Sachverhalt:
A.
A.a. X._ wurde 1992 in Graubünden als drittes Kind geboren. Bei der Ehescheidung 1996 wurde der Mutter das alleinige Sorgerecht zugesprochen, das ihr im gleichen Monat entzogen wurde, da sie ohne die Kinder in einen anderen Kanton umgezogen war. Die Beistandschaft über X._ wurde 1996 der Grossmutter und 2001 der Amtsvormundschaft übertragen. Diese wurde 2010 aufgehoben und X._ entmündigt.
A.b. X._ musste sich 2004 in psychiatrische Behandlung begeben und wurde in der Folge wegen Halluzinationen und Verfolgungsideen hospitalisiert. Es folgten stationäre psychiatrische Behandlungen in der Kinder- und Jugendpsychiatrie sowie 2006 während zehn Monaten ein Aufenthalt auf einem Jugendschiff einer pädagogischen Institution im Mittelmeer. Nach Abbruch dieses Aufenthalts wurde er vorübergehend in die Kantonale Psychiatrische Klinik eingewiesen, anschliessend in einer pädagogischen Institution untergebracht und sodann wegen akuten psychotischen Geschehens in die Psychiatrische Klinik zurückversetzt. Es folgten Platzierungsversuche in einem Kinder- und Jugendwohnheim in Deutschland und im April 2009 in einer Sozialpädagogisch-Psychiatrischen Modellstation in der Schweiz. Auf Empfehlung der Modellstation wurde er über den fürsorgerischen Freiheitsentzug ins Psychiatriezentrum Rheinau eingewiesen, wo er sich bis zum 5. Januar 2010 aufhielt.
A.c. Mit Verfügung der Jugendanwaltschaft Graubünden vom 8. Januar 2010 wurde er gestützt auf Art. 9 und 10 JStG zur Beobachtung und gerichtsärztlichen Untersuchung in die geschlossene Abteilung der Psychiatrischen Klinik eingewiesen. Nach wiederholter Entweichung und Verübung von Vermögensstraftaten setzte ihn der Haftrichter am 2. September 2010 in Untersuchungshaft. Er wurde am 27. Oktober 2010 entlassen und gleichentags vorsorglich bei der Partnerfamilie einer Stiftung untergebracht. Wegen mehrfachen Entweichens wurde er am 18. November 2010 erneut in Untersuchungshaft gesetzt. Das Bezirksgericht Plessur ordnete Sicherheitshaft an. Am 10. Januar 2011 wurde er vorübergehend in ein Gefängnis und wegen selbstgefährdenden Drohungen bereits am 14. Januar 2011 in die Psychiatrische Universitätsklinik Zürich versetzt, wo er sich bis zum 24. Januar 2011 aufhielt. Nach Rückversetzung in das Gefängnis wurde er am 25. Januar 2011 zuerst zurück nach Zürich und am 10. Februar 2011 wieder in die Psychiatrische Klinik verlegt, wo er am 15. Februar 2001 entwich und gleichentags von seiner Grossmutter zurückgebracht wurde. Am 26./27. Februar 2011 entwich er mit einem Mitpatienten, meldete sich aber in der gleichen Nacht zurück und wurde notfallmässig auf die geschlossene Station einer Klinik und am 9. März 2011 in die Jugendvollzugsanstalt eingewiesen. Die Unterbringung gemäss <ref-law> wurde per 14. März 2011 aufgehoben. Er wurde gleichentags in Untersuchungshaft sowie am 9. September 2011 in den vorzeitigen Massnahmenvollzug versetzt.
A.d. Das Bezirksgericht Plessur verurteilte ihn am 2. Dezember 2011 wegen Raubes zu einer 10-monatigen Freiheitsstrafe und ordnete eine stationäre therapeutische Behandlung gemäss <ref-law> an. Er wurde am 14. Februar 2012 in ein Massnahmenzentrum versetzt, von wo er in der Nacht vom 14./15. Februar 2012 zur Krisenintervention in die Psychiatrische Klinik in Liestal verlegt werden musste. Nach mehreren Entweichungen aus dem Massnahmenzentrum wurde er am 23. März 2012 in die Jugendvollzugsanstalt zurück verlegt.
Das Amt für Justizvollzug hob am 16. April 2012 die stationäre Massnahme auf. Das Bezirksgericht Plessur ordnete mit nachträglichem Entscheid vom 17. April 2012 den Vollzug der 10-monatigen Freiheitsstrafe an und setzte ihn zufolge Strafverbüssung auf freien Fuss.
A.e. X._ trat am 7. September 2012 eine vom Untersuchungsamt Altstätten ausgeprochene 3-monatige Freiheitsstrafe an. Bereits am 8. September 2012 musste er im Rahmen einer Krisenintervention in eine psychiatrische Klinik eingewiesen werden. Aus dieser Klinik flüchtete er am 10. September 2012 unter Verwendung eines Messers. Er wurde am 11. September 2012 festgenommen, zuerst in eine Strafanstalt und am 12. September 2012 notfallmässig in eine weitere psychiatrische Klinik eingewiesen. Er wurde am 21. September 2012 in ein Regionalgefängnis verlegt, von wo er zweimal in die Psychiatrische Klinik eingewiesen werden musste. Er wurde am 5. Dezember 2012 in Untersuchungshaft in die Jugendvollzugsanstalt und danach in den vorzeitigen Massnahmenvollzug in eine Klinik verlegt. Nachdem er mehrmals den Abbruch der Therapie gewünscht hatte, wurde er vorübergehend vom 12. März bis 2. April 2013 in die Jugendvollzugsanstalt versetzt. Am 3. Mai 2013 bedrohte er in der Klinik einen Psychiatriepfleger mit einem Messer, worauf am 7. Mai 2013 die erneute Versetzung in die Jugendvollzugsanstalt erfolgte. Am 7. Mai 2013 wurde auf seinen Antrag der vorzeitige Massnahmenvollzug aufgehoben. Vom 7. bis bis 22. August 2013 befand er sich im vorzeitigen Strafvollzug.
A.f. Nach Vorliegen des Urteils des Bezirksgerichts Plessur vom 22. August 2013 wurde er gestützt auf die Empfehlung im forensisch-psychiatrischen Gutachten der Psychiatrischen Dienste Graubünden vom 22. April 2013 am 17. Dezember 2013 in die Psychiatrische Universitätsklinik Zürich in Rheinau verlegt. Aufgrund mehrerer Vorfälle und auf seinen Antrag wurde der stationäre Vollzug am 21. Februar 2014 infolge Aussichtslosigkeit aufgehoben. Das Bezirksgericht Plessur ordnete mit nachträglichem Entscheid vom 17. April 2014 den Vollzug der aufgeschobenen 18-monatigen Freiheitsstrafe unter Anrechnung der Untersuchungshaft an und setzte ihn zufolge Strafverbüssung auf freien Fuss.
B.
X._ ist im Strafregister mit fünf Eintragungen verzeichnet:
Am 29. Juli 2009 wurde er von der Jugendanwaltschaft des Kantons Graubünden wegen mehrfachen Diebstahls, geringfügigen Diebstahls, Sachbeschädigung, Hausfriedensbruchs, mehrfacher Widerhandlung gegen das BetmG, Widerhandlung gegen das Waffengesetz und Entwendung eines Fahrrads zum Gebrauch mit einem 10-tägigen bedingten Freiheitsentzug mit zweijähriger Probezeit bestraft.
Am 21. Dezember 2010 widerrief der Bezirksgerichtsausschuss Plessur den bedingten Vollzug und ordnete wegen mehrfachen Diebstahls, mehrfacher Sachbeschädigung, mehrfachen Hausfriedensbruchs, Nötigung sowie Übertretung des BetmG die geschlossene Unterbringung gemäss <ref-law> an.
Am 2. Dezember 2011 wurde er wegen Raubes zu einer 10-monatigen Freiheitsstrafe mit Aufschub zugunsten einer Massnahme gemäss <ref-law> verurteilt. Mit nachträglichem Entscheid des Bezirksgerichts Plessur vom 17. April 2012 wurde der Vollzug der Freiheitsstrafe angeordnet und er zufolge Strafverbüssung auf freien Fuss gesetzt.
Am 31. Juli 2012 wurde er mit Strafbefehl des Untersuchungsamtes Altstätten wegen Diebstahls, Sachbeschädigung und Hausfriedensbruchs zu einer 3-monatigen Freiheitsstrafe verurteilt.
Am 22. August 2013 erfolgte eine Verurteilung wegen Entwendens eines Motorfahrzeugs zum Gebrauch, Führens eines Motorfahrzeugs ohne Führerausweis, mehrfachen Diebstahls, Hausfriedensbruchs, geringfügigen Diebstahls, Sachbeschädigung, Gewalt und Drohung gegen Behörden und Beamte, versuchter Gewalt und Drohung gegen Behörden und Beamte sowie Widerhandlung gegen das BetmG zu einer 18-monatigen Freiheitsstrafe, welche zugunsten einer stationären Massnahme aufgeschoben wurde. Am 17. April 2014 wurde er auf freien Fuss gesetzt (oben A.f).
C.
C.a. Am 5. August 2014 eröffnete die Staatsanwaltschaft Graubünden eine Strafuntersuchung wegen Hausfriedensbruchs und dehnte die Untersuchung am 8. August 2014 auf Gewalt und Drohung gegen Behörden und Beamte, Sachbeschädigung und versuchten Diebstahl aus. Gleichentags erfolgten die Festnahme und Haftanordnung.
C.b. X._ verlangte im fürsorgerischen Freiheitsentzug in der Klinik am 7. August 2014, ca. 22.00 Uhr, ein Gespräch mit dem diensthabenden Arzt und forderte die umgehende Entlassung, ansonsten werde er jemanden umbringen; dabei zeigte er ein Buttermesser mit einer Gesamtlänge von 21 cm, welches er zuvor aus dem Speisesaal oder der Küche entwendet hatte. Das Gespräch wurde im Arztbüro fortgesetzt. Dort waren zwei Pflegerinnen anwesend, die er ebenfalls aufforderte, ihn zu entlassen, andernfalls würde er Patienten oder das Personal verletzen, und drohte, ein Blutbad anzurichten und Geiseln zu nehmen. Er verbot, die Notfallknöpfe ihrer Telefone zu betätigen. Um Schlimmeres zu verhindern, öffnete eine der Pflegerinnen die Tür nach draussen. X._ ging zum Bahnhof, warf das Messer in einen Abfalleimer und begab sich nach Chur, wo er kurze Zeit später festgenommen wurde.
C.c. Am 4. September 2014 wurde die Strafuntersuchung auf Brandstiftung und am 21. April 2015 auf einfache Körperverletzung ausgedehnt (unten Sachverhalt C.d).
Am 7. Oktober 2014 beauftragte die Staatsanwaltschaft Dr. med. A._ mit der Begutachtung (Gutachten vom 23. Dezember 2014).
Am 30. Oktober 2014 ordnete die Staatsanwaltschaft mit Wirkung ab 7. November 2014 die Versetzung in den vorzeitigen Strafvollzug an.
Am 4. Februar 2015 gelangte die Staatsanwaltschaft an Dr. med. A._ mit der Anfrage, ob der erneute Vorfall vom 10. Januar 2015 (X._ hatte im vorzeitigen Vollzug versucht, die Bettdecke und den Vorhang in Brand zu setzen) etwas an der Einschätzung im Gutachten ändere und ob andere Möglichkeiten für die Durchführung einer Massnahme bestünden. Der Gutachter antwortete, es müsse davon ausgegangen werden, dass der Explorand doch nicht - wie in seinem Gutachten angenommen - therapiefähig sei; ein erneuter Versuch, ihn in einer Einrichtung zu platzieren, müsse daher als zum Scheitern verurteilt bewertet werden.
C.d. Am 11. September 2015 klagte die Staatsanwaltschaft X._ wegen mehrerer Straftaten sowie wegen des nachfolgenden Sachverhalts wegen Brandstiftung (<ref-law>) und einfacher Körperverletzung an:
Er hatte am 3. September 2014, ca. 17.20 Uhr, die Bettdecke seines Kajütenbetts in der Justizvollzugsanstalt angezündet. "Gemäss seinen Angaben wollte sich der Beschuldigte durch den Brand das Leben nehmen." Er hatte zuvor das Fenster geschlossen, aber dann Angst bekommen und via Gegensprechanlage den Brand gemeldet und den Alarmknopf gedrückt. Um 17.29 Uhr benachrichtigte die Anstalt Polizei und Feuerwehr. Der Gefängnisaufseher öffnete die Zelle, zog X._ heraus und evakuierte die Insassen des Trakts. Der Gefängnisaufseher erlitt Verletzungen (leichtgradige Kohlenmonoxidvergiftung, psychische Belastung und Hyperventilation), welche eine halbtägige Hospitalisation erforderten. X._ erlitt eine leichtgradige Kohlenmonoxidvergiftung. Es entstand am Mobiliar rund Fr. 10'000.-- und am Gebäude rund Fr. 20'000.-- Sachschaden. Leib und Leben des Gefängnisaufsehers und von den Insassen der Nachbarzellen seien in Gefahr gewesen. "Diese Umstände waren dem Beschuldigen bewusst. Gemäss seinen Angaben hatte er die Schnauze voll und beabsichtigte, durch das Feuerlegen andere Personen zu verletzen."
C.e. Am 12. November 2015 beantragte X._ dem Bezirksgericht Plessur, ihn umgehend vorzeitig in eine stationäre Behandlung in einer geeigneten Einrichtung zu überführen bzw. ihm den vorzeitigen stationären Massnahmenantritt zu gewähren sowie das Amt für Justizvollzug zu verpflichten, für ihn umgehend eine geeignete stationäre Einrichtung zur Behandlung seiner psychischen Störung zu finden. Das Bezirksgericht wies am 30. November 2015 dieses Gesuch und am 29. Dezember 2015 die Beweisanträge teils ab (u.a. ein Obergutachten). Das Kantonsgericht wies seine Beschwerde gegen den Entscheid vom 30. November 2015 ab.
C.f. Das Bezirksgericht Plessur wies in seinem Urteil vom 17. Februar 2016 die Beweisanträge (Obergutachten, Brandschutzermittlerbericht) ab und verurteilte X._ anklagegemäss wegen versuchter Brandstiftung (Art. 221 Abs. 2 i.V.m. <ref-law>) und Körperverletzung (<ref-law>), Hausfriedensbruchs und geringfügigen Diebstahls, Diebstahlversuchs und Sachbeschädiung, Gewalt und Drohung gegen Behörden und Beamte zu einer 32-monatigen Freiheitsstrafe und Fr. 100.-- Busse. Es ordnete eine stationäre Behandlung im Sinne von <ref-law> an und schob den Vollzug der Freiheitsstrafe zugunsten der Massnahme auf.
Die Staatsanwaltschaft und X._ erhoben Berufung.
D.
An der Berufungsverhandlung vom 29. August 2016 befragte das Kantonsgericht den Gerichtsexperten Dr. med. A._. Es ordnete ein Obergutachten betreffend die Therapiefähigkeit von X._ an und veranlasste abzuklären, ob in der Schweiz eine geeignete Einrichtung zur Verfügung stehe, welche tatsächlich bereit sei, ihn aufzunehmen und zu therapieren.
Dr. med. B._ erstattete das psychiatrische Obergutachten vom 14. Februar 2017.
Die Berufungsverhandlung wurde am 15. Mai 2017 fortgesetzt. Das Kantonsgericht hiess die Berufung der Staatsanwaltschaft teilweise gut, wies die Anschlussberufung von X._ ab und bestätigte das Urteil des Bezirksgerichts im Schuld- und Strafpunkt. Es verwahrte ihn im Sinne von <ref-law>.
E.
X._ beantragt mit Beschwerde in Strafsachen, das kantonsgerichtliche Urteil aufzuheben, ihn gemäss Art. 221 Abs. 1StGB schuldig zu sprechen, die Schuldsprüche im Übrigen zu bestätigen, ihn mit einer Freiheitsstrafe von 28 Monaten und einer Busse von Fr. 100.-- zu bestrafen, die Haft auf die Strafe anzurechnen, eine stationäre therapeutische Behandlung im Sinne von <ref-law> anzuordnen und den Vollzug der Freiheitsstrafe zugunsten der Massnahme aufzuschieben. Weiter stellt er Anträge zu der (anerkannten) Schadenersatzklage des Kantons Graubünden, den Verfahrenskosten, den Anwaltsentschädigungen und den Kosten des Berufungsverfahrens. Er beantragt die unentgeltliche Rechtspflege.

Erwägungen:
1.
Der Beschwerdeführer richtet sich gegen die rechtliche Qualifikation der Brandstiftung in seiner Zelle (Sachverhalt C.d), gegen die Anordnung der Verwahrung sowie die Kostenverteilung der Vorinstanz, wobei die Höhe der Kosten nicht bestritten sei (Beschwerde S. 5). Den Antrag zu den Kosten stellt er hinsichtlich einer Gutheissung der Beschwerde und begründet ihn nicht weiter (Beschwerde S. 18). Angesichts des Ausgangs des bundesgerichtlichen Verfahrens ist auf die Kostenfrage nicht einzutreten.
2.
2.1. Der Beschwerdeführer wirft der Vorinstanz vor, sie begründe die versuchte Brandstiftung ausschliesslich mit seiner letzten Aussage an der polizeilichen Einvernahme vom 8. September 2014, dass er auch andere Personen habe verletzen wollen. Er habe sich in einem desaströsen psychischen Zustand befunden. Es sei ihm bei der Brandlegung um einen Suizid gegangen. Bis auf jene Aussage gebe es keine Anhaltspunkte, dass er willentlich habe andere Personen in Gefahr bringen wollen. Wenn jemand in seiner eigenen Zelle einen Brand lege, welche von Betonmauern umgeben und mittels einer Stahltüre abgeschlossen sei, so denke diese Person an sich und könne wissentlich gar keine Gefährdung von anderen Personen herbeiführen, schon gar nicht um 17.20 Uhr, wenn die anderen Insassen noch wach seien und nicht unbemerkt giftigen Rauch einatmen könnten.
2.2. Bringt der Täter durch Brandstiftung wissentlich Leib und Leben von Menschen in Gefahr, so ist die Strafe Freiheitsstrafe nicht unter drei Jahren (<ref-law>).
Der qualifizierte Tatbestand setzt als vollendetes Delikt eine konkrete Gefährdung voraus. Massgebend ist insoweit nicht, was alles hätte geschehen können, sondern einzig, was sich tatsächlich ereignet hat (<ref-ruling> E. 2a S. 131). In casu war der ganze Gang bei der Rettungsaktion bereits mit beissendem Rauch gefüllt. Den Gefängnisaufseher beurteilt die Vorinstanz gestützt auf die Repräsentationstheorie und entgegen der Staatsanwaltschaft aber nicht als konkret Gefährdeten (vgl. TRECHSEL/FINGERHUTH, in: Trechsel/Pieth, Schweizerisches Strafgesetzbuch, Praxiskommentar, 2. Aufl. 2013, N. 2 vor <ref-law>). Wurde dank rascher Hilfeleistung niemand konkret gefährdet, kommt, sofern die subjektiven Tatbestandsmerkmale erfüllt sind, eine Verurteilung wegen versuchter qualifizierter Brandstiftung in Betracht (<ref-ruling> E. 2a S. 131; zum Versuch <ref-ruling> E. 3.4 S. 152). Die Versuchsstrafbarkeit setzt voraus, dass der Täter im Sinne des direkten Vorsatzes um diese konkrete Gefährdung weiss und sie auch will. Wer aber mit Wissen und Willen einen Zustand schafft, aus dem sich eine Gefahr ergibt, die er kennt, der will notwendig auch diese Gefahr (<ref-ruling> E. 2a S. 130).
2.3. Die Vorinstanz nimmt direkten Vorsatz zweiten Grades an, der vorliegt, wenn der Täter den deliktischen Erfolg als notwendige Folge oder als Mittel zur Erreichung des verfolgten Zwecks in seinen Entschluss miteinbezogen hat, selbst wenn dieser ihm gleichgültig oder sogar unerwünscht sein mag. Der Erfolg braucht nicht das direkt vom Täter erstrebte Ziel zu sein. Es ist mithin nicht erforderlich, dass er die Verwirklichung der Gefahr gewollt hat, denn dann wäre er wegen vorsätzlicher Begehung des entsprechenden Verletzungsdelikts strafbar (Urteil 6B_913/2016 vom 13. April 2017 E. 1.1.1 mit Hinweisen).
Die monierte Aussage erging im folgenden Zusammenhang: Auf die polizeiliche Nachfrage, ob er sich das Leben habe nehmen wollen?, anwortete der Beschwerdeführer: "Ja, das ist richtig. Ich wollte mich umbringen." Ergänzend wollte der Verteidiger wissen, ob er zum Zeitpunkt, als er das Feuer gelegt habe, auch noch andere Personen habe verletzen wollen? Er gab zu Protokoll: "Ja, ich wollte dies, wenn ich ehrlich bin. Ich hatte die Schnauze total voll" (Urteil S. 29). Vor der Vorinstanz erklärte er, er habe niemanden verletzen bzw. töten wollen. Die Vorinstanz legt der "Aussage der ersten Stunde" mehr Gewicht bei; hinzu komme, dass er dabei auf die Frage seines Verteidigers geantwortet habe (Urteil S. 30). Sie nimmt aufgrund eingehender tatsächlicher Würdigung an, der Beschwerdeführer habe jedenfalls mit Vorsatz zweiten Grades gehandelt, was zur Erfüllung des subjektiven Tatbestands genüge (Urteil S. 31).
2.4. Entgegen der Ansicht des Beschwerdeführers beruht der Schuldspruch nicht lediglich auf der monierten Aussage, sondern ebenso auf den nach den Kriterien des subjektiven Tatbestands gewürdigten Umständen. Der Schuldspruch veranlasst nicht, die Rechtsprechung zur versuchten qualifizierten Brandstiftung zu überprüfen oder zu ändern (Beschwerde S. 10). Die Strafreduktion begehrt der Beschwerdeführer unter der Voraussetzung des beantragten Schuldspruchs gemäss <ref-law>. Da der vorinstanzliche Schuldspruch bestehen bleibt, ist darauf nicht weiter einzutreten.
3.
3.1. Der Beschwerdeführer macht geltend, es könne nicht angehen, dass eine 24 Jahre alte Person, die einen kleinen Zellenbrand verübt habe, aufgrund des Krankheitsbildes faktisch lebenslang verwahrt werde, obschon Behandlungsmöglichkeiten bestünden. Wo ein Behandlungserfolg, allenfalls über Jahre hinweg, erreicht werden könne, müsse eine stationäre Massnahme angetreten werden können. Eine langfristige Therapie sei - aus welchen Gründen auch immer - gar noch nie durchgeführt worden. Sollte man irgendwann einmal zum Schluss gelangen, die Fortführung der Massnahme sei aussichtslos, könne diese aufgehoben und in eine Verwahrung umgewandelt werden (Beschwerde S. 17 et passim).
3.2. Die Verwahrung soll nach der Botschaft in erster Linie eine Sicherungsverwahrung sein. Sie sei nach dem Grundsatz der Verhältnismässigkeit insofern subsidiär, als sie nicht in Frage komme, solange eine therapeutische Massnahme noch sinnvoll erscheine. Gegenüber psychisch gestörten, gefährlichen Tätern sei somit grundsätzlich zuerst zu prüfen, ob eine Massnahme nach <ref-law> geeignet erscheine, den Täter von weiteren Straftaten abzuhalten. Erst wenn feststehe, dass eine Behandlung nach <ref-law> keinen Erfolg verspreche, solle wenn nötig die Verwahrung angeordnet werden. Damit werde verhindert, dass ein Täter von vornherein als "unheilbar" bezeichnet und in eine Strafanstalt eingewiesen werde. Daraus folge aber auch, dass ein Täter, der bereits mehrfach erfolglos psychiatrisch behandelt worden sei und danach ein Verbrechen begehe, das eine Verwahrung rechtfertige, ohne vorgängige Behandlung verwahrt werden können solle (Botschaft des Bundesrates zur Änderung des Schweizerischen Strafgesetzbuches [...], BBl 1999 1979, 2097; vgl. <ref-ruling> E. 3.2 S. 320).
3.3. Gemäss <ref-law> ordnet das Gericht die Verwahrung an, wenn der Täter eine Katalogtat begangen hat, durch die er die physische, psychische oder sexuelle Integrität einer anderen Person schwer beeinträchtigt hat oder beeinträchtigen wollte, und wenn b) auf Grund einer anhaltenden oder langandauernden psychischen Störung von erheblicher Schwere, mit der die Tat in Zusammenhang stand, ernsthaft zu erwarten ist, dass er weitere Taten dieser Art begeht und die Anordnung einer Massnahme nach <ref-law> keinen Erfolg verspricht.
Das erste Erfordernis einer Verwahrung ist mithin eine Katalogtat (zur "Generalklausel" vgl. <ref-ruling> E. 1.3.3 S. 61), durch die der Täter die physische, psychische oder sexuelle Integrität einer anderen Person schwer beeinträchtigt hat oder beeinträchtigen wollte. Mit der versuchten qualifizierten Brandstiftung liegt formell eine Katalogtat gemäss <ref-law> vor (vgl. Urteile 6B_1203/2016 vom 16. Februar 2017 E. 3.2.2 und Urteil 6B_300/2017 vom 6. Juni 2017 E. 5.2 zur Anwendbarkeit bei versuchter Tatbegehung]). Das Gesetz verweist mit dem Kriterium der schweren Beeinträchtigung ausdrücklich auf den Verhältnismässigkeitsgrundsatz (<ref-ruling> E. 1.3.3 S. 61). Dessen Beachtung schreibt <ref-law> im Massnahmenrecht ganz allgemein vor.
Die Vorinstanz nimmt an, es sei aufgrund der eigenen Aussage des Beschwerdeführers erstellt, dass er durch die Brandlegung auch andere Menschen verletzen wollte und er mithin deren physische Integrität schwer beeinträchtigen wollte. Im schlimmsten Fall hätte die Feuersbrunst zu gravierenden Verletzungen oder gar zum Tod anderer Menschen führen können (Urteil S. 40).
3.4. Dr. med. A._ diagnostizierte eine hebephrene Schizophrenie, eine dissoziale Persönlichkeitsstörung sowie ein Abhängigkeitssyndrom (psychische und Verhaltensstörungen durch multiplen Substanzgebrauch). Zur Rückfallgefahr wies der Gutachter auf drei Begutachtungen, die bereits je eine hohe Rückfallgefahr genannt hätten; die hohe Rückfallgefahr sei aus dem Verlauf ersichtlich. Der Beschwerdeführer habe im Laufe der Jahre gelernt, durch Gewaltandrohungen, direkte Gewaltanwendung und Suizidandrohungen erreichen zu können, was er im Moment gerade möchte. Ohne adäquate Therapie müsse die Gefahr erneuter Tätlichkeiten oder schwerwiegender Übergriffe als sehr hoch bezeichnet werden. Auch weitere Brandstiftungen seien zu erwarten, wobei vor allem Institutionen betroffen seien, in denen er zwangsweise untergebracht werde; dies um seinen Willen durchzusetzen (Urteil S. 42 f., 44).
Dr. med. B._ zog eine hebephrene Schizophrenie in Zweifel, erachtete aber eine Anfälligkeit für psychotische Dekompensationen für zweifelsfrei vorhanden; er attestierte weiter eine leichte Intelligenzminderung (bejahte allerdings eine sozialmanipulative Kompetenz, die insbesondere in der Konfrontation mit dem Rechtssystem gerne ausgespielt werde, so um aus den Settings herauszukommen; Obergutachten S. 25) und diagnostizierte eine dissoziale Persönlichkeitsstörung mit psychotischen Episoden unklarer Genese, eine Nikotinabhängigkeit sowie einen anamnestisch schädlichen Gebrauch von Dextrometorphan, Kokain und Cannabis. Der Obergutachter ging von einer gewissen Progredienz und einem hohen Rückfallrisiko aus. Der Beschwerdeführer werde auf sehr lange Zeit sichernde und bessernde Massnahmen benötigen, wenn man seinen kriminovalenten Lebensstil ernsthaft stoppen wolle. Eine Therapierbarkeit auf absehbare Zeit müsse massiv in Zweifel gezogen werden. Da er aber weiterhin der Förderung seiner Persönlichkeitsentwicklung bedürfe, werde sein künftiges Regime auf jeden Fall Aspekte der konsequenten Sicherung, aber auch der Sonderbehandlung bei multipler Behinderung einschliessen müssen. An dieser Perspektive könne die Wahl der StGB-Artikelnummer kaum etwas ändern. Eine ordentliche Verwahrung wäre einstweilen vermutlich die realistischere Entscheidung. Die Alternative wäre eine Massnahme gemäss <ref-law>, welche aller Voraussicht nach auf unbestimmte Zeit verlängert werden müsste und die Gefahr mit sich brächte, dass ein zu wenig robustes Milieu erneut Schauplatz von Delikten werden könnte. Eine ambulante Behandlung auf freier Basis gemäss <ref-law> falle mangels genügender Willensstärke ohnehin ausser Betracht (Urteil S. 45 f.).
3.5. Die Vorinstanz erwägt ausführlich die Möglichkeit einer Einweisung im Sinne von <ref-law> (Urteil S. 48 ff.) und prüft dabei die Verfügbarkeit einer "geeigneten Einrichtung" (Art. 56 Abs. 5 i.V.m. Art. 59 Abs. 2 und 3 StGB; Urteil 6B_625/2012 vom 27. Juni 2013 E. 4.2.1). Sie stellt fest, von zehn angefragten Einrichtungen hätten deren neun eine Aufnahme abgelehnt. Einzig die Psychiatrische Universitätsklinik Zürich habe mitgeteilt, dass sich der Beschwerdeführer seit dem 25. Februar 2016 auf ihrer Warteliste befinde. Aufgrund des hohen Aufnahmedrucks für Zürcher Patienten sei allerdings mit sehr langen Wartezeiten zu rechnen. Die Massnahme könne somit auch unter dem Aspekt der Verfügbarkeit einer geeigneten Institution nicht als erfolgversprechend bezeichnet werden (Urteil S. 53).
3.6. Entgegen der Beschwerdeführung steht derzeit keine geeignete Einrichtung für eine stationäre therapeutische Massnahme im Sinne von <ref-law> zur Verfügung. Therapien sind seit langen Jahren im In- und Ausland in allen möglichen Varianten durchgeführt worden. Sämtliche Förderungsversuche mussten abgebrochen werden, wobei der Beschwerdeführer, auch unter Instrumentalisierung seines Gesundheitszustandes, selber bewusst den Abbruch erzwang und ihn öfters beantragt hatte. Angesichts dieser Tatsache, des ständigen Entweichens, der Brandstiftungen sowie seiner Drohungen gegen Leib und Leben und des dreimaligen Messereinsatzes, um seinen Willen durchzusetzen (Sachverhalt A.e und C.b), erheben sich gegen die Anordnung einer therapeutischen institutionellen Massnahme schwerwiegende Bedenken. Wie die Erfahrung unmissverständlich aufzeigt, stellen therapeutische und sozialpädagogische Einrichtungen ein "zu wenig robustes Milieu" (oben E. 3.4) für seine Unterbringung dar.
3.7. Der Krankheitszustand des Beschwerdeführers bedarf offenkundig der therapeutischen Behandlung, die nur stationär überhaupt angegangen werden könnte. Erforderlich wäre unter dem Gesichtspunkt von <ref-law> die hinreichende Wahrscheinlichkeit, dass sich mit der Behandlung in der Normdauer von fünf Jahren eine tatsächliche Reduktion ("une réduction nette") des Rückfallrisikos erreichen liesse (<ref-ruling> E. 3.4.1 S. 321; Urteil 6B_866/2017 vom 11. Oktober 2017 E. 1.5). Ferner sollte ein Insasse nicht a priori als nicht behandelbar erklärt werden, sondern ihm nach Möglichkeit die notwendige Betreuung angeboten werden (oben E. 3.2). Noch jungen Straftätern (der Beschwerdeführer weist Jahrgang 1992 auf) sollte die durch das Massnahmenrecht gegebene Chance einer heute noch möglichen Förderung ihrer Persönlichkeitsentwicklung eröffnet werden. Das Gesetz misst der Behandlungsbereitschaft des psychisch gestörten Straftäters zunächst keine besondere Bedeutung zu. Fehlende Einsicht kann zum typischen Krankheitsbild gehören (Urteil 6B_866/2017 vom 11. Oktober 2017 E. 1.6.3).
3.8. Alle solchen Überlegungen führen nicht aus dem Dilemma heraus, in das sich die Vorinstanz in ihrer Entscheidung versetzt sieht. Nach dem Obergutachter muss eine Therapierbarkeit auf absehbare Zeit massiv in Zweifel gezogen werden (Obergutachten S. 38). Ein künftiges Regime benötigte in jedem Fall eine konsequente Sicherung. An dieser Perspektive könne die Wahl der StGB-Artikelnummer kaum etwas ändern. Im Ergebnis schlägt er die ordentliche Verwahrung als zurzeit einzig realistische Entscheidung vor, da eine Massnahme gemäss <ref-law> "die Gefahr mit sich brächte, dass ein zu wenig robustes Milieu erneut zum Schauplatz von Delikten (z.B. Gewalt und Drohung mit dem Zweck der Austrittserzwingung) werden könnte" (Obergutachten S. 39), d.h. eine Gefährdung des Pflegepersonals an Leib und Leben prognostisch angenommen werden müsste. Die Progredienz gewaltförmiger Willensdurchsetzung ist nicht zu verkennen. Eine institutionelle therapeutische Massnahme lässt sich nur zwecks Reduzierung des Rückfallrisikos durch Verbesserung der in der zu behandelnden Person liegenden Faktoren anordnen und aufrecht halten. Sie kann nicht vorwiegend zur Sicherung angeordnet werden (vgl. <ref-ruling> E. 1.3 S. 204).
3.9. Hinzuweisen ist weiter auf die Bestimmung von <ref-law>: Solange die Gefahr besteht, dass der Täter flieht oder weitere Straftaten begeht, wird er in einer geschlossenen Einrichtung behandelt. Er kann auch in einer Strafanstalt nach <ref-law> behandelt werden, sofern die nötige therapeutische Behandlung durch Fachpersonen gewährleistet ist. Dabei handelt es sich nicht um eine eigenständige stationäre therapeutische Massnahme. Dennoch erscheint es sinnvoll, dass sich das Sachgericht in seinen Urteilserwägungen - nicht jedoch im Urteilsdispositiv - zu der Notwendigkeit eines geschlossenen Massnahmenvollzugs äussert und den Vollzugsbehörden eine geschlossene Unterbringung des Betroffenen unverbindlich empfiehlt, wenn es die Voraussetzungen von <ref-law> im Urteilszeitpunkt als erfüllt erachtet (<ref-ruling> E. 2.4.4 S. 9 und E. 2.5 S. 10). Die geschlossene Unterbringung wurde von den Vollzugsbehörden bereits in zahlreichen Varianten erfolglos angeordnet. Es erwiese sich deshalb nicht als vertretbar, den Vollzugsbehörden erneut ein derartiges aussichtsloses Vorgehen gerichtlich zu empfehlen. Dass der Beschwerdeführer auf eine stationäre therapeutische Massnahme drang (oben C.e), widerspricht seinem bisherigen Verhalten und erscheint zwecks Abwendung der Verwahrung motiviert (vgl. Urteil 6B_954/2016 vom 28. September 2017 E. 1.2.3 ["purement stratégique"]).
Ferner muss das bereits mehrmals durchgeführte Verfahren, den Beschwerdeführer nach Aufhebung der therapeutischen Massnahmen wegen Aussichtslosigkeit auf freien Fuss zu setzen, von vornherein ausscheiden. Die Strafbehörden sähen sich nach aller Erfahrung sowie den eindeutigen gutachterlichen Rückfallprognosen in Kürze wiederum vor die heutige Entscheidsituation gestellt, wobei zwischenzeitlich bedeutend schwerwiegendere Gewaltstraftaten nicht mehr in einem vertretbaren Mass ausgeschlossen werden könnten.
Schliesslich ist darauf hinzuweisen, dass die Anlasstat zwar eine Katalogtat darstellt (oben E. 3.3), aber zweifellos für sich genommen eine Massnahme gemäss <ref-law> nicht zu rechtfertigen vermöchte. In dieser Tatsache liegt auch in casu keine Besonderheit, da eine Katalogtat eine Verwahrung regelmässig noch keineswegs indiziert. Während für den Schuldspruch die Tat als solche massgebend ist, sind für die Massnahmenanordnung die sich darin manifestierende Geisteshaltung nach den Kriterien von Art. 64 Abs. 1 lit. a und b StGB sowie die Therapiebedingungen und -möglichkeiten unter Einbezug der bisherigen strafrechtlich relevanten Vorkommnisse und Entscheidungen einschliesslich der Gefährlichkeitsprognose wesentlich. Auch ist zu beachten, dass Personen mit psychotischen Störungen signifikant häufiger gewalttätig sind. Komorbidität mit Substanzmissbrauch erhöht das Delinquenzrisiko (HEER/HABERMEYER, in: Basler Kommentar, Strafrecht, 3. Aufl. 2013, N. 40 zu <ref-law>).
3.10. Der "Sachverhalt" gibt die Förder- und Therapiebemühungen sowie die auch krankheitsbedingte Obstruktion mit einer abstrahierenden Darstellung verkürzt wieder. Sämtliche Bemühungen scheiterten. Festzustellen sind immerhin 12 Jahre der intensiven, pädagogischen und therapeutischen Betreuung (Obergutachten S. 36).
Zurzeit ist keine institutionelle therapeutische Lösung mehr in Sicht. Es verbleibt nach dem massgebenden Sachverhalt (<ref-law>) einzig die noch in Betracht fallende realistische Entscheidung ultima ratio im Sinne der angeordneten Verwahrung gemäss <ref-law>. In der Verwahrung wird der Täter psychiatrisch betreut, wenn dies notwendig ist (<ref-law>; vgl. Urteil 6B_954/2016 vom 28. September 2017 E. 1.1.2). Der Obergutachter verweist auf Anstalten, die "mit dieser Aufgabe fertigwerden" könnten (Obergutachten S. 39). Der Beschwerdeführer wird nicht "faktisch lebenslang verwahrt" (oben E. 3.1). Die Verwahrung wird, wie im Obergutachten (S. 38 f.) ausgeführt, bei genügenden Entwicklungsanstrengungen des Beschwerdeführers und einwandfreier Bewährung abgeändert und/ oder auch einmal wieder bedingt aufgehoben werden können.
4.
Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege ist gutzuheissen. Es sind keine Kosten zu erheben. Dem Beschwerdeführer ist sein Rechtsvertreter als Anwalt zu bestellen, und dieser ist aus der Bundesgerichtskasse zu entschädigen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2.
Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird gutgeheissen.
3.
Es werden keine Gerichtskosten erhoben.
4.
Der Rechtsvertreter des Beschwerdeführers, Rechtsanwalt Adrian Scarpatetti, Landquart, wird aus der Bundesgerichtskasse mit Fr. 3'000.-- entschädigt.
5.
Dieses Urteil wird den Parteien und dem Kantonsgericht von Graubünden, I. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 25. Oktober 2017
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Denys
Der Gerichtsschreiber: Briw