从火灾安全角度关注阴燃燃烧现象阴燃火灾事故
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邓婷婷
阴燃燃烧是一种典型的从火灾安全角度研究的现象。阴燃燃烧是一种高能效、缓慢、低温和无火焰的燃烧形式，如“野火烧不尽，春风吹又生”所描述现象。它通过多孔燃料传播。由于阴燃是在限制氧气的条件下进行的，它有可能产生具有燃料特性的气体。阴燃最大的特点是没有火焰，因而具有隐蔽性，容易被忽略在一定条件下，阴燃可转化成为有焰燃烧，潜在的火灾危害性大稍有不慎，就可能导致大型火灾发生。
2019年12月13日11时45分左右，浦东新区高东路118号益海嘉里集团上海企业群丰益乳化材料科技（上海）有限公司E6仓库发生一起火灾，火灾造成该厂区E3、E4、E6、F2、F3共5个仓库及其库内存放的成品食用油、甘油、硬脂酸等基本烧毁，E2、E5、F1共3个仓库局部受损，事故造成直接经济损失人民币约2884万元，其中建筑损失约1713万元，储存货物损失约1171万元，未造成人员伤亡。 原因：弘韬公司电焊工马朝明在油脂公司酯交换车间三层平台进行电焊作业时，焊渣溅落在下方途经的(沪DF4513，沪H6110挂)平板货车成品油食用油堆垛中形成了点火源，导致食用油外包装纸箱发生阴燃，直至货品被装卸至E6建筑雨棚下堆货点后起明火，酿成火灾。 2017年12月2日，陕西陕煤韩城矿业有限公司桑树坪煤矿3109切眼掘进工作面发生一起较大火灾事故，涉险人员15人，其中造成3人死亡，事故直接经济损失1395万元。 原因：3109切眼掘进工作面区域预测钻孔施工过程中，违规处理夹钻，孔内煤粉与钻具磨擦产生热量并积聚，导致孔内煤粉升温，形成阴燃产生大量CO；职工违规进入CO浓度超限区域作业。 2018年2月16日23时50分许，清远市清城区石角镇碧桂园假日半岛小区内的垃圾清运收集点发生一起较大火灾事故，过火面积约200平方米，造成9人死亡、1人重伤，直接经济损失约1200万元。 原因：烟花爆竹废品堆垛内部残留火源阴燃，燃烧扩大后，有未燃尽的烟花爆竹火药介入燃烧，造成火势迅速蔓延扩大所致。 林火中的阴燃现象是世界上最持久、最大尺度的燃烧现象之一，其排放在全球大气碳循环中扮演着重要的角色。另一方面，阴燃林火产生的排放物也会污染大气环境。在全球变暖的趋势下，频发的阴燃野火可排放出大量的温室气体、有毒物质及高浓度的颗粒物。这些复杂的排放物不仅加剧了全球暖化趋势，同时造成了严重的跨国雾霾灾害，给环境、社会经济及人体健康带来多种负面影响。 图1 印度尼西亚阴燃林火排放物导致的区域雾霾 图2 火灾发展过程 Q1：阴燃和明火有何不同？ 两者的差异表现在多个方面，下表列出了阴燃和明火的主要差异。相比明火，阴燃的燃烧温度更低、反应更缓慢且更容易被点燃和维持。 特征 阴燃 明火 反应机理 异相氧化 气相氧化 燃烧温度 450-700℃ >1000℃ 点火能/温度 较小 较大 火蔓延速率 -1cm/h 0.001-1m/s 固热值 6-15MJ/kg 16-30MJ/kg Q2：火灾、闪燃、阴燃、爆燃、自燃及闪点、燃点、自燃点的定义？ （一）火灾:在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。 （二）闪燃:在可燃液体(固体)表面上挥发的蒸汽与空气混合达到一定浓度后，遇明火产生的一闪即灭的燃烧现象。阴燃:没有火焰的缓慢燃烧现象。爆燃:以亚音速传播的爆炸。 （三）自燃:可燃物质在没有外部明火焰等火源的作用下，因受热或自身发热并畜热所产生的自行燃烧现象。 （四）闪点:在规定的实验条件下，可燃液体(固体)能放出足量的蒸汽并在容器内的液体(固体)表面处于空气形成可燃混合物的最低温度。 （五）燃点:在规定的实验条件下，液体或固体能发生持续燃烧的最低温度。 （六）自燃点:在规定的条件下，可燃物质产生的最低温度。 Q3：阴燃排放物和参数是怎么测量的？ 常见的阴燃气体检测设备包括非色散红外光谱（NDIR）、傅里叶红外光谱（FTIR）质子转移反应质谱（PTR-MS）和气相色谱（GC）等。 而对于大尺度场地阴燃实验及真实火灾，研究者们也针对性地研发出实地测量方法。实地测量主要可分为依托无人机等在空中实现采样或分析的空中测量，和利用便携设备在近地面的采样的陆地探测。二者均可以将不同的采样方式结合 GC或FTIR 等常规检测设备来测量烟气成分。 图3 用于大尺度场地实验的移动傅里叶红外光谱系统 不同检测技术之间适用的气体种类、检测范围、准确度、操作便携性等各有优劣。表1总结了对于不同排放物宜采用的检测设备。 表1 针对不同排放物的推荐检测设备 排放物 检测设备 CH4、CO2、CO 非色散红外气体传感器(NDIR) O3、NOx 化学发光法(Chemiluminescence) 其他痕量气体 红外光谱(FTIR) 微量有机物 热导型气相色谱(GC-FID) VOC 质子转移反应质谱(PTR-MS)