陳龍玉

摘要：目前，大跨度大空間冷庫建筑在我國得到了廣泛應(yīng)用。由于冷庫具有保質(zhì)時(shí)間長(zhǎng)、儲(chǔ)藏體量大等特點(diǎn)，越來越受到人們的青睞。然而，隨著近年來冷庫火災(zāi)次數(shù)的增多，巨大的經(jīng)濟(jì)損失也逐漸引起了我國各級(jí)政府的關(guān)注。因此，結(jié)合冷庫火災(zāi)的重點(diǎn)致災(zāi)因素，從分析冷庫引火源和可燃物等常見起火原因著手，對(duì)導(dǎo)致冷庫火災(zāi)的原因進(jìn)行逐一研判，并以此為依據(jù)為消防部門處置和預(yù)防此類災(zāi)害事故的發(fā)生提供強(qiáng)有力的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：氨冷庫；火災(zāi)；起火原因

1 冷庫建筑引火源分析

據(jù)中國制冷學(xué)會(huì)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，在2010—2015年間冷庫建筑起火原因較為明確的54起冷庫火災(zāi)事故中，因電焊、切割作業(yè)等造成的冷庫火災(zāi)占65%；電氣線路短路造成的冷庫火災(zāi)占29%；違規(guī)使用明火造成的冷庫火災(zāi)占6%。下面對(duì)冷庫火災(zāi)事故中常見的引火源進(jìn)行逐一分析[1]：

1.1? 焊接、切割火源導(dǎo)致冷庫火災(zāi)

在冷庫建設(shè)、改造、拆除過程中伴隨著電氣焊、切割作業(yè)是冷庫火災(zāi)中最常見的起火原因之一。2008年1月7日，韓國某冷凍倉庫工人對(duì)排管設(shè)備進(jìn)行焊接作業(yè)，飛濺的焊渣引燃汽油蒸氣發(fā)生爆炸，最終造成40人死亡，17人受傷。

目前，在冷庫改造過程中最廣泛使用的焊接和切割操作仍然屬于電弧焊割。研究表明，在作業(yè)過程中電弧溫度可達(dá)到3000～6000℃，作業(yè)產(chǎn)生的熔渣溫度可高達(dá)2000℃。其中，飛濺火花、熔融金屬和熔渣一旦接觸到冷庫建筑時(shí)很容易引燃建筑外保溫材料，從而引發(fā)火災(zāi)事故。

冷庫中的保溫材料聚苯乙烯、聚氨酯泡沫等均屬于高分子材料，其材料基體表面通常較為厚實(shí)，且具有一定抗壓、抗沖擊特性，而材料基體內(nèi)部的細(xì)小封閉式孔洞結(jié)構(gòu)使其具有良好的隔熱保溫性能，一旦作業(yè)產(chǎn)生的電焊焊渣掉落至保溫板材料基體表面，因其普遍具有相對(duì)較高的溫度和沖量，容易快速陷入保溫板之中，因保溫板具有良好的蓄熱性，部分嵌入保溫板中的焊渣在一定時(shí)間內(nèi)仍能對(duì)內(nèi)部保溫板材料進(jìn)行熱分解，在高溫作用下使基體表面產(chǎn)生可燃?xì)怏w，與空氣混合后導(dǎo)致保溫板的長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)燃燒 [2]。

1.2? 電氣線路故障導(dǎo)致冷庫火災(zāi)

冷庫發(fā)生電氣火災(zāi)大部分是由于線路安裝時(shí)埋下了不同程度的火災(zāi)隱患。冷庫在線路安裝時(shí)，應(yīng)按照GB50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、GB50072—2010《冷庫設(shè)計(jì)規(guī)范》等相關(guān)安全規(guī)范要求操作。違規(guī)安裝，一旦發(fā)生電氣故障，很容易引發(fā)電氣火災(zāi)。冷庫中的電氣線路故障多為電線短路和過載。

1.2.1? 短路導(dǎo)致冷庫火災(zāi)

短路是目前已知導(dǎo)致冷庫電氣火災(zāi)的罪魁禍?zhǔn)字弧?005年8月，安徽省馬鞍山市某乳業(yè)公司因冷庫照明電氣線路短路引燃保溫材料造成3名消防員犧牲。2013年6月，吉林某禽業(yè)有限公司因配電室的上部電氣線路短路，引燃周圍可燃物導(dǎo)致特別重大火災(zāi)爆炸事故。通常情況下，短路是指電氣線路或設(shè)備中不同電位的導(dǎo)電體直接金屬性連接或者通過小阻抗連接引發(fā)電路中電能荷載過高的現(xiàn)象。大多數(shù)情況下，短路故障會(huì)造成電線回路中電流激增，并產(chǎn)生高溫或電弧，甚至易引燃線路絕緣層或附近可燃物最終造成火災(zāi)事故的發(fā)生[3]。冷庫中發(fā)生的短路故障大多為供電線路設(shè)計(jì)、施工不規(guī)范，電線或設(shè)備不滿足低溫潮濕環(huán)境要求，年久失修導(dǎo)致電線絕緣能力喪失或線芯裸露引起的。主要包括：線路未按要求穿管敷設(shè)、未采取可靠的防火措施；線路未按要求設(shè)置電流保護(hù)裝置；線路本身老化；冷間內(nèi)動(dòng)力、照明、控制線路未選用適用冷間溫度要求的耐低溫銅芯電力電纜；冷間內(nèi)的動(dòng)力及照明配電、控制設(shè)備布置在低溫潮濕的穿堂內(nèi)時(shí)，照明燈、照明控制開關(guān)、電纜管及配電箱未采用防潮密封型等原因。

1.2.2? 線路過載導(dǎo)致冷庫火災(zāi)

線路過載是指通過電氣線路的電流超過其安全載流量。過載會(huì)使線路產(chǎn)生高溫，通常同一電路中電流過載越大，溫度越高。而線路通電發(fā)熱時(shí)會(huì)使絕緣材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以致線路整體性老化受損。

當(dāng)線路中過載量小或過載時(shí)間短時(shí)，線路雖然仍能運(yùn)行但會(huì)加速絕緣老化。當(dāng)線路嚴(yán)重過負(fù)荷時(shí)，會(huì)造成線路嚴(yán)重過熱并產(chǎn)生異常高溫，導(dǎo)致建筑物外部絕緣材料燃燒或引燃周圍可燃物起火。線路過載不僅能直接引發(fā)火災(zāi)，而且還會(huì)損壞線路的絕緣材料并造成線路短路、接觸不良、漏電等消防隱患的發(fā)生。近年來，冷庫因線路過載發(fā)生火災(zāi)的案例也屢見不鮮，2014年11月，山東壽光市某食品公司因制冷系統(tǒng)供電線路敷設(shè)不規(guī)范、系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、線路老化致使冷風(fēng)機(jī)供電線路接頭處過熱短路，引燃?jí)γ婢郯滨ヅ菽夭牧弦l(fā)重大火災(zāi)事故。冷庫中導(dǎo)線過載的原因如下：冷庫設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷過大，一般發(fā)生在壓縮機(jī)和冷風(fēng)機(jī)位置，例如：一些自動(dòng)控制的小型氨冷庫因夏天氣溫過高、儲(chǔ)存物品較多或庫門反復(fù)開啟使得庫內(nèi)溫度總是超過設(shè)定溫度，造成制冷壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng)，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)或線路過載；冷庫線路設(shè)計(jì)、安裝時(shí)導(dǎo)線截面選擇過小；電線套管的管徑過小，影響散熱；漏電引起線路過載；諧波電流引起相線特別是中性線過載。

1.3? 弱火源導(dǎo)致冷庫火災(zāi)

弱火源是指在特定條件下才能引燃某些可燃物的火源，如煙頭、靜電火花等。弱火源只能點(diǎn)燃某些燃點(diǎn)相對(duì)較低的材料，而且點(diǎn)燃過程很大程度上受現(xiàn)場(chǎng)條件的影響，往往具有偶然性。

1.3.1? 亂扔煙頭導(dǎo)致冷庫火災(zāi)

煙頭中心的溫度通常高達(dá)700～800℃，其表面溫度也能達(dá)到200～300℃。冷庫內(nèi)儲(chǔ)存的紙、木屑、纖維紡織物等植物性材料、膠乳橡膠和一些膨脹型的熱固塑料等，受熱后可生成固態(tài)炭的多孔材料能夠被煙頭引燃并發(fā)生陰燃，這類物質(zhì)受到煙頭表面的熱作用后短時(shí)間內(nèi)會(huì)發(fā)生熱分解和炭化，且容易儲(chǔ)存熱量并維持陰燃，當(dāng)熱量?jī)?chǔ)存達(dá)到可燃物的燃點(diǎn)時(shí)，就會(huì)發(fā)展成顯著的有焰燃燒。

冷庫庫房?jī)?nèi)的儲(chǔ)存物包裝紙雖然屬于可以發(fā)生陰燃的物質(zhì)，但是由于冷庫內(nèi)高濕低溫的環(huán)境導(dǎo)致可燃物不易被煙頭點(diǎn)燃，即使被點(diǎn)燃后達(dá)到一定火勢(shì)也是要較長(zhǎng)的延遲時(shí)間。有關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：當(dāng)環(huán)境溫度一定，建筑內(nèi)部相對(duì)濕度低于60％時(shí)，煙頭引燃紙屑可能產(chǎn)生明火；當(dāng)環(huán)境相對(duì)濕度超過60％時(shí)，就很難產(chǎn)生明火。通過液氨制冷的有些冷庫內(nèi)溫度及環(huán)境相對(duì)濕度較低，例如儲(chǔ)存干貨的冷藏庫，這類庫房?jī)?nèi)的儲(chǔ)存物包裝紙有可能被煙頭引燃[4]。

此外，冷庫一般選用聚氨酯板、聚苯板、擠塑板等，有關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：擠塑板和聚苯板受熱會(huì)熔融滴落，通常情況下不會(huì)產(chǎn)生陰燃現(xiàn)象，因此不易被煙頭引燃，聚氨酯泡沫板可以被煙頭引燃并發(fā)生陰燃。因?yàn)榫郯滨サ姆纸庵饕墙饩鄯磻?yīng)，其反應(yīng)機(jī)理是斷裂發(fā)生在分子鏈的斷部或薄弱點(diǎn)，生成活性相對(duì)較低的自由基，隨后按連鎖反應(yīng)機(jī)理由大分子分解出單體，當(dāng)自由基達(dá)到一定濃度時(shí)短時(shí)間內(nèi)即可迅速發(fā)展為大規(guī)模燃燒[5]。冷庫專用的聚氨酯板有聚氨酯鋁箔板，外表是兩層鋁箔，使用過程中冷庫的保溫材料很難直接接觸到煙頭，除非施工過程中，工人隨意丟棄的煙頭落在還未組裝好的保溫板中。

1.3.2? 靜電現(xiàn)象導(dǎo)致冷庫火災(zāi)

靜電現(xiàn)象成為引火源必須滿足四個(gè)條件：一是周圍必須存在處于爆炸極限范圍內(nèi)的混合性氣體或粉塵；二是存在靜電產(chǎn)生和積累的條件，包括自身的靜電起電能力和主、客觀的積累靜電的條件（如材料本身的絕緣特性、靜電起電速率、環(huán)境溫度、濕度等）；三是靜電的積蓄足以產(chǎn)生放電的電量；四是靜電放電能量必須達(dá)到被引燃物的最小點(diǎn)火能量。上述四個(gè)條件只有同時(shí)存在時(shí)，才有可能形成靜電火災(zāi)。靜電作為一種火源在液氨制冷的冷庫建筑設(shè)備操作和生產(chǎn)工藝中是較為危險(xiǎn)的。

液氨制冷的冷庫建筑中因使用液氨作為制冷劑，存在一定的火災(zāi)危險(xiǎn)性。液氨蒸發(fā)溫度是-33.5℃，遇熱、明火等難以點(diǎn)燃而危險(xiǎn)性較低[6]，一旦泄漏在室外條件下馬上形成氣態(tài)氨氣。氨氣爆炸極限為15.7%～27.4%，因此，液氨發(fā)生泄漏時(shí)，會(huì)在泄漏口附近位置處發(fā)生閃蒸，形成氣液二相流，當(dāng)達(dá)到爆炸極限范圍內(nèi)時(shí)，氨氣與適量空氣形成爆炸性混合物，一旦此時(shí)泄漏口附近存在足夠大的靜電，很有可能發(fā)生爆炸。

2 可燃物的燃燒特性分析

冷庫建筑中存在的可燃物主要為建筑材料、儲(chǔ)存的貨物及外包裝材料，現(xiàn)有冷庫所采用的建筑材料中，冷庫保溫材料的燃燒危險(xiǎn)性最高。

2.1? 保溫材料

目前冷庫廣泛使用的保溫材料有聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）、擠塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）及聚氨酯泡沫塑料（PU）。

2.1.1? 聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）

可發(fā)性聚苯乙烯顆粒是在苯乙烯聚合時(shí)加入發(fā)泡劑（如戊烷或丁烷）形成的。聚苯乙烯泡沫板是由含揮發(fā)性液體發(fā)泡劑的可揮發(fā)性聚苯乙烯母粒在模具中通過熱預(yù)發(fā)工藝后固化成型制成的。EPS具有微細(xì)閉孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，屬于熱塑性材料，材料基體加熱后通常會(huì)產(chǎn)生熔融現(xiàn)象，熔滴會(huì)流動(dòng)且不會(huì)產(chǎn)生陰燃現(xiàn)象。EPS在70～98℃開始熱變形，150℃時(shí)開始熔融，300℃時(shí)開始分解，其燃點(diǎn)是350℃，自燃點(diǎn)是490℃。EPS未經(jīng)阻燃處理時(shí)的氧指數(shù)是18，極易燃燒，經(jīng)過阻燃處理后的氧指數(shù)可達(dá)25以上。EPS的分子式為（C8H8）n，當(dāng)有充足氧氣燃燒時(shí)，反應(yīng)式為：（C8H8）n+10nO2→8nCO2+4nH2O。該材料在燃燒過程中會(huì)釋放大量的熱量，而冷庫四周的庫板發(fā)生燃燒時(shí)又具有良好的保溫性能，因此會(huì)造成高溫?zé)煔饩植烤蹮岈F(xiàn)象的出現(xiàn)，短時(shí)間內(nèi)即可形成大面積整體性燃燒。當(dāng)氧氣供應(yīng)不足時(shí)材料基體表面會(huì)發(fā)生不完全燃燒，產(chǎn)生一氧化碳并分解出大量的炭煙，會(huì)導(dǎo)致被困人員窒息死亡。發(fā)泡劑因大多為烷烴，其燃燒產(chǎn)物與EPS相同[7]。

2.1.2? 擠塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）

XPS保溫板是以聚苯乙烯樹脂為原料，與其他輔料、催化劑等加熱混合，采用擠塑的方法壓制成型的硬質(zhì)泡沫塑料板。XPS也屬于熱塑性材料，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是表層致密且具有完美的閉孔蜂窩結(jié)構(gòu)，其保溫性能比聚苯乙烯更好，同時(shí)還有極低的吸水性、抗壓性、抗老化性等優(yōu)點(diǎn)，目前是我國冷庫地坪保溫材料的首選材料之一。XPS保溫板主要成分是聚苯乙烯，因此受熱后會(huì)立刻出現(xiàn)熔融滴落且不會(huì)產(chǎn)生陰燃現(xiàn)象。XPS保溫板受熱現(xiàn)象：表面溫度升至80℃時(shí)，保溫材料開始熱解變形；溫度達(dá)到98～105℃時(shí)，開始熔融、滴落，伴有少量的煙，無明顯的火焰；隨著過火時(shí)間的延長(zhǎng)，燃燒滴落物出現(xiàn)較為明顯的有焰燃燒現(xiàn)象，當(dāng)溫度達(dá)到材料燃點(diǎn)時(shí)保溫板瞬間即可燃燒，溫度急劇上升并伴有明亮火焰和黑色濃煙。

2.1.3? 聚氨酯泡沫塑料（PU）

聚氨酯泡沫是一種有機(jī)高分子材料，多數(shù)情況下遇到高溫明火易發(fā)生燃燒。硬質(zhì)聚氨酯泡沫的閃點(diǎn)約為310℃，其自燃點(diǎn)為412℃。在未經(jīng)阻燃處理的情況下，聚氨酯材料基體的氧指數(shù)僅為20左右，經(jīng)過阻燃處理后，其氧指數(shù)一般能達(dá)到24～30，一旦遠(yuǎn)離高溫?zé)嵩床牧希砻娴拿骰饡?huì)逐漸自動(dòng)熄滅。硬質(zhì)聚氨酯和阻燃交聯(lián)聚氨酯為熱固性、多孔性結(jié)構(gòu)，導(dǎo)熱性通常較差，且熱穩(wěn)定性能不佳，遇到高溫?zé)嵩摧椛鋾r(shí)極易造成熱量積聚，燃燒時(shí)可以產(chǎn)生陰燃現(xiàn)象且多以炭化為主。聚氨酯即聚氨基甲酸酯，是分子結(jié)構(gòu)中含—NHCOO—基團(tuán)的高分子化合物，遇高溫明火后通常燃燒較為迅速，且伴隨有劇毒氰化氫氣體產(chǎn)生，這是致人死亡的主要原因。

聚氨酯用作冷庫保溫材料時(shí)，有聚氨酯現(xiàn)場(chǎng)噴涂和聚氨酯夾芯保溫板兩種形式。噴涂聚氨酯保溫材料一般是由多苯基多亞甲基多異氰酸酯和組合聚醚兩種原料按照固定配比制備而成。組合聚醚為多種組分混合物，含有發(fā)泡劑一氟二氯乙烷（CH3CCl2F），該材料在干燥空氣中的爆炸極限為5.6％～17.7％，常壓下被引燃需要不低于20J的能量。因此，在噴涂聚氨酯保溫材料時(shí)，明火作業(yè)、電線短路引起的火花、煙頭都有可能點(diǎn)燃一氟二氯乙烷與空氣組成的爆炸性混合氣體[8]。

2.2? 儲(chǔ)存的貨物及外包裝材料

2.2.1? 儲(chǔ)存的貨物

冷庫中儲(chǔ)存物一般為冷凍食品，大多以水產(chǎn)、肉類、蔬菜、水果為主，其火災(zāi)危險(xiǎn)性在正常溫度和濕度條件下，按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》應(yīng)劃為“丙類”，而冷庫庫房的工況是高濕低溫，因此火災(zāi)危險(xiǎn)性極小，一旦與火源接觸很難被點(diǎn)燃，即使點(diǎn)燃后，要達(dá)到一定的火勢(shì)也是需要較長(zhǎng)的時(shí)間。由于冷庫內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)通常在日常工作時(shí)間，明火通常會(huì)被工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并及時(shí)撲滅，火勢(shì)蔓延成災(zāi)的危險(xiǎn)性相對(duì)較低。

2.2.2? 貨物的外包裝材料

目前，儲(chǔ)存在冷庫中的貨物大多采用瓦楞紙箱包裝。瓦楞紙包裝箱主要是由紙板經(jīng)過裁剪、壓線、折合等工序制備而成，而紙板則由表紙、瓦楞紙、芯紙、里紙等組成，因此，瓦楞紙箱比較容易被點(diǎn)燃。相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究表明：常溫條件下，煙頭即可引燃瓦楞紙包裝箱，煙頭導(dǎo)致瓦楞紙包裝箱發(fā)煙的時(shí)間一般在25min內(nèi)；煙頭引燃瓦楞紙包裝箱的時(shí)間通常在20～40min以內(nèi)[9]。由于冷庫庫房?jī)?nèi)屬于高濕低溫環(huán)境，因此瓦楞紙被煙頭點(diǎn)燃的難度要相對(duì)大很多。

3 結(jié)語

液氨制冷的冷庫建筑火災(zāi)起火原因主要?dú)w納如下：①冷庫建設(shè)、改造、拆除過程中，工人在進(jìn)行焊接、切割作業(yè)時(shí)，高溫焊渣或者飛濺火花引燃保溫材料起火；②穿過隔熱層的電線設(shè)置不當(dāng)，線路過載、短路引燃電線絕緣皮和建筑外保溫材料起火；③噴涂聚氨酯保溫材料時(shí)，明火作業(yè)、電線短路引起的火花、煙頭點(diǎn)燃發(fā)泡劑一氟二氯乙烷與空氣組成的爆炸性混合氣體；④液氨泄漏，與空氣形成爆炸性混合氣體，一旦接觸高溫、明火或靜電便有可能發(fā)生爆炸事故；⑤冷間內(nèi)貨品的外包裝紙箱被煙頭引燃。文章對(duì)液氨制冷的冷庫建筑發(fā)生火災(zāi)的原因進(jìn)行了逐一分析，以期為消防防火工作人員提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]范薇，楊一凡.冷庫火災(zāi)事故起因分析及防控措施[J].制冷技術(shù)，2016，36（2）：57-61.

[2]盧志剛，陳偉紅.電焊熔珠對(duì)棉布和聚氨酯泡沫的引燃能力研究[J].火災(zāi)科學(xué)，2009，18（1）：15-19.

[3]張學(xué)楷.低壓線路常見電氣火災(zāi)原因分析認(rèn)定及預(yù)防措施研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2005.

[4]舒中俊，周黎覓.環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)煙頭引燃作用的影響[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2015，34（1）：15-17.

[5]趙璧.外保溫材料陰燃特性的試驗(yàn)裝置建立及研究[D].天津：天津大學(xué)，2016.

[6]陳杰，李文，鄧?yán)?，?工藝流程中氨泄漏事故后果分類研究[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2011，7（1）：157-160.

[7]馬一太.冷庫火災(zāi)事故分析[J].制冷技術(shù)，2013，33（2）：33-35.

[8]榮志峰.冷庫保溫材料火災(zāi)原因分析及防范[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2016，35（6）：884-886.

[9]楊屹茂.香煙引燃瓦楞紙包裝箱的實(shí)驗(yàn)研究[J].武警學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，29（6）：95-96.

Analysis on common fire causes of cold storage fires

Chen Longyu

（Hengyang Municipal Fire and Rescue Brigade， Hunan Hengyang 421000）

Abstract：Presently， large-span and large-space cold storage buildings has been widely used in our country. Because cold storage has the characteristics of long shelf life and large storage volume， it is more and more favored by people. However， with the increase in the number of fires in cold storage in recent years， huge economic losses have gradually attracted the attention of governments at all levels in our country. Therefore， combined with the key disaster-causing factors of cold storage fires， the paper starts from the analysis of common fire causes such as cold storage ignition sources and combustibles， and analyzes the causes of cold storage fires one by one. Based on this， it provides a strong theoretical basis for fire department to deal with and prevent the occurrence of such disasters.

Keywords：ammonia cold storage; fire; fire cause