火災救援中的科學

楊雄雄

2014年5月1日，上海徐匯區居民住宅發生火災。轄區消防中隊趕到現場。消防隊員在疏散了樓內群眾后，開始破拆房屋，此時現場突發轟燃或回燃，大量高溫熱氣流和濃煙在風壓作用下，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大的氣流推到敞開的窗口，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。

轟燃和回燃

一張現場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院，經醫院全力搶救無效犧牲。

錢凌云和劉杰是被轟燃和回燃產生的強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，被認為是建筑火災發展過程中兩種特殊的著火現象，但是，這兩種燃燒具有相似性和相聯性。

轟燃是指在室內火災中，室內所有可燃物表面全部卷入燃燒的瞬變狀態，即當室內大火燃燒形成的充滿室內各個房間的可燃氣體和沒有充分燃燒的氣體達到一定濃度時，形成的爆燃。

回燃是指在通風受限的建筑火災進入缺氧燃燒甚至悶燒后，由于新鮮空氣的突然大量補充引起可燃氣體急劇燃燒的現象。

轟燃目前有定量依據，即室內頂棚溫度接近600℃，地板表面輻射熱通量超過20千瓦/平方米。而回燃目前尚無數量依據，但是有一個比較明顯的特征，即回燃會產生一個巨大的火球，沖出門外（因為門外有更多的氧氣）。而且，對于轟燃，并沒有強調封閉的建筑物內必須有空（氧）氣進入才會發生；但對于回燃，必須是封閉的建筑物內有空（氧）氣進入才會發生。

無論是轟燃和回燃，都會產生強大的熱氣流（氣浪），將人和物拋向空中。但是，根據當時消防隊員開始破拆房屋后才產生巨大的熱浪來看，應當是回燃的現象居多。

轟燃和回燃產生的條件

燃燒有兩個基本要素，一是燃料，二是氧氣。在房屋發生火災后，室內大量的可燃物質在燃燒一段時間后會因缺氧而悶燒。在現代建筑中，樓房都是比較密封的，而且都要進行內部裝修，這就為轟燃和回燃提供了諸多條件。

室內裝飾裝修會采用很多材料，包括內墻、吊頂、地面等暴露于室內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。做了室內裝飾的房間，其封閉性能較好，一旦發生火災，會把大量的可燃氣體封閉在室內，這就為轟燃和回燃提供了第一個條件。

其次，現在室內裝飾所用材料大多是導熱率低、熱容小的材料，在火災發生時，表面溫度上升速度快，逸出的可燃氣體多。這些氣體在室內悶燒一段時間后，會大量逸出并聚集在天花板下。這為轟燃和回燃創造了第二個條件。

第三，室內悶燃一段時間后，不僅整個房間充滿了煙氣，而且室內溫度也迅速上升，一般可達500℃～600℃，如此高的溫度又為轟燃和回燃創造了扳機效應，只要有氧氣進入，就可以在瞬間點燃可燃氣體，造成回燃，其標志是瞬間產生大火球，并產生強烈的氣浪。

最后，轟燃和回燃，尤其是后者，需要氧氣的進入。如果救火者，如消防隊員不經意或沒有準備好就打開門窗或破拆房屋，大量的氧氣進入室內就會與室內大量的可燃氣體混合，產生轟燃和回燃。由于回燃的燃燒速度比較快（亞音速），會引發全面燃燒的轟燃或爆燃，爆燃后會出現沖擊波和火球。由于門窗外有更多的氧氣，火球會接著沖出門窗外，形成巨大的熱浪，掀開周圍的物體和人。

當然，回燃形成第一個火球之后，室內能量（可燃氣體）減少，又會形成抽吸外部氣體的負壓力，為下一輪回燃提供燃料和氧氣。不過，通常情況只有回燃的第一個火球最顯著，造成的威脅最大。而且，由于裝修后的房間著火會產生大量煙霧和有毒氣體，燃燒時間也較長，對房屋內的人員或救災者造成的傷亡都會很嚴重。

燃燒的煤氣罐是否會爆炸

在5月1日的上海火災救援之前的1月3日，武漢武昌區一茶餐廳發生火災，起火源為3個正在冒火的煤氣罐。消防中隊在接到大火的報警后，馬上參加救援，其中就有消防隊員皇甫江武。到達起火現場，皇甫江武冒著爆炸危險，抱起著火的煤氣罐沖出火場。由此，皇甫江武獲得了“抱火哥”的稱號。

不過，有人擔心消防隊員這樣做實在太危險了，并質疑是否一定要抱著起火的煤氣罐沖出火場。對此，中國消防官方微博解釋稱，當時室內的煤氣罐有3個燃燒，另外兩個煤氣罐是否漏氣不詳。如果先滅火，不及時將漏氣的煤氣罐轉移到室外，漏出的燃氣在室內會很快達到爆炸極限，遇火星可能發生爆炸。消防員第一時間將著火煤氣罐從室內轉移出去，是科學合理的。

不過，皇甫江武抱著燃燒的煤氣罐轉移還在于其經受過消防專業知識和技能的訓練，有了保險系數，才勇于這么做。在消防訓練中，處置著火的煤氣罐要判斷兩種情況。一是煤氣罐燃燒時，如果氣閥是關閉的，會十分危險。因為，罐里的液化氣會因為升溫而膨脹，又因膨脹而增壓。如果內壓超過了罐體的承受極限，就會爆炸。

但是，另一種情況是，煤氣罐著火后，氣閥是開著的，而且如果罐內燃氣充足，則產生的火苗會很大。這種情況看起來很嚇人，但是并不十分危險。只要罐體沒有長時間加溫加壓是不會爆炸的。

科學的處置方法有3種：一是關上氣閥，火自然就熄滅了；二是如果氣閥壞了關閉不上，就讓火繼續燒，把氣燒光，但是同時得向罐體噴水冷卻；三是如果室內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，在搬動著火的煤氣罐時還可以伸手把氣閥關掉。

兩種救災的對比

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和技能需要加強，要么是當時的火災環境不利于他們充分實施科學的救災行動和程序。

上海的火災和救援反映了室內救火與室外救火的不同。室內救火有許多科學程序，其中一個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。為了避免造成無謂的損失，在保護消防隊員生命的同時又能戰勝火災，需要了解這些知識。

消防隊員和受困于火災場所的人首先要判斷回燃發生的跡象，這些跡象包括：火災是否發生在有限通風的密閉空間或房間；是否有普通碳氫物質熱分解產生的黑色濃煙，以及硫化物和氰化物熱分解產生的濃濃的黃色煙霧或乳膠泡沫陰燃產生的白色煙云等；門窗是否發熱，如果是，則表明可燃燒氣體過熱，會產生回燃；空氣是否快速涌入火場，從火場方向是否傳來哨響；煙氣是否從門縫涌入室內或者煙氣往復擾動等，如果是，則表明室內有局部真空將煙氣吸入，有發生回燃的可能。

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向周圍房間的蔓延，有更多的時間對其他房間搜救，所以可以采取多種方法，如給火場緩慢通風，加快對流；將著火房間隔絕；用水對高溫的室內空氣和物品進行降溫，溫度的降低可以延緩回燃的發生。

要徹底滅火救災，當然需要破拆門窗射水，此時也就必然會引發回燃。在破拆門窗之時需要做的是防范回燃，減少人員傷亡。按照消防訓練的要求，有許多程序必須嚴格遵守。例如，負責破門的消防隊員應利用門鎖一側的墻做掩護；破拆前用手觸摸門特別是門的手柄是否發熱，如果門發熱，就應戴上手套之后再開門并做好防護，避免受到回燃沖擊波和火焰傷害。更重要的是，消防員不要背對窗戶站立，以免受到回燃的熱浪沖擊，從窗口被拋下高樓。

盡管上海火災和現場情況還需要調查報告的進一步確認，但當時水槍手錢凌云和劉杰顯然在狹窄的樓道內站得離窗口較近，才會被回燃產生的強大氣流推到敞開的窗口，破窗而飛到空中，不幸遇難。

這也許是未來火災救援需要牢記的教訓。

【責任編輯】張田勘