爆燃現(xiàn)象及一起爆燃事故的調(diào)查

＊王彥斌

（平?jīng)鍪邢谰仍ш?甘肅 744000）

1.爆炸、爆轟與爆燃辨析

(1)定義與區(qū)別

《消防詞匯第1部分：通用術語》（GB/T 5907.1-2014）定義：爆炸，在周圍介質(zhì)中瞬間形成高壓的化學反應或狀態(tài)變化，通常伴有強烈放熱、發(fā)光和聲響。爆燃，以亞音速傳播的燃燒波。爆轟以沖擊波為特征，傳播速度大于未反應物質(zhì)中聲速的化學反應[1]。

爆炸最主要的特點是過程高速進行，爆炸點附近壓力急劇升高。與爆轟、爆燃相比，爆炸必然導致壓力增加，但不必然導致發(fā)生燃燒現(xiàn)象，尤其在一些物理爆炸、化學簡單分解爆炸中表現(xiàn)較為明顯[2]。爆燃是一種猛烈的燃燒現(xiàn)象，多發(fā)生于可燃物質(zhì)濃度處于爆炸極限上限或下限附近。爆轟相較于爆燃，在一定程度上講，無限接近并等同于爆炸。爆燃與爆轟帶有燃燒現(xiàn)象，在一定條件下，爆燃可以轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z。

(2)爆燃轉(zhuǎn)化為爆轟

爆燃發(fā)生過程中，火焰以亞音速進行傳播，壓力波以音速進行傳播；壓力波行進在火焰陣面之前，形成兩波三區(qū)結構[3]。因壓力波非單向傳播，壓力波在遇到建筑結構影響反射后，追趕反方向燃燒波，當兩者重合時，爆燃便轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z[4]。這解釋了某些爆燃現(xiàn)場最初引燃點（起火點）并非破壞程度最嚴重的原因。對于火災調(diào)查人員，研究掌握爆燃與爆轟的轉(zhuǎn)換，對火災調(diào)查意義重大，有助于更好的理解掌控現(xiàn)場痕跡，排除干擾，加快調(diào)查進度。

(3)判定爆燃現(xiàn)象對火災調(diào)查的意義

爆炸、爆轟現(xiàn)象多發(fā)出劇烈聲響，形成炸點或爆炸中心，現(xiàn)場沖擊波破壞痕跡明顯，易被周圍群眾感知，調(diào)查取證途徑多[5]。爆燃現(xiàn)場破壞力相對較弱，部分現(xiàn)場甚至與一般火災類似，無明顯的爆破聲響和炸點；但建筑燃燒徹底、蔓延快，現(xiàn)場多存在有可燃液體或氣體環(huán)境，易受放火或其他因素干擾，給火災調(diào)查人員帶來一定的困難。熟悉和掌握爆燃現(xiàn)象及爆燃后火災現(xiàn)場典型痕跡能夠幫助火災調(diào)查人員排除其他干擾，為下一步調(diào)查工作指明方向。

2.建筑內(nèi)爆燃現(xiàn)場勘驗判定方法

(1)發(fā)生爆燃的基本條件

現(xiàn)場存在可燃液體或氣體；存在可燃氣體（液體）泄露、揮發(fā)情況；可燃氣體（或液體）泄露、揮發(fā)形成的可燃氣體濃度臨近爆炸下限；現(xiàn)場存在引火源（高溫熱源）；點火能量大于被引燃可燃氣體的最小點火能。

(2)現(xiàn)場痕跡物證

玻璃、門窗破壞痕跡：通常情況下，發(fā)生在建筑內(nèi)的爆燃由于泄壓區(qū)域的存在，轉(zhuǎn)化為爆轟的幾率較小。爆燃沖擊波破壞作用在門窗、玻璃等建筑薄弱環(huán)節(jié)（泄壓區(qū)域）痕跡明顯。在現(xiàn)場外圍，應從勘驗建筑變形、門窗玻璃破壞痕跡入手，查看破壞變形痕跡、玻璃碎裂程度、碎塊落地點位置、碎片表面有無煙熏和殘留在門窗部分的牢固程度。由于沖擊波速度快于燃燒波，玻璃碎片表面一般無煙熏痕。

物品變形位移痕跡：建筑內(nèi)發(fā)生爆燃后，沖擊波作用導致輕質(zhì)量物品發(fā)生位移，甚至門窗、建筑墻體發(fā)生沖擊變形。對爆燃后燃燒破壞程度較輕的現(xiàn)場，可直接勘驗固定家具及其表面放置物品的位移情況。當現(xiàn)場火燒破壞嚴重時，須觀察墻壁表面敷設的電氣線路接線盒、線槽等未過火部位的位移情況?？彬炃?，調(diào)查人員應對建筑內(nèi)部物品擺放情況進行詢問，核查物品火災前后的位移、倒塌情況及具體原因。

可燃氣體環(huán)境印證：提取現(xiàn)場殘留的可疑容器及墻壁、陶瓷、玻璃等表面附著的煙痕送檢。

(3)可燃氣體揮發(fā)(泄露)量估算

①揮發(fā)量估算（馬扎克公式），見式（1）：

式中：Gs為物質(zhì)散發(fā)量，g/h；μ為風速，m/s；F為物質(zhì)的散露面積，m2；M為物質(zhì)分子量；PH為飽和蒸汽壓。

lgPH=-0.05223A/T+B

式中：T為絕對溫度，K；A，B為物質(zhì)經(jīng)驗系數(shù)。

②泄漏量計算

可燃氣體或蒸氣因安全閥開啟從容器中泄漏出來，其泄漏量可用公式（2）估算：

式中，W為安全閥排氣量，kg；A為安全閥開啟面積，cm2；P為容器內(nèi)氣體絕對壓力，MPa；C0為流量系數(shù)，全啟時為0.6，調(diào)節(jié)圈微啟時為0.4，無調(diào)節(jié)圈微啟時為0.3；X為介質(zhì)特性系數(shù)，一般氣體為256，多原子氣體（原子數(shù)＞4）為244；T為氣體溫度，K；Z為氣體在容器內(nèi)溫度和壓力的作用下的壓縮系數(shù)（常溫或溫度不太高的情況下Z=1）；t為安全閥動作時間，h；M為氣體分子量。

易燃液體、液化氣體因容器破裂或因開閥門泄漏，泄漏量可按式（3）估算：

式中，V為液體泄漏量，m3；P為容器內(nèi)壓力，Pa；ρ為液體密度，kg/m3；A為開口面積，m2；t為泄漏時間，s。

3.典型案例

2019年1月，某鄉(xiāng)鎮(zhèn)村民宅基地發(fā)生火災，過火面積29.24m2，1人受傷，火災直接經(jīng)濟損失8.2萬元。該起火災過火速度快、現(xiàn)場燃燒嚴重，現(xiàn)場提取到含有汽油成分的物證。

圖1 火災現(xiàn)場方位圖（陰影區(qū)域為起火建筑）

圖2 火災現(xiàn)場

起火建筑情況宅基地由內(nèi)外院兩部分構成。內(nèi)院北側(cè)有磚木結構房屋一間，東側(cè)土木結構建筑房屋兩間，西側(cè)磚木結構兩間。起火建筑位于內(nèi)院西側(cè)，坐西朝東，磚木結構（磚墻、木梁、木檁），屋頂為人字形屋架，木梁呈南北向放置、木檁東西向搭接于橫梁和東西墻體，建筑南北長6.8m，東西寬4.3m，建筑面積29.45m2，由客廳及套間臥室組成。

(1)現(xiàn)場勘驗

①環(huán)境勘驗。宅基地外院無過火及煙熏痕跡。內(nèi)院北側(cè)、東側(cè)及后院建筑均無火燒及煙熏痕跡，內(nèi)院西側(cè)起火房屋門窗已燒毀，房頂已坍塌，起火房間南側(cè)廚房房頂緊貼起火房間區(qū)域屋頂木梁及表面覆土，有火燒痕跡。起火建筑東側(cè)外墻面套間臥室外窗上方有較重的煙熏痕跡。建筑客廳窗戶東側(cè)（房間外側(cè)）下方地面散落大量呈細碎狀的玻璃碎片。

②初步勘驗。對客廳區(qū)域勘驗：客廳東側(cè)門窗燒毀，北側(cè)靠墻設置的木柜上部已燒毀，地面殘余高度最高處為0.84m，燃燒程度呈現(xiàn)南側(cè)重于北側(cè)、東側(cè)重于西側(cè)，形成斜面形燃燒痕跡?？蛷d西墻處木質(zhì)電視柜，南側(cè)燃燒程度重于北側(cè)，呈斜面形燃燒痕跡?？蛷d南側(cè)U型布藝組合沙發(fā)木龍骨及表面布藝材料均燒毀，僅殘余坐墊彈簧?？蛷d西側(cè)、南側(cè)墻壁局部混凝土墻面脫落，北側(cè)、東側(cè)墻面出現(xiàn)裂紋，墻面無煙熏痕跡。

對臥室區(qū)域勘驗：臥室內(nèi)東北、西北兩處吊頂上部墻面有煙熏痕跡，無墻壁脫落現(xiàn)象。對套間內(nèi)部進行挖掘，表層為屋頂坍塌泥土磚瓦，下層為未燃燒完全的家用物品殘骸。對臥室內(nèi)電暖氣線路及插頭進行勘驗，該電暖器未使用。

對套間臥室側(cè)拉門處進行勘驗，發(fā)現(xiàn)兩扇疊放在一起的推拉門殘骸，其中上層門框（朝向客廳側(cè)）燒毀程度重于下層門框（朝向臥室側(cè)）。綜合兩個房間內(nèi)混凝土墻面燃燒脫落情況及推拉門殘骸燃燒痕跡綜合判定，火災自客廳向臥室蔓延。

(2)爆燃判定

①起火點（爆燃點）認定

客廳重點區(qū)域勘驗情況。客廳北側(cè)靠墻設置的木柜上部已燒毀，燃燒程度呈現(xiàn)南側(cè)重于北側(cè)、東側(cè)重于西側(cè)，形成斜面形燃燒痕跡；客廳西墻處木質(zhì)電視柜，南側(cè)燃燒程度重于北側(cè)，呈斜面形燃燒痕跡；東側(cè)窗戶鋁合金殘余窗框北側(cè)豎向殘余高度小于南側(cè)豎向窗框，呈斜面形燃燒痕跡。以上三處斜面形燃燒痕跡反向延長線相交于火爐，呈現(xiàn)以火爐位置為中心，向三個方向輻射狀火燒蔓延痕跡。對火爐上方、房間橫梁（南北向）進行勘驗，火爐所在部位正上方橫梁西側(cè)出現(xiàn)火燒缺口，橫梁東側(cè)未出現(xiàn)缺口，缺口部位下方指向火爐；且客廳中部橫梁過火后呈現(xiàn)出的波浪紋燃燒條紋，其裂口寬度及光澤度均重于南北兩側(cè)。

通過以上現(xiàn)場勘驗確定：一是火災由客廳向臥室蔓延（臥室雙扇推拉門客廳側(cè)燃燒程度重于臥室側(cè)、客廳墻壁表面混泥土層過火及脫落情況重于臥室）；二是客廳北側(cè)靠墻木柜斜面形燃燒痕跡、西墻電視柜斜面形燃燒痕跡、東側(cè)窗戶鋁合金殘余窗框斜面形燃燒痕跡，三處斜面形燃燒痕跡反向延長線相交于火爐，呈現(xiàn)以火爐為中心，向三個方向輻射狀火燒蔓延痕跡；三是火爐上方、客廳中部橫梁過火情況重于其他部位及火爐周邊地板磚過火情況，均證明火勢自火爐向房間其他區(qū)域蔓延。以上燃燒痕跡綜合印證起火點位于起火建筑客廳火爐位置。

圖3 火勢蔓延圖

②現(xiàn)場物品破壞痕跡

起火建筑窗戶外側(cè)下方地面散落大量呈細碎狀的玻璃碎片；碎片表面干凈，無煙熏痕跡。客廳內(nèi)墻壁電氣線路接線盒、線槽發(fā)生非火燒變形所致的輕微整體性位移。（線槽偏離原位置最大位移1cm，最小位移0.2cm）建筑內(nèi)其他家具物品過火嚴重，未能提取明顯位移痕跡物證。

③可燃氣體環(huán)境印證

地磚提取物證送檢：客廳內(nèi)火爐周邊地磚燒損嚴重、裂紋破碎，提取該處地板磚碎塊、地表泥土及表面燃燒附著物送檢[7]（附比對樣品）。提取火爐內(nèi)物證送檢：提取火爐爐盤表面灰土、火爐抽屜內(nèi)部灰土、火爐爐膛內(nèi)壁灰土，煙囪內(nèi)壁灰土送檢。

火災現(xiàn)場共提取物證10份，經(jīng)天津消防研究所物證鑒定中心鑒定，所提取物證中含有汽油成分。

④引火源排查

爆燃房間內(nèi)火源為火爐，事故發(fā)生時正在生火；電源有電視機、排插；提取電視機、排插線路送檢，未發(fā)現(xiàn)異常。

⑤調(diào)查走訪印證

一是圍繞現(xiàn)場存在汽油的情況，調(diào)查人員走訪了周邊加油站，獲取當事人事發(fā)半月前購置汽油的視頻證據(jù)。二是對周邊鄰居進行二次走訪，主要詢問火災當天異常聲響，周邊鄰居中有3人聽到類似爆炸的輕微聲響。三是對當事人展開心理攻勢，通過物證鑒定報告和購置汽油視頻，瓦解當事人心理防線，供述了火爐生火過程中使用澆淋有汽油的木材情況。

⑥當事人活動軌跡

將木材紙板等可燃物放入火爐爐膛內(nèi)—表面澆淋汽油—蓋上爐盤—當事人離開西房，前往北房—北房逗留后返回西房—打開爐盤，點火—引發(fā)爆燃。

⑦原因認定

綜合調(diào)查走訪、物證鑒定、現(xiàn)場勘驗和理論計算，判定該起火災系易揮發(fā)、易形成爆炸性氣體混合物類助燃劑（汽油）揮發(fā)后形成（局部）爆炸性氣體混合物，遇火源后發(fā)生爆燃導致。

(3)爆燃發(fā)生過程

當事人將汽油澆灑在直徑15cm的圓柱形爐膛內(nèi)木柴、紙板表面，蓋上火爐爐盤，爐膛內(nèi)形成封閉空間。汽油在爐膛內(nèi)揮發(fā)并透過爐盤縫隙向火爐周邊空間蔓延。爐膛內(nèi)汽油蒸汽達到爆炸極限濃度，火爐周邊空間形成一定濃度汽油蒸汽環(huán)境。當再次打開爐盤點火時，火爐內(nèi)及周邊處于爆炸極限臨界點的汽油蒸汽被點燃，發(fā)生爆燃。

環(huán)境方面因素：火災發(fā)生時間為冬季，房間門窗緊閉、空氣流動性差，揮發(fā)的汽油蒸氣聚集在有限空間內(nèi)，為形成爆炸性混合氣體創(chuàng)造了條件[7]。

4.結論

（1）爆燃類事故現(xiàn)場調(diào)查：應從排查能否形成爆燃的基本條件入手，調(diào)查現(xiàn)場存在的易燃可燃類物質(zhì)，重點勘驗玻璃門窗破壞痕跡和物品變形位移痕跡。

（2）能否形成爆炸性氣體環(huán)境驗算論證：計算事故現(xiàn)場空間充滿達到爆炸極限下限的氣體質(zhì)量和可燃氣體揮發(fā)（泄露）量，通過兩者之比估算出爐膛內(nèi)汽油蒸氣揮發(fā)量達到爆炸下限的時間。若事故現(xiàn)場氣體實際揮發(fā)（泄露）時間大于該估算時間，即存在發(fā)生爆燃的可能。