火災(zāi)救援中的科學(xué)

楊雄雄

2014年5月1日，上海徐匯區(qū)居民住宅發(fā)生火災(zāi)。轄區(qū)消防中隊(duì)趕到現(xiàn)場(chǎng)。消防隊(duì)員在疏散了樓內(nèi)群眾后，開(kāi)始破拆房屋，此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)轟燃或回燃，大量高溫?zé)釟饬骱蜐鉄熢陲L(fēng)壓作用下，瞬間涌入消防員所在的狹窄樓道和電梯前室。水槍手錢凌云和劉杰被強(qiáng)大的氣流推到敞開(kāi)的窗口，他們避閃不及失去重心，從13層電梯前窗口墜落至樓道入口頂部平臺(tái)。

轟燃和回燃

一張現(xiàn)場(chǎng)照片記錄了錢凌云和劉杰兩人在摔出窗口的瞬間手拉著手，似乎是其中一人突然失去重心墜樓，另一人則試圖施救。兩人墜地后隨即被送往醫(yī)院，經(jīng)醫(yī)院全力搶救無(wú)效犧牲。

錢凌云和劉杰是被轟燃和回燃產(chǎn)生的強(qiáng)大氣流推出窗口而墜樓的，那么，什么是轟燃和回燃？盡管轟燃和回燃在定義上有所不同，被認(rèn)為是建筑火災(zāi)發(fā)展過(guò)程中兩種特殊的著火現(xiàn)象，但是，這兩種燃燒具有相似性和相聯(lián)性。

轟燃是指在室內(nèi)火災(zāi)中，室內(nèi)所有可燃物表面全部卷入燃燒的瞬變狀態(tài)，即當(dāng)室內(nèi)大火燃燒形成的充滿室內(nèi)各個(gè)房間的可燃?xì)怏w和沒(méi)有充分燃燒的氣體達(dá)到一定濃度時(shí)，形成的爆燃。

回燃是指在通風(fēng)受限的建筑火災(zāi)進(jìn)入缺氧燃燒甚至悶燒后，由于新鮮空氣的突然大量補(bǔ)充引起可燃?xì)怏w急劇燃燒的現(xiàn)象。

轟燃目前有定量依據(jù)，即室內(nèi)頂棚溫度接近600℃，地板表面輻射熱通量超過(guò)20千瓦/平方米。而回燃目前尚無(wú)數(shù)量依據(jù)，但是有一個(gè)比較明顯的特征，即回燃會(huì)產(chǎn)生一個(gè)巨大的火球，沖出門外（因?yàn)殚T外有更多的氧氣）。而且，對(duì)于轟燃，并沒(méi)有強(qiáng)調(diào)封閉的建筑物內(nèi)必須有空（氧）氣進(jìn)入才會(huì)發(fā)生；但對(duì)于回燃，必須是封閉的建筑物內(nèi)有空（氧）氣進(jìn)入才會(huì)發(fā)生。

無(wú)論是轟燃和回燃，都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的熱氣流（氣浪），將人和物拋向空中。但是，根據(jù)當(dāng)時(shí)消防隊(duì)員開(kāi)始破拆房屋后才產(chǎn)生巨大的熱浪來(lái)看，應(yīng)當(dāng)是回燃的現(xiàn)象居多。

轟燃和回燃產(chǎn)生的條件

燃燒有兩個(gè)基本要素，一是燃料，二是氧氣。在房屋發(fā)生火災(zāi)后，室內(nèi)大量的可燃物質(zhì)在燃燒一段時(shí)間后會(huì)因缺氧而悶燒。在現(xiàn)代建筑中，樓房都是比較密封的，而且都要進(jìn)行內(nèi)部裝修，這就為轟燃和回燃提供了諸多條件。

室內(nèi)裝飾裝修會(huì)采用很多材料，包括內(nèi)墻、吊頂、地面等暴露于室內(nèi)空間表面的材料或材料組合。裝飾材料的種類又有很多，如紡織品貼墻布、塑料貼墻紙、石膏板、鈣塑板等。這些材料既美觀又吸音、隔熱。做了室內(nèi)裝飾的房間，其封閉性能較好，一旦發(fā)生火災(zāi)，會(huì)把大量的可燃?xì)怏w封閉在室內(nèi)，這就為轟燃和回燃提供了第一個(gè)條件。

其次，現(xiàn)在室內(nèi)裝飾所用材料大多是導(dǎo)熱率低、熱容小的材料，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，表面溫度上升速度快，逸出的可燃?xì)怏w多。這些氣體在室內(nèi)悶燒一段時(shí)間后，會(huì)大量逸出并聚集在天花板下。這為轟燃和回燃創(chuàng)造了第二個(gè)條件。

第三，室內(nèi)悶燃一段時(shí)間后，不僅整個(gè)房間充滿了煙氣，而且室內(nèi)溫度也迅速上升，一般可達(dá)500℃～600℃，如此高的溫度又為轟燃和回燃創(chuàng)造了扳機(jī)效應(yīng)，只要有氧氣進(jìn)入，就可以在瞬間點(diǎn)燃可燃?xì)怏w，造成回燃，其標(biāo)志是瞬間產(chǎn)生大火球，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣浪。

最后，轟燃和回燃，尤其是后者，需要氧氣的進(jìn)入。如果救火者，如消防隊(duì)員不經(jīng)意或沒(méi)有準(zhǔn)備好就打開(kāi)門窗或破拆房屋，大量的氧氣進(jìn)入室內(nèi)就會(huì)與室內(nèi)大量的可燃?xì)怏w混合，產(chǎn)生轟燃和回燃。由于回燃的燃燒速度比較快（亞音速），會(huì)引發(fā)全面燃燒的轟燃或爆燃，爆燃后會(huì)出現(xiàn)沖擊波和火球。由于門窗外有更多的氧氣，火球會(huì)接著沖出門窗外，形成巨大的熱浪，掀開(kāi)周圍的物體和人。

當(dāng)然，回燃形成第一個(gè)火球之后，室內(nèi)能量（可燃?xì)怏w）減少，又會(huì)形成抽吸外部氣體的負(fù)壓力，為下一輪回燃提供燃料和氧氣。不過(guò)，通常情況只有回燃的第一個(gè)火球最顯著，造成的威脅最大。而且，由于裝修后的房間著火會(huì)產(chǎn)生大量煙霧和有毒氣體，燃燒時(shí)間也較長(zhǎng)，對(duì)房屋內(nèi)的人員或救災(zāi)者造成的傷亡都會(huì)很嚴(yán)重。

燃燒的煤氣罐是否會(huì)爆炸

在5月1日的上海火災(zāi)救援之前的1月3日，武漢武昌區(qū)一茶餐廳發(fā)生火災(zāi)，起火源為3個(gè)正在冒火的煤氣罐。消防中隊(duì)在接到大火的報(bào)警后，馬上參加救援，其中就有消防隊(duì)員皇甫江武。到達(dá)起火現(xiàn)場(chǎng)，皇甫江武冒著爆炸危險(xiǎn)，抱起著火的煤氣罐沖出火場(chǎng)。由此，皇甫江武獲得了“抱火哥”的稱號(hào)。

不過(guò)，有人擔(dān)心消防隊(duì)員這樣做實(shí)在太危險(xiǎn)了，并質(zhì)疑是否一定要抱著起火的煤氣罐沖出火場(chǎng)。對(duì)此，中國(guó)消防官方微博解釋稱，當(dāng)時(shí)室內(nèi)的煤氣罐有3個(gè)燃燒，另外兩個(gè)煤氣罐是否漏氣不詳。如果先滅火，不及時(shí)將漏氣的煤氣罐轉(zhuǎn)移到室外，漏出的燃?xì)庠谑覂?nèi)會(huì)很快達(dá)到爆炸極限，遇火星可能發(fā)生爆炸。消防員第一時(shí)間將著火煤氣罐從室內(nèi)轉(zhuǎn)移出去，是科學(xué)合理的。

不過(guò)，皇甫江武抱著燃燒的煤氣罐轉(zhuǎn)移還在于其經(jīng)受過(guò)消防專業(yè)知識(shí)和技能的訓(xùn)練，有了保險(xiǎn)系數(shù)，才勇于這么做。在消防訓(xùn)練中，處置著火的煤氣罐要判斷兩種情況。一是煤氣罐燃燒時(shí)，如果氣閥是關(guān)閉的，會(huì)十分危險(xiǎn)。因?yàn)?，罐里的液化氣?huì)因?yàn)樯郎囟蛎洠忠蚺蛎浂鰤?。如果?nèi)壓超過(guò)了罐體的承受極限，就會(huì)爆炸。

但是，另一種情況是，煤氣罐著火后，氣閥是開(kāi)著的，而且如果罐內(nèi)燃?xì)獬渥?，則產(chǎn)生的火苗會(huì)很大。這種情況看起來(lái)很嚇人，但是并不十分危險(xiǎn)。只要罐體沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間加溫加壓是不會(huì)爆炸的。

科學(xué)的處置方法有3種：一是關(guān)上氣閥，火自然就熄滅了；二是如果氣閥壞了關(guān)閉不上，就讓火繼續(xù)燒，把氣燒光，但是同時(shí)得向罐體噴水冷卻；三是如果室內(nèi)還有其他易燃易爆品，就要迅速抱起煤氣罐撤到安全地方，而且，在搬動(dòng)著火的煤氣罐時(shí)還可以伸手把氣閥關(guān)掉。

兩種救災(zāi)的對(duì)比

上海的錢凌云和劉杰、武漢的皇甫江武都可以稱為“救火英雄”，但是，在救火的科學(xué)性上，卻是皇甫江武更勝一籌。上海的消防員要么是有一些救火的知識(shí)和技能需要加強(qiáng)，要么是當(dāng)時(shí)的火災(zāi)環(huán)境不利于他們充分實(shí)施科學(xué)的救災(zāi)行動(dòng)和程序。

上海的火災(zāi)和救援反映了室內(nèi)救火與室外救火的不同。室內(nèi)救火有許多科學(xué)程序，其中一個(gè)重要的程序是防止回燃，這是不同于室外救火的明顯差異之處。為了避免造成無(wú)謂的損失，在保護(hù)消防隊(duì)員生命的同時(shí)又能戰(zhàn)勝火災(zāi)，需要了解這些知識(shí)。

消防隊(duì)員和受困于火災(zāi)場(chǎng)所的人首先要判斷回燃發(fā)生的跡象，這些跡象包括：火災(zāi)是否發(fā)生在有限通風(fēng)的密閉空間或房間；是否有普通碳?xì)湮镔|(zhì)熱分解產(chǎn)生的黑色濃煙，以及硫化物和氰化物熱分解產(chǎn)生的濃濃的黃色煙霧或乳膠泡沫陰燃產(chǎn)生的白色煙云等；門窗是否發(fā)熱，如果是，則表明可燃燒氣體過(guò)熱，會(huì)產(chǎn)生回燃；空氣是否快速涌入火場(chǎng)，從火場(chǎng)方向是否傳來(lái)哨響；煙氣是否從門縫涌入室內(nèi)或者煙氣往復(fù)擾動(dòng)等，如果是，則表明室內(nèi)有局部真空將煙氣吸入，有發(fā)生回燃的可能。

在判定這些跡象后，需要做的是延緩和防范回燃。延緩回燃的目的是延緩火災(zāi)向周圍房間的蔓延，有更多的時(shí)間對(duì)其他房間搜救，所以可以采取多種方法，如給火場(chǎng)緩慢通風(fēng)，加快對(duì)流；將著火房間隔絕；用水對(duì)高溫的室內(nèi)空氣和物品進(jìn)行降溫，溫度的降低可以延緩回燃的發(fā)生。

要徹底滅火救災(zāi)，當(dāng)然需要破拆門窗射水，此時(shí)也就必然會(huì)引發(fā)回燃。在破拆門窗之時(shí)需要做的是防范回燃，減少人員傷亡。按照消防訓(xùn)練的要求，有許多程序必須嚴(yán)格遵守。例如，負(fù)責(zé)破門的消防隊(duì)員應(yīng)利用門鎖一側(cè)的墻做掩護(hù)；破拆前用手觸摸門特別是門的手柄是否發(fā)熱，如果門發(fā)熱，就應(yīng)戴上手套之后再開(kāi)門并做好防護(hù)，避免受到回燃沖擊波和火焰?zhèn)?。更重要的是，消防員不要背對(duì)窗戶站立，以免受到回燃的熱浪沖擊，從窗口被拋下高樓。

盡管上?；馂?zāi)和現(xiàn)場(chǎng)情況還需要調(diào)查報(bào)告的進(jìn)一步確認(rèn)，但當(dāng)時(shí)水槍手錢凌云和劉杰顯然在狹窄的樓道內(nèi)站得離窗口較近，才會(huì)被回燃產(chǎn)生的強(qiáng)大氣流推到敞開(kāi)的窗口，破窗而飛到空中，不幸遇難。

這也許是未來(lái)火災(zāi)救援需要牢記的教訓(xùn)。

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