消防排烟机器人隧道火灾救援好助手烟气是公(铁)路隧道以及地下大空间火灾中抢险和救援的主要难题,不利于被困人员逃生,也不利于消防人员进入火灾现场救援。消防排烟机器人运用机器人技术代替消防人员到达危险区域进行快速有效地排烟,在保障消防人员安全的同时,提高救援效率。 近10年来,由于我国隧道里程的增加、交通流量的增长以及运输物品的多样化,使交通隧道的火灾风险大幅度提升,引发了不少严重的火灾事故。隧道内若发生火灾,由于火势蔓延的快速性,往往造成局部区域的危险,并产生大量的有毒烟雾,严重阻碍消防、救援人员快速进入火灾现场实施疏散和抢救。 火灾统计资料表明,烟气是公(铁)路隧道以及地下大空间火灾中致人员死亡的罪魁祸首,在所有的伤亡统计中,因烟熏窒息死亡的比例高达80%。显而易见,在公(铁)路隧道以及地下大空间发生火灾时,有效地进行火场排烟,是阻止火势蔓延、抢救被困人员及灭火的重要环节。 然而,隧道环境的火灾特点限制了排烟车、照明车等常规消防装备的使用,因此,急需小型、轻便的能够进入隧道及地下大空间等场所进行排烟的现代化消防装备。 隧道火灾特点 由于隧道内空间小、道路窄、通风条件差、环境相对密闭等因素影响,若发生火灾,易引起烟雾浓密且久聚不散,产生较强的热冲击。具体而言,公(铁)路隧道以及地下大空间的火灾具有烟雾密度大、升温速度快、起火点隐蔽、不完全燃烧产物毒气含量大等特点。 烟雾密度大 公(铁)路隧道以及地下大空间火灾烟雾密度大的问题大多有两方面:一是烟雾扩散渠道有限,生成的烟雾大多积存在有限的空间内,因此,这些场所的单位立体空间内,火灾烟雾的密度大于其他建筑物火灾的烟雾密度;二是公(铁)路隧道以及地下大空间内,空气补充缓慢,物质受热气化后得不到充分燃烧,致使大量不完全燃烧产物生成,从而增加了烟雾在空气中的含量。由于火灾形成的大量烟雾向外流动时,充满了整个隧道,使消防人员很难深入内部进行火情侦察和灭火作业。 升温速度快 公(铁)路隧道以及地下大空间火灾中,烟雾的温度取决于易燃烧物质燃烧所放出的热量。目前,地下空间有一部分建成大型地下商场,但是地下商场中可燃物质数量较大,单位火灾荷载远高于地面建筑,若发生火灾,火源点附近的温度往往接近1 000oC,因此造成火灾烟雾的温度很高。此外,受公(铁)路隧道以及地下大空间场所相对密闭的特点影响,火灾生成的大量烟雾难以扩散,造成场所内部压力较大,冷空气的补充进入受到一定制约,使隧道内部温度下降缓慢,由此产生带有较高温度的烟雾,这些烟雾在扩张过程中,又对周围的可燃物质进行了加热,使其达到燃点形成新的燃烧。 隐蔽火点多 公(铁)路隧道以及地下大空间火灾中,由于冷空气补充缓慢,物质在燃烧过程中得不到充分的燃烧,故绝大多数物质处于阴燃状态,使隐蔽着火点增多。特别是大型地下商场中成垛的棉毛纤维织物等物品,最容易形成阴燃,且这些部位又易被其产生的烟雾笼罩,短时间内很难被消防人员发现,这给快速消灭火灾造成一定困难。 不完全燃烧产物毒气含量大 火灾中人员伤亡的根本原因是烟熏窒息。在公(铁)路隧道中车辆运输的货物以及大型地下商场中储存的大量棉、毛、麻、化学纤维、橡胶、塑料、有色金属、木材、油漆、高分子化合物等原料制成的商品,这些物质在得不到充分氧气助燃的情况下,将产生大量有毒气体和其他不完全燃烧产物,这些毒气的存在对消防救援十分不利。特别是化纤地毯的主要的组成原材料尼龙纤维(锦纶)、聚丙烯纤维(丙纶),海绵的主要的组成原材料聚氨酯等,这些物质在燃烧时会产生一些剧毒气体,极微量毒气的吸入就会造成人员受伤或死亡。 公(铁)路隧道以及地下大空间火灾特点,使常规的排烟车、照明车等消防装备难以发挥作用,不利于消防救援工作的开展。为解决这一个难题,公安部上海消防研究所研制出新型的排烟工具——消防排烟机器人。 消防排烟机器人 专用的消防排烟机器人是解决隧道内消、排烟问题的新型产品,主要是在机器人本体上装载一台大型排烟机,并通过遥控来调节排烟机角度,以替代消防人员进入危险的火灾环境。 国外生产的消防排烟机器人主要是德国制造的“陆虎60”,这种消防排烟机器人是由造雪机改造而成,外形如图1所示,排风量达到4万m3/h,排烟机前端内置了360个细小喷嘴,通过后方消防车供水,机器人的喷嘴每分钟可喷射300~400L的水量,射程可达60m。 国内的第一台消防排烟机器人是2009年底由公安部上海消防研究所研制成功,随后进入产业化,机器人图片如图2所示。我们国家生产的消防排烟机器人配有大风量(9万m3/h)的专用排烟风筒,能够最终靠遥控的方式指挥机器人进入消防队员没办法进入的隧道火灾现场,同时履带式的行走结构使机器人具备一定的越野性能,可以直接在灾害现场的废墟上行走,比如攀爬倾角为30°的斜坡,跨越15cm的壕沟或台阶等,走路的速度保持在5km/h以上。 目前国内配备消防排烟机器人的消防部队主要分布在上海、北京、朔州等城市,由于机器人装备到消防部队时间尚短,还未有实战使用的报告,图3为2011年消防排烟机器人在部队演习时的图片。 消防机器人在隧道火灾中的作用 消防排烟机器人具有排烟量大、机动性能强等特点,很适合进入隧道代替消防人员进行消防排烟作业,大多数表现在以下4方面。 一是消防排烟机器人能为消防抢险救援创造有利条件。在灭火行动中,第一个任务是抢救被困人员。消防排烟机器人的排烟风量巨大,能有效地进行火场排烟,能使公(铁)路隧道以及地下大空间火灾中的烟雾迅速扩散,提高火场的可见度,帮助被困人员逃生。 二是消防排烟机器人能提高疏散物资和灭火的效率。消防排烟机器人在隧道内排出大量烟气,不仅可提高火场的可见度,也能降低燃烧空间的温度,有利于消防人员进入公(铁)路隧道以及地下大空间内部,对贵重物资进行疏散和进行灭火作业。同时,可见度的提升,使消防人员更易及时有效地发现着火点,有效地提高灭火效率。 三是消防

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