看到圣母院大火,才知道中国在布达拉宫下了多少功夫科技袁人PLUS第26期

      


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导读



2020年第一场科普,来自中科大火灾科学国家重点实验室的王喜世老师!2019年,发生了几场引起全世界瞩目的大火:巴黎圣母院大火、美国加州的森林大火、亚马逊雨林大火,当然还有中国的四川凉山大火。火一方面被视为人类文明的象征,但它同时又是困扰了人类文明几万年的灾害,即使以今天的人类技术,在应对各类火灾时仍存在许多困难。所以今天,我们就请投身于中国灭火技术研究一线的王喜世老师,为我们介绍火灾防治在技术上的种种难点,尤其王老师还亲身参与了布达拉宫的防火设计,听完王老师的介绍,我们才能明白为了防范火灾,我们做出了多少努力和付出。

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部分评论:

一不小心就会被咬:

这期讲“细水雾灭火”,我想起自己小时候在家玩火,点燃了桌上铺的报纸,火苗一下窜起一长排。我居然还有闲心想:火势为长排状,直接泼水,水量太大(木地板),难收拾(从小就懒),于是……(大家猜到了吗?)我接了一杯水,用嘴喷着,顺利灭火,也没弄得到处是水。

我吃红豆包:

防祸于未然很重要,因为一旦火灾,哪怕灭了火,损失也无法挽回。
当然,这只是期望而已,毕竟意外事故时而有之,在所难免。
不过要是人人都有忧患意识,知道危害性而去提前防范,除了天灾,至少降低人祸。


精彩呈现:看到圣母院大火,才知道中国在布达拉宫下了多少功夫


袁岚峰:有这样一种力量,它是人类掌握的第一种能源,给我们带来了无数的历史性的进步。而当它失控的时候又会给我们带来无数的灾难,它究竟是天堂的化身,还是地狱的使者?没人知道,但是可以肯定,每一个人都给它一个称号“火”。今天我们就非常荣幸地请到了全国最擅长玩火的老师之一,我的朋友——科大火灾科学国家重点实验室的王喜世教授。


王喜世:现在我们看到的这个实验台,我们是做易燃易爆气体的爆炸及其抑制的。这个安全网里面其实是一个爆炸管,那么这个研究主要是针对我们石油化工以及之前煤矿的瓦斯爆炸,我们希望能在这个事故发生之前能把这个爆炸有效地抑制住。3 2 1!触发!



袁岚峰:王老师您好,非常高兴您来到我们的节目。


王喜世:袁老师好,《科技袁人》的观众大家好。


袁岚峰:王老师,火灾科学实验室这个名字就非常有意思,那我们现在所在的这个地方,是不是就是您平时放火的地方。


王喜世:是的,这是我们一个叫综合灭火模拟实验台。主要在研究的过程做一些对比实验,研究开放和不开放这种环境因素对我们灭火技术 灭火机理的一些影响。我们主要是做水基灭火,特别是细水雾这一块做了有二十多年的这样一个时间。


袁岚峰:那我们就是在这样一个久经火焰考验的这么一个房间里边(做实验)。


王喜世:是,这个房间的确是久经火烤了。我们这整个房间大家看到都是熏的黑的。


袁岚峰:上面全是黑的,原来这不是装饰,这是火烧的是吧?


王喜世:是的。



袁岚峰:那么您是怎么进入火灾科学这个领域的呢?


王喜世:我本科是在西北师大读的物理,在读研究生期间做的是光学遥感。当时硕士毕业以后就慕名到我们科大来工作了,当时就接触到了我们比较受世界上关注的一个灭火技术,我们叫细水雾。


它的英文名字叫Water Mist,那么这个技术的核心就是雾发生,微米级的液滴是不是微米级的,我们肉眼是判断不了的,必须要有一定的先进的技术来诊断。刚好这时候就涉及到了光学测量的这个问题,刚好我之前所学的东西都就派上用场了。


袁岚峰:非常适合。


王喜世:火灾科学研究实验室应该是我们国家唯一的一个从事火灾应用基础研究的一个国家级的研究机构  。目前实验室共有三大研究方向:一个是火灾动力学演化,它涵盖了类似于建筑火灾、 工业火灾、 森林火灾这方面的一些研究。


然后还有一个大的方向就是防治关键技术,火灾探测、 阻燃 、灭火等这样一些方向。另外一个就是最近几年我们面向国家公共安全研究的这样一个拓展,我们有一个火灾性能化评估这样一个研究室。


袁岚峰:能不能向我们介绍一下,我们国家现在火灾的总体的状况是什么样?


王喜世:2013年到2016年之间我们国家发生的火灾大概有36万起,这是一个什么概念?就相当于每天有一千起火灾发生,可能就在我们大家的身边。2017年统计的数据是27万多起,2018年是23万多起,整体上来讲就是说,我们国家火灾发生的起数有一个明显的下降,从死伤人数来看,也是一个大幅的下降。


袁岚峰:其中肯定也有你们的成果在起到作用了,能不能向大家介绍一下有哪些你们的研究成果用在了我们的使用当中?


王喜世:最典型的应用就是人民大会堂。一般这种探测器我们都是在顶部安装,空间太高,这个烟气往上蔓延到一定程度它就不上去了,它形成一个所谓的热障效应。特别是针对这种像人民大会堂、包括机场的航站楼、体育的场馆等等都有这样一些问题,那么当时我们实验室有教授专家,他们就提出了一种光截面的这样一种探测技术。


袁岚峰那您自己的研究有哪些是现在用上的?


王喜世:我自己的研究方向主要有两个方向,一直坚持在做的就是清洁高效灭火以及刚才讲的细水雾,曾经十几二十年前很多人不了解水怎么能去灭电器火灾。


袁岚峰:我也想问为什么这东西可以去灭电器火?


王喜世:我们有一个(技术)叫高压细水雾它通常是在50个微米甚至更小的这样一些雾滴,它是一个分散相的这样一个单个的颗粒。电器场所之所以担心就是说担心它导电,那如果它是一个分散相的,它这个性能就没有。


也有研究机构测试过它对高压电的这种绝缘特性,其实在一定范围内都是完全没有问题的  ,那么在化学的灭火剂所有的标准规范都要求在接到火灾报警,在它灭火剂喷放之前必须要有30秒的延迟。

那就是说你人不能在里面待着,因为灭火剂本身对人就是有窒息、有毒害作用,你不要看这30秒是非常关键的一个时间段。如果你在30秒之前你这个灭火系统启动了,有可能灭火的效果就完全就成倍地好于你30秒以后来启动。



王喜世:我们现在点燃的这个燃料是正庚烷,想做一个细水雾灭火的演示实验。我们通常说四五秒就灭了,这个一秒都不到,目前我们说应该说大家追求的一个目标,就是又能高效地把火灭掉同时对现场的人员和设备是安全的。


同时火灭了以后我们没有大的这种环境污染的问题,这就是作为我们灭火的研究人员所追求的一个目标。我知道有好几个大的城市的地铁系统也用了细水雾,再加上这两年比较热的管廊。



袁岚峰:您说的这个管廊是什么?


王喜世:主要是指的是目前城市发展中,把这种比如说供电、供气、通讯等等这样一些线路全部入地,都集中在一个通道里面。它一般的里程都比较长,然后底下的火灾危险性又比较高,用传统的水灭火器,它地下这个空间排污也是一个很大的问题。刚好这个细水雾的它用水又比较少,又不存在上面这些问题,这是目前比较有优势地方。在空中或者是航空航天这个领域其实也有火灾防治这样一个问题。


袁岚峰:它那不是失重的吗?那你喷出水来它水会附着到火上面去吗?


王喜世:对啊。因此我们要研究在这种条件下面,你的细水雾是一个什么样的状态能不能灭火。其实失重的这种环境我们说对流体的影响是有的,但是就是说,对这种射流的影响相对比较少。


袁岚峰还有一个非常引起全世界人关注的火灾,就是巴黎圣母院.这个也让我想到其实您参与的一个项目,就是我们国家布达拉宫的这个消防, 对吧?


王喜世:它们都属于这种比较有世界知名度的这样一些大的文物建筑。其实这种大型的古建筑它的火灾危险性的确还是很高的,它里面有大量的这种类似于唐卡 、布幔,大量地使用酥油灯。


因为我们之前传统的水喷淋就不能用于灭油类火灾,会发生我们所谓的过热蒸汽爆炸,我们当时面临的一个问题是什么,就是这种世界遗产级的文物古建筑它从宗教局到文物局,他们的要求非常苛刻。

就是说我要保护不让它发生火灾,但同时你不能在我这个场所里面有穿墙、打孔、布管子的这样一些问题,你消防泵一启动,它整个管路要加压,有震动的问题,这也是他们绝对不允许的。



袁岚峰:细水雾的技术用到布达拉宫了吗?


王喜世:当时给他们做了这种储罐式的,就是说我一着火以后可以推上跑,推到这个火源附近来(灭火)。其实我们布达拉宫,应该说它本身的这个火灾危险性有,但是因为重视,它有消防中队是每天轮流值日,我认为相对来说还是非常安全的。而且这个它火灾和人流的安全的监控都是联动的,基本上每一个区域。都在我们中控室的监控范围之内。


袁岚峰:巴西亚马逊森林的这一个火灾,它这个火灾为什么会烧成这样?对于森林的防控我们有什么办法?


王喜世:森林火灾从目前来看,它依然我们认为还是一个世界性的难题,没有太高效的这样一个灭火方式。目前除了常规的一些防控措施以外,可能见的最多的就是这个灭火飞机。像这样一些,因为它的难题就是说范围大,然后它所波及的地形可能也复杂,又没有道路,有的地方还很缺水 。


最大的灭火飞机一次可以带差不多80吨的水,我们听起来非常大的一个概念,但是一旦飞到火灾蔓延多少平方公里或者是多少公里的这样一个区域来讲,那点水洒下去好像也有点杯水车薪的味道。


袁岚峰:好吧,这让我想到近些年还有一个很多人重视的这个消防方法叫做消防导弹,还有类似消防的大炮,还有消防的一个非常高的梯子,对于这些技术您有什么评论?


王喜世:我觉得作为研发的探索来讲是一个不错的方向,那么从我个人认为它的应用于实战的困难在哪儿呢?我们知道这种超高层建筑目前中国是世界上最多的,它的一个横截面面积是非常大的,那意味着它里面的建筑结构是非常复杂的,你的导弹是不是能做到精准有效地高效地灭火。


另外还有一个大的问题它毕竟是一个导弹,里面装的是干粉灭火剂,它要通过炮弹的爆炸把这个干粉给喷洒出来,等待救援的人岂不是很危险。您刚才也提到举高车对吧,最关键的是它自身的一个安全和时效性,就是说曾经也发生过还没到百米举高臂就断掉的这个情况。

另外一个它这个时效性就是它举起来要30多分钟,然后比如说你灭火或者是救人,降下来再上去这一个来回就一个多小时。其实也有朋友问了,那高层、超高层着火了怎么办?我们现在可能有一些特殊领域或者特殊场所是缺相应的先进的防灭火技术,但是大部分情况下其实是不缺技术,我们缺什么:缺一个理念,缺一个有效的维护管理。


那么讲到这些怎么解决,刚才谈的就是我们强调高层建筑、超高层建筑一定要强化它的本质安全性,你首先自身一定要把消防的措施考虑周到,该上探测的上探测,该上灭火的上灭火系统对吧。然后平时一定要维护管理,一定要保证一旦发生火灾,我探测灭火这些系统都处于一个良好的工作状态。

现在很多这种固定式灭火系统它是跟消防探测联动的,一旦那边没反应,它也不启动,那么就失去了一个最良好的我们说初期火灾灭火的这样一个良好机遇。一旦整个大楼烧起来了这时候真的就比较麻烦了,这个技术是不是真正发挥了它应有的作用,这个的确是跟人为因素有很大关系。我们最早的火灾实验室的主任范维澄院士就说过:“管理出安全”,我非常赞同这句话。



袁岚峰:最近有一部电影很火热,它叫做《烈火英雄》,反映的是大连2010年7·16油爆火灾的,那里面反映出了一个系统作战的理念,请问您能不能向大家介绍一下?


王喜世:现在我们在灭火方面的进展,类似于这么大的火灾,应该说从思想或者观念上面目前应该有一个大的,就说是开始比较注重这种科学决策、科学指挥,根据现场的一些情况,我来预判它的这个火灾发展的一些趋势。它的初衷就是最大可能地保护现场人员,特别是我们消防队员的安全 。


袁岚峰:这又让我想到灭火其实是一个非常需要现代国家的能力,它是现在国家能力一个集中的表现。比如说2006年山西有个非常著名的文物古迹叫做恒山的悬空寺,因为它所在的那个县就发生了森林火灾,当时山西全省都是紧急调动,从太原调了好多救火的物资过来,最后是全民奋战终于把那火扑灭了,没有烧到悬空寺。


王喜世:的确在很大程度上跟这个政府、社会各方面的大的支持和科学、有效的这种调度管理的确是非常相关的。另外一个随着科技特别是消防科技的发展,我相信针对这种大的火灾的救援来讲,会有更多的多种技术我们叫多技术协同。


可能会(有)信息采集的、信息传输的、现场做快速模拟分析的,以及小型的、中型的、大型的这种消防装备,包括现在也比较热的有很多机构也在研发消防无人机,对吧。这有可能会在将来处置大的这种事故来讲,可能在它所能发挥的领域都发挥一定的作用。也请大家关注我们国家火灾科学的发展


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背景简介袁岚峰,中国科学技术大学化学博士,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员,科技与战略风云学会会长,青年科学家社会责任联盟理事,中国无神论学会理事,安徽省科学技术协会常务委员,微博@中科大胡不归,知乎@袁岚峰(https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8)。

责任编辑杨娜

文章转载自微信公众号:风云之声

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