最常見的極端火災(zāi)現(xiàn)象：轟燃
我們在之前的文章討論過，不同通風(fēng)情況下的火災(zāi)特性。我們知道，只要有充足的可燃物、氧氣，單元房火災(zāi)就會逐步發(fā)展為整個(gè)單元房燒毀。近年來有，數(shù)十名消防員因?yàn)榛饒龅霓Z燃導(dǎo)致犧牲，并且現(xiàn)場發(fā)生的情況都極其類似。
消防員到達(dá)一個(gè)火場時(shí)，火災(zāi)一般都處在發(fā)展階段，接著進(jìn)入建筑內(nèi)部，進(jìn)行人員搜索和救援，或者是出槍滅火。在這個(gè)過程中，很少會有人注意到，火災(zāi)在不斷發(fā)展變化，火場風(fēng)險(xiǎn)不斷提高。這種情況下出現(xiàn)轟燃，消防員經(jīng)常察覺不到，最終導(dǎo)致消防員嚴(yán)重受傷，或者是犧牲。
轟燃是指火災(zāi)從發(fā)展階段過渡到全面燃燒階段時(shí)，突然劇烈的持續(xù)燃燒。
一
不同種類的轟燃
一般轟燃
轟燃是可燃物和氧氣充足下，火災(zāi)發(fā)展階段常見的一部分（如圖1.1所示）。它標(biāo)志著火災(zāi)從發(fā)展階段向全面燃燒階段的過渡。在火災(zāi)發(fā)展階段中，天花板下會形成一個(gè)熱煙層。這個(gè)熱煙層會向與其接觸的物體傳遞熱量，如：櫥柜、可燃的壁襯等，我們稱之為熱對流。
除此之外，煙也會將熱量向下傳遞到煙氣層下方的物體上，如椅子，桌子等，我們稱之為熱輻射。這兩個(gè)熱傳遞過程，會導(dǎo)致房間內(nèi)所有物體升溫。在一個(gè)特定的時(shí)間點(diǎn)，溫度將達(dá)到熱解臨界值，此時(shí)，物體開始受熱分解。
轟燃前會出現(xiàn)滾燃，滾燃是火焰在整個(gè)煙氣層中跳躍燃燒的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象將導(dǎo)致煙層溫度大幅升高，高溫?zé)煔夥催^來又會增加下方可燃物的熱輻射。如果之前，有些物體還沒開始受熱分解，現(xiàn)在它就會開始了。緊接著，新形成的熱解產(chǎn)物著火，整個(gè)房間就被火焰吞噬。
轟燃階段，房間內(nèi)部溫度將急劇上升。僅僅幾秒鐘內(nèi)，溫度就會上升到600℃，在房間內(nèi)，幾乎沒有生存的機(jī)會。置身其中的消防員，逃生的時(shí)間只有幾秒鐘。即使能順利逃離，他們也經(jīng)常會被嚴(yán)重?zé)齻?strong style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box; word-wrap: break-word !important;">所以，轟燃發(fā)生前，要及時(shí)撤出房間。
2
通風(fēng)誘發(fā)型轟燃
通風(fēng)誘發(fā)型轟燃，僅在火場通風(fēng)條件不良，且房間內(nèi)積聚了足夠熱量的情況下發(fā)生。這意味著，在火災(zāi)發(fā)展的早期階段，由于氧氣不足，抑制了火災(zāi)的發(fā)展。如果火場通風(fēng)情況沒有變化，火災(zāi)將自行熄滅。
圖1.2中的黃線描述的就是這種現(xiàn)象。初始極端，黃線上升緩慢，接著開始下降。通風(fēng)受限時(shí)，房間內(nèi)的熱量聚集受多重因素影響。一旦續(xù)集足夠熱量，房間內(nèi)的許多物體將繼續(xù)熱解，并成為新的可燃物。在現(xiàn)代建筑中，因?yàn)楦魺嵝Ч己?，這一情況更為常見。
這對消防隊(duì)員來說是一個(gè)巨大的風(fēng)險(xiǎn)，只要打開門，就相當(dāng)于開辟了一個(gè)通風(fēng)口。進(jìn)入房間就是給火場通風(fēng)，因此，消防員進(jìn)門的時(shí)候，火場的通風(fēng)情況就發(fā)生了變化，這種通風(fēng)將導(dǎo)致火勢變大。
如圖1.2中向上傾斜的黃線所示。房間內(nèi)的溫度會上升，房間內(nèi)的煙氣被點(diǎn)燃，幾秒鐘內(nèi)，火災(zāi)就會達(dá)到全面燃燒階段。這一現(xiàn)象產(chǎn)生的后果和普通轟燃產(chǎn)生的后果相似。
通風(fēng)量增加了多少，決定了通風(fēng)誘發(fā)型轟燃發(fā)生的速度。當(dāng)門被打開時(shí)，空氣會進(jìn)入房間，假如門口放置了一臺正壓送風(fēng)機(jī)，這種情況下，通風(fēng)誘發(fā)型轟燃會來的更快。
還可用其他術(shù)語來描述這種現(xiàn)象，如「延遲轟燃」和「thermal runaway」。國際上，首選術(shù)語「通風(fēng)誘發(fā)型轟燃」。
3
兩種轟燃的對比
接下來，我們對兩種轟燃進(jìn)行對比，并分析其異同點(diǎn)。
兩種轟燃最大的不同點(diǎn)在于，他們發(fā)生的源頭不同。一般轟燃出現(xiàn)在通風(fēng)良好的火災(zāi)現(xiàn)場，而通風(fēng)誘發(fā)型轟燃則出現(xiàn)在通風(fēng)控制型火場。圖1.3顯示了不同火災(zāi)場景，可燃物百分比和溫度的關(guān)系。
圖的左邊顯示的是火災(zāi)初期階段，氧氣充足，燃料控制型火場，由于受可燃物限制。參與燃燒的可燃物，決定了火災(zāi)能否發(fā)展到轟燃階段?？扇嘉锶紵蟮臒後尫潘俾剩约盎鹧?zhèn)鞑デ闆r，決定了火災(zāi)的發(fā)展進(jìn)程。
如果熱釋放速率很快，并且火焰條件良好，轟燃將會出現(xiàn)。一些人還會用其他術(shù)語來描述這一情況：熱量誘發(fā)型轟燃或者熱輻射誘發(fā)型轟燃。
圖的右邊顯示的是通風(fēng)受限型火場。在這樣一個(gè)場景中，火災(zāi)已經(jīng)燃燒一段時(shí)間，可燃物是充足的，但是缺乏氧氣。如果沒有進(jìn)行通風(fēng)的話，火災(zāi)會逐漸熄滅，萬一有通風(fēng)，火災(zāi)會再次加速發(fā)展，正如普通轟燃一樣，熱量又會聚集起來，一直達(dá)到轟燃的點(diǎn)。 最后，和之前的普通轟燃一樣。
但是，由于它的起因是因?yàn)橥L(fēng)狀況發(fā)生變化，因此，這種現(xiàn)象稱之為通風(fēng)誘發(fā)型轟燃。
總之，普通轟燃出現(xiàn)在燃料控制型火場，而通風(fēng)誘發(fā)型轟燃出現(xiàn)在通風(fēng)受限型火場。
二
安全策略
在過去，消防員一直沒有意識到火災(zāi)發(fā)展進(jìn)程的重要性。因此，轟然發(fā)生的時(shí)候，很少有消防員能夠幸存下來。為了未來消防員滅火救援過程中的安全，我們通過對一些國家轟燃事故的調(diào)查，得出了以下結(jié)論：
轟燃發(fā)生時(shí)，房間內(nèi)的消防員所處位置，如果距離房間出口超過1.5m時(shí)，幾乎沒有逃生機(jī)會。這意味著，在轟燃環(huán)境中，僅有跨越1.5m距離的逃生時(shí)間。當(dāng)然，離房間出口超過1.5m外的地方已變成人間地獄，其溫度接近或超過600℃，幾乎什么也看不見。
我們可以看到，可采取的安全措施非常有限。
不要在那兒
最重要的策略是：“不要在那兒”。指揮員應(yīng)該具備通過火災(zāi)動力學(xué)知識及各種可見的跡象，推斷轟燃是否會發(fā)生，并具備可以立即組織消防員從建筑物內(nèi)逃生的能力。
顯然，目前在這方面的培訓(xùn)是嚴(yán)重缺乏的，很多人并沒有識別風(fēng)險(xiǎn)的能力。
（1）轟燃的特征
對消防員來說，判讀火場非常重要，要有能力評估轟燃是否會發(fā)生。 Shan Raffel設(shè)計(jì)了B-SAHF模型，Ed Hatin在其基礎(chǔ)上做了一些改進(jìn)，大家可以參考公眾號關(guān)于這個(gè)模型的介紹。
火場中，有很多跡象可以看出轟燃是否馬上發(fā)生，消防員需要馬上撤離：
a.煙氣層在迅速下降或者已經(jīng)接近地板了；
b.煙氣層的煙層厚，顏色深或者煙氣層的顏色從淺灰色變成了深黑色；
c.煙氣層洶涌流動，而且流動越來越?jīng)坝浚?/span>
d.煙氣層變得越來越熱，并且難以忍受；
e.之前在火災(zāi)中未出現(xiàn)熱解物質(zhì)，突然開始進(jìn)行熱解。
2
預(yù)防轟燃
轟燃發(fā)生的原因眾所周知，普通轟燃和通風(fēng)誘發(fā)型轟燃都會在煙氣層積聚熱量。普通轟燃的熱量積聚是由火場不斷增加的燃料燃燒引起的，而通風(fēng)誘發(fā)型轟燃的熱量則是來源于火場通風(fēng)，導(dǎo)致氧氣供給增加產(chǎn)生的。
（1）冷卻煙氣層
在火災(zāi)發(fā)展階段，最有效的戰(zhàn)術(shù)就是冷卻和惰化煙氣層。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，可以使用噴霧水槍直接射向煙氣層，噴霧角度可設(shè)置在大約60°，開花脈沖射流應(yīng)盡可能短。
這樣操作可以使大量的水滴進(jìn)入到煙氣層，從煙氣中吸收能量，當(dāng)無數(shù)的射流被噴射到煙氣層，就可以把煙氣的溫度降至足夠低，使轟燃不可能發(fā)生。
另一個(gè)好處是可以實(shí)現(xiàn)水蒸汽與煙氣的混合，水蒸汽是不燃?xì)怏w。最終，滾燃會被煙氣中的水蒸汽所阻礙。同時(shí)，水蒸汽將煙氣層的煙氣惰化為不易燃?xì)怏w。
（2）通風(fēng)控制
在可能發(fā)生通風(fēng)誘發(fā)型轟燃的情況下，采用防止通風(fēng)措施也不失為一種方案，通風(fēng)受限的火災(zāi)最終會因缺氧而窒息。
事實(shí)上，有時(shí)候可能也無法采用防止通風(fēng)戰(zhàn)術(shù)，比如，房間里的窗戶會因?yàn)閮?nèi)外溫差而破裂。這時(shí)，最簡單的做法也可以在窗戶前掛一塊擋風(fēng)的阻燃帆布。
三
案例：Stardust迪吧火災(zāi)
1981年1月14日，愛爾蘭首都柏林市Stardust夜總會發(fā)生火災(zāi)。火災(zāi)發(fā)生時(shí)，舞廳現(xiàn)場有841人?；馂?zāi)發(fā)生在大房間局部一處封閉的地方，火災(zāi)很快就發(fā)展成了轟燃。由于大火波及了整個(gè)夜總會，導(dǎo)致那天晚上有48人喪生，214人受傷。
轟燃是造成重大人員傷亡的罪魁禍?zhǔn)祝酥?，在防火方面做得也很不到位。房間里的墻壁裝修材料和長凳非常易燃，現(xiàn)場也沒有滅火器，幾個(gè)緊急出口被鎖上了。
1
建筑基本情況
夜總會設(shè)在由幾棟建筑組成的綜合體建筑內(nèi)，內(nèi)部有一個(gè)中央舞池，舞池周圍有幾個(gè)休息廳，這些休息廳里擺放著帶有軟墊的長凳，如圖3.1所示。
最先起火的休息廳在圖中用圈標(biāo)識，據(jù)測量，這個(gè)休息廳大約有17m寬，10m深。長凳沿斜坡安裝，長凳的軟墊內(nèi)部填充了50mm厚的聚氨酯泡沫，外部由PVC包裝。
圖3.2顯示的是將休息廳和中心區(qū)域進(jìn)行隔離的簾布，簾布可以使舞廳的大小根據(jù)當(dāng)前人員數(shù)量而改變。此次火災(zāi)中的簾布由可燃材料縫制，主要材質(zhì)為滌綸，襯里是PVC。
后墻和側(cè)墻上覆蓋著由聚酯瓷磚制成的易燃材料，休息廳的天花板是隔熱的，由于天花板的隔熱性，導(dǎo)致熱量直接向中心的舞池區(qū)域傳導(dǎo)。
2
火災(zāi)現(xiàn)場情況
火災(zāi)發(fā)生在休息廳的后面，現(xiàn)場沒有人對初起的小火引起重視。夜總會的員工決定自己滅火，在滅火失敗之后，才向消防隊(duì)報(bào)警。參加聚會的人剛開始時(shí)，甚至選擇留下來看滅火，建筑內(nèi)人員疏散時(shí)間開始的太遲。
某一時(shí)刻，一名員工拉開了隔離休息廳和舞池中央的簾布，煙氣的流動本來被限制在一個(gè)點(diǎn)上，簾布被拉開后，休息廳火勢發(fā)展迅速，形成了轟燃。
休息廳的轟燃，導(dǎo)致熱煙氣流入舞池中央。很快，所有人變的驚慌失措。
3
轟燃
由于火災(zāi)造成死亡人數(shù)多，愛爾蘭對此次火災(zāi)進(jìn)行了全面調(diào)查。建筑研究機(jī)構(gòu)（BRE）進(jìn)行了全尺寸模型實(shí)驗(yàn)。重新搭建了最初發(fā)生火災(zāi)的休息廳，放置的長椅和桌子與夜總會放置的完全相同。現(xiàn)場安裝了必要的設(shè)備，開始點(diǎn)火。
整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程都有錄像，在網(wǎng)絡(luò)上可以找到簡化版的影片。影片很好地再現(xiàn)了休息廳內(nèi)部的火災(zāi)發(fā)展情況，特別是轟燃階段清晰可見。
橙色救援為大家下載了該影片，為了能夠掌握到轟燃發(fā)生的關(guān)鍵特征，我們有必要反復(fù)多次觀看影片，影片還展現(xiàn)了轟燃是僅僅持續(xù)幾秒的現(xiàn)象。
在影片播放到5秒鐘時(shí)，五排長椅中有四排仍然清晰可見，第五排長椅在燃燒?；鸨幌拗圃谝欢ǖ谋砻鎱^(qū)域，深灰色煙層開始形成。大約9秒的地方，我們看到第三排長椅開始熱解。8秒后，第二排長椅開始熱解，兩秒鐘后第一排開始熱解。到第24秒時(shí)，最前面的桌子上煙灰缸著火了。
很明顯，隔間內(nèi)已經(jīng)發(fā)生了轟燃。在前19秒時(shí)間里，火焰從休息廳的后墻一直向休息廳的開口處蔓延，煙的顏色已經(jīng)從深灰色變成了深黑色。從第29秒開始，影片顯示了熱煙層是如何從休息廳流出，又是如何引燃其他可燃物的。
在真實(shí)的火災(zāi)中，大量的熱煙氣以驚人的速度直接流到了舞池中央，從而導(dǎo)致大量人員傷亡。