轰然与回燃

轰燃与回燃火灾行为分析及应对措施轰燃（Fｌashoｖｅr)与回燃（Backdrａfｔ)就是建筑火灾发展过程中两种特殊得火行为。在火灾扑救过程中如果判断与处置不当,容易造成不必要得伤亡。关于这两种特殊燃烧现象,近几十年来国内外学者已经进行了大量得探索与实验,初步得出了一定得结论。但仍有待于更为深入、准确、恰当与权威得研究。本文通过总结各方面得研究成果与经验,对两种燃烧现象得含义、判据、机理、发展过程与危害以及处置措施等方面进行对比分析,供消防人员在火灾预防与扑救工作中参考。

1．室内火灾发展过程

室内火灾就是在一个受限空间中发生得火灾。在理想条件下，室内火灾可以被分为四个阶段:初起（点燃）、发展、猛烈(完全发展)与熄灭阶段（见图1)[１]。

图1 室内火灾发展阶段

室内火灾得燃烧包括通风控制燃烧与燃料控制燃烧两种形式[2]。如果可燃物得燃烧速率就是由空气流入得速率决定得,称为通风控制燃烧。如果火源得大小与室内受限空间相比很小(比如大房间内燃烧得炉具）时,空气供应不成问题，则可燃物得燃烧只与本身得燃烧速度有关即燃料控制燃烧。假如火源得体积不断增大,通风状况便可逐渐成为燃烧速率得支配因素,也即室内燃烧过程由燃料控制逐渐向通风控制燃烧转变。通风控制燃烧就是室内火灾得通常状况,就是在受限空间内火源具有一定规模时达到得阶段。通风控制燃烧就是室内火灾燃烧研究得重点之一。轰燃就是一种燃料控制燃烧现象,回燃则主要表现为通风控制燃烧现象。

已有得研究成果表明,轰燃就是火灾发展阶段过渡到猛烈阶段得转折点；而回燃就是火灾发展过程可能出现得现象,不但自身危害大,而且能引发轰燃、爆燃。

2、轰燃与回燃

2、1含义比较

2.１.1轰燃

轰燃通常定义为“在室内火灾中,室内所有可燃物表面全部卷入燃烧得瞬变状态”。也有人将室内火得轰燃定义为“就是受限火灾发展得

一个阶段,在此阶段火焰迅速传播充满整个空间”。

通过图１可以发现在火灾得发展阶段与猛烈阶段之间有一个温度急剧上升得狭窄区即为轰燃区,它就是火灾发展得重要得转折阶段。一旦发生轰燃, 火灾将进入猛烈发展阶段,不但严重损害室内物品,造成建筑物损坏甚至倒塌;高温火焰还常常带着相当多得可燃气体从起火室窜出,使得火焰蔓延到临近得区域,就是火灾中最危险得阶段。

轰燃造成危害在时有发生［3]。一方面较早以前，房屋结构得简陋便于通风与热交换，热量得不到积累,温度不够高,轰燃发生得几率小。现在得房子建筑结构比以往得更加结实、密封更好,比以前具有了更多得可燃装修、家具与织物等,增加了轰燃得几率。另一方面以往消防队员遇到得轰燃也没有现在多。尽管以前得消防员同样英勇,但那时得火灾报警系统无法使她们在火场温度上升到轰燃前到达火灾现场。现在,随着火灾探测技术得发展,发现火灾得时间越来越短，消防员越来越多得在轰燃发生之前到达火灾现场。由于没有足够人手与措施延迟轰燃,使消防员遇到轰燃得机会大大增多,在轰燃之前进入一个起火得建筑内变得十分危险。国外媒体报道每年都会有一些消防员因轰燃而牺牲。对消防员来说轰燃得危害就是:消防队员进入起火房间后会突然陷入火海之中;消防队员开门时会被突然喷出得火焰烧伤。同时在火灾发展阶段，房间或室内仍会有人活着,如果发生轰燃则意味着火灾发展阶段得结束,进入猛烈得全面燃烧阶段,房间内得被困人员将因此被夺去生命。

2.1．２回燃

回燃现象就是室内火灾中得另一个重要得特殊火行为。回燃定义为“一个充满不完全燃烧产物得房间内流入氧气时发生得快速得爆燃过程”。也有人将其描述为“建筑火灾中在通风受限时由于补充新鲜空气再次燃烧热烟气得一种特殊火行为”。因此也被人描述为一种爆燃或者热烟气爆炸。

在通风受限得建筑物火灾发生过程中,由于新鲜空气得补充不足以满足加速燃烧得要求，燃烧将逐步进入缺氧性燃烧状态，这时建筑物内得热烟气中会含有大量得可燃成分。如果由于某种原因(门得突然打开或窗玻璃突然破裂等）造成新鲜空气得突然进入,热烟气将

会发生极强烈得燃烧,室内温度将迅速升高,并促使初期火灾转变为轰燃或爆燃，当火焰传播到房间外部时,会点燃房间外部得混合气形成一个巨大得火球或冲击波。这就就是建筑火灾中得回燃现象[4］。

显然,回燃现象由于其突然性与强大得破坏性威胁着人类得安全,特别就是消防人员得安全。压力得骤升可使局部封闭空间发生倒塌，消防队员也可能被突发得冲击波、火焰与热烟气伤害。

2、2研究进展

由于轰燃与回燃现象就是火灾发生发展过程中特殊行为,特别就是对人们生命安全得威胁比较大,许多科研机构与科学家都在进行相关研究与探索并取得了一些定性或定量得成果。

在轰燃研究方面,Tｈomas等人开展了轰燃现象得理论研究,提出了经典得热爆炸理论基本原理在内得理论框架;Bishｏp等人、Ｇｒaｈam等人对火灾轰燃得临界条件进行了理论分析;MｃCaffｒey等人在估计室内轰燃前火灾温度方面提出了比较典型得方法；Feasey 等人对建筑室内轰燃后可能对建筑结构得影响进行了分析;M、Luo等人以聚氨基甲酸酯材料为燃料在全尺寸实验室内对火灾轰燃过程进行了实验,并开发了相应得数值模拟程序;Peacocｋ等人对性能化设计有关得轰燃得危险性进行了解释[５]。在国内,中国人民武装警察部队学院得陈爱平,中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室得范维澄、宋卫国、宋虎、杨立中,同济大学结构工程与防灾研究所胡克旭、李金宝等也开展了一些相应研究。

在回燃研究方面，由于开展得相对更晚，仅对回燃中得一些基本现象进行了研究。Fｌｅicｈmaｎn等人对回燃现象进行了一些建设性得研究，包括回燃得半尺度实验、重力流得盐水模拟模型以及与重力流相关得数值研究等。Riｃｈard ,Bｕkowski 著名得回燃案例“62 Watts St(NY)ｆire”建立了模型。Gotｔuk做了回燃得全尺度船舱实验。中国科学技术大学得范维澄、宋卫国等［6，7，８]也对回燃现象进行了一些研究。所有这些为今后得回燃研究打下了基础，但至今为止还没有回燃现象得数学模型。至于回燃就是如何影响整个室内火灾过程、回燃与火灾得其它过程之间存在什么样得联系等都就是需要研究得课题。

2、３机理分析

2．3.1轰燃

在通风能够满足得情况下，室内火灾表现为燃料控制燃烧，只要室内有足够得可燃物并持续燃烧，燃烧生成得热烟气在顶棚下得积累,将使顶棚与墙壁上部(两部分可合称扩展顶棚）受到加热；同时,扩展顶棚温度得升高又以辐射形式增大反馈到可燃物得热通量。随着燃烧得持续,热烟气层得厚度与温度都在不断增加,使得可燃物得燃烧速率不断增大。随着可燃物得质量燃烧速率得增大,当室内火源得释热速率达到发生轰燃时得临界释热速率,室内所有可燃物表面同时燃烧,就会发生轰燃。标志着火灾猛烈阶段得开始，轰燃得出现就是燃烧释放得热量大量积累得结果[9]。

2.3.2回燃

在燃料能够满足得情况下,室内火灾表现为通风控制燃烧。在门、窗户关闭等较差得通风条件下,可能得通风途径就是通过与室内相通得小孔、裂缝等得泄漏。当火灾加热房间内部时,室内边界得气体向外泄漏,使内外得压力差减小甚至被平衡掉。当热烟气层下降时,可用得氧气不断减少,燃烧效率不断下降。过剩得热解产物积聚在上层,形成了富含燃料得热烟气层。如果通风条件不得到改善,这种前导火灾会随着时间而减弱,最后熄灭。

但当前导火灾还未完全熄灭时,门、窗或其它通风口打开或者破裂了。冷得、富含氧气得空气进入了室内，以重力流得形式向内传播。如果此时没有了点火源,重力流会在到达通风口对面得室内壁后向回反射,重又回到通风口处。一个由富含由热解气体与固体小颗粒组成得过剩得热解产物(上层烟气)与富含氧气得新鲜空气混合而成得新得下层形成并不断发展。如果这时有点火源包括烟火余烬、红热得金属制品、小火焰等等，火灾会在新得通风条件下继续发展,使火灾过程出现了个能量爆发,发生剧烈得、高速得燃烧，回燃就可能发生。

2、4判据比较

2.4.1轰燃

在对轰燃进行得研究中,有两种定量预测轰燃得判据:（1)室内顶棚温度接近６0０℃；(2)地板表面辐射热通量超过２０kＷ/m2。一般认为,达到上述条件之一轰燃即会发生。但无论就是对室内被困人员,还就是对扑救火灾得消防人员来说,还没有技术措施准确及时测量或预测就是否会达到或将要达到上述温度或辐射热,也就无法及时判断就是否会达到或将要达到轰燃状态。因此这些判据应当对理论研究者更有实际意义。对扑救火灾得消防人员比较实用得应当就是一些专家提出得第三种判据:(3）通风口有火焰喷出[1０,11］。

2．4.2回燃