实木地板生产过程中的火灾危险源分析与安全性评价

■ 王连峰 周详

一、序言

（一）研究背景。

随着中国市场经济不断发展，社会主义物质、文化、生活等各方面的水平都在逐年提升，越来越多的人向往舒心的生活环境，实木地板以其具有花纹自然、脚感舒适、使用安全等特点，成为家装首选材料。随着实木加工企业如雨后春笋般涌现（据不完全统计，仅常州市就有各类地板加工企业160多家），在给当地带来经济效益的同时，消防安全问题也日渐突出，火灾事故时有发生（见表1）。因此，有必要对其火灾发生的危险源进行辨识，建立相关的评价方法，并为有效防治火灾提出有效的依据。

（二）国内研究现状。

1999年，辽宁省抚顺市消防支队的边永利同志在《木材加工企业因摩擦热引起火灾的现场勘查》一文中，通过几起木材加工企业因摩擦热而引起的火灾现场勘查实践，对摩擦生热的机理进行了探讨，对摩擦生热引起火灾的几种形式和现场勘查方法做了归纳和总结。

2000年，中国矿业大学安全技术及工程研究室主任程远平教授在《表面漆对地板材料火灾初期热释放特性影响的研究》一文中，就有表面漆的木地板与无表面漆木地板的燃烧特性之间的差异，进行了讨论和研究。通过实验分析，了解到漆对木地板燃烧时的影响主要体现在木地板的点燃性、点燃初期的热释放速率和烟气的生成等方面。

2006年，中国人民武装警察部队学院的几位老师研究了多起相关火灾后认为，需要对木地板的危险性进行有效的评估，才能更好地抑制木地板场火灾。

（三）研究内容及预期成果。

本文在文献调研的基础上，一是通过现场检查和生产记录调查的方法，以常州市洁丽林业有限公司为研究对象，对地板厂的消防安全现状进行了分析，并对危险源进行初步辨识；二是利用基于层次分析的单因素模糊综合评估方法判断该企业发生火灾的危险程度，由此进行消防安全评价。旨在为实木地板加工企业的火灾防治提供相关的实验数据、危险性评估手段，以期能在此基础上，对消防系统进行更合理设计，改善实木地板生产企业的消防现状、减少火灾发生的几率与严重程度。

二、火灾危险源分析

表1 近年来地板厂火灾情况表

（一）洁丽地板厂消防安全现状。

常州市洁丽木业有限公司（如图1）始建于1993年，是中国大陆最早一批规模化地板生产企业之一。经过十多年的快速发展，该公司已经成为集研究、开发、生产、销售为一体的现代化企业。但是，从消防安全角度来说，该公司还存在以下火灾的隐患：1．生产厂房耐火等级比较低；2．用电负荷大，而且会经常出现超负荷用电现象；3．随意敷设临时线路问题严重；4．某些车间布局欠合理，防火间距不足；5．职工缺乏安全意识；6．防火设施不足；7．利用高温烟气进行干燥加工过程温升不平稳，人工不易控制，易引燃木材。

图1 地板厂平面图

（二）生产过程火灾危险源分析。

1．生产车间中的可燃物

在该地板厂的生产车间里面，堆放较多的可燃物（见表2），如木材加工过程中的原料、中间半成品和最后成品，以及产生的大量锯屑、刨花、粉尘等。通常情况下，该厂会存放原料6 000 m3、半成品8 000 m3、成品3 000 m3。

这类可燃物一旦起火，蔓延的速度会加快，各部分的蔓延速度大致为：原木的火焰蔓延速度为0.35～7 m/min。水分在锯材中的含量为8 %～20 %时，火焰蔓延速度为4 m/min；当水分超过30 %时，火焰蔓延速度为1 m/min；水分含量为5 %～8 %时，燃点为210 ℃～230 ℃，自燃点为250 ℃～350 ℃。此外，新锯末的含水率在30 %～40 %之间时，经过长时间的堆积会发生自燃。

2．生产过程中产生的木粉尘

在锯材、纤维板生产和切片工序，筛选和研磨过程，以及锯边刮（砂）光等工序中产生的木粉尘也是一个值得特别小心的项目，木粉尘产生在木材加工过程中，与空气混合，在一定条件下点燃，可能会形成爆炸性混合物，据资料显示，如果木粉水分在6.4 %以下，而且灰分为1.5 %的时候，它的爆炸下限比较小，为12.6～25 g／m3，在这一过程中，其最大爆炸压力达到了0.77 MPa，最低点火能量为20 mJ，粉尘已经沉降，且其自燃点为225 ℃。

表2 该地板厂火灾隐患情况表

3．生产工艺

洁丽地板的生产工艺过程：原始板材→干燥→养生→拼板→平刨→两端刨→检验→四面刨→检验→淋漆、砂光 → 辊底漆、淋面漆 → 检验分筹→ 包装入库。在这些主要生成工艺中，木材的干燥和淋漆是发生火灾几率相对更高的工序。

干燥过程是为了让木材能够达到适用地区平衡含水率而进行的。在人工干燥的整个过程，大约需要10 ～ 30 d，从而使木地板的含水率降低到10 %以下，干燥工序一般使用蒸气或者直接使用烟道气来对木材进行干燥。

其中，使用烟气来对木地板进行干燥，其发生火灾的危险性要更大一些，其重要原因是烟气本身是温度相当高（进口处的温度在600 ℃～900 ℃之间，而出口处的温度大概在200 ℃附近），在干燥的过程中，干燥室内的热由热烟气通过墙壁面传到内部，或者通过烟气直接送入进行干燥，这样就很可能因烟气温度过高，导致木材的表面温度过热而发生燃烧的现象。

若使用蒸气来干燥，容易控制温度高低，相对比较安全。但是缺点在于它干燥时的温度处在一个较高的状态，例如胶合板生产过程中，其干燥温度达到了180 ℃，如果温度和时间控制不恰当，且现场没有很好地进行清扫，一些被带进去的碎片在长时间的烘烤下可能发生自燃现象。另外在干法纤维板生产中，纤维的干燥温度达到了160 ℃～190 ℃，如果它遇到长时间的加热或者火星（遇砂石或者遇到金属块与内部的管道撞击打出的火星）时也可能发生燃烧现象。

表3 淋漆过程使用原料的理化性质

涂漆也是一个容易发生危险的工序，在这一过程中，需要使用各种漆、溶剂等（见表3），这些物品具有可燃或者易燃特性，特别是在喷刷硝基漆过程中，会产生溶剂蒸气，一旦与空气混合，会产生爆炸性混合物。在喷漆的同时，还会产生和积聚静电，放电时会引起溶剂蒸气燃烧。

4．电源与电气设备

如果由于电线的敷设问题，导致线路过载，线路老化，线路缺乏绝缘或者穿管保护，外表皮绝缘层出现损坏破皮，会引起短路，从而引燃可燃物，产生火灾。此外如果在安装过程中，电气设备有问题或者不按照电气使用的规章制度安装和使用，也会造成电气电流过大，超过额定电流和功率，使得电动机等设备烧毁，从而引起火灾的发生。

（三）生产厂房火灾危险性分析。

1．评价体系的建立

本次评价分析采用了基于层次分析的单因素模糊评价法。因影响建筑火灾安全性的因素众多，且其间有复杂的关系。文献对影响高层建筑火灾的影响因素进行了较为系统的划分。考虑到物质的毒性、燃点、载荷量对火灾的发生、人员的安全逃生等方面有重要的影响，因此特别将其归纳为物质安全性准则。具体指标的层次结构如图2所示。

安全是不发生导致死伤、职业病、设备或财产损失及环境影响的状况。本结构从人、财产和环境三个角度出发，按照影响火灾危险发生的可能性和严重度的大小，将5个准则层细分为16个子因素层。安全评价即从该子因素层出发，逐层求得对应的评价子集。

2．建立评估模型

图2 评价层次结构图

本次评估邀请了5位专家对“萨迪”判断表作出判断。根据层次分析法（AHP）的步骤，计算出某准则下各因素的权重。计算结果如下表：

通过文献，制作了单因素模糊评价表，并对该厂房的火灾安全现状进行了检查和记录。本次评价邀请了一位专家对单因素评价表进行了填写，得出了该车间16个评价因素的模糊评价集。

设 因 素 集U={u1，u2，u3,… ，u1 6}， 评 价 集V={v1，v2,…,v5}，rij为对应因素ui对vj的隶属度，并组成隶属度矩阵R=（rij）16×5。对隶属度矩阵的每一行进行归一化：

根据多级模糊评价法，采用乘法与有界算子，逐层得出各层元素对于评价参数集合的评价子集。

设C层评价因素的权重集分别为C1，C2，…，C5，对应的模糊评价子集分别为RC1，RC2，…，RC5，则该车间各准则所对应的评价子集为RB1，RB2，…，RB5。

表3 淋漆过程使用原料的理化性质

n——归一化后的模糊综合评判向量的个数

β——模糊综合评判向量的最大隶属度

γ——模糊综合评判向量的第二大隶属度评判有效度标准为：

三、火灾危险性评价结果与展望

（一）评价结果。

对建立的评估模型运用matlab软件求解所得结果见表5。

表5 matlab软件求解结果表

从表中可知，最大隶属度原则在此评价中不适用。出现最大隶属度低效的原因主要来自评价专家意见的不一致性以及专家评价样本过少而导致的随机性误差偏大。从第一方面原因来看，由于本次评价中只有一位专家在消防领域有比较丰富的经验，因此在评价过程中出现误评、错评的可能性较大；从第二方面原因来看，专家评价样本过少导致评价样本在形式上不服从正态分布，“极端”评价对总体均值有较大的影响。

虽然最大隶属度原则在本评价中不适用，但是还是可以从每一层的评价子集中得出各评价因素所占的比重。假设“很安全”和“较安全”相对其他三个评价因素是被人们所接受的，即无需对评价对象进行安全整改，则可以将这两个评价因素合并为一个因素，对应其他项归为另一个因素。合并后的结果见表6。

表6 综合结果表

由此可见，该车间需要整改的权重大于无需整改的权重，因此，有必要对该车间的消防系统进行改造，提升消防安全预防等级。

（二）展望。

首先，本研究可以在安全性分析方面邀请更多消防专家参与，提供更可靠的参考数据，提高安全评估的可靠性。其次，在本研究的基础上，将来可试验木地板在不同辐射功率下的热物性参数，使用多参数数据采集系统综合温度、热辐射量、实验现象、对周围物体的引燃、烟气浓度、火灾发展和烟气蔓延的规律等，从而研究木地板厂火灾防控技术，设计自动消防探测灭火系统，最终形成成品和规范，实现对木地板厂房的良好的消防保护作用，并通过功能验证，可以作为当地其他类似厂房的一种参考。