蓦地烧天蓦地空  -- 中储棉火灾之我见

看到中储棉的火灾，本来是非常普通的火灾。如果按照古代历史书上常见的春秋笔法来写，“火起，风烈，控难，灾大”，用8个字就可以糊弄过去了。可是我们生活在资讯的新时代，面对的是以为自己什么都懂的读者，还是谨慎一点，多写一点，免得又被骂得狗血喷头。 

固体燃料的点火

和气体燃料的直接反应，液体燃烧的蒸发相变相比，固体燃料的点火过程更复杂一点。在一定的点火辐射强度之下，固体燃料首先开始分解，释放出破碎的气体燃料分子，这一过程是固体燃料所特有的，称作热解。然后，气体燃料与氧气发生混合，被外界的辐射所升温，达到一定点火温度之后，开始燃烧。古人云“湿薪未爆先烟”，就是湿薪在火场进行干燥、热解的过程。而所谓的“爆”，就是指气体燃料汇聚较多之后的突然发生的点燃过程，有时也称作轰燃。

图1. 典型的固体燃料热解并点火的过程

一次典型的固体燃料点火过程，可以分为传热、传质、混合、点火四步骤。首先是接受到一定的辐射强度，固体燃料开始分解。分解释放出的气体分子，需要通过传质扩散过程离开燃料基。同时外部的氧气，需要通过扩散过程渗透进来，与燃料分子发生混合。达到可燃限浓度的燃料空气（氧气）混合物，在外来点火源的作用下，发生的点火过程，称为点燃。如果没有外来点火源，完全靠环境温度的升高，发生的点火过程，称作热燃。如果既没有点火源，也没有热源，完全是固体燃料内部进行的氧化反应发生的点火现象，称作自燃。这里我们仅考虑点燃过程，与通常的火灾失控方式相适应。 

燃烧从本质上来说，是气相反应过程。 固体燃料不够纯净，因此产生的气体燃料分子非常复杂，为了避免考虑复杂的气体反应过程，我们通常把固体升温、分解、释放气体燃料的过程当作点火过程的全部。事实上，由于点火源的存在，后期的混合与点火反应过程耗时很小，相对于传热过程可以忽略不计。所以，复杂的固体燃料点火过程，就可以简化成固体升温过程，这一简化过程，是保证成功推导理论公式的关键。如果把复杂的混合与反应工程整合到升温过程当中一并考虑，就会导致因过程太复杂而没有理论解。

燃料厚度的秘密

旧时炉膛燃烧木柴，需要有人把木疙瘩劈成木楔状或木屑状，以方便点火。为什么薄型材料比厚型材料好点火？这需要从总能量的走向与分布来认识。

当燃料表面接受都热辐射之后，首先有一部分立即被反射回去，如同镜子一样。扣除这一部分表面辐射的热损失，是燃料获取的净能量。这一部分能量，有两种选择，一种是继续向深度导热，另一种是就地升温。由于点火过程仅仅关注燃料的表面温度，一旦达到点火温度，就认为点火过程已经完成。所以向深度导热的部分，是不利于点火过程的，当然这是整体的预热过程，从长期来看，并没有损失。但仅就短时间内的点火过程来考量，导热系数越大，损失的能量越多，有效的升温用能量越少，结果就是升温慢，点火迟。看导热系数，木柴的导热系数大约是空气的10倍，也就是说，厚型木材向深度的导热损失大约是薄型木材向空气的导热损失的10倍。那么，这些本来用于预热厚型燃料的能量用于薄型材料的升温过程，结果就是升温快，点火速。

不同厚度的燃料，其表面控制体的能量分布如下图所示。由于热薄型材料的背面导热系数小，相当于热绝缘，因此用于预热燃料的部分比较少，所以点火过程快。 虽然我们接受到的净能量是差不多，但是不同的能量走向，导致了不同的点火效果。这就是木屑比木块更容易点火的秘密。

热薄型材料               热厚型材料

图2. 不同厚度的燃料，其接受能量的最终走向并不同。 

棉花是典型的热薄型材料，对消防工作者来说，这是热薄型材料，非常危险。通常固体燃料最危险的产品是纸张，国外保险公司把造纸厂的火灾风险定为固体燃料中的最高等级，这是由于纸张的热薄型特征，点火容易，蔓延迅速，很难灭火的特征。棉花的点火特征，要比纸张更容易，更轻便，更猛烈，因此开放保存的棉花全部烧光是唯一的可能性。那么，为什么保险公司不必提防棉花火灾呢？在世界上找不到相同的例子，是因为没有哪个国家像中国那样集中资源干大事。

火灾天气的秘密

经常有很多火盲总是强调某人失职、某人纵火就能带来重大灾难，显然低估了整个社会经过千百年来形成的防火制度和屏障。能够以一己之力对抗气候，对抗社会的纵火者，除了少量的汽油纵火杀人的特例，笔者还从未见到成功过，因为社会制度早已形成一系列防火屏障，所以人祸从来不是成灾的原因，成灾大部分是制度性原因造成的。我国总是用判刑来应付火灾，实在是对现有制度的保护性措施。那些火盲太蠢，看不出来也罢，对人祸的深究除了制造几个替罪羊，增加一点谈资，社会得到什么教训？

成灾需要从气候、燃料和人三个角度来统筹认识。这一次火灾失控，与现场的气流有很大的关联。通常这种不稳定的气流发生在全球变暖期间，如1987年的大兴安岭大火，206人丧生，有很多就是来不及逃生的救火者。 最近，美国火场不是刚刚烧死19位灭火精英么？和中国一样，都是气流突变造成的结果，无药可救。美国上一次的消防队员重大损失发生在1933年，而1934年是全球变暖高峰年，上海记录到有史以来第二高温（仅次于1873年，见《顾准传》），1934年5月，安徽省立煌县麻埠镇连遭大火三次，8月发生重庆大火，11月日本Hakodate（函馆？）发生大风和大火，全部烧光。本来最近是PDO冷相周期，可是由于全球变暖导致气候异常，也不能硬套历史规律了，只能说最近存在导致消防队员重大伤亡的气候条件，有其内在的规律性。不是偶然，而是全球同步发生影响，是全球性的。

极端气候的对策

查考古代的火政（应付火灾的办法，中国历史上至少有30次火政），大体包括火瓦（阻燃）、火巷、火墙、开渠、停水和巡检六种措施。一般而言火巷和火墙是牺牲部分保全整体的措施，是热灾期间的被动选择。巡检、停水和阻燃是冷灾期间，应对火灾频发局面的主动防御措施。开渠则都有可能，毕竟冷灾热灾都得救，就需要水源。上述措施，除了个别异常，基本符合气候规律，即冷灾需要灭火，热灾仰赖隔离。按照当时的火场规模和消防措施来辨别当时的气候规律，相当可靠。在反过来证明了火灾是天灾，天气是失控的关键性要素的基本判断。 

防灾的制度贡献

在强烈的气流面前，消防队伍是无能为力的，所以对抗天气的唯一办法，是加强防火隔离。秦代的仓库防火，宋代的城市防火，都认识到了防火间距的作用。在大风面前，一次性全部烧光，显然这是防火规划不足造成的。中储棉显然低估了气候突变的风险，这是制度性的原因，不是人祸就能做到的。

那么什么是导致灾难的制度性原因？中国社会与美国社会相比，有很大的不同。中国是小处节省（如随手关灯），大处不省（如随意决策，重行动，轻风险，反正决策者没有后顾之忧）。美国政府是小处不省（由于法律原因，不能随便关灯；由于维修费太高，不能随便调节温度或关空调，这样的浪费，是制度性的，是不能节省的），大处省（通常某些重大决策，设置的咨询费相当可观。比如美国yukon山谷堆放核燃料的动议，还没有开始行动，几十亿的咨询费就花出去了，这种对重大决策的调研，实在是对民脂民膏的负责态度造成）。中国人节省么？美国人认为浪费时间。美国人节省么？中国人认为浪费公帑。关键是对以人为本的认识有差异。

那么，如果储棉行动发生在美国，该如何应对？首先，调研当地的气候条件，然后请消防咨询公司来寻找史无前例的防火办法。咨询公司往往会根据现场的储棉办法，提出多少风速下，火灾的风险是多少，需要多少防火间距等硬性的管理办法。如果做不到，你就派消防队常驻吧，用人治对付被动防火手段的不足。通常咨询费用不便宜，一条问题以3万元（100可收费小时，每小时300元）计算，中储棉公司可能节省了数十万元的咨询费，损失是多少？2.5万吨棉花，每吨成本大约是1.5万元。

中国古代的防火文化对此也有贡献。一般人对防火与灭火的辩证关系都很清楚，可是还有一个消防环节，需要荀悦出来补齐。“先其未然为之防，发而止之为之救，行而责之为之戒。防为上，救次之，戒为下。”所谓“戒”，就是教育。因为世界总是不断变化的。人们总会遇到新燃料，新方法，有可能带来危险的程序。这时候，就需要有人能够推导出防范手段，加以广而告之。防患于未然，关键在认识。如果我们认识到堆积的危害，还会故意堆积燃料么？可是我们社会总是判刑，总是要严惩人祸，结果导致不敢“戒”。你判刑了，就不敢公布真相了，否则我永远上诉，无休无止。火场的责任，永远不是唯一，如果你判刑，说明你隐藏了其他的失误。这是中国传统文化对灾难重复发生的背景贡献。

记得国内有一次黑龙江水危机，是某地化工厂消防用水失控造成。不久，本领域专业网上就有国内专家的提问，看一看世界各国是否可以亡羊补牢的对策。其实欧洲莱茵河早已发生相同的灾难，经验早就在那里，只不过我们不重视罢了。中国发生的每一次事故，都可以在国外的过去，找到相同的先例，为什么不能吸取国外先发者的教训？这大概就是杨小凯所说的“后发劣势”在灾难领域的表现吧。