3名消防员牺牲，某大学复盘揭秘，厂房火灾中的安全假象

【一句话】

头顶烟可燃，警惕风向变

【一句话作战智慧原文】

高大空间内的烟气和热量上升至顶棚下时，建筑内的能见度可能依然很好，下部区域的热感不强，但要防止火势蔓延到身后截断退路，或风向突变引发轰燃造成钢结构建筑倒塌。

【专业解读】

某新材料厂房发生火灾，扑救过程中，风向突变、风力突然增强，原本无烟无火的厂房内不久后发生轰燃，钢结构厂房在5分钟后倒塌（图4.16），造成三名消防员牺牲。此前，国内曾有两个造成消防员牺牲的工业建筑火灾现场，事发前，风向也突然发生变化，其中一起也发生了钢结构建筑倒塌埋压消防员的后果。轰燃、风驱火、结构倒塌等危险可能出现在同一个火场，要进一步加强目测风力技术、烟气辨识技术，以及建筑结构知识和防御策略的运用，都是牺牲消防员付出生命的代价换来的经验教训。

图4.16 火场全貌

（1）FDS模拟得出的结论有什么重要启示？

某理工大学利用火灾动力学模拟器（FDS），对这起火灾开展了全尺寸建模数据模拟，得出了几条重要的结论，对于在今后的灭火救援实战中避免消防员伤亡，具有极其重要的意义。

① 聚合物材料更易轰燃

纸张、木材、衣物等普通可燃物同时被引燃，即空间发生轰燃的临界辐射热通量约为20kW/㎡。而根据锥形量热仪测量结果，聚苯乙烯物料板同时被引燃，即空间发生轰燃的临界辐射热通量仅约为10kW/㎡。早在1968年，沃特曼就用纸张作为燃料，通过开展全尺寸火灾实验得出两个轰燃的判据，即顶棚下烟层温度达600℃、地面的热辐射通量达20kW/㎡。从数值对比可以看出，比起普通的可燃物，聚合物材料更容易轰燃，这也是现代火灾轰燃时间大大提前的主要原因之一。聚合物材料可燃物的热释放速率（HRR）显著增强，现代火灾对氧气的需求量更大。矛盾的是，现代建筑的保温性能却越来越好。鉴于通风控制型火灾在普通尺寸隔间火灾中近乎成为常态，并且考虑到 “缺氧的火场对氧气十分敏感” 这一事实，我们确实需要将室内烟火特性训练（CFBT）置于更为重要的位置。

② 高大空间火场可能出现虚假的安全感

火灾发生中期，2#厂房内的高温烟气因风向和风速改变，向1#和1A#厂房蔓延，27秒时完全覆盖1#和1A#厂房顶部区域，此时烟气层温度300℃，距地面1.5米高度处温度30℃。200秒时，热辐射通量达到10kW/㎡（即达到聚苯乙烯材料轰燃的临界值），烟气充满整个厂房空间，厂房内部温度达到810℃，1#和1A#厂房内的聚苯乙烯物料板同时被引燃，整个厂房发生轰燃，温度快速攀升。20秒后，厂房内的温度达到1300℃~1600℃。找到三名失联的消防员时，他们佩戴的灭火头盔和正压式空气呼吸器均已碳化，还有一部电台熔融粘在地上。轰燃时，火场的高温足以致命，这是毋庸置疑的事实，需要注意的是辐射热通量和1.5米高度的温度。暴露在10kW/㎡的辐射热通量中，人的皮肤在5秒后会感到疼痛，10秒后出现水泡并造成2度烧伤[4.16-1]。而灭火救援中常见的热辐射环境，辐射热通量为2.5 kW/㎡，人长时间暴露可造成烧伤。当厂房（高约8米）顶部烟气层温度为300℃时，距地面1.5米高度（普通消防员采用站姿时头部的高度）处的温度仅为30℃。热感不强、能见度相对较好，在烟气层下方的消防员还感觉不到危险。这种虚假的安全感在高大空间建筑火场可能出现。烟气是燃料，一旦被点燃，不仅会对建筑结构造成破坏，沿烟气蔓延的火势还可能截断内攻消防员的退路。现代消防员应该具备这些作战智慧。

（2）风向突变后是否有足够时间撤出内攻消防员？

2013年浙江某厂房火灾扑救中，风向突变，钢结构建筑倒塌，造成3名消防员牺牲。2021年，福建某厂房火灾扑救中，同样风向突变，堆放大量EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）塑料米的厂房内发生轰燃，1名消防员牺牲。此次火灾扑救中风向突变之前，现场实时风向东风，风力2级。11时58分，风向突变为东北风，风力增大至4级，西侧过道内高温烟气突然大量翻卷，火势迅速蔓延扩大，西侧下风向的阵地受到威胁。12时3分20秒，1#和1A#厂房发生轰燃。期间，有约5分钟20秒的时间间隔，允许内攻消防员安全地撤出。但是，这里有两个前提，分别是风力驱动火灾（简称风驱火）理论的掌握，以及防御型攻击策略的明确。由于灭火救援理论滞后，导致组织指挥体系不完善，将责任完全归咎于大队级指挥员，显然不能解决根本问题。

① 风驱火理论

如果气流的流动路径不受控制，速度4.4米/秒的风就足以使火势显著增长[4.16-2]。速度4.4米/秒的风在蒲福风级中属于3级风，通过肉眼可以观察到小树枝摇动，旌旗展开。风在避煞符（BE-SAHF）火灾评估模型中属于“环境因素（B）”，是从消防队到场至火势得到控制前，都必须始终高度关注的因素。风驱火理论的重要贡献包括“流动路径”概念，可指导消防员在实战中充分考虑“空气从哪里来，到哪里去”的问题。考虑了“空气从哪里来”，就能意识到战术通风的意义，就能理解门控制技术、室外过渡攻击战术，以及使用隔烟帘或挡风幕遮挡进气口的意义了。考虑了“空气到哪里去”的问题，也就清楚空气如何助长火势，以及烟气如何造成火势蔓延的道理了。扑救风驱火时，那块看似“毫无科技含量”的挡风幕，却足以使火场温度降低约400℃，对于具备遮挡进气口条件的火场（图4.16-2），建议考虑使用。有了这些理论支撑，在扑救风驱火时，就可以在非常短的时间内做出有效的部署。在这个案例中，东西两侧增设的安全员可在风向突然变化时及时发出预警，东侧指挥员应在烟雾情况恶化时及时撤离内攻消防员，紧急救援小组进入战备状态。当然，通过视频图传监控现场的指挥员，也可以远程判断并提出指挥意见。下步，可以通过观看事发时段录像，训练指挥员、安全员和紧急救援小组等相应岗位人员的反应。纽约消防局就是用这种方法考核指挥长（Chiefs）的。

图4.16-2 应用挡风幕遮挡进气口

② 防御型攻击策略

完全不内攻是不现实的。在危险发生前及时指挥撤出内攻消防员，指挥员不仅需要理论支撑，而且需要政策支持。例如，纽约消防局的做法是不定期发布公告，向公众告知消防部门在能力范围内能做什么。防御型攻击策略有赖于火场总指挥员对防御指标的理解及判断。常见的防御指标有：火势已突破着火建筑的屋顶，轻型桁架屋顶已出现火势，着火建筑已局部坍塌，轰燃后火灾已进入全面发展阶段，长时间内攻找不着火点，中性面快速下降、火场温度快速升高等。当没有人员被困，或者被困人员已无生还可能，火场温度超过消防员的生存极限温度等形势下，消防员的生命安全应该具有最高的优先级，这正是“生命至上”的含义。下令采取防御型攻击策略，意味着要放弃着火建筑，将作战重点转为保护暴露的毗邻建筑。本案例中，“西侧过道内高温烟气突然大量翻卷”，大量颜色由浅变深的湍流烟从1#和1A#厂房窗口冒出，且烟气呈脉冲状间歇喷出，就是重要的防御指标。到场时，2#和2A#厂房已大面积过火，燃烧猛烈，大部分主体建筑已坍塌，且有借风势向西侧蔓延的趋势，也是考虑防御策略的重要参考。

借助火灾动力学模拟器（FDS）对导致消防员伤亡的火灾事故展开复盘，对于帮助消防员深度洞悉烟火特性，深化对建筑结构，特别是轻型钢结构建筑在火灾中的表现的认知，持续探索并完善契合现代火灾扑救需要的技战术，都有着极为关键的现实意义。此次运用 FDS 对该起火灾进行复盘，彰显出我国在消防员伤亡原因调查领域实现了重大突破，势必有力推动我国灭火救援专业水准的有效提升。建议将运用 FDS 模拟，对伤亡消防员个人防护装备进行隔离与检测等调查工作[4.16-3]，列为消防员伤亡原因调查的必要环节，并建立机制固化下来。

（灭火救援一句话作战智慧专业解读-识险避险篇第4.16条，校对：Andy，许指导）

【参考文献】

[4.16-1]张金专,李阳,等译.火灾调查员-《火灾和爆炸调查指南》和《火灾调查员职业资格认证标准》的原则与实践（第五版）[M].北京:中国人事出版社.2020:34.

[4.16-2]Kerber S,Madrzykowski D,风力驱动火灾条件下的灭火策略:7层建筑实验:NIST Technical Note 1629[R].Gaithersburg:U.S. Department of Commerce Building and Fire Research Laboratory National Institute of Standards and Technology,2009.

[4.16-3]柯锦城,蔡立峰,龚书杨.从中美消防员火场伤亡调查看作战指挥机制革新[J].消防救援学术研究, 2023,3(5):98-104.

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