火灾救援中的科学

杨雄雄

2014年5月1日，上海徐汇区居民住宅发生火灾。辖区消防中队赶到现场。消防队员在疏散了楼内群众后，开始破拆房屋，此时现场突发轰燃或回燃，大量高温热气流和浓烟在风压作用下，瞬间涌入消防员所在的狭窄楼道和电梯前室。水枪手钱凌云和刘杰被强大的气流推到敞开的窗口，他们避闪不及失去重心，从13层电梯前窗口坠落至楼道入口顶部平台。

轰燃和回燃

一张现场照片记录了钱凌云和刘杰两人在摔出窗口的瞬间手拉着手，似乎是其中一人突然失去重心坠楼，另一人则试图施救。两人坠地后随即被送往医院，经医院全力抢救无效牺牲。

钱凌云和刘杰是被轰燃和回燃产生的强大气流推出窗口而坠楼的，那么，什么是轰燃和回燃？尽管轰燃和回燃在定义上有所不同，被认为是建筑火灾发展过程中两种特殊的着火现象，但是，这两种燃烧具有相似性和相联性。

轰燃是指在室内火灾中，室内所有可燃物表面全部卷入燃烧的瞬变状态，即当室内大火燃烧形成的充满室内各个房间的可燃气体和没有充分燃烧的气体达到一定浓度时，形成的爆燃。

回燃是指在通风受限的建筑火灾进入缺氧燃烧甚至闷烧后，由于新鲜空气的突然大量补充引起可燃气体急剧燃烧的现象。

轰燃目前有定量依据，即室内顶棚温度接近600℃，地板表面辐射热通量超过20千瓦/平方米。而回燃目前尚无数量依据，但是有一个比较明显的特征，即回燃会产生一个巨大的火球，冲出门外（因为门外有更多的氧气）。而且，对于轰燃，并没有强调封闭的建筑物内必须有空（氧）气进入才会发生；但对于回燃，必须是封闭的建筑物内有空（氧）气进入才会发生。

无论是轰燃和回燃，都会产生强大的热气流（气浪），将人和物抛向空中。但是，根据当时消防队员开始破拆房屋后才产生巨大的热浪来看，应当是回燃的现象居多。

轰燃和回燃产生的条件

燃烧有两个基本要素，一是燃料，二是氧气。在房屋发生火灾后，室内大量的可燃物质在燃烧一段时间后会因缺氧而闷烧。在现代建筑中，楼房都是比较密封的，而且都要进行内部装修，这就为轰燃和回燃提供了诸多条件。

室内装饰装修会采用很多材料，包括内墙、吊顶、地面等暴露于室内空间表面的材料或材料组合。装饰材料的种类又有很多，如纺织品贴墙布、塑料贴墙纸、石膏板、钙塑板等。这些材料既美观又吸音、隔热。做了室内装饰的房间，其封闭性能较好，一旦发生火灾，会把大量的可燃气体封闭在室内，这就为轰燃和回燃提供了第一个条件。

其次，现在室内装饰所用材料大多是导热率低、热容小的材料，在火灾发生时，表面温度上升速度快，逸出的可燃气体多。这些气体在室内闷烧一段时间后，会大量逸出并聚集在天花板下。这为轰燃和回燃创造了第二个条件。

第三，室内闷燃一段时间后，不仅整个房间充满了烟气，而且室内温度也迅速上升，一般可达500℃～600℃，如此高的温度又为轰燃和回燃创造了扳机效应，只要有氧气进入，就可以在瞬间点燃可燃气体，造成回燃，其标志是瞬间产生大火球，并产生强烈的气浪。

最后，轰燃和回燃，尤其是后者，需要氧气的进入。如果救火者，如消防队员不经意或没有准备好就打开门窗或破拆房屋，大量的氧气进入室内就会与室内大量的可燃气体混合，产生轰燃和回燃。由于回燃的燃烧速度比较快（亚音速），会引发全面燃烧的轰燃或爆燃，爆燃后会出现冲击波和火球。由于门窗外有更多的氧气，火球会接着冲出门窗外，形成巨大的热浪，掀开周围的物体和人。

当然，回燃形成第一个火球之后，室内能量（可燃气体）减少，又会形成抽吸外部气体的负压力，为下一轮回燃提供燃料和氧气。不过，通常情况只有回燃的第一个火球最显著，造成的威胁最大。而且，由于装修后的房间着火会产生大量烟雾和有毒气体，燃烧时间也较长，对房屋内的人员或救灾者造成的伤亡都会很严重。

燃烧的煤气罐是否会爆炸

在5月1日的上海火灾救援之前的1月3日，武汉武昌区一茶餐厅发生火灾，起火源为3个正在冒火的煤气罐。消防中队在接到大火的报警后，马上参加救援，其中就有消防队员皇甫江武。到达起火现场，皇甫江武冒着爆炸危险，抱起着火的煤气罐冲出火场。由此，皇甫江武获得了“抱火哥”的称号。

不过，有人担心消防队员这样做实在太危险了，并质疑是否一定要抱着起火的煤气罐冲出火场。对此，中国消防官方微博解释称，当时室内的煤气罐有3个燃烧，另外两个煤气罐是否漏气不详。如果先灭火，不及时将漏气的煤气罐转移到室外，漏出的燃气在室内会很快达到爆炸极限，遇火星可能发生爆炸。消防员第一时间将着火煤气罐从室内转移出去，是科学合理的。

不过，皇甫江武抱着燃烧的煤气罐转移还在于其经受过消防专业知识和技能的训练，有了保险系数，才勇于这么做。在消防训练中，处置着火的煤气罐要判断两种情况。一是煤气罐燃烧时，如果气阀是关闭的，会十分危险。因为，罐里的液化气会因为升温而膨胀，又因膨胀而增压。如果内压超过了罐体的承受极限，就会爆炸。

但是，另一种情况是，煤气罐着火后，气阀是开着的，而且如果罐内燃气充足，则产生的火苗会很大。这种情况看起来很吓人，但是并不十分危险。只要罐体没有长时间加温加压是不会爆炸的。

科学的处置方法有3种：一是关上气阀，火自然就熄灭了；二是如果气阀坏了关闭不上，就让火继续烧，把气烧光，但是同时得向罐体喷水冷却；三是如果室内还有其他易燃易爆品，就要迅速抱起煤气罐撤到安全地方，而且，在搬动着火的煤气罐时还可以伸手把气阀关掉。

两种救灾的对比

上海的钱凌云和刘杰、武汉的皇甫江武都可以称为“救火英雄”，但是，在救火的科学性上，却是皇甫江武更胜一筹。上海的消防员要么是有一些救火的知识和技能需要加强，要么是当时的火灾环境不利于他们充分实施科学的救灾行动和程序。

上海的火灾和救援反映了室内救火与室外救火的不同。室内救火有许多科学程序，其中一个重要的程序是防止回燃，这是不同于室外救火的明显差异之处。为了避免造成无谓的损失，在保护消防队员生命的同时又能战胜火灾，需要了解这些知识。

消防队员和受困于火灾场所的人首先要判断回燃发生的迹象，这些迹象包括：火灾是否发生在有限通风的密闭空间或房间；是否有普通碳氢物质热分解产生的黑色浓烟，以及硫化物和氰化物热分解产生的浓浓的黄色烟雾或乳胶泡沫阴燃产生的白色烟云等；门窗是否发热，如果是，则表明可燃烧气体过热，会产生回燃；空气是否快速涌入火场，从火场方向是否传来哨响；烟气是否从门缝涌入室内或者烟气往复扰动等，如果是，则表明室内有局部真空将烟气吸入，有发生回燃的可能。

在判定这些迹象后，需要做的是延缓和防范回燃。延缓回燃的目的是延缓火灾向周围房间的蔓延，有更多的时间对其他房间搜救，所以可以采取多种方法，如给火场缓慢通风，加快对流；将着火房间隔绝；用水对高温的室内空气和物品进行降温，温度的降低可以延缓回燃的发生。

要彻底灭火救灾，当然需要破拆门窗射水，此时也就必然会引发回燃。在破拆门窗之时需要做的是防范回燃，减少人员伤亡。按照消防训练的要求，有许多程序必须严格遵守。例如，负责破门的消防队员应利用门锁一侧的墙做掩护；破拆前用手触摸门特别是门的手柄是否发热，如果门发热，就应戴上手套之后再开门并做好防护，避免受到回燃冲击波和火焰伤害。更重要的是，消防员不要背对窗户站立，以免受到回燃的热浪冲击，从窗口被抛下高楼。

尽管上海火灾和现场情况还需要调查报告的进一步确认，但当时水枪手钱凌云和刘杰显然在狭窄的楼道内站得离窗口较近，才会被回燃产生的强大气流推到敞开的窗口，破窗而飞到空中，不幸遇难。

这也许是未来火灾救援需要牢记的教训。

【责任编辑】张田勘