防范化解重特大火灾事故的路径分析

天津市消防救援总队总工程师  李庆功

    摘 要：重特大火灾事故，给人民生命财产安全造成巨大伤害，同时也严重影响社会发展稳定大局。文章从系统空间、时间的维度,对防范化解一般火灾事故和重特大火灾事故风险的路径进行了分析探讨，希望对城市、企业单位消防系统安全建设，减少一般火灾事故，预防和遏制重特大火灾事故提供一些有益的探索。
关键词：重特大火灾事故；火灾防控路径分析；系统消防安全

    安全工作事关人民福祉，事关经济社会发展大局。党的十八大以来，以习近平总书记为核心的党中央高度重视安全工作。习近平总书记多次就安全生产工作发表重要讲话，深刻论述了安全生产红线、安全发展战略、安全生产责任制等重大理论和实践问题。习近平总书记强调：“要始终把人民生命安全放在首位”、“发展决不能以牺牲人的生命为代价。这必须作为一条不可逾越的红线。”
    消防安全是城市安全体系建设中的重要一环，更是保护人民群众的生命绿荫。近年来，在党中央、国务院的正确领导下，全国消防救援事业得到了长足发展，消防安全责任不断落实，消防法律法规日臻完善，人民群众消防安全意识显著提升，全国火灾形势的保持总体稳定。特别是消防救援队伍转隶改制以来，应急管理部、部消防救援局在全国相继部署开展了一系列火灾隐患治理专项行动，有效防范化解了重大火灾风险。但也要看到，当前我国经济发展正处于增长的换挡期和结构调整的阵痛期，城市消防安全基础仍然比较薄弱，群众消防安全素质仍然不高，各类火灾事故仍时有发生，火灾防控形势依然严峻。
    一、对火灾事故风险的重新认识
    火灾是在空间和时间上失去控制的燃烧。当可燃物、助燃物、点火源三者同时具备时，燃烧便会发生。但燃烧并不等于火灾，只有在空间和时间上失去控制的燃烧，才称其为火灾。
    在刀耕火种、茹毛饮血的上古时代，火灾大多是由雷击、自燃甚至外空坠落物等自然现象引发的，点火源少之又少，可燃物也仅限于自然植物等。但随着社会发展，人类进入了农耕文明、工业文明时代，火灾便从自然灾害领域延伸到社会生活领域，火灾发生频率不断增加，起火场所日益广泛，人员伤亡和财产损失也越来越大。特别是当前，我们每时每刻都在面对着来自新理念、新技术、新需求的挑战，摩天大楼一次次冲破城市的天际线，地下轨道交通管网以“中国速度”不断刷新着运营里程，各类生产工艺，尤其是危险化学品工艺流程日趋复杂，大型综合体建筑的复杂性更是与10年前不可同日而语，火灾防控的风险和挑战远远超出了我们传统思维的预期。因此，我们必须对火灾进行全面系统的重新认识，从更广域的空间、更多维的系统、更复杂的环境综合考量火灾事故的整体风险。
    二、火灾防控的路径分析
    我们经常会问，怎样才能避免和减少火灾事故的发生呢？从原理上讲很简单，一是让燃烧不发生，二是让燃烧在时间和空间上可控。首先，如果让燃烧不发生，在空气这个天然助燃物无处不在的情况下，只能从控制点火源入手。其次，实现燃烧在时间和空间上可控，一则是减少可燃物，二则是缩小燃烧空间。这正是我们当前火灾防控的路径：排查火灾隐患，控制点火源，保证设施完好，防止火灾蔓延，加强培训教育，提高初期火灾的扑救能力等等，这也是海因里希法则提供的思路和方法。
    海因里希法则（Heinrich's Law）又称“海因里希安全法则”，是美国著名安全工程师海因里希（Herbert William Heinrich）提出的。他认为，当一个企业有300起隐患或违章，非常有可能会发生29起轻伤、故障和1起重伤、死亡事故。近年来，海因里希法则被广泛应用于消防安全管理上，最大限度地检查和消除火灾隐患成为了企业单位，甚至是消防监督部门的重要工作内容。
    这不禁让人联想起“蝴蝶效应”。一只蝴蝶震动翅膀，有可能在几周后引发一场飓风，也就是在初始条件下一个微小的变化却引起了巨大的连锁反应。早在1961年，美国数学家爱德华·洛伦兹（Edward Lorenz）就通过实验证实了这一现象。他在用计算机模拟天气变化中发现，其中一个参数四舍五入误差为万分之二，可最终结果相差的不是百分之二，也不是百分之二十，而是变成了一个完全不同的天气状况。也就是说，当测量某地大气初始值出现万分之二的误差时，预测出来的天气就有可能从晴天变成了雨天。这是一个令人绝望的发现，但倘若实事果真如此，谁又能保证每次的测量精确无比呢？天气预报还有什么意义呢？
    事实上，并不是所有的“非线性系统”都对初始值敏感，就像我们知道蝴蝶扇动翅膀不会导致飓风，我们的天气预报也不会因为“非线性系统”的初始敏感性而跑去监测每只蝴蝶的翅膀，很多小事也未必会“导致”大事。
    反观当前我们海因里希式的火灾防控的路径，在这样复杂的生产、生活环境中，我们面临数不胜数的隐患，靠我们有限的人力消除所有的隐患现实吗？这种方式能够防得住多少火灾呢？谁敢保证我们漏掉的那个隐患不是一场特大火灾事故的致灾原因呢？
    美国科学家查尔斯·佩罗，在他的专著《Normal Accidents Living with High-Risk Technologies》（《高风险技术与“正常事故”》）中讲了一个喝咖啡成瘾的男士去参加面试的故事。这个男士得到了一次难得的面试机会，面试当天早上，他爱人出门时由于忘记关火，把咖啡壶烧裂了，喝咖啡成瘾的他不得不花时间翻出一个老咖啡壶来用，并匆匆喝了一杯，冲出门去。当他跑到汽车前发现没有带汽车钥匙，而且房门钥匙也忘在屋里，备用钥匙也被朋友取走了。于是，他向邻居借车，却被告知邻居的汽车坏了。正巧当天全城巴士司机在举行大罢工，出租车异常忙碌，根本叫不到。万般无奈的他只得打电话给面试官说“我讲不清，总之今天上午什么倒霉事都让我遇上了，今天不能如约面试，请重新安排一个时间好吗？”。最终，他失去了这次难得的面试机会。
    其实，从这个故事与很多火灾的发生、发展，乃至酿成大祸有着惊人的相似，各种巧合、各种不利条件叠加，最终导致了最坏的结果。
    天津港“8·12”瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事故的直接原因认定：硝化棉易燃且具有爆炸性，化学稳定性较差，常温下能缓慢分解并放热，超过 40°C时会加速分解，放出的热量如不能及时散失，会造成硝化棉温升加剧，达到 180°C时能发生自燃。硝化棉通常加乙醇或水作湿润剂，一旦湿润剂散失，极易引发火灾。据瑞海公司员工反映，该公司在日常装卸作业中存在野蛮操作问题，硝化棉装箱过程中曾出现包装破损、硝化棉散落的情况。事发当天最高气温达 36°C，实验证实，在气温为 35°C时集装箱内温度可达 65°C以上。
    以上几种因素耦合作用引起硝化棉湿润剂散失，出现局部干燥，在高温环境作用下，加速分解反应，产生大量热量，硝化棉温度持续升高，达到其自燃温度，发生自燃。集装箱内硝化棉局部自燃后，引起周围硝化棉燃烧，放出大量气体，箱内温度、压力升高，致使集装箱破损，大量硝化棉散落到箱外，形成大面积燃烧，其它集装箱(罐)内的精萘、硫化钠、糠醇、三氯氢硅、一甲基三氯硅烷、甲酸等多种危险化学品相继被引燃并介入燃烧，火焰蔓延到邻近的硝酸铵集装箱，直至达到硝酸铵爆炸温度。23 时 34 分 06 秒，发生了第一次爆炸。距第一次爆炸点西北方向约20米处，有多个装有硝酸铵、硝酸钾、硝酸钙、甲醇钠、金属镁、金属钙、硅钙、硫化钠等氧化剂、易燃固体和腐蚀品的集装箱。受到南侧集装箱火焰蔓延作用以及第一次爆炸冲击波影响，23 时 34 分 37 秒发生了更剧烈的第二次爆炸。经爆炸科学与技术国家重点实验室模拟计算得出，第一次爆炸的能量约为15 吨 TNT 当量，第二次爆炸的能量约为 430 吨 TNT 当量。考虑期间还发生多次小规模的爆炸，确定本次事故中爆炸总能量约为 450 吨 TNT 当量。
    2018年6月1日，四川达州市好一新商贸城发生重大火灾事故。事故直接原因认定：好一新商贸城负1楼冷库3号库内租户自行拉接的自西向东第三根铁丝上的照明电源线短路，引燃了下方的香蕉外包装纸箱。该商贸城建筑面积9.1万平方米，分为地下1层、地上5层，建筑内呈“回”字型结构。建筑内储存大量的服装、塑料、电器、家具、摩丝、发胶、杀虫剂、化妆品等易可燃物。负一楼建筑面积约19000平方米，隔间多、内部通道杂乱，且每个隔间均设置了夹层存储货物，货物成垛堆积、种类繁多，使隔间长时间处于阴燃状态，且每个隔间都设置了防盗卷帘门，部分火点隐蔽不易被发现，由阴燃变成明火后向四周蔓延，呈焖窑式燃烧。高温烟气严重影响救援人员视线，水枪射流难以进入货物堆垛内部，加之负一楼地下排水管网较多，射入的水流通过负一楼排水设施排出，无法集水阻燃。监控录像显示，17时52分许，3号冷库发生猛烈燃烧，高温烟气及火焰呈“喷射状”迅速向周边商铺外扩散，并相继引燃了负一楼和楼上多个店铺、仓库，形成立体燃烧。加之该商场部分消防通道违规改建为商铺，负1楼冷库与地上商铺未进行防火分隔，最终酿成了一场惨剧。
    这两起火灾事故中有太多的巧合，如果瑞海公司员工在硝化棉装箱过程中没有野蛮操作，湿润剂没有散失；如果当时是在寒冷的冬天，集装箱内没有长时间处于高温状态；如果瑞海公司没有铤而走险的混存混放危化品；如果好一新商贸城租户没有私接乱拉电线，电源线没有发生短路，消防通道没有改成商铺，冷库与商铺之间按照要求设置了防火分隔……但这些如果都没有发生，巧合却一个又一个重叠出现。
    这不得不值得我们反思，防范化解重大火灾事故仅仅靠消除火灾隐患是远远不够的。这就像把一堆炸药堆放在一起，只要一个火星就能引起爆炸，当真的发生爆炸后我们不应该去埋怨那个火星，而应该去反思为什么没有管好这么危险的炸药。火星总会来的，蝴蝶总要震动翅膀，你应该怪罪的是整个系统，而不是火星和蝴蝶。
    这便是我们防范化解重特大火灾事故的新路径。
    三、以系统安全防范化解重特大火灾事故
    火灾的发生一般是由物的不安全状态和人的不安全行为造成的，而很多物的不安全状态也是由人的不安全行为造成的。海因里希的安全工作法则正是通过消除人的不安全行为来消除物的不安全状态，进而达到防止火灾事故发生的效果。
    海因里希法则是从众多事故中统计归纳出来的，是从结果中找出的原因，这种工作方法从原理上对防范火灾事故是有效的。但我们通过上述分析可以清楚看到，从结果中可以分析出的事故发生的规律、原因，并不等于我们可以找出所有的隐患以避免事故的发生。按照海因里希法则思维方式和工作路径，我们需要消除300个火灾隐患，才有可能避免29起一般事故的发生，从而最大限度地杜绝1起重大事故。但在实际工作中，我们尽管倾尽全力也不能保证消除所有隐患，而被遗漏的隐患很有可能就是那颗危险的火星、那个引发重大火灾事故的原因。这就像墨菲定律揭示的：如果事情有变坏的可能，不管这种可能性有多小，它总会发生。
    火灾，从社会网络的角度讲，它是一个系统产物。城市消防安全本质没有提升，火灾起数不会有很大的波动。就像交通事故，2017年美国车祸死亡人数是37133人，2016年这个数字是37461人，只要交通技术不变，路况不变，人类的出行观念不变，也就是整个系统不变，制止几个人是没有意义的。
    重特大大火灾的发生发展更像一个“非线性系统”，它的特点是相互复杂作用和紧致耦合，它其中有很多共模组件（即在多个不同子系统中，有部分子系统是公用的）。这也正像重特大大火灾事故中，系统不但内部复杂、相互作用，而且由于缺少缓冲空间，一旦发生就很难阻止和控制。
    这个规律为我们防范化解重特大火灾提供了另一个路径，即：通过简化系统、增加缓冲空间来提升系统的整体安全性，达到预防重大火灾事故发生的目的。
    当前一些企业一味追求生产效率和经济效益，盲目地、毫无节制地使用自动操作控制系统，导致生产装置越建越庞大、越建越复杂，内部共用大量可耦合装置；一些越建越高、越建越大、越建越深的地标性建筑内部结构和相关设施错综复杂，火灾防控和灭火救援工作面临着巨大的风险和挑战。而在全力推动经济发展、优化产业结构的当下，降低系统复杂性确实难以实现，消防救援部门和企业单位应从最大限度地降低系统耦合度入手，使系统留出更多的缓冲余地，消除危险组合，从而实现小火不成大灾。
    首先，从硬件基础层面，各地政府部门要将消防安全工作纳入城市发展的总体规划中，进一步优化城市布局，有效降低区域性火灾载荷，妥善解决历史遗留问题，最大限度地避免出现重大危险点源。大型危险化学品企业要与其他重要设施和人员密集区合理布局，企业单位在设计建设之初，可通过调整降低系统耦合度，增加各环节缓冲空间，最大限度地切断火灾风险链条。比如：生产单位，特别是石油化工等易燃易爆单位要尽量降低系统复杂的相互作用，减少系统的共模组件，提升系统安全性。大型商业综合体可以根据各商户消防危险程度，合理规划调整业态布局，以轻火灾荷载的业态辅助分隔，减少系统耦合度，降低建筑重特大火灾风险。高层、超高层、地下等建筑要科学控制建筑体量规模，降低建筑内部结构复杂度，减少建筑内部耦合关联，从而让火灾控制在较小范围内，不至于酿成大的灾害事故。
    其次，在经营管理层面，企业单位要以推动落实消防安全层级管理为抓手，在落实现有管理制度的基础上，进一步制定出台与单位生产经营特点和火灾防控实际需要相符合的管理举措，通过规范人的行为来避免物的不完全状态，在火灾发生时及时切断“多米诺骨牌”的中间环节，提升企业的整体火灾抗御能力。
    再有，从行业监督层面，政府主管部门要充分发挥职能作用，深入分析研判本行业、本领域的消防安全风险，研究降低企业单位系统系统复杂性和耦合度的举措，提升行业系统的整体消防安全决策和管理水平。同时，消防救援部门要将监督执法的重点从管事向管人上转变，从查隐患向查责任转变，倒逼各行业部门、企事业单位，提升系统本质安全水平，最大限度地降低风险。
    总之，随着经济社会的发展，消防知识的宣传普及，人群素质的不断提高，一般火灾会逐渐减少，但重特大火灾风险却会逐步增加，这一点我们必须有清醒的认识。这就需要我们有系统安全的思维，降低系统复杂性，减少系统耦合度，这也将成为防范化解重特大火灾事故的有效路径。
    作者简介：
    李庆功，男，汉族，1969年出生，天津市人，1987年入伍，研究生学历，博士学位，高级工程师。现任天津市消防救援总队总工程师，一级指挥长。主要从事消防监督工作、灭火救援工作、消防信息化工作。先后荣立个人二等功1次，个人三等功3次，集体二等功1次，被评为天津市优秀人民警察，优秀公安领导干部，公安部、部消防局优秀党务工作者。荣获省部级科技成果一等奖1项，二等奖3项、三等奖1项；省部级科技发明三等奖1项，在国际国内核心期刊发表论文10余篇。