，煙氣從門窗的缺口處向室外和走廊擴(kuò)散。
2.煙氣在走廊內(nèi)流動(dòng)時(shí)，從房間內(nèi)流向走廊內(nèi)的煙氣，開始附貼在天棚下流動(dòng)，流動(dòng)的速度一般為每秒0.5～0.8米，由于受到冷卻和空氣混合，煙層逐漸變厚。火災(zāi)實(shí)驗(yàn)表明，在火勢旺盛階段，煙氣從室內(nèi)流出后呈層流狀態(tài)沿走廊的天棚流動(dòng)，并且煙層厚度經(jīng)過20米至30米距離也不會(huì)變化。但在流動(dòng)過程中，煙層如受到梁和其他突出物的阻礙，以及受到室外空氣進(jìn)入或通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)氣流的干擾，其層流的距離將會(huì)縮短而形成紊流狀態(tài)。
3.煙氣沿樓梯間、電梯井、管道井等豎井流動(dòng)時(shí)，當(dāng)室內(nèi)空氣溫度高于室外時(shí)，氣流將通過建筑物中和面以下的各層外墻進(jìn)入，由于室內(nèi)外空氣容量的不同而產(chǎn)生浮力。建筑物內(nèi)上部壓力大于室外壓力，下部的壓力小于室外壓力。當(dāng)外墻上有開口時(shí)，通過建筑物上部的開口，室內(nèi)空氣流向室外；通過下部的開口，室外空氣流向室內(nèi)。這種現(xiàn)象就是建筑物的煙囪效應(yīng)。這一現(xiàn)象平時(shí)對(duì)建筑物內(nèi)空氣的流動(dòng)起著重要的作用。在火災(zāi)時(shí)，由于燃燒放出的大量熱量，室內(nèi)溫度快速升高，建筑物的煙囪效應(yīng)更加顯著，使火災(zāi)的蔓延更加迅速，垂直向上的速度約3～4米/秒。
四、采取的防排煙技術(shù)措施
1.對(duì)建筑材料和家具的阻燃處理，減少煙氣的產(chǎn)生
煙氣是可燃(B2級(jí))材料燃燒的產(chǎn)物。建筑物的耐火等級(jí)應(yīng)為一、二級(jí)，其承重構(gòu)件應(yīng)采用不燃材料，非承重構(gòu)件也應(yīng)采用不燃材料，僅條件非常困難時(shí)可采用少量可燃材料。在室內(nèi)裝修時(shí)，須盡量采用不燃(A級(jí))或難燃(B1級(jí))材料，特別是頂棚應(yīng)采用不燃裝修材料，頂棚材料燃燒性能應(yīng)高于墻面，墻面應(yīng)高于地面；一般規(guī)定樓梯間的裝修材料應(yīng)采用A級(jí)；門廳和走道的頂棚應(yīng)采用A級(jí)材料，其墻面和地面的裝修材料應(yīng)采用不低于B1級(jí)材料。對(duì)可燃材料(如木質(zhì)材料、紡織物)應(yīng)作阻燃處理；使用的電氣線路應(yīng)選用低鹵類絕緣層線纜；對(duì)有機(jī)物(如塑料)材料應(yīng)進(jìn)行抑煙劑技術(shù)處理，以減少煙氣生成量和毒性。
2.控制煙氣水平、垂直方向蔓延速度，延長煙氣危害來臨時(shí)間
根據(jù)消防技術(shù)規(guī)范要求，在建筑物的水平方向應(yīng)設(shè)置防煙分區(qū)，防煙分區(qū)不得跨越防火分區(qū)，面積不超過500平方米，采用梁、防煙垂壁(高度不小于500毫米)、隔墻等圍護(hù)設(shè)施將煙氣臨時(shí)控制在一定區(qū)域內(nèi)，阻擋煙氣在水平方向迅速蔓延；在每層對(duì)管道井、電纜井、玻璃幕墻與外墻之間的空隙應(yīng)采用防火堵料進(jìn)行封堵，使煙氣不能自下而上自然流動(dòng)；對(duì)電梯井、樓梯間，應(yīng)采用設(shè)置前室、封閉樓梯間，入口設(shè)置向疏散方向開啟的防火門，阻隔空氣流動(dòng)路徑，以減小煙囪效應(yīng)，防止煙氣迅速進(jìn)入。
3.設(shè)置通風(fēng)、排煙設(shè)施，及時(shí)消除煙氣
在房間、內(nèi)走道、樓梯間的外墻上設(shè)置可開啟窗戶，窗戶面積不應(yīng)小于房間面積的5％、走道的2％，靠外墻的樓梯間每五層內(nèi)可開啟外窗面積不應(yīng)小于2平方米，如果能保持室內(nèi)空氣流動(dòng)，煙氣就能夠自然排出。如房間、內(nèi)走道沒有自然通風(fēng)排煙條件，則應(yīng)增設(shè)機(jī)械排煙設(shè)施，排煙量應(yīng)按防煙區(qū)面積每平方米不小于60立方(當(dāng)排煙風(fēng)機(jī)負(fù)擔(dān)兩個(gè)以上防煙分區(qū)時(shí)，應(yīng)按大防煙區(qū)面積每平方米不小于120立方)計(jì)算；排煙口應(yīng)設(shè)在頂棚下或墻上側(cè)，不應(yīng)緊靠出口，以及時(shí)排除煙氣，自然或強(qiáng)制排煙系統(tǒng)經(jīng)常被用于控制煙氣使之保持在一定的高度，因而使在煙氣下面逃生成為可能。不具備自然排煙條件或建筑高度超過50米的一類公共建筑和建筑高度超過100米的居住建筑的樓梯間及前室應(yīng)設(shè)機(jī)械送風(fēng)防煙設(shè)施，增大樓梯間(40～60Pa)及前室(20～30Pa)內(nèi)氣壓，與走道形成一個(gè)氣壓差，以阻止煙氣從內(nèi)走道滲入，使人們能夠從無煙的樓梯間到達(dá)室外地面。
4.發(fā)展化學(xué)消煙技術(shù)
理論上火災(zāi)煙氣中有毒成分為一些酸性物質(zhì)或可溶于水的物質(zhì)，煙氣的本質(zhì)是一種氣溶膠，因此向煙氣噴灑能中和酸性物質(zhì)的化學(xué)藥劑和水，可消除煙氣中的大量有毒物質(zhì)，或使氣溶膠凝聚消除煙氣的減光性，從而使人們能從煙氣中安全逃生。為此，我們應(yīng)加強(qiáng)對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的研究和開發(fā)利用。