火灾烟气冷却技术

2012年在瑞典Revinge举行的MSB的火灾特性课程上，其中列举了很多关于扑救室内火灾的方法。

在内攻过程中进行火灾烟气冷却，对灭火过程会产生积极的影响。在2012年佛兰芒布拉班特的PIVO举办了三场课程中，澳大利亚教练John McDonough现场就烟气冷却发表了看法。

瑞典和澳大利亚都将烟气冷却技术发展到了一个新的高度。

所以什么是烟气冷却技术呢？

1、处于发展阶段的火灾

消防员培训的重点通常都放在火灾烟气冷却上。

消防员进入充满高温烟气的房间是十分危险的。

因为这些烟气可能会由于轰然而被点燃往往盲目通风就会引发的轰燃、回燃等等。

在火灾的发展阶段，烟气可以将火场分为两个气流层。

在天花板处形成一层烟气层，下面是空气层。随着燃烧加剧，上层烟气会变得越来越黑，越来越热，越来越浓。

在烟气层下部存在有相对新鲜空气的区域，此区域中空气的温度与外界温度差别不大。

但是在烟气层内部，能见度几乎为零

这时使用3D技术，消防员不仅能够冷却烟气，还可以保持烟气层下方的能见度。

2、3D技术

水枪雾状水的喷射角度为40°至60°，水以脉冲的形式进入烟气层。水枪与地板呈45°或者更大的角度。

这样做是为了让水枪手将几个短脉冲射流射向烟气层的不同位置，使水枪脉冲射流覆盖整个房间。

图1和图2分别描绘了3个不同角度的脉冲射流。

实际上，需要根据房间的宽度来调整脉冲射流的数量。

3D技术要求脉冲射流产生的水雾砸在烟气层内蒸发。消防员通过良好训练就能使大部分水在烟气层内蒸发。

图1 在火灾发展阶段，水枪手正在冷却烟气层中的烟气

使用3D技术冷却烟气具有双重作用。

首先，水温度升高和蒸发需要吸收热量。随后，新形成的蒸汽将进一步升温。经过冷却的烟气的温度和蒸汽的温度之间必然会达到平衡。

水蒸发转化为水蒸气所需的能量来自烟气层。已经被冷却的烟气层被点燃的可能性很小。

另外，烟气层对其下面的物体（桌子，椅子，沙发，橱柜......）的辐射热量也会减少。这也降低了发生轰燃的危险。

图2  从水枪手的角度来看3D技术

为了达到冷却烟气层的目的，于是使用一系列脉冲射流射入烟气层。

第一个脉冲射流射指向左侧，第二个脉冲射流指向射向中间，第三个脉冲射流指向射向右侧。

3D技术改善火场环境的第二种方式是在烟气层中充入大量水蒸气。

当水滴蒸发时，会产生大量蒸汽，同时烟气层会缩小，将形成可燃气体和水蒸气的混合物。

与烟气不同的是，水蒸气是不可燃的。这使得烟气层的可燃性降低。

这种情况被称为烟气层的“惰化”。

脉冲射流意味着使用更少量的水。不管是高压水枪还是低压水枪喷射，每射流一次只消耗一升或两升水。

这与使用两支流量大约为150-200L/min的水枪效果相同。

这种形式可防止过量用水造成的水渍损失。其次，节约消防车中的水，将剩余的水用来扑灭火灾。

另外，3D技术还能保持烟气层的稳定性。

应用该技术后，两个独立区域仍然存在。

一个充满热烟气、能见度低的区域存在与天花板上；在底部，另一个区域由高能见度的新鲜空气组成。

如果使用连续射流而不是脉冲射流，烟气层将被完全破坏。

两个独立的区域将混合起来。这使得火场环境恶化，房间底部的温度会高，能见度降低。

打破烟气层的平衡将对房间中的被困者造成伤害。

3、长脉冲射流

人们大多数情况下会将3D技术与短脉冲射流等同对待。但是短脉冲射流只能使有限的水进入烟气层中蒸发。

在火灾发展阶段，这是一种安全和高效的方法。然而，这种技术的冷却能力相当有限。

澳大利亚的John McDonough说，在如下情况中短脉冲射流可能很难起到作用：

当消防员通过走廊向发生全燃火的卧室推进时，尽管大部分热量会通过窗户排出，但热烟气也会进入走廊，使用短脉冲射流来吸收这样大量的热量是不可能的。

因此除了短脉冲射流，John McDonough还提倡使用长脉冲射流。

左图显示水枪与地面的夹角为45°，水锥角度约40°-60°。

右图显示水枪与地面的夹角约为30°，水锥角度约30°。

当使用长脉冲射流时，与短脉冲射流或3D技术相比，发生了一些变化。

水枪与地面的夹角减小到约30°，锥形喷雾的角度也减小到30°。

对于长脉冲射流，水枪口首先快速打开，然后在2秒钟后缓慢关闭，这样做就增加了喷射的水量。

除此之外，脉冲射流的范围也增大。这使得水枪手可以冷却较远距离的热烟气。

对于高温热烟气，长脉冲射流比短脉冲射流的效果好。

短脉冲射流的水在离开水枪口后，很短时间就完全蒸发。在高温热烟气进入走廊或房间的情况下，使用长脉冲射流可以提高安全性。