冷库火灾现状及灭火救援处置建议

2023-12-19李国鑫

中国科技纵横 2023年19期

李国鑫

（上海市杨浦区消防救援支队，上海 200438）

0 引言

冷库是指用人工手段创造与室外温度或湿度不同的环境，对食品、液体、化工、医药、疫苗、科学试验等物品恒温恒湿的贮藏设备。2015 年，在国家层面提出实施城乡冷链物流基础设施补短板的要求后，我国加快推进冷链基础设施建设。2022 年，全国冷库总量达到5686 万吨[1]，新增库容1027.5 万吨，同比增长16.98%。在此背景下，冷库及相关建筑火灾高发、频发。仅2018—2021 年4 年间，国内有据可查的冷库火灾就有27 起，造成19 人死亡，另有3 名消防救援人员牺牲。国外同时期内，2020 年3 月10 日，麦凯冷库大楼发生火灾；2021 年1 月14 日，美国得州圣安东尼奥北区仓库火灾影响甚大。冷库建筑一旦发生火灾，极易造成蔓延发展，难以有效内攻灭火，甚至有爆炸的风险，如处置不当，轻则导致保温设备受损，重则导致重大人员伤亡，亟须深入开展相关风险防控和灭火救援研究。

1 国内外研究现状

1.1 国内研究现状

国家住房和城乡建设部针对冷库建筑于2021 年7 月30 日发布了《冷库设计标准》[2]，自2021 年12 月1 日起开始实施，统一和规范了冷库设计的技术要求，对冷库制冷系统制定了相关标准，针对采用氨、卤代烃及其混合物、二氧化碳为制冷剂的亚临界蒸汽压缩直接式制冷系统和采用二氧化碳、盐水等间接式制冷系统作出了规定。在此前提下，我国灭火救援处置方面尚未形成专门研究成果，国家消防救援局编制的《灭火救援典型战例汇编：2008—2017》[3]等专业指导书籍也未作出规范，针对性灭火技战术措施有待进一步探究。

1.2 国外研究现状

1999 年，美国伍斯特冷库火灾造成6 名消防救援人员死亡，对整个国家消防部门造成了冲击。美国疾病预防及控制中心(Centers for Disease Control and Prevention,CDC)以伍斯特火灾为例进行了详细的研究和事后总结，为了避免再次发生类似的悲剧，针对冷库的火灾扑救提出了几个硬性要求：（1）确保现场指挥员对冷库现场所有的危险物品、建筑构件及建筑材料有充分的了解，在作出内攻决定前制定翔实的预案。（2）确保现场指战员的通信系统能够可靠地进行通信和指挥作战，不发生信道拥塞。（3）设立一个独立于现场指挥员之外的现场安全员。（4）在火灾现场，建立应急突发事故处理小组，专职处理冷库火灾中发生的应急突发事故。

2 冷库火灾规律特点及实验分析

冷库结构不同于一般建筑结构，其承载变化大，隔热、密封、强度要求高。冷库结构要求承受较大的温度应力，其结构连接会产生热变形。因此，冷库隔热结构必须是一个连续封闭的隔热链，避免产生冷桥。其火灾规律、特点分析如下。

2.1 冷库的火灾危险性分析

冷库的火灾危险性由冷库的隔热防潮材料、制冷剂及建筑特点共同决定。

2.1.1 冷库的隔热防潮材料火灾危险性分析

冷库在建筑施工和维修过程中，使用的材料除水泥、砂、石、钢筋、砖、珍珠岩为非燃烧物品外，其余大量材料均为易燃、可燃物品。这些易燃、可燃材料的共同特点是燃点较低，遇明火或受热后易引起燃烧。这些易燃、可燃物品主要用在冷库中作防潮层和保温隔热层。

2.1.2 冷库制冷剂的火灾危险性分析

（1）氨制冷剂。氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂，多用于集中式制冷，一般用于大型的制冷系统以及万吨以上体量冷库。氨蒸气无色，有强烈的刺激性臭味。在空气中的浓度达到0.5%～0.6%时，人停留半小时就会中毒。氨与空气混合的体积浓度在11%～14%时可以点燃，当空气中混有氨的体积浓度达到15.5%～27%时，遇到明火即可引起爆炸。液氨等制冷剂泄漏后，与空气达到一定体积混合比时，极易引起火灾爆炸事故。另外，氨无色，具有强烈的刺激臭味，长期接触后对低浓度的氨难以察觉，会通过吸入式危害人体。

（2）氟利昂制冷剂。氟利昂制冷剂目前主要应用于中小型制冷装置、低温装置和其他具有特殊要求的装置。它主要由氟、氯、氢等元素组成，其性质随着氟、氯、氢原子数的变化而变化，当氟利昂的氢原子减少时，其可燃性减少。其具有较好的热力学性能，冷藏压力较低，采用风冷或自然冷凝压力约0.8 ～1.2KPa，属中温制冷剂，用于中、小型活塞式压缩机，可获得-70℃的低温，而大型离心式压缩机可获得-80℃的低温。

2.1.3 冷库的其他不安全因素分析

（1）建设过程中的火灾风险。如施工工序不当、电焊施工违规操作（特别使用聚氨酯材料作为保温材料的冷库），极易发生在建时火灾。（2）使用阶段中的火灾风险。如线路老化、电器短路、避雷措施不当，引燃保温材料。（3）拆除过程中的火灾风险。如冷库报废后缺乏后期管理、废弃保温材料处理不当、拆除工程中作业不当等，引发火灾。

2.2 冷库火灾的特点

（1）燃烧猛烈，易形成立体火灾。大型建筑规模冷库具有大跨度、大空间的特点，冷库四壁贯通，有烟囱式的空心夹墙，通风条件好，保温层中有沥青、聚氨酯材料等导致冷库火灾纵横方向的蔓延速度很快[4]。

（2）燃烧隐蔽，不易寻找着火点。冷库保温层起火，阴燃时间较长，阴燃火焰在夹层内隐蔽向上或平行发展，外部不易发现，难以找到着火点位置实施进攻，且容易发生复燃的现象。

（3）烟雾大、温度高，灭火行动不便。冷库由于保温需要，出入口较少，且往往设置二道门，库门及楼梯间易被火焰封堵，内部进攻困难，排烟缓慢，热量难以散发，内攻人员很难巩固阵地。

（4）毒害气体多，易造成人体损伤，有爆炸危险。一般冷库起火，空气不足，燃烧不充分，一氧化碳含量较高，聚氨酯材料燃烧后产生有毒气体。若库内管道破裂，制冷剂泄漏，氨气大量涌出，浓度达到15.5%～27%时，遇明火即发生爆炸。此外，氨气对皮肤表面、眼睛、呼吸道、消化道等接触部位有直接腐蚀作用，严重时会产生中毒性水肿、呼吸道黏膜坏死、窒息等现象。

（5）结构耐火性差，易造成坍塌。近年来，大型冷库多采用大型钢结构建筑。钢材虽为不燃材料，但钢温度为500℃时，强度将降至一半；温度达到600℃时，钢材将丧失大部分的强度，而一般火场温度高达800 ～1000℃。一旦发生火灾，若不能及时发现和报警，极易发生内部坍塌。

（6）灭火供水要求高，水源缺乏。大型冷库考虑到资金投入和城市规划的要求，多数建在市郊结合部，就算建在城区，灭火用水问题也很难有效保障。上海市杨浦区的4 个冷库建筑单位，其中3 个临近黄浦江沿岸，取水距离较远且无专门取水点。

3 火灾模拟实验及灭火效能分析

为进一步研究掌握冷库火灾特点规律，检验现有灭火技战术措施和装备器材效能，在上海市杨浦区松潘路周家牌路段拆迁区域，改造搭建场地，分别开展了聚氨酯泡沫引燃实验和排烟器材效能测试，并对实验结果进行了梳理分析，得出以下结论。

（1）冷库发生火灾，建筑内聚氨酯保温材料燃烧速率快，蔓延迅速，对灭火展开时间要求高。（2）聚氨酯保温材料受热分解温度低（初始分解温度260℃，自燃温度330℃），遇施工作业（焊渣温度参考铁的熔点1538℃）和其他火源，若操作不慎极易引起火灾。（3）火场温度和烟气浓度随火势蔓延发展速率急速提升，对灭火内攻阻碍极大。（4）聚氨酯材料燃烧产物检测出CO、H2S（理论上还含有HCN），毒性较强（实验出于安全考虑未进入浓烟区检测）。（5）现有排烟装备在有破拆排烟条件下排烟效果明显，竖向排烟效果明显优于横向排烟，主要取决于排烟装备自身性能。

4 冷库火灾灭火救援处置规程建议

4.1 接警出动

立即启动灭火救援预案的同时，调动公安、交警、医疗、水务、电力等社会联动救灾力量到场。加强第一出动力量，确保大功率水罐消防车、高喷车出动，正压排烟机、登高破拆工具、遥控水炮等器材完备。

4.2 到达现场

车辆停靠在上风或侧上风方向，与爆炸、毒害危险区域保持安全距离；与单位人员对接联系，首报消息及时，搭建简易洗消阵地。

4.3 火情侦察

选派精干力量和单位技术人员成立侦察小组，充分利用消控室和固定消防设施，多途径开展侦察。

4.4 水源保障

宜采用“天然水源（消防水池）＋市政”双路供水方式，充分保障灭火行动期间的供水。

4.5 灭火行动

第一，分工协作，统一指挥。整合到场力量，成立物资疏散组、灭火组、攻坚组、破拆排烟组、安全警戒组、通信联络组，各组人员分工协作，统一调度指挥。第二，及时疏散，避免损失。利用冷库出入口或者破拆口作为物资疏散口，疏散同时由水枪射水掩护进行物资疏散，到安全区域后安排专人负责看管[5]。第三，救人第一，确保安全。根据现场情况和被困人员生命体征情况，在保证消防救援人员自身安全的前提下，可以采取先救人后灭火的措施，也可以采取救人与灭火同时实施的措施。第四，区分对象，战术合理。对于保温材料火灾而言，需采用“分隔堵截”的灭火措施。由于外部射水无法直接对着火点进行打击，可以通过观看墙壁颜色和触摸墙壁温度，大致确定燃烧位置，采取破拆阻隔蔓延方式灭火，破拆后利用破拆口向燃烧位置射水冷却灭火，同时防止蔓延。对于冷库内部物品起火而言，需采用“强攻近战”的灭火措施。充分利用冷库内固有防火分隔设施，保证火灾控制在一个防火分区内，利用冷库出入口或破拆口作为灭火主阵地，每个阵地都要分为内攻和掩护两个小组，内攻灭火前要对承重钢结构和货架进行充分冷却，防止发生坍塌，同时，要充分利用遥控水炮和消防坦克进行内攻灭火，尽量避免人员直接进入危险区域[6]。第五，破拆排烟，兼顾重点。冷库进出口少，既会成为灭火进攻口，又会成为烟气排出口，严重影响进攻作战，所以冷库火灾中如何有效排烟是重中之重。从测试情况看，采用“破拆＋正压送风+负压增强”排烟方式可以起到最好的效果。第六，安全管控，全程监测。警戒组要划分不同等级警戒区域，严格控制人员和车辆进入。安全员(助理)要时刻监测氨气浓度和承重结构、货架等稳定状态，提前预判风险。第七，保障通信，层级联络。通信保障组要确保灭火行动中各层级间通信联络畅通、不间断，可以使用无线电通信、有线电通信、光通信、移动通信和简易信号通信等多种方式[7]。

4.6 现场移交

灭火行动结束，要做好现场洗消。主管消防救援站与单位负责人核对相关情况，消防救援人员归队后要密切观察身体状况，出现身体不适要第一时间送医。

4.7 注意事项

（1）参战人员务必注意防护装备的佩戴，未佩戴防护装备人员严禁进入危险区域，避免吸入烟气或氨气中毒，安全员做好出入口管控，间隔联络提醒确认；（2）切断电源，使制冷系统在火灾扑救中停止工作，关闭阀门或导流制冷剂，避免连锁灾害和损失；（3）内部侦察和内攻人员都要携带导向绳、照明设备、通信设备编组进入，水枪掩护到位；（4）现场情况复杂、战斗展开面较广时，应分段设置安全员和紧急救援小组，与内攻组保持联络，预估内攻纵深位置；（5）处置氨气泄漏时，要做好防毒、防冻措施；（6）精确破拆进攻口、排烟口，密切注意氨气管道位置；（7）为避免引起轰燃，破拆时机要在火灾初始阶段或者火灾衰减阶段；（8）送风排烟时，要确认现场无氨气泄漏；（9）冷库内部不易使用泡沫灭火剂，减少损失；（10）氨气管道阀门因低温无法关闭时，不得使用外力强制关闭，避免阀门损坏造成泄漏；（11）冷库夹墙内保温层火势被扑救后，要认真检查确认，防止阴燃，做好火场监护，防止复燃；（12）进行氨气设备堵漏时，要联合单位技术人员共同进行。