说说火场的回燃现象    --- 兼评消防员之死

昨天发生的消防队员之死，新闻报道中说这是“受轰燃和热气浪推力影响”，其实，这是火灾动力学当中的“回燃现象（Backdraft）”，过去发生过很多，可是我们没有认真对待，终于发生这种悲剧，让我们有必要重新认识当前消防制度的合理性。

图1.消防队员火场行动的主要危险之一是火场发生的回燃现象。 

现代建筑的一个发展趋势，就是室内的密封性越来越好。古人不讲究取暖和空调，所以对于房间的密封性几乎没有要求，够用就行。现代的建筑设计不行了，各种建筑节能措施仰赖室内的密封性，所以导致一种过去很少见的现象，即室内发生火灾之后，可是没有充分的氧气供应，于是火灾蔓延很慢，却产生了大量的可燃物（气体），这些气体汇聚在天花板下方，因为缺氧而无法燃烧。按照火灾三角形的说法，这是的气体混合物有充分的燃料，也不缺能量（点火源），就差氧气的供给。这时消防队员来了，大门一开，空气立即进入，于是空气与高浓度燃料的剧烈混合，点燃过程从外向内（外侧先达到预期的化学当量比浓度，所以先点燃，所以这个往回蔓延的过程称作回燃），产生一个巨大的火球（反应区），冲出门外（门外有更多的氧气），就是回燃现象。一个火球之后，室内能量减少，又会形成抽吸外部气体的负压力，为下一轮正压火球提供能量和氧气。通常只有第一个火球最显著，也是危险性最大的火场现象，是美国消防队员的主要敌人。 

我国古人很早就认识了回燃现象，比如现存的最早记载竹制渴乌的制作和使用方法的文献是唐代中期的政治家和历史学家杜佑的《通典》。其原文是：“渴乌，隔山取水。以大竹筒雌雄相接。勿令漏泄。以麻漆封裹。推过山外。就水置筒。入水五尺。即于筒尾取松桦乾草当筒放火。火气潜通水所。即应而上。”在这里渴乌的密封性很关键，只有让松桦乾草（即易燃材料）快速燃烧，才能产生室内燃烧正压，正压脉冲之后（即回燃产生的火球），火焰熄灭，形成负压，就是古人用来抽水过山岗的压头，可以让渴乌抽取水源，克服一定高程的障碍物（大概可以产生10%左右的大气压，只能克服1米左右的高程）。之后，渴乌在重力的作用下工作，是不需要其他任何能源的。如果大家还明白渴乌的工作原理，问一下卡车司机，他们都是用嘴来抽吸（制造负压，相当于回燃的效果），获得从油箱抽油的第一次压头，之后就可以按重力工作了。关于渴乌原理，笔者另有博文（http://blog.sciencenet.cn/blog-302992-497398.html  ）。

图2，这是实验室模拟重复的室内火灾发生的回燃现象。室内的丙烷燃料浓度达到441%的LFL，即9.7%，所以无法点燃。可是这时右侧大门开了，空气漏入，带来了危险的氧气，于是产生一个巨大的火球，冲出门外，放倒了杨柳、毕建国和赵兰秀。 

我国火场当中最著名的回燃现象发生在1994年12月8日的克拉玛依友谊馆舞台上方。为了避免人群发生不必要的恐慌，舞台失火之后，有人拉上了主要的幕布，形成局部缺氧的环境。可是火焰是垂直立体蔓延的，形成了大量的可燃气体，因为缺氧而无法点燃。这时突然断电，或者是那个空中的幕布支架下坠，对舞台上方的预混气体发生强烈的扰动，于是发生气体爆燃现象，产生的冲击波，至少放倒三个人：一个是厕所附近出口处在大火发生之后试图返回进入观众厅找回自己书包的杨柳同学，另一个是肩负领导委派，前往室外找电话亭报警的毕建国，第三个是活动的组织者之一，官阶最高的赵兰秀。杨柳受到火球的冲击，全身烧伤最严重。毕建国在火场损失了自己的女儿，赵兰秀在舞台上被消防队员救下，受伤严重，几乎残废。我国有一个很不好的传统是：为贤者讳，为长者讳，为弱者讳。直到今天，在谣言“让领导先走”的影响下，我的同行还不敢研究这个带来300多人死亡的回燃现象，深怕冒犯了那些义愤填膺的受害者。现在看来，当时先走的领导都伤亡殆尽，不存在“让领导先走”的问题，可是谎言总是有影响，不断有人向我证明“让领导先走”是文化，问题在于，这是一个与克拉玛依大火无关的文化现象，是遮蔽真相的谎言。 

除了密封性要素之外，我国最近才观察到回燃现象的原因有二：第一，通常室内的燃料负荷低于美国，所以较少发生可燃物超限产生的问题。中国古代的家具不强调舒服和华丽，所以不容易点火，蔓延也不会很快；古代的家具，傻大笨粗，点火困难。第二，我国消防队员主要是在室外灭火，室外灭火的第一步是打开窗子通风，所以不会发生回燃，也不存在导致消防队员进入火场灭火的必要性。现在为什么会带来问题呢？高层建筑大发展，导致消防队员无法在室外灭火，必须采取美国消防队员的战术，进入火场灭火，这时我国消防制度的短板就显现出来了。 

什么是我国消防制度的短板？就是兵役制消防，导致消防队员都是临时工，缺乏足够的知识、技能、经验和培训进入火场。按照美国进入火场灭火对消防队员的基本素质要求，国内找不到或者只有极少数超期服役的消防队员可以有资格进入火场灭火。通常，他们缺乏足够的培训来认识火场的危险，所以就经常会发生比较初级的错误，比如烟气中毒和回燃损失。所以，我估计，这件事对于国内消防事业带来的影响是，职业化消防队伍应当首先诞生在上海（上海有实力这样做，也需要与世界接轨。解放前上海的消防工作是接轨的），这不仅仅是让消防队员有经验对付火场危险问题，也是让消防队员更有实力对付成本上千万昂贵的消防设备的操作，也是让消防队员可以在走入校园之后，胸脯挺的高一点，科普工作更有效果，职业更有自豪感的措施之一。如果要让14亿中国人尊重消防，首先从提高消防工作的待遇开始。现有的制度让一些“嘴上没毛”的小伙子从事危险工作，实在是看不起消防工作的艰巨性。中国牺牲的消防队员基本不到30岁，美国牺牲的消防队员基本都是40岁以上，年龄本身包括很多的经验、技能、专业和素质，这是显然的差距。美国1853年开始职业化消防队伍，日本从1918年开始职业化消防队伍，以日本为师的中国消防警察队伍在1949年之后放弃了成立职业化消防队伍的机会，解散了志愿消防队伍，可能是当时以集体为本的社会需要吧。现在提倡以人为本，职业化消防必然会得到重视和发展。 

火场回燃现象，通常比较隐秘，因为门后你不知道是什么样的可燃气体存在。不开门不知道，开了门灾难已经发生，就晚了。所以，强调消防队员的培训和教育，通过危害的常识性教育，让大家不敢开门，或准备好之后开门。看到上海发生的悲剧，我只能说，消防教育和培训需要加强，消防制度需要改革，需要更加重视以人为本。 

说一句题外话，为什么救人的悲剧发生在深圳，而救火的悲剧发生在上海？因为火灾和安全问题内在都存在一个嫌贫爱富的趋势。人穷未必志短，但显然缺乏必要的安全意识，看不到消防工作的重要性。宋代商品经济发达，所以消防水平高。明代社会管理水平落后，所以消防工作几乎是放任自流。只有在物质丰富的深圳和上海，才会发生与国外接轨的事故，才会发生投入越多问题越大的困境，才会产生改进消防管理制度的基本诉求。拿美国消防历史来比照中国消防现状，问题是显而易见的。