火災煙氣冷卻技術

2012年在瑞典Revinge舉行的MSB的火災特性課程上，其中列舉了很多關于撲救室內火災的方法。

在內攻過程中進行火災煙氣冷卻，對滅火過程會產生積極的影響。在2012年佛蘭芒布拉班特的PIVO舉辦了三場課程中，澳大利亞教練John McDonough現場就煙氣冷卻發表了看法。

瑞典和澳大利亞都將煙氣冷卻技術發展到了一個新的高度。

所以什么是煙氣冷卻技術呢？

1、處于發展階段的火災

消防員培訓的重點通常都放在火災煙氣冷卻上。

消防員進入充滿高溫煙氣的房間是十分危險的。

因為這些煙氣可能會由于轟然而被點燃往往盲目通風就會引發的轟燃、回燃等等。

在火災的發展階段，煙氣可以將火場分為兩個氣流層。

在天花板處形成一層煙氣層，下面是空氣層。隨著燃燒加劇，上層煙氣會變得越來越黑，越來越熱，越來越濃。

在煙氣層下部存在有相對新鮮空氣的區域，此區域中空氣的溫度與外界溫度差別不大。

但是在煙氣層內部，能見度幾乎為零

這時使用3D技術，消防員不僅能夠冷卻煙氣，還可以保持煙氣層下方的能見度。

2、3D技術

水槍霧狀水的噴射角度為40°至60°，水以脈沖的形式進入煙氣層。水槍與地板呈45°或者更大的角度。

這樣做是為了讓水槍手將幾個短脈沖射流射向煙氣層的不同位置，使水槍脈沖射流覆蓋整個房間。

圖1和圖2分別描繪了3個不同角度的脈沖射流。

實際上，需要根據房間的寬度來調整脈沖射流的數量。

3D技術要求脈沖射流產生的水霧砸在煙氣層內蒸發。消防員通過良好訓練就能使大部分水在煙氣層內蒸發。

圖1 在火災發展階段，水槍手正在冷卻煙氣層中的煙氣

使用3D技術冷卻煙氣具有雙重作用。

首先，水溫度升高和蒸發需要吸收熱量。隨后，新形成的蒸汽將進一步升溫。經過冷卻的煙氣的溫度和蒸汽的溫度之間必然會達到平衡。

水蒸發轉化為水蒸氣所需的能量來自煙氣層。已經被冷卻的煙氣層被點燃的可能性很小。

另外，煙氣層對其下面的物體（桌子，椅子，沙發，櫥柜......）的輻射熱量也會減少。這也降低了發生轟燃的危險。

圖2  從水槍手的角度來看3D技術

為了達到冷卻煙氣層的目的，于是使用一系列脈沖射流射入煙氣層。

第一個脈沖射流射指向左側，第二個脈沖射流指向射向中間，第三個脈沖射流指向射向右側。

3D技術改善火場環境的第二種方式是在煙氣層中充入大量水蒸氣。

當水滴蒸發時，會產生大量蒸汽，同時煙氣層會縮小，將形成可燃氣體和水蒸氣的混合物。

與煙氣不同的是，水蒸氣是不可燃的。這使得煙氣層的可燃性降低。

這種情況被稱為煙氣層的“惰化”。

脈沖射流意味著使用更少量的水。不管是高壓水槍還是低壓水槍噴射，每射流一次只消耗一升或兩升水。

這與使用兩支流量大約為150-200L/min的水槍效果相同。

這種形式可防止過量用水造成的水漬損失。其次，節約消防車中的水，將剩余的水用來撲滅火災。

另外，3D技術還能保持煙氣層的穩定性。

應用該技術后，兩個獨立區域仍然存在。

一個充滿熱煙氣、能見度低的區域存在與天花板上；在底部，另一個區域由高能見度的新鮮空氣組成。

如果使用連續射流而不是脈沖射流，煙氣層將被完全破壞。

兩個獨立的區域將混合起來。這使得火場環境惡化，房間底部的溫度會高，能見度降低。

打破煙氣層的平衡將對房間中的被困者造成傷害。

3、長脈沖射流

人們大多數情況下會將3D技術與短脈沖射流等同對待。但是短脈沖射流只能使有限的水進入煙氣層中蒸發。

在火災發展階段，這是一種安全和高效的方法。然而，這種技術的冷卻能力相當有限。

澳大利亞的John McDonough說，在如下情況中短脈沖射流可能很難起到作用：

當消防員通過走廊向發生全燃火的臥室推進時，盡管大部分熱量會通過窗戶排出，但熱煙氣也會進入走廊，使用短脈沖射流來吸收這樣大量的熱量是不可能的。

因此除了短脈沖射流，John McDonough還提倡使用長脈沖射流。

左圖顯示水槍與地面的夾角為45°，水錐角度約40°-60°。

右圖顯示水槍與地面的夾角約為30°，水錐角度約30°。

當使用長脈沖射流時，與短脈沖射流或3D技術相比，發生了一些變化。

水槍與地面的夾角減小到約30°，錐形噴霧的角度也減小到30°。

對于長脈沖射流，水槍口首先快速打開，然后在2秒鐘后緩慢關閉，這樣做就增加了噴射的水量。

除此之外，脈沖射流的范圍也增大。這使得水槍手可以冷卻較遠距離的熱煙氣。

對于高溫熱煙氣，長脈沖射流比短脈沖射流的效果好。

短脈沖射流的水在離開水槍口后，很短時間就完全蒸發。在高溫熱煙氣進入走廊或房間的情況下，使用長脈沖射流可以提高安全性。