硬菜 | 火场识别技术的探索发展

在了解了烟气为何会发生燃烧以后，创建一种简单而准确的火场识别模型成为了一个挑战。因为我发现很难用准确的词汇去定义火场高压状态和迅速改变的火场环境所存在的标志和征兆。定义火灾特性的“标志和征兆”在教学中虽然有用，但消防员身处火场时，要想快速准确的回忆起各种火场特征，却非常困难。我思索着去建立一个有关联性和容易让消防员记住的火场识别方法，帮助消防员快速识别火场情况，并提高消防员预见火灾发展趋势的能力。

最终，按照重要程度排序（烟气、气流、热量、火焰）的火场识别法诞生了（该部分下列内容节选自本文作者2017年最新发表的文章：《Understanding the Language of Fire: Be Safe. Think,‘Be SAHF’》）。

1.烟量大小和所在区域。烟量大小和所在区域是消防员最先观察到的烟气特征。通常来讲，消防员可以通过这些特征去判断起火点位置和火场面积。但有时候，这种方式并不可靠，甚至会误导消防员对起火点位置、火场面积以及火势发展阶段的判断。烟气可以穿越进入较为隐蔽的区域或是建筑物的管、井内，并最终出现在意想不到的地方。如果起火房间内未设置垂直排烟口，热烟气由于浮力影响，会垂直上升至屋顶，并在屋顶区域向四周水平蔓延。同时，很多消防员都有类似的经历：最初发现烟量很大，之后却发现火势很小，甚至起火点根本不在烟气积聚的区域内。这告诉我们，所有的火场特征都是非常重要的，消防员切忌不能断章取义、以点概面。

2.烟气的颜色「本段内容并不绝对，不同可燃物燃烧颜色也是不同，以下内容仅供参考」。不同类型（固态、液态、气态）和材质的可燃物以及火场的通风排烟情况都会影响烟气的颜色。烟气颜色通常可以作为判断室内火灾燃烧率的标志。

当可燃物受火势影响达到热解温度时，会产生颜色较浅的烟气（有时候接近白色），可燃物的挥发性成分被释放出来，而固体的碳元素则留在可燃物内形成焦炭。如果火场热量持续升高，即便内部氧气不充足，甚至是发生阴燃，但依然会有白色的烟气产生。一个对火灾发展的重要认识便是：火场中热量将会传递至邻近房间，并导致可燃物发生热解和蔓延燃烧。这些可燃物热解产生的白色烟气可能会流动至未发生火灾的区域并不断积聚，即使这些烟气可能温度不高，但其蕴含的能量较高，如果这些积聚的白色烟气被火势引燃，将会产生突然而剧烈的燃烧。需要注意的是，在射水灭火后，烟气会转变为白色， 因为烟气中夹杂了水蒸气。

棕色或淡黄色烟气一般为木质材料发生热解的早期阶段，木材中的焦油被释放出来，导致烟气为棕色或淡黄色。

黑色的烟气通常说明火场供氧条件不理想。此时，当有焰燃烧或者闷燃发生后，可燃物中的碳元素会产生黑色的煤烟，并进入烟气层， 导致烟气颜色变黑。如果燃烧过程中，火场氧气较少或者可燃物过于充足，烟气的颜色将会变得非常深。如果供氧条件较好，部分碳元素将会被火焰充分燃烧，导致火场烟气颜色变浅，且火焰为黄色。

灰色的烟气通常说明室内至少有一部分可燃物正在发生有焰燃烧或是阴燃。由于燃烧产生的黑色烟气与白色的可燃物热解烟气混合， 导致烟气为灰色。

3.烟气的厚度（视觉上所呈现的密度）。烟气的厚度是反映燃 烧效率的标志。在燃料控制型火场的初期阶段，由于供氧条件较好， 因此产生的烟量很少。如果发展为通风控制型火场，燃烧的效率将会降低，产生的烟量将会增加。通风条件很差的火场，将会产生大量黑色浓烟。同时，烟气的厚度也可以作为衡量持续燃烧时间的标志，例如在通风控制型火场，较小的火势持续燃烧了很长时间，将会产生大量黑色浓烟。

4.烟气的浮力。烟气呈现出快速向上扩散变大并伴随着翻腾的现象时，说明烟气温度较高。反之，如果烟气上升速度较慢，甚至出现烟气往低处流动，说明烟气温度较低。更低的烟气浮力说明火场温度不高，或是由于烟气蔓延至火场中未发生燃烧的区域，所导致的烟气温度降低（此时火场情况并不一定安全）。

5.烟气中性面的高度。随着火灾发展，烟气中性面（热烟气与 冷空气的交界处）会逐步向地面降低，烟气的厚度将会增加。因此， 如果烟气中性面距离地面较远，说明火灾处于初期阶段；如果烟气中性面距离地面非常近，说明发生回燃的可能性较大；如果烟气中性面突然升高了，说明室内通风情况发生了改变；如果烟气中性面逐渐降低，通常说明烟气正在积聚，火场情况正在向发生轰燃进行转变；如果烟气中性面突然降低，说明火势正在快速、猛烈燃烧。

气流作为一种火灾特性偶尔能在排烟口或火场内部观察到。气流无法用肉眼看见，但是其典型特征能够通过对比烟气流速、流动状态以及烟气在室内或排烟口处的高度体现出来。结合上一部分的烟气特征，我们将其称之为烟气轨迹/气流轨迹。这对于消防员去掌握建筑中各个区域进行排烟后（包括消防员计划中的排烟和非计划中的排烟），火场烟气的蔓延变化是极端重要的。

双向气流路径（Bi-Directional Flow Path)。当火场的排烟口被打开后，热烟气从排烟口顶部排出，冷空气从底部流入。

平缓稳定的气流。如果烟气轨迹/气流轨迹流速较慢且平缓稳 定，说明火灾处于初期阶段，而且很可能这是一个燃料控制型火场。

急促涌动的气流。在一个通风控制型火场中，随着火势发展 扩大，在产生大量高温浓烟的同时需要补充氧气（由于排烟口较小） 排出的浓烟几乎占据了整个排烟口，阻挡了新鲜空气进入火场。这将导致烟气中性面出现急促涌动的现象。

单向烟气/气流轨迹（Uni-Directiona丨Smoke/Air Tracks)。 排出的烟气和火焰几乎占据了整个通风口，说明这个通风口是一个单纯的排烟口（几乎不负责进入空气）。由于烟气与火焰直接从这个排烟口排出，因此火场中至少应当有一个横截面积与该排烟口相等的进气口或风力驱动气流进入火场的进气口。

敞开的门、窗可能会造成空气不断流入火场，扩大火势。如前所述，每一个单向排气口都需要至少等于横截面积的进气口（除非该进 气口处于风力作用下）。在出水灭火前，如果可以关闭这些进气口， 那么将有助于减缓火势的发展。

强风吹入一个密闭的房间，将会导致室内出现一个高压区域。通常情况下，房间内存在一个通风口时，会出现双向气流路径，这既可能出现在燃料控制型火场中（排烟口气流平缓稳定），也可能出现在通风控制型火场中（排烟口气流急促涌动）。当强风出现后，这个唯一的通风口会在单纯的排烟口与单纯的进气口之间频繁交替变化。

气流震颤、脉动。在通风控制型或通风受限型火场中，烟气有可能会呈脉搏似的从很小的排烟口（或缝隙）处被“推出”。这表明由于供氧受限，导致了火场压力发生变化。随着氧气含量不断降低， 火灾发展受到严重影响，火场内部温度将会降低，导致烟气体积收缩， 产生的负压将会把空气从很小的排烟口（或缝隙处）吸入火场。这些进入火场的空气会使火势和火场温度增长，随之膨胀的烟气由于压力影响，会从很小的排烟口（或缝隙）“推出”室外，直到空气再次被吸入火场。该过程不断循环。在部分案例中，出现上述情况后，如果贸然开设一个排烟口，很可能导致回燃发生。

气流产生的哨音。火场中如果存在气流脉动、震颤的现象，通常情况下会伴随着哨音出现（由于火场压力变化，气流通过缝隙吸入或排出火场而产生），这是一个回燃发生前的典型征兆，也是通风控制型火场的标志。不过，由于现场噪音，消防员很可能不会注意到气流产生的哨音。

消防员到达火场后，应当对现场的高温特征进行侦查判断。一般来说，热量情况能够在建筑物上较好的表现出来，但是部分密闭性、 隔热性较好的建筑，不太能够显示出火灾初期阶段的热量特征。

窗户颜色变黑且看不见明火。很多情况都可能导致窗户变黑(包括潜在的回燃可能），通常窗户内侧附着有油性沉积物。如果采用双层或三层玻璃窗户，则很难观察到该特征。

玻璃产生裂缝或裂纹。快速上升的热量会导致玻璃产生裂缝，缓慢上升的热量会导致玻璃产生裂纹（较细的裂缝），并且通常情况下会伴随着窗户内侧附着有油性沉积物而变黑，这说明火场温度较高，可燃物较多。

漆面起泡或变色。在轻质房门内侧上很容易观察到该现象， 但在重型或隔热较好的大门外侧却不太容易出现漆面起泡或变色的现象。首先，消防员可以用手触碰房门表面或门把手，感受室内大致的温度情况。然后，可以对轻质房门表面喷射少许开花水，如果房门温度超过100°C，房门上部的水会很快蒸发。在某些案例中，这种做法也可用于判断烟气中性面的大体高度。

火场温度突然上升。这个现象通常被描述为轰燃或回燃发生前的征兆。如果你在火场内仅依靠“火场温度突然上升”去判断轰燃或回燃是否会发生的话，那么你很可能会忽视其他的火灾特征。“火场温度突然上升” 一般会出现在室内上层烟气发生燃烧以后（即滚燃现象以后）。对于消防员来说，滚燃不太容易观察到，因此无法提前做出预警。随着时间的推移，当穿戴个人防护装备的消防员感受到温度升高的时候，往往火场情况已经变得非常危险了。

使用热成像仪去判断火场温度是一种最好的方式。对室内屋顶进行开花水点射，是另一种检验火场温度的简单方式「但是射水技巧很重要」。如果水珠掉落地上，说明屋顶温度低于100℃，如果水珠未掉落下来，说明屋顶温度超过100℃。另外，消防员也可以带着防护手套去感受温度的变化，

如果隔着手套没有感觉到过高的温度，可以将手套下部开口处向上翻动，让露出的皮肤感受室内上层空间的温度。

将“火焰”放在最后，是因为消防员普遍存在看见明火后，便对其他火灾现象“视而不见”。

火势的大小和位置。通过在建筑外部观察明火，可以确定火点位置，并对火势可能的蔓延方向作出判断。这有助于消防员去寻找建筑中的多个着火点并意识到这些明火很可能是从最初起火点部位蔓延过来的。

烟气自燃。从排烟口排出的外部烟气自行发生燃烧，说明火场内部温度高于烟气自燃时的温度，且火场内由于烟气太多而无法全部点燃。极高温的烟气排出后，其易燃性将被（空气）稀释降低，如果这些烟气的温度仍高于自燃温度，它依然会发生燃烧。当发生此种 情况时，如果增加火场内部的空气（例如消防员开设排烟口），那么室内会突然发生火势迅猛燃烧。这时，科学安全的做法是，在出水灭火前，先关闭房门。在实施排烟前，对着火区域进行射水可以冷却烟气至自燃温度以下，并且大大降低极端现象出现的可能。

幽灵火。如果内攻人员在发现某一区域积聚的烟气层中存在时隐时现的火光，这很可能标志着烟气中未充分燃烧的可燃物正趋于烟气自燃状态。消防员应当立即冷却烟气层，并撤退至安全区域。

滚燃（Rollover)。一旦烟气中未完全燃烧的可燃物开始燃烧，火焰火灾天花板区域翻滚燃烧，室内辐射热迅速增加。这将导致轰燃或烟气自燃。此时，消防员应当对天花板区域射水去阻止或减缓滚燃的发生。如果射水无法降低热释放率，消防员应当立即撤退至安全区域。

火焰的颜色。「仅供参考，不同可燃物颜色也可能不同」传统教材告诉我们，通过火焰的颜色可以判断出燃烧的物质。如果火场只有一种物质在燃烧，这应该是正确的。但是更重要的是，如果燃烧过程中某些情况发生了改变，同一种燃烧的物质也会出现不同的火焰颜色。例如：液态丙烷预先混合空气后，燃烧时火焰为蓝色火焰（因为产生了二氧化碳）。如果液态丙烷在与空气混合的过程扩散了，火焰将呈现为黄色，因为产生的碳物质降低了 燃烧效率。液化石油气在缺氧或富燃料环境中燃烧会产生红色火焰。另一个例子为：在室内燃烧的刨花板，如果供氧条件较好，火焰为黄色，反之火焰为橘红色。

在室内火灾中，黄色的的火焰通常表示室内供氧条件较好，如果供氧条件较差，火焰将变为橙色或红色。如果室内可燃物较多（且空气较少），火焰为橘红色且火焰会较为急促的跳动（波动）；热解物的白色烟气被点燃后为产生淡黄色火焰，有时候火焰几乎是透明的， 在这种情况下，火焰的跳动（波动）将会更加缓慢，火焰将会向下蔓 延去寻找更多的氧气。

2005年，我与Ed Hartin在马来西亚国家消防研究院开展培训。 我和Ed长期共事，我们作为联合作者一同编撰过《3D灭火战术》(3D Firefighting)，并且我们多次就火场识别的细节开展探讨。他建议我在“烟气、气流、热量、火焰”火场识别法中加入“建筑物”一词， 即：建筑物——烟气、气流、热量、火焰（B-SHAF，英文谐音为 Be-Safe)。

最初，我觉得这是一个不错的想法，直到后来我才意识到它的重要性。在布里斯班（澳大利亚东部港市）服役期间，我积累大量实战经验。在这个湿热的亚热带气候城市里，保持室内冬暖夏凉成为建筑施工的重要环节。由于建筑多使用单层玻璃窗和轻度隔热的墙、门， 因此火灾发生后，消防员能够轻易观察到明火。同时火灾烧毁玻璃或烧穿屋顶后，也会造成建筑物处于“自主”通风排烟状态。

我和Ed讨论的重点是不同的建筑施工方式，会对哪些火灾特性产生明显的影响。在温带气候地区建造的房屋，通常采用双层或三层玻璃窗进行隔热，这不仅影响了火灾发生时的火灾特性，还严重影响 火势的发展。

更进一步来看，节能建筑在全球的发展趋势和复合建筑材料的广泛运用，导致消防员很难提前判断火灾发展速度和房屋垮塌时间。火场识别技术将会为消防员提供帮助，但是，只有掌握了火场中的所有关键要素，才能做出准确判断。显然，这对于刚到达火场仅数分钟的消防员来说是不可能的。因此，我们需要反复思考、评估火场中的建筑结构情况，并对我们的灭火救援行动做出判断，因为有时候，某些火灾现象的特征我们很难观察到。

现在，我尝试去描述建筑结构与烟气流动和火灾发展之间的关系， 不同类型的建筑将会对火灾发展和建筑结构稳定性造成巨大影响：如果氧气供给充足，绝大多数建筑发生火灾后都会发生轰燃。 在室内空气耗尽之前（由于燃烧），如果限制新鲜空气流入，能够减少轰燃发生的几率。较厚的砖块或水泥墙将会吸收大量的热量，有助于延迟轰燃的发生。

节能建筑中由于更好的隔热、密闭效果（通常是双层或三层 玻璃窗户），更容易发生回燃。火灾在轰燃前有可能已经耗尽了氧气， 也可能由于氧气不充分而使火势快速衰退，从而导致烟气中积聚了大 量的燃烧产物。室内较好的隔热效果和双层玻璃窗户会使室内热量难以排除，同时部分热量特征将会变得不明显。

在建筑内较为空旷的区域或是管、井等部位，也或者是球型框架结构建筑，较大的开放空间，较高的层高以及吊顶区域更容易发生烟气燃烧。上述区域或部位，允许烟气向四周积聚蔓延。由于房屋 装修改造，有可能会修建一个意料之外的排烟口或一处空旷区域。在建筑中可以发现破旧或损毁的防烟/火设施。烟气中未完全燃烧的产物与空气不断混合，并最终使烟气达到可燃、易燃状态。