消防科学与技术

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基于浸没技术的锂电池模组热失控抑制研究

许晓元, 张少禹, 卓萍, 储玉喜

2025 (5): 585-589.

摘要 ( 1613 )

PDF(4159KB) ( 132 )

电池热失控风险已经成为制约新能源行业发展的瓶颈问题。针对电池热失控应急处置难题，开发了电池模组热失控浸没抑制试验平台，开展了不同注入策略下电池热失控试验，研究了浸没液对延缓电池热失控和防止电池热失控的有效性。结果表明，当电池热失控后，在浸没液40 s注满模组箱的前提下，可抑制电池温升，最大降温速率可达78.7 ℃/s；当电池开阀后，在浸没液40 s注满模组箱的前提下，最大降温速率可达17.9 ℃/s，可防止热失控发生。

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过充导致磷酸铁锂电池电动汽车火灾的试验研究

彭磊, 倪照鹏, 于越, 孙福鹏, 夏修龙, 张鹏, 于泽阳, 丁浩文, 宗金辉

2025 (5): 590-599.

摘要 ( 1270 )

PDF(22881KB) ( 108 )

过充是导致电动汽车着火的重要诱因之一。本文采用过充的方式对磷酸铁锂电池电动汽车开展实体火灾试验，测量了电池包内部、汽车底盘、汽车表面、车厢内部和四周的温度及汽车周围的辐射热流密度等数据，并采用耗氧原理测量了试验过程中的火灾热释放速率。结果表明，磷酸铁锂电池电动汽车因过充导致热失控、继而引燃整车的火灾发展规律表现为：电池包热失控产生可燃气体在底盘下方聚集并着火，火焰迅速引燃底盘周围的可燃物和汽车轮胎，火势随即导致车窗玻璃相继破裂，引燃车厢内饰及座椅，随后整车发生剧烈燃烧。试验车辆着火后的火灾增长速率介于中速火和快速火之间，火灾热释放速率的峰值达到约5.5 MW。距车辆外边缘0.5 m和1.0 m处的最大辐射热流密度峰值分别达到50~60 kW/m²和20~22 kW/m²，可引燃周围停靠的车辆。

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双口协同泄爆对受限空间掺氢甲烷爆炸特性影响研究

张子霜, 段玉龙, 温子阳, 杨杰, 刘力文, 段先琪

2025 (5): 600-608.

摘要 ( 73 )

为探讨双口协同泄爆对受限空间掺氢甲烷爆炸特性的影响，利用自建的预混气体爆炸试验平台开展了双泄爆口不同面积以及位置对气体爆炸火焰和超压影响的试验。选定掺氢甲烷中的掺氢比为10%，选取3种泄爆口尺寸40、60、80 mm，4个泄爆位置距点火源分别为200、400、600、800 mm。试验结果表明，双口火焰传播时间随着泄爆位置距离点火源的增加而加快。在3种不同泄爆面积情况下，距点火源越近的泄爆口到达最大火焰速度越快。根据火焰速度与压力分析可知，双泄爆口位置越靠近点火源的泄压效果最好并且泄爆面积越大泄爆效果越好。

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液冷储能电池包热分析与流动阻力优化

辛佳琦, 万长东, 朱珠, 李刚

2025 (5): 609-615.

摘要 ( 69 )

为将储能电池包使用温度控制在理想范围内，选取多流道蛇形液冷板作为电池包的液冷系统，分析液冷板流道数量对冷却效率的影响。采用流道数量为3、4、5、6、7、8共6种设计方案，发现液冷板流道数量对换热性能的影响不明显，所有液冷板均能使电池包最高温度保持在39 ℃以下，平均温度为34.3 ℃左右，各电芯温差保持在2.1 ℃左右，使电池包处于正常工作的温度范围内，液冷板流动阻力会随着流道数量的增加而降低。综合对比液冷板流动阻力与加工难度选取5流道液冷板做参数优化，确保其冷却性能不受影响的情况下，将流动阻力从1 101 Pa减小到640.6 Pa，降低液冷系统能耗，提高效率。

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儿童骑行电动玩具车燃烧试验研究

赵祥, 李剑, 杨亮, 刘丹, 金星, 陈迎春, 陈克

2025 (5): 616-620.

摘要 ( 82 )

为探究儿童骑行电动玩具车的火灾危险性和燃烧规律，分别对玩具车零部件和整车进行了燃烧性能试验。测试了玩具车中使用的各类非金属材料的燃烧特性，包括氧指数、引燃温度、引燃时间、热释放速率、发烟量和燃烧产物中的毒气成分，以及整车燃烧的热释放速率、热释放总量和燃烧温度。试验结果表明：该款儿童骑行电动玩具车具有较高的火灾风险性，车头套及车身外套的氧指数为18.8%，引燃温度为283 ℃；车辆线路短路后15 s出现了明火，整车起火后热释放速率峰值为755.012 kW，热释放总量为192.50 MJ。通过本次试验研究，归纳总结了类似独立电源设备的火灾危险性分析流程，为相关设备的火灾调查工作提供了技术支持。

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输油管道坡面泄漏扩散规律及影响研究

陈利琼, 熊珍宝, 张开, 赵奎

2025 (5): 621-628.

摘要 ( 76 )

中缅原油管道具有山区坡面分布占比大、外部环境复杂、事故隐患较多等特点，研究中缅管道坡面泄漏扩散规律对溢油泄漏事故应急处理具有重要意义。本文基于中缅山区输油管道的实际情况，建立了中缅管道坡面泄漏扩散试验模型和有限元模型，研究不同泄漏速度、坡面坡度、边坡岩性、障碍物对输油管道坡面泄漏扩散的影响。结果表明：①大孔泄漏、高坡度会促进原油泄漏扩散；②岩石坡面泄漏扩散最严重，砂石地，混合沙土次之，草地最小；③障碍物大小对扩散范围的影响较为显著，可以考虑增设围油栏抑制油品扩散。

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电缆隧道内防火隔板隔热性能劣化失效周期评估方法

普子恒, 方取, 蔡静, 郭卫

2025 (5): 629-636.

摘要 ( 74 )

电缆隧道内在运有机模压防火隔板的常规性能测试方法难以反映老化后的隔热性能，无法判断劣化失效情况。为此，本文提出了一种针对老化后防火隔板隔热性能的量化方法。首先对防火隔板进行湿热老化处理，然后进行等效燃烧试验，获得老化后防火隔板的高温耐受时间，并结合灭火装置动作时间统计规律得到基于防火隔板隔热性能的失效周期。进一步利用剩余强度模型及不同老化周期下防火隔板的力学性能测试数据，计算出基于力学性能的防火隔板失效周期。最后综合对比分析基于隔热性能和力学性能的使用寿命，确定防火隔板的失效周期。研究结果表明：基于冲击强度和弯曲强度的防火隔板失效周期分别约为45.19 年与15.07 年。在220 kV及110 kV高压电缆隧道中的防火隔板，其寿命由隔板的隔热性能来确定，失效周期分别为10.1 年和11.4 年；35 kV电缆隧道的防火隔板考虑隔热性能的使用寿命为17.19 年，因此其寿命由隔板的力学性能来确定，失效周期大约为15.07 年。

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长坡度地铁区间隧道固移结合火灾烟气控制数值模拟研究

陈政全, 张玉春, 李涛, 路欣欣

2025 (5): 637-642.

摘要 ( 70 )

地铁长坡度区间隧道火灾面临人员疏散困难、排烟效率低、救援难度大等问题。依托龙泉山隧道工程，基于FDS进行分段建模，通过分析移动风机与列车距离D和风机轴心高度H，研究了固移结合的协同烟气控制效果。结果表明，通风条件下，列车底部10.5 MW火灾的隧道顶棚最高温度不高于100 ℃；出风量为70 000 m3/h的移动风机能有效协同抑制烟气回流，相较于仅固定式机械通风，烟气回流长度最大能缩短189.2 m，在风向上游增加消防救援的安全空间；固移结合排烟时，隧道顶棚最高温度控制在76～79 ℃；隧道断面风速随H升高而增加，H=3.5 m时，断面平均风速为2.43 m/s；当D=100 m、H=3.5 m时，固移结合排烟的协同效果最稳定，为轨道交通救援装备设计提供借鉴和参考。

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基于系统思维的国内外轨道车辆防火标准体系

李旭光, 于全蕾, 朱国庆, 赵震

2025 (5): 643-649.

摘要 ( 57 )

研究了轨道车辆的火灾危险性和国内外防火技术标准体系，给出标准及试验建议。基于系统思维和第一性原理介绍车辆火灾系统及其危险性，归纳车辆火灾试验的对象、尺度层级及对应的火灾危险类别。依据火灾尺度层级和危险类别，对比分析国内外主要车辆防火标准及其方法标准。探讨试验标准与火灾真实场景的适用性、相关性及标准建议。后续标准制修订过程中，建议将材料不燃性、燃烧热值等方法作为首选指标，将液体闪点燃点、高温氧指数、高速气体氧指数、着火性、烟气腐蚀性等方法纳入考虑范围。部件级防火重点关注实体房间火、SBI单体燃烧等试验，车用氢能、锂电系统的结构耐火应做专题研究。通过各层级试验与数值模拟耦合验证，推进真实动态场景下全尺寸车辆火灾试验方法和标准研究。

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陶坛酒库火灾后事故排风系统设计探讨

钟正强, 常凡仲, 明星, 郑斌, 时训先, 范韬

2025 (5): 650-654.

摘要 ( 51 )

为了研究采用二氧化碳灭火系统时陶坛酒库火灾后事故排风系统的设计参数，依照现行规范的要求，计算了某陶坛酒库采用二氧化碳系统灭火后排风系统的通风换气次数、环境风速和排风口参数，利用PHAST软件计算了在3种模拟工况下，二氧化碳排放后在下风方向的气体体积分数分布范围。结果表明，当酒库的换气次数为12次/h时，建议排风口的风速为14.0 m/s，排风口面积为0.13 m2，且排风口应设置在距离地面高度2.1 m以上，并与重点场所的最小距离不小于6.4 m。研究结果可为陶坛酒库采用二氧化碳灭火系统时的事故排风系统设计提供数据支撑，并为酒库火灾的灭火救援安全提供参考。

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封闭地铁车厢内火灾高温烟气蔓延及热辐射分布特性研究

吴敏思, 董克, 翟月, 韩新竹, 朱小龙

2025 (5): 655-662.

摘要 ( 52 )

鉴于地铁车厢内火灾对人员生存条件相关的全尺寸试验研究匮乏，本文以沈阳地铁车厢结构为依据，通过全尺寸试验和数值模拟研究地铁车厢内部火灾场景中的环境条件变化。从温度、有毒气体、能见度和热辐射4个方面分析火灾对人体的危害。研究结果表明，封闭地铁车厢内，由于供氧量受限，可燃物的燃烧功率显著小于开放空间下的燃烧功率。高温烟气在车厢顶部均发生匀速蔓延，且蔓延速度与燃烧功率呈正相关关系。通过全尺寸燃烧试验得出了可燃物上方温度分布无量纲拟合方程和车厢顶部温度轴向分布无量纲拟合方程。本研究所设置的3种可燃物中，对人体危害程度顺序为：1 000 mL油盘火>500 mL油盘火>行李袋。

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空气呼吸器耗气速率差异性分析及救援场景模拟

李伟东, 张建福, 李玉

2025 (5): 663-668.

摘要 ( 61 )

在不同的疲劳程度下，选取平地负重行进、低姿搜救、抬担架救人、受限空间行进、负重登楼5种典型战术动作，对测试者空气呼吸器的消耗速率以及心率进行监测。结果表明，耗气速率随着疲劳程度的升级而增高，最高是疲劳程度Ⅴ状态下进行负重登楼，为3.02 MPa/min，此时空气呼吸器的使用时间最短，为9.93 min。根据试验数据进行了火灾场景模拟，解决空气呼吸器实际使用时间和理论使用时间差异大的问题。

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热回收式热泵对消防水带干燥系统性能影响研究

时豪, 刘龙, 雷欣雨, 赵子琛

2025 (5): 669-674.

摘要 ( 47 )

为了进一步提升空气源热泵消防水带干燥装置的性能，在常规闭式热泵干燥系统的基础上设计了一款带热回收功能的热泵干燥系统。采用试验对比的方法分析了消防水带的干燥特性，对比了热回收式热泵干燥系统和常规闭式热泵干燥系统在不同送风温度和速度下系统的单位能耗除湿比、单位时间除湿量、性能系数、制热量、压缩机能耗、风机能耗以及总能耗。结果表明：使用热回收器后干燥系统的SMER提高了12.7%~21.4%，MER提高了7.1%~15.1%，系统总能耗减小了11.3%~17.6%。因此，热回收器的使用会提高消防水带干燥系统的性能。

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消防服污渍组分检测研究

董齐齐, 于晞, 俞川华, 刘建立

2025 (5): 675-680.

摘要 ( 59 )

污渍组分检测是消防服科学洗消的重要基础，是开展消防员次生职业暴露防护的主要依据。为此，本研究采用丙酮、甲醇、三氯甲烷、正己烷和2%硝酸对消防服表面污渍进行萃取采集。然后，分别采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）、液相色谱-串联质谱技术（LC-MS/MS）以及电感耦合等离子体质谱技术（ICP-MS）对萃取采集的污渍试样进行有机化合物、全氟和多氟烷基化合物（PFAS）以及重金属元素检测。试验结果表明共检出有机化合物59种，PFAS6种，重金属17种。

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泡沫灭火剂快速生物降解性评价与基于四分位稳健分析的试验有效性研究

杨亮, 赵婧, 陈培瑶, 张北辰

2025 (5): 681-686.

摘要 ( 39 )

泡沫灭火剂因其具有优异的灭火性能而被大量生产、储备和使用，但也由于产品全生命周期中可能产生不可避免的环境负担而备受关注。为了更加安全科学地使用泡沫灭火剂，提升产品的生态友好属性，对其生物降解能力开展有效评估。本文对比了经典快速生物降解性试验方法的特点和适用性，结合泡沫灭火剂的产品特点，对方法操作进行了优化调整，以AFFF、AFFF/AR、FP和MJAP四种泡沫灭火剂产品为代表进行了方法验证；针对生物降解性试验结果重复性差的问题，对每种试样进行了重复试验，采用经典四分位统计方法进行了数据有效性分析，得到了离群数据的剔除原则，显著提升了生物降解类试验数据结果分析的科学性，同时有利于试验方案的优化改进。

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水基型灭火剂扑救中尺度油品火灾和模拟石油储罐火灾性能评估

刘慧敏, 李荣振, 赵婧

2025 (5): 687-692.

摘要 ( 43 )

为了对比泡沫灭火剂和水系灭火剂在扑救中尺度典型油品火灾和大型石化储罐火灾时的灭火性能，选择水成膜泡沫灭火剂和水系灭火剂特别是“新型”水系灭火剂，搭建中尺度火灾模型和模拟大型石化储罐火灾模型，开展试验研究。通过对比50%控火时间、90%控火时间、灭火时间、25%抗烧时间以及灭火过程中燃料表面温度变化情况，得到上述两种水基型灭火剂的灭火性能对比评估结论。研究结果表明，在扑救中尺度典型油品火灾时，水成膜泡沫灭火剂的发泡倍数、25%析液时间、控火时间、灭火时间等各项性能参数，特别是25%抗烧时间都普遍优于水系灭火剂；在扑救模拟石化储罐火灾时，水成膜泡沫灭火剂的控火时间和灭火时间指标要明显优于水系灭火剂，由此也使得其灭火效能远高于水系灭火剂。因此，建议扑救大型油品火灾特别是石化火灾应选择泡沫灭火剂。

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压缩空气泡沫灭火系统处置有限空间火灾的实战效果研究

李绍宁, 王建渊, 杨守生

2025 (5): 693-698.

摘要 ( 44 )

针对高层、地下、大跨度等有限空间建筑在火灾发生后的灾害特点及其主要危险特性，结合实战需求，借助微细结构压缩空气泡沫灭火系统，利用粒径在100～200 μm区间内的高精度混合压缩空气泡沫体系对有限空间建筑内部的火势进行有效抑制，考察压缩空气泡沫灭火系统气液比、气液混合压力、气液混合速度等相关因素对有限空间建筑火灾处置过程中的实际影响。结果表明，压缩空气泡沫具有发泡充分、泡沫均匀细腻、稳定性好、灭火效能高、抗复燃能力强等优势特性，当压缩空气泡沫灭火系统气液比为6：1、气液混合压力为0.9 MPa、气液混合速度为6 m3/s时，系统取得了最佳灭火效能，对有限空间建筑火灾的实战处置效果明显。试验结果为一线消防救援队伍制定高效的火场处置、战斗编成等成套化灭火技战术措施提供依据，有利于推动队伍实战处置效能的有效提升。

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新型两性氟碳表面活性剂的理化性能及灭火性能研究

张宇强, 朱新华, 贾旭宏

2025 (5): 699-705.

摘要 ( 57 )

选取一系列接枝不同碳链长度羧基的甜菜碱型短链氟碳表面活性剂，并配制了相应的水成膜泡沫灭火剂。研究了氟碳表面活性剂与己烷磺酸钠复配体系的理化性能，包括表面活性、铺展能力、发泡性能以及泡沫灭火剂的灭火性能。结果表明，复配体系的临界胶束浓度低于5.85 mmol/L，对应表面张力均低于19.71 mN/m。3种表面活性剂的复配体系在燃油表面均能够铺展，发泡倍数超过7.1倍，25%析液时间不低于3.27 min。灭火剂对各燃油火的灭火时间在53 s以内，抗烧时间超过15.09 min。说明羧基甜菜碱型短链氟碳表面活性剂在水成膜泡沫灭火剂中具有潜在的应用前景。

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架空配电线路下山火火羽流电气特性研究

王孟, 陈龙, 杨森, 陈天翔

2025 (5): 706-713.

摘要 ( 61 )

近年来各种因素引发的山火灾害层出不穷，严重影响架空配电线路的安全运行。针对火羽流引发的单相接地故障，设计搭建了火羽流击穿特性试验平台以及10 kV和35 kV配网山火模拟试验平台，研究了在不同植被类型和不同间距下火羽流的击穿电压特性、流经火羽流的泄漏电流特性以及火羽流的阻抗特性，分析了不同火羽流电气特性产生的机理。研究表明，架空线路下火羽流的最低平均击穿电压并非出现在火焰高度最高的阶段，而出现在火焰桥接线路且火焰高度下降阶段；电容电流对电弧放电前流经火羽流的泄漏电流幅值无明显影响；电弧放电前火羽流的暂态阻抗总体呈下降趋势。本文研究可为预警架空配电线路下的山火事故以及为灾后事故原因判断提供参考。

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北斗RSMC的森林消防车载应急通信系统的设计

徐璨, 孙术发, 张冬波, 田佳瑞

2025 (5): 714-720.

摘要 ( 53 )

为解决现有森林消防应急通信方式在偏远复杂林区中信号覆盖不足和通信不稳定的问题，提出一种基于北斗卫星通信的森林消防车载应急通信系统，以提升消防队伍的应急通信能力。所设计系统基于北斗卫星导航系统提供的区域短报文服务（RSMC），硬件架构包括参数采集、中继和网关节点，通过传感器网络、LoRa无线通信网络及北斗卫星通信网络构建完整的通信链路。试验模拟火灾全过程，共进行3 660次测试，系统的总体通信成功率为9.42%。试验结果表明，基于北斗RSMC的森林消防车载应急通信系统能够在地面网络受限的环境下建立可靠的通信链路，有效满足森林消防作业的应急通信需求。

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应急装备物资信息化集成管理模式的探讨

欧阳利

2025 (5): 721-725.

摘要 ( 64 )

应急装备物资是消防救援队伍履行“全灾种、大应急”综合应急救援职责使命的物质基础，随着消防救援队伍的深化改革，专业化、职业化的深入发展，综合应急救援所需的应急装备物资种类及配备数量也将呈现激增的态势。信息化集成管理模式是消除现阶段系统间信息孤岛的弊端，实现对种类繁多、数量庞大、使用年限不同、更新频繁、配备地点分散的应急装备物资高效、精准、可视化管理的有效技术手段，能够满足不同业务部门的数据信息管理需求，提升应急装备物资全寿命周期管理水平，提高综合保障能力。

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伦敦消防队的应急救援工作及借鉴意义

唐文俐

2025 (5): 726-730.

摘要 ( 85 )

分析了伦敦消防队的应急救援工作内容和特点，指出其在火灾隐患排查、消防宣传教育、应对多灾种威胁等方面的先进经验。建议我国借鉴伦敦消防队的做法，建立健全法律框架、明确责任归属、制定长期且动态的综合风险管理计划，并创新应急技术手段，提升应急响应科技含量，以推动我国消防工作的国际化进程，提高消防应急救援能力。

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