随著(zhe)人們生活水平的提高,建築物内各種室内用品及家具利用合成材料的數量和品種越來越多,不僅熱量釋放速率變化快,其燃燒産生的有害氣體也變得更爲複雜,火災煙氣已成爲對人的生命安全威脅-大的因素。據美國消防界統計,因火災而死亡的人中80%是由於(yú)吸入毒性氣體而緻死的。
一、煙氣(qì)造成群死群傷的幾(jǐ)起典型案例
1994年11月27日,星期日,遼甯省阜新市,耐不住寂寞的青年男女紛紛湧向藝苑歌舞廳。13時28分左右,一男青年将燃燒的報(bào)紙點燃煙卷後又塞進座下沙發引起火災。大火迅速蔓延,這場(chǎng)大火造成233人死亡,20人燒傷。同年12月8日18時18分,新疆克拉瑪依市友誼館舞台光柱燈高溫烤燃特利靈質地的紗幕引起火災,死亡325人,燒傷130人,絕大多數爲7至15歲的中小學生。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,濃煙迅速蔓延至四樓歌舞廳,造成309人死亡。
這三起火災的嚴重後果,無不是因室内有大量可燃物,燃燒時産生大量濃煙和有毒氣體並(bìng)迅速蔓延,加上沒有採取有效的通風排煙技術措施而造成的。大多數死者均系在濃煙中呼吸進有毒氣體,昏迷窒息而亡。洛陽“12·25”特大惡性火災事故調查小組成員、--安全生産專家、公安部消防局高級工程師楊志傑痛心地描述瞭奪命濃煙中300多條生命離去的-後一刻:晚7時,該店的養護工在負一層、負二層的樓梯口違章電焊,飛濺的火花從鋼闆中間掉進負二層的沙發、家具中間,引起火災。東都商廈是地下兩層、地上4層的方形建築,四角原本都有上下的樓梯,但被多家單位分别用鐵栅欄層層分隔。由於地下樓層著(zhe)火,沒有窗戶散煙,加上地上一、二樓窗戶緊閉,樓梯間像4個巨大的煙囪,把濃煙迅速吸到頂層四樓正在舉行聖誕舞會的歌舞廳。燃燒的沙發烤著(zhe)牆上的化學塗料,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,隻要這幾種氣體在空氣中的含量超過3%,房間裏的人就會在一、二分鍾内失去知覺,窒息而亡。突然的濃煙使舞廳混亂不堪,整個舞廳漆黑一團。大火熄滅後,四樓沒有一點被燒過的痕迹,但遍地都是屍體。
二、煙氣的産生及危害
煙氣是由燃燒或熱解作用而産(chǎn)生的,散發於(yú)空氣中能被人們看到的燃燒産(chǎn)物叫煙霧,實際上煙霧是由浮遊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。煙氣對人體的危害主要體現在燃燒産(chǎn)生的有毒氣體所引起的窒息和對人體器官的剌激以及高溫作用等方面。
大部分可燃物質都屬於(yú)有機物,它們主要由碳、氫、氧、硫、氮、磷等元素構成,燃燒時會産(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。這些氣體達到一定濃度時,對人體均有不同程度的危害。例如氰化氫(HCH)是一種迅速緻死、窒息性的毒物;二氧化氮(NO2)對肺剌激性強,能引起即刻死亡以及滞後性傷害;氨氣(NH3)有剌激性,有難以忍受的氣味,對眼、鼻有強烈刺激作用;氯化氫(HCL)是呼吸道刺激劑,吸附於(yú)顆粒上的HCL的潛在威脅性較之等量的HCL氣體要大。
三、煙氣(qì)在建築物内蔓延規(guī)律
1.煙氣在著(zhe)火房間内向上升騰過程中,遇到頂棚後向四周水平擴散並(bìng)受到周圍建築圍護體的阻擋和冷卻,有沿牆向下流動的趨勢,煙氣不斷産生,上部煙層逐漸增厚,到達門窗開口以下時,通過開啓的門窗洞口向室外和走廊擴散。如此時門窗關閉,煙層将繼續增厚,至室内溫度升高到一定值(一般爲200~300℃)時,門窗上的玻璃破裂,煙氣從門窗的缺口處向室外和走廊擴散。
2.煙氣在走廊内流動時,從房間内流向走廊内的煙氣,開始附貼在天棚下流動,流動的速度一般爲每秒0.5~0.8米,由於(yú)受到冷卻和空氣混合,煙層逐漸變厚。火災實驗表明,在火勢旺盛階段,煙氣從室内流出後呈層流狀态沿走廊的天棚流動,並(bìng)且煙層厚度經過20米至30米距離也不會變化。但在流動過程中,煙層如受到梁和其他突出物的阻礙,以及受到室外空氣進入或通風空調系統氣流的幹擾,其層流的距離将會縮短而形成紊流狀态。
3.煙氣沿樓梯間、電梯井、管道井等豎井流動時,當室内空氣溫度高於(yú)室外時,氣流将通過建築物中和面以下的各層外牆進入,由於(yú)室内外空氣容量的不同而産生浮力。建築物内上部壓力大於(yú)室外壓力,下部的壓力小於(yú)室外壓力。當外牆上有開口時,通過建築物上部的開口,室内空氣流向室外;通過下部的開口,室外空氣流向室内。這種現象就是建築物的煙囪效應。這一現象平時對建築物内空氣的流動起著(zhe)重要的作用。在火災時,由於(yú)燃燒放出的大量熱量,室内溫度快速升高,建築物的煙囪效應更加顯著,使火災的蔓延更加迅速,垂直向上的速度約3~4米/秒。
四、採取的防排煙技術措施
1.對建築材料和家具的阻燃處(chù)理,減少煙氣的産(chǎn)生
煙氣是可燃(B2級)材料燃燒的産物。建築物的耐火等級應爲一、二級,其承重構件應採(cǎi)用不燃材料,非承重構件也應採(cǎi)用不燃材料,僅條件非常困難時可採(cǎi)用少量可燃材料。在室内裝修時,須盡量採(cǎi)用不燃(A級)或難燃(B1級)材料,特别是頂棚應採(cǎi)用不燃裝修材料,頂棚材料燃燒性能應高於(yú)牆面,牆面應高於(yú)地面;一般規定樓梯間的裝修材料應採(cǎi)用A級;門廳和走道的頂棚應採(cǎi)用A級材料,其牆面和地面的裝修材料應採(cǎi)用不低於(yú)B1級材料。對可燃材料(如木質材料、紡織物)應作阻燃處理;使用的電氣線路應選用低鹵類絕緣層線纜;對有機物(如塑料)材料應進行抑煙劑技術處理,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(zhǎng)煙氣危害來臨時間(jiān)
根據消防技術規範要求,在建築物的水平方向應設置防煙分區,防煙分區不得跨越防火分區,面積不超過500平方米,採(cǎi)用梁、防煙垂壁(高度不小於(yú)500毫米)、隔牆等圍護設施将煙氣臨時控制在一定區域内,阻擋煙氣在水平方向迅速蔓延;在每層對管道井、電纜井、玻璃幕牆與外牆之間的空隙應採(cǎi)用防火堵料進行封堵,使煙氣不能自下而上自然流動;對電梯井、樓梯間,應採(cǎi)用設置前室、封閉樓梯間,入口設置向疏散方向開啓的防火門,阻隔空氣流動路徑,以減小煙囪效應,防止煙氣迅速進入。
3.設置通風(fēng)、排煙設施,及時消除煙氣(qì)
在房間、内走道、樓梯間的外牆上設置可開啓窗戶,窗戶面積不應小於(yú)房間面積的5%、走道的2%,靠外牆的樓梯間每五層内可開啓外窗面積不應小於(yú)2平方米,如果能保持室内空氣流動,煙氣就能夠自然排出。如房間、内走道沒有自然通風排煙條件,則應增設機械排煙設施,排煙量應按防煙區面積每平方米不小於(yú)60立方(當排煙風機負擔兩個以上防煙分區時,應按-大防煙區面積每平方米不小於(yú)120立方)計算;排煙口應設在頂棚下或牆上側,不應緊靠出口,以及時排除煙氣,自然或強制排煙系統經常被用於(yú)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爲可能。不具備(bèi)自然排煙條件或建築高度超過50米的一類公共建築和建築高度超過100米的居住建築的樓梯間及前室應設機械送風防煙設施,增大樓梯間(40~60Pa)及前室(20~30Pa)内氣壓,與走道形成一個氣壓差,以阻止煙氣從内走道滲入,使人們能夠從無煙的樓梯間到達室外地面。
4.發展化學消煙技術
理論上火災煙氣中有毒成分爲一些酸性物質或可溶於(yú)水的物質,煙氣的本質是一種氣溶膠,因此向煙氣噴灑能中和酸性物質的化學藥劑和水,可消除煙氣中的大量有毒物質,或使氣溶膠凝聚消除煙氣的減光性,從(cóng)而使人們能從(cóng)煙氣中安全逃生。爲此,我們應加強對此項技術的研究和開發利用。