关于央视大火的几点看法
魏侬复
最近,网络盛传央视大火的真实过程,从消防工程专业的角度来说,还有没能说清楚的地方,这里略析一二。
1.失火原因
毫无疑问,失火原因是烟花(礼花/烟火/焰火,fireworks)造成的,但点火过程却仍然不清楚的地方(关键是点火的初级燃料仍然不清楚)。焰火不同于普通火焰的地方在于,焰火除了产生压力的火药之外,还有很多产生颜色的添加剂,通常是金属或金属氧化物的颗粒,目的在于提高燃烧温度。根据物理学中的维恩定律(或更广义的普朗克定律),燃烧温度决定火焰颜色。所以,为了达到五颜六色的节日气氛,烟火的火药中添加了很多固体颗粒,以提升燃烧的温度,所以烟火虽然很短暂,但就温度而言,更危险。一般气体的扩散火焰温度,只有1000摄氏度左右,而焰火可以轻易达到2000度以上,超过所有可燃物的燃点,触者皆燃。美国2002年罗得岛Station俱乐部大火之后,严格焰火的管理工作,没有安全执照不能上岗。对此,国内似乎没有重视,终于重蹈覆辙。
2.蔓延迅速
相对而言,消防工程师并不关心失火原因,而关注火灾的失控过程(发展过程)。失火原因种类很多,防不胜防,如果严格控制起来,就是宵禁(古代对付火灾颇为有效的方法),但代价是社会发展缓慢,不合时代要求。我们不在乎火是如何点燃的,更关心火灾的发展过程,点火是偶然,蔓延有必然。认识火灾的蔓延规律,有必要了解燃料的特征和空间分布。通常而言,垂直布置的燃料最危险。火焰从下往上蔓延,在浮力的作用下,火灾越拉越长,意味着火焰预热区域的不断增加(火焰覆盖下的燃料部分),导致燃料释放越来越加速进行,如克拉玛依友谊馆的舞台幕布失火,到完全失控不过几分钟时间,这是燃料性质和空间布置所确定的。由于浮力的特性,火焰从上向下蔓延很慢,有时根本不可能,例如,把燃着的火柴垂直放置(杆下火上),火焰不能自持,很快就熄灭了。但是,央视大火的蔓延,和燃料特征有很大关系。央视大火的主要燃料是保温材料,这些材料是热塑料,通常在高温下融解,在重力作用下形成液滴,落下来。由于该建筑的底部比顶部大,所以着火的液滴被半路接住,就地燃烧,再向上进行蔓延,于是火灾很快烧成一片。
克拉玛依大火中,火焰是从幕布开始,经过天花板的悬浮燃料直接降落到极度可燃的座位上,属于非常规的跳跃式火灾蔓延,所以火灾失控很快,这是燃料特征及其空间布置特征所决定的。所有失控的火灾都可以发现类似的火焰蔓延特征。
3.金属火灾?
央视大火,还有一种可疑的燃料是钛锌板。根据笔者的推理,锌的延展性好,钛是为了增加强度,2毫米厚度是为了减轻重量,钛锌板的使用是为了美观。但是,钛锌板不耐高温,既然能够融化,就一定能够燃烧。在这个地球上,真正不可燃的物质非常少,绝大部分物质都是在一定条件下可燃,如高温或高氧浓度。我们不能点燃铁钉,却可以点燃铁粉,关键是传热平衡不一样,前者接受的热量减去损失的热量,不足以达到维持金属燃烧所需要的温度。后者在一定的直径下,高度可燃,非常危险(所谓的粉尘爆炸)。为了减轻重量,把钛锌板做成2毫米,相当于把热厚性的材料变成热薄型,改变了物体的传热特征,所以很容易融解,很可能属于金属燃烧,这也是火灾蔓延的重要因素。
如果我是业主,研究一下生产厂家的安全说明,如果缺乏火灾数据,就可以向德国厂家索赔了。危险产品,严格设计,知情不报,罪加一等。
4.热塑燃料
最近,有人在世界消防研究者论坛(IAFSS)上提问,为何有些塑料预热融解,而另一些塑料则就地焦化?这一点对于电缆安全非常重要。电缆绝缘层融解的害处是,短路和蔓延。民用/普通电缆通常是受热融解的,而所谓的PlenumCable就需要通过烈火的考验,关键是绝缘层不能受热融解/脱离,两者的价格相差很大。塑料之所以能够阻燃,就是里面的添加剂不同,这可是商业秘密,也是杜邦企业常盛不衰的诀窍。最近的高级电缆还要求电缆保护层在燃烧时少烟排放,倒不是为了环保,而是为了灭火扑救的方便。真正的程控交换中心失火,浓烟滚滚,看不见火焰,怎么灭火?
5.为何伤亡?
对于高层建筑来说,总有一个中性压力平面,在此平面以上,室内压力高于室外,所以空气向外流。在此平面以下,室内压力低于室外,所以室外的气流被吸入室内。这是导致央视大火伤亡的物理原因。通常高层建筑有三种办法来避免烟气的危害:隔离,加压和排烟。高层建筑的楼梯间一定是用耐火2小时以上的墙壁隔离的,如果逃生者没有随手关门,烟气通过大门进入楼梯间,该楼梯间相当于失陷了。高层建筑的烟气管理系统用来对大空间排烟(防止烟气聚集),对封闭空间加压(防止烟气进入逃生通道),这里央视大楼显然没有启动烟气系统,或者根本就没有安装。没有保险公司的压力,烟气系统并不是逃生必须的,而国内恰恰是生命价格低廉,所以保险公司不作为。
笔者非常注意国内火场消防队员的伤亡问题,美国消防队员常见的死亡原因是心脏病突发和被建筑倒塌压死,很少有火场中毒的。去年德汇大火和今年央视大火,牺牲的消防队员都是烟气中毒,让人不禁联想不已,国内的消防教育有问题,为何消防队员如此不够专业?除了某些突发的意外(如衡阳大火中的建筑倒塌),火场伤亡都有自身认识的误区。摘下面具去救人,至少说明当事者没有认识清楚火场的危害,没有做好自身的保护,这是消防教育的失误。对于消防工作者而言,火场只有专业行为,没有英雄行为。给他们英雄称号,是不利于提高其他人的职业水平的。
6.如何真相?
从严格意义上来说,央视大火不算高层建筑火灾,与普通高层建筑大火的从下向上,由内到外的火灾蔓延方式有本质性的不同。如此燃料量的大型火灾,如果发生在室内,承重的钢筋是很难忍受6小时的烈火煅烧的。所以央视大火是非常意外的,燃料布置非常特殊,点火手段稀奇古怪,可以说史无前例,只此一家,谁让中国的四大发明之一就是火药呢?火药发明的故乡不知道火药的危害,这是令人深思的问题,这是我们消防工作者的失职。在此亡羊补牢,顺势做一点科普宣传吧。