從火災安全角度關(guān)注陰燃燃燒現象陰燃火災事故
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鄧婷婷
陰燃燃燒是一種典型的從火災安全角度研究的現象。陰燃燃燒是一種高能效、緩慢、低溫和無(wú)火焰的燃燒形式,如“野火燒不盡,春風(fēng)吹又生”所描述現象。它通過(guò)多孔燃料傳播。由于陰燃是在限制氧氣的條件下進(jìn)行的,它有可能產(chǎn)生具有燃料特性的氣體。陰燃最大的特點(diǎn)是沒(méi)有火焰,因而具有隱蔽性,容易被忽略在一定條件下,陰燃可轉化成為有焰燃燒,潛在的火災危害性大稍有不慎,就可能導致大型火災發(fā)生。
2019年12月13日11時(shí)45分左右,浦東新區高東路118號益海嘉里集團上海企業(yè)群豐益乳化材料科技(上海)有限公司E6倉庫發(fā)生一起火災,火災造成該廠(chǎng)區E3、E4、E6、F2、F3共5個(gè)倉庫及其庫內存放的成品食用油、甘油、硬脂酸等基本燒毀,E2、E5、F1共3個(gè)倉庫局部受損,事故造成直接經(jīng)濟損失人民幣約2884萬(wàn)元,其中建筑損失約1713萬(wàn)元,儲存貨物損失約1171萬(wàn)元,未造成人員傷亡。 原因:弘韜公司電焊工馬朝明在油脂公司酯交換車(chē)間三層平臺進(jìn)行電焊作業(yè)時(shí),焊渣濺落在下方途經(jīng)的(滬DF4513,滬H6110掛)平板貨車(chē)成品油食用油堆垛中形成了點(diǎn)火源,導致食用油外包裝紙箱發(fā)生陰燃,直至貨品被裝卸至E6建筑雨棚下堆貨點(diǎn)后起明火,釀成火災。 2017年12月2日,陜西陜煤韓城礦業(yè)有限公司桑樹(shù)坪煤礦3109切眼掘進(jìn)工作面發(fā)生一起較大火災事故,涉險人員15人,其中造成3人死亡,事故直接經(jīng)濟損失1395萬(wàn)元。 原因:3109切眼掘進(jìn)工作面區域預測鉆孔施工過(guò)程中,違規處理夾鉆,孔內煤粉與鉆具磨擦產(chǎn)生熱量并積聚,導致孔內煤粉升溫,形成陰燃產(chǎn)生大量CO;職工違規進(jìn)入CO濃度超限區域作業(yè)。 2018年2月16日23時(shí)50分許,清遠市清城區石角鎮碧桂園假日半島小區內的垃圾清運收集點(diǎn)發(fā)生一起較大火災事故,過(guò)火面積約200平方米,造成9人死亡、1人重傷,直接經(jīng)濟損失約1200萬(wàn)元。 原因:煙花爆竹廢品堆垛內部殘留火源陰燃,燃燒擴大后,有未燃盡的煙花爆竹火藥介入燃燒,造成火勢迅速蔓延擴大所致。 林火中的陰燃現象是世界上最持久、最大尺度的燃燒現象之一,其排放在全球大氣碳循環(huán)中扮演著(zhù)重要的角色。另一方面,陰燃林火產(chǎn)生的排放物也會(huì )污染大氣環(huán)境。在全球變暖的趨勢下,頻發(fā)的陰燃野火可排放出大量的溫室氣體、有毒物質(zhì)及高濃度的顆粒物。這些復雜的排放物不僅加劇了全球暖化趨勢,同時(shí)造成了嚴重的跨國霧霾災害,給環(huán)境、社會(huì )經(jīng)濟及人體健康帶來(lái)多種負面影響。 圖1 印度尼西亞陰燃林火排放物導致的區域霧霾 圖2 火災發(fā)展過(guò)程 Q1:陰燃和明火有何不同? 兩者的差異表現在多個(gè)方面,下表列出了陰燃和明火的主要差異。相比明火,陰燃的燃燒溫度更低、反應更緩慢且更容易被點(diǎn)燃和維持。 特征 陰燃 明火 反應機理 異相氧化 氣相氧化 燃燒溫度 450-700℃ >1000℃ 點(diǎn)火能/溫度 較小 較大 火蔓延速率 -1cm/h 0.001-1m/s 固熱值 6-15MJ/kg 16-30MJ/kg Q2:火災、閃燃、陰燃、爆燃、自燃及閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、自燃點(diǎn)的定義? (一)火災:在時(shí)間和空間上失去控制的燃燒所造成的災害。 (二)閃燃:在可燃液體(固體)表面上揮發(fā)的蒸汽與空氣混合達到一定濃度后,遇明火產(chǎn)生的一閃即滅的燃燒現象。陰燃:沒(méi)有火焰的緩慢燃燒現象。爆燃:以亞音速傳播的爆炸。 (三)自燃:可燃物質(zhì)在沒(méi)有外部明火焰等火源的作用下,因受熱或自身發(fā)熱并畜熱所產(chǎn)生的自行燃燒現象。 (四)閃點(diǎn):在規定的實(shí)驗條件下,可燃液體(固體)能放出足量的蒸汽并在容器內的液體(固體)表面處于空氣形成可燃混合物的最低溫度。 (五)燃點(diǎn):在規定的實(shí)驗條件下,液體或固體能發(fā)生持續燃燒的最低溫度。 (六)自燃點(diǎn):在規定的條件下,可燃物質(zhì)產(chǎn)生的最低溫度。 Q3:陰燃排放物和參數是怎么測量的? 常見(jiàn)的陰燃氣體檢測設備包括非色散紅外光譜(NDIR)、傅里葉紅外光譜(FTIR)質(zhì)子轉移反應質(zhì)譜(PTR-MS)和氣相色譜(GC)等。 而對于大尺度場(chǎng)地陰燃實(shí)驗及真實(shí)火災,研究者們也針對性地研發(fā)出實(shí)地測量方法。實(shí)地測量主要可分為依托無(wú)人機等在空中實(shí)現采樣或分析的空中測量,和利用便攜設備在近地面的采樣的陸地探測。二者均可以將不同的采樣方式結合 GC或FTIR 等常規檢測設備來(lái)測量煙氣成分。 圖3 用于大尺度場(chǎng)地實(shí)驗的移動(dòng)傅里葉紅外光譜系統 不同檢測技術(shù)之間適用的氣體種類(lèi)、檢測范圍、準確度、操作便攜性等各有優(yōu)劣。表1總結了對于不同排放物宜采用的檢測設備。 表1 針對不同排放物的推薦檢測設備 排放物 檢測設備 CH4、CO2、CO 非色散紅外氣體傳感器(NDIR) O3、NOx 化學(xué)發(fā)光法(Chemiluminescence) 其他痕量氣體 紅外光譜(FTIR) 微量有機物 熱導型氣相色譜(GC-FID) VOC 質(zhì)子轉移反應質(zhì)譜(PTR-MS)