盧守謙:冷卻天花板可避惡火「低能」閃燃

出版時間:2019/10/06 21:05

盧守謙/吳鳳科技大學消防系助理教授

台中違章工廠大火造成2位消防人員殉職,救災消防單位除經歷搶救後體力勞累,又面臨外界質疑與不解之沉重心理壓力。然而,這次不幸除了社會一片檢討撻伐外,到底我們能學習到的教訓是什麼?

筆者從事消防教育工作多年,早自20多年前碩士論文就以閃燃為主題,至今已著有20多本消防書籍。基本上,本次消防單位現場人員與指揮搶救戰術、救災之SOP,皆依相關規定進行,卻仍有消防人員葬送火窟,問題是什麼?事實上,是因為本次火場產生一種特殊之火災動力學現象。

本次火場有一特殊構造,在起火棟與延燒棟之間通道寬度,達8公尺之遠,為何第二棟以熱顯像儀探勘當時僅有少量煙層時,卻突然造成2位消防弟兄措手不及,無法撤退殉職,且僅距樓梯出口幾公尺之處。從電腦模擬顯示,二棟廠房間雖有一定寬度隔開,但上方人字形遮雨棚,卻扮演大火之虹吸引繩作用,今沒有這片遮雨棚,第二棟可能就能免受大火,也沒有人會殉職。為何一開始第二棟處在穩定性非威脅之室內狀態,會形成快速蔓延之攻擊性火焰,其中並沒有增加燃料量,是什麼造成如此極端改變呢?

在此,從歐美實驗得知,第一棟火勢發展一旦溫度達到539℃,此時熱煙結構會突然地改變,其中CO(一氧化碳)氣體會被引燃,延著遮雨棚下方至第二棟,當第一棟火舌觸及這些濃煙層,而CO2(二氧化碳)氣體本身具有阻燃過程,會使煙層起火後可能進入緩慢作用,這種在火災動力學上形成天花板下煙層之滾燃 (Roll-over),順著這條溝渠(人字形天花板),至第二棟二樓室內,並將煙層CO2化學鏈受到高溫中斷,轉變成易燃性CO氣體,同時大量水蒸氣也受到如此高溫,使H₂O(水)化學鏈中斷並與C結合成H₂(氫氣),以及額外CO氣體。

因此,煙層氣相改變過程,C+CO2→2CO及C+H₂O→CO+H₂,由大量非可燃突然轉變成大量豐富的兩種高強度可燃氣體(CO、H₂),所造成整個氣相起火一種低能(起火能量低)「閃燃」現象,使專業消防人員或指揮官不解第二棟在火勢未延燒情境下,不是高溫怎會發生閃燃大火行為。

因此,在英美國家教育他們消防人員,一入室內火場先不射火點,而是先朝天花板下方濃煙層射水幾次,使其冷卻,因這些氣相燃料比地面上固相燃料還危險,而冷卻天花板一定不會發生閃燃。再者,針對鐵皮屋火災是否進入滅火或不進入?因工廠火災本身火載量與火災猛度大,進入滅火本具極大風險!而先進國家怎麼做?事實上,美國100多年前就有答案。

在18世紀工業革命,美國製造工廠因應發展大量興建。但這些工廠卻不時面臨火災光顧,造成心血及財力付之一炬。後來,1874年研發灑水管路,一旦火災時,消防隊將消防車水送入廠房天花板上已布置固定的管道,如此就能噴灑燃燒位置。因此,消防人員不需入內,而在建築物外部透過管路注入即可。

在日本如同各國一樣,對地下層火災非常敬畏,這種火場是高溫濃煙瀰漫,內部極熱不穩定,且面積大時易使入內消防人員空間迷向。所以日本消防法規規定,地下層面積達700平方公尺,應設連結灑水設備,亦即與美國一樣,於天花板下方預先布置管路,火災時從外部以選擇閥送水,進入管道中灑水頭(開放式)至火點上方,即是一種有效滅火,且投資經濟成本低,又能保護消防人員。

他山之石,可以攻錯,借鏡國外做法,即合乎安全、有效與經濟。或許,中央政策或法規不完備應適時予以調整,避免已數十位殉職之火場,再度成為消防勇士之最後終結戰場。

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