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浙江台州足馨堂大火背后的千年科学难题 精选

已有 5187 次阅读 2017-6-7 22:13 |个人分类:消防时评|系统分类:观点评述| 自燃碳, 过热木, 学术难题

浙江台州足馨堂大火背后的千年科学难题

最近,《台州天台足馨堂足浴中心“2·5”重大火灾事故调查报告》火热出炉,立即传遍微信世界。全文12560个字,其中关于事故的直接原因有310字。也就是说,真相大约只有2.5%,其他都是政治和交易。就在这2.5%的“真相”中有一个认识问题。为什么这么说呢?因为我看到了一句话“汗蒸房内壁敷设竹帘、木龙骨等可燃材料,经长期烘烤的各构件材料十分干燥,燃烧迅速,短时间形成轰燃。”看上去十分自然和合理,对吗?不对,这是典型的“过热木”或“自燃碳”问题,有着千年的历史和200年的研究历史,到现在也没有解决,所以当我发现搞消防的火场调查专家居然不知道这个核心问题,感到非常惊讶。

大约在19世纪初,欧洲的保险从业人员注意到,某些锅炉以及蒸汽装置附近的燃料,特别容易点燃。前后有几十位研究者(主要是德国人),研究这个问题。这个问题的标准陈述是:在长期的低温加热条件下,某些木材的着火点会显著降低。一般木制燃料的点火温度是200多度,而所谓的“过热木”(经常周期性加热冷却的木头),其点火温度在100度以下。大约在20世纪初,保险业的消防手册上明确标注了,如果当地有长期的热源,就需要采取特殊的防火措施。一般这种过火木的最高允许温度(大概是)75C,否则就有失火的危险。两者相差太大了,以至于人们给这种经过长期热处理的燃料一个特殊的名称:自燃碳(Pyrophoric Carbon),其特征是长期低温加热的木材,虽然没有点燃,但其燃点非常低,以至于很容易点燃。保险公司控制不了导致长期加热木材的热源,只好对后者可以接触的温度加以控制,这是所有保险材料中针对“过热木”,提出不得接触75度以上温度规定的由来。假如浙江台州足馨堂的电加热装置的改造者知道这一条经验,打死他也不敢在“过热木”附近安装高危的电源了。这样做,灾难是不可避免的,结果的差异仅仅是死多死少的问题了。所以,现在问题的核心是,这个是连相关专家也不懂的科学知识,我们是否可以用它来给当事人定罪?

保险公司执行这一条规定近百年了,可是其中的点火理论问题一直没有解决。1997年,加州伯克利大学的帕格尼教授(Patrick Pagni)让学生库奇罗(Bernard Cuzzillo)研究自燃碳(用拉丁文的字根独创了一个优雅的名称Pyrophoria,就像我们用文言给Enthalpy命名为熵一样),回顾了100多年来的相关研究,并提出物性改变的观点,用来解决悬而未决的点火难题。他们的研究结果发表之后,点火领域的另一个专家,巴布饶斯克斯(Vyto Babrauskas),坚决不同意,认为自燃碳现象不是物理现象(物性是物理现象),而是化学现象(木材变性,涉及不可量化的化学过程),于是又展开了一场学术论战,最终还是没有确定的结论。后者的观点是,长期加热的木材,发生化学性能的改变,所以更倾向于内部自燃。前者的观点是,长期加热的木材,导致物理特性发生改变,所以点火时的传热效率增加,导致点火更容易。前者的观点貌似更合理,但是,他的实验无法做到成年累月的加热,因此无法模拟出“自燃碳”的物性来,这是帕格尼理论的最大把柄,被巴布饶斯克斯抓住不放。可是,他除了把问题搞复杂以外,也没有提出更好的解决办法。现在,对付这个问题的办法只有一个,那就是限制“过热木”或“自燃碳”的接触温度,不得高于75C。拿学术问题来要求消防工作者未免太高,但如何避免自燃碳现象,这是保险公司的常识,已经近百年的历史了。在中国,这方面的教训至少也有985年的历史,不信,请看宋代的灾情。

宋仁宗明道元年(公元1032年),壬戌,修文德殿成。是夜,大内火,延及崇德、长春、滋福、会庆、崇徽、天和、承明、延庆八殿。帝与皇太后避火苑中;癸亥,移御延福宫。这场火灾在《资治通鉴》的写法是:时宦者置狱治火事,得缝人火斗,已诬服,下开封府,使具狱。权知府事程琳辨其不然,乃命工图火所经处,且言:后宫人多而所居隘,其烓灶近板壁,岁久燥而焚,此殆天灾,不宜以罪人。监察御史宜兴蒋堂亦言:火起无迹,安知非天意?陛下宜修德应变,今乃欲归咎宫人,以之属吏。宫人付狱,何求不可,而遂赐之死,是重天谴也。帝(宋仁宗,真是宅心仁厚啊)为宽其狱,卒无坐死者。

看到了吗?宋代的开封府知府程琳,很有科学头脑和推理逻辑,从火场蔓延的经过就推断出,这场火灾来自于厨房,关键的原因是“岁久燥而焚”(就是典型的过热木现象了),因此提出“此殆天灾,不宜以罪人”。现在我们的司法部门磨刀霍霍地要定足馨堂相关责任者的罪名,其背后的见识与动机,要远逊于古人了。


附录:关于自燃碳的学术论文  6-301.pdf



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