一级消防工程师考试消防基础知识之火灾

知识点1:火灾的定义、火灾的分类与火灾的危害

一、火灾的定义

火灾是指在时间或空间上失去控制的燃烧。

二、火灾的分类

(一)按照燃烧对象的性质分类

A类火灾:固体物质火灾;B类火灾:液体或可熔化固体物质火灾;C类火灾:气体火灾;D类火灾:金属火灾;E类火灾:电气火灾;F类火灾:烹饪器具内的烹饪物火灾。

(二)依据火灾事故造成的灾害损失程度分类

1.特别重大火灾:指死亡30人及以上,或者100人及以上重伤,或者1亿元及以上直接经济损失的火灾。

2.重大火灾:指造成10人及以上30人以下死亡,或者50人及以上100人以下重伤,或者直接经济损失5000万及以上1亿元以下的火灾。

3.较大火灾:指造成3人及以上10人以下死亡,或者10人及以上50人以下重伤,或者直接经济损失1000万元及以上5000万元以下的火灾。

4.一般火灾:指造成3人以下死亡,或10人以下重伤,或者直接经济损失1000万以下的火灾。

三、火灾的危害

危害生命安全、造成经济损失、破坏文明成果、影响社会稳定、破坏生态平衡。

知识点2:火灾发生的常见原因

电气使用不慎、吸烟不慎、生活用火不慎、生产作业不慎、玩火、放火、雷击。

知识点3:建筑火灾发展及蔓延的机理

一、建筑火灾蔓延的传热基础

热量传递有三种基本方式,即热传导、热对流和热辐射。

(一)热传导

热传导又称导热,术语接触传热,是介质内传递热量而又没有各部分之间相对的宏观位移的一种传热方式。(铜的导热系数较高)

(二)热对流

热对流又称对流,是指流体各部分会见发生相对位移,冷热流体相互掺混引起热量传递的方式。一般而言,建筑发生火灾过程中,通风空洞面积越大,热对流的速度越快;通风孔洞所处位置越高,对流速度越快。热对流对初起火灾的发展起重要作用。

(三)热辐射

敷设是物体通过电磁波来传递能量的方式,敷设换热是物体间以辐射的方式进行的热量传递。与热传导和热对流不同的是,热辐射在传递能量时不需要互相接触即可进行。

二、建筑火灾烟气的流动过程

火灾发生在建筑内时,烟气流动的方向通常是火势蔓延的一个主要方向。500℃以上烟气所到之处,遇到的可燃物都有可能被引燃。建筑内墙门、窗、楼梯间,竖井管道,穿墙管线,闷顶以及外墙面开口等成为烟气蔓延的主要途径。

(一)烟气流动的路线及特点

建筑发生火灾时,烟气扩散蔓延主要呈水平流动和垂直流动。在建筑内部,烟气流动扩散一般有三条路线:第一条,也是最主要的一条:着火房间→走廊→楼梯间→上部各楼层→室外。第二条:着火房间→室外。第三条:着火房建→相邻上层房间→室外。

1.着火房间内的烟气流动

火灾过程中,由于热浮力作用,燃烧产生的热烟气从火焰区直接上升到达楼板或者顶棚,然后会改变流动方向沿顶棚水平扩散。由于受冷空气掺混以及楼板、顶棚等建筑围护结构的阻挡,水平方向流动扩散的烟气温度逐渐下降并向下流动。逐渐冷却的烟气和冷空气流向燃烧区,形成了室内的自燃对流流动,火越烧越旺,如图所示,着火房间内顶棚下方逐渐积累形成稳定的烟气层。

着火房间内的自然对流流动
着火房间内的自然对流流动

(1)烟气羽流。

火源上方的火羽流示意图
火源上方的火羽流示意图

(2)顶棚射流

理想化顶棚射流示意图
理想化顶棚射流示意图

(3)烟气层沉降

2.走廊的烟气流动

随着火灾的发展,着火房间上部烟气层会逐渐增厚。如果着火房间设有外窗或专门的排烟口时,烟气将从这些开口排至室外。若烟气的生成量很大, 致使外窗或专设排烟口来不及排除烟气,烟气层厚度会继续增大。当烟气层厚度增大到超过挡烟垂壁的下端或房门的上缘时,烟气就会沿着水平方向蔓延扩散到走廊中区。着火房间内烟气向走廊的扩散流动是火灾烟气流动的主要路线。火灾试验表面,烟气在走廊中的流动是呈层流流动状态的,这个流动过程有2个特点:一是烟气在上层流动,空气在下层流动;二是烟气层的厚度在一定能够的流程内能维持不变,从着火房间排向走拉个的烟气出口算起,可达20-30m。

3.竖井中的烟气流动

走廊中的运气除了向其他房间蔓延外,还要向楼梯间、电梯间、竖井、通风管道等部位扩散,并迅速向上层流动。

烟气在走廊流动过程中的下降状况
烟气在走廊流动过程中的下降状况
1-顶棚 2-墙壁 3-地板 4-烟气 5-空气

烟气在竖井流动过程中,当竖井内部温度比外部高时,相应内部压力也会比外部高,此时,如果竖井的声部和下部都有开口,气体会向上流动,且在一定高度形成压力中性平衡。对于开口截面面积较大的建筑,相对浮力所引起的压差而言,气体爱竖井内流动的摩擦阻力可以忽略不计,由此可认为竖井内流动的驱动力仅为浮力。

(二)烟气流动的驱动力

火灾中,可燃物燃烧过程中释放的热量会使气体膨胀。同时,由于密度降低,产生的高温烟气具有浮力。热膨胀作用、浮力作用是烟气流动的驱动力。受浮力作用驱动的主要有烟囱效应、火风压和外界风等。

1.烟囱效应。当建筑物内外的温度不同时,室内外空气的密度随之出现差别,将引发浮力驱动的流动。烟囱效应是造成引起竖向流动的主要因素。

2.火风压。火风压是指建筑物内发生火灾时,在起火房间内,由于温度上升,气体迅速膨胀,对楼板和四壁形成的压力。

烟囱效应和火风压不同,它能影响全楼。

三、建筑室内火灾发展的阶段

对建筑室内火灾而言,通常最初发生的某个房间的某个部位,然后可能由此蔓延到相邻的部位或房间以及整个楼层,最后蔓延到整个建筑物。

在不受干预的情况下,室内火灾发展过程大致可分为初期增长阶段(也称轰然前阶段)、充分发展阶段(也称轰然后阶段)和衰减阶段。

建筑室内火灾温度-时间曲线

(一)初期增长阶段

初期增长阶段从室内出现明火算起。此阶段属于燃料控制型火灾。

(二)充分发展阶段

当室内温度继续上升到一定程度时,会出现燃烧面积和燃烧速率瞬间迅速增大,室内温度突增的现象,即轰然,标志着室内火灾由初期增长阶段转变为充分发展阶段。进入充分发展阶段后,室内所有可燃物表面开始燃烧,室内温度急剧上升,可高达800-1000度。此阶段属于通风控制型火灾。此阶段火焰会从房间的门、窗等开口处向外喷出,沿走廊、吊顶迅速向水平方向以及通过竖向管井、共享空间等纵向空间蔓延扩散,使邻近区域收到火势的威胁,这是室内火灾最危险的阶段。

(三)衰减阶段

在火灾全面发展阶段的后期,随着室内可燃物数量的减少,燃烧速度减慢,燃烧强度减弱,温度逐渐下降。一般认为当室内平均温度下降到其峰值的80%时,火灾进入衰减阶段。

四、建筑室内火灾的特殊现象

室内火灾发展过程中出现的轰然现象,是火灾发展的重要转折点。轰然的时间较短,只有数秒或者几分钟,因此把它看做一种现象,而不是一个阶段。回燃则是建筑火灾过程中发生的具有爆炸性的特殊现象,对人身财产安全、建筑结构本身均易造成较大的威胁和破坏。

(一)轰然

轰然是指室内伙子由局部燃烧向所有可燃物表面度燃烧的突然转变,室内轰然四一种瞬态过程,其中包含着室内温度、燃烧范围、气体浓度等参数的剧烈变化。判断轰然出现的三种情况:一是顶棚附近的气体温度超过某一特定值(约600℃);二是地面的辐射热通量超过某一特定值(约20kW/㎡);三是火焰从通风开口喷出。影响轰然发射管的重要因素包括室内可燃物的数量,燃烧特性与布局,房间的大小与形状,房间开口的大小、位置与形状,室内装修装饰材料热惯性等。

轰然发生之前火场可能出现以下征兆:

1.屋顶的热烟气层开始出现火焰。

2.出现滚燃现象。

3.热烟气层突然下降。

4.温度突然增减。

(二)回燃

回燃是指当室内通风不良、燃烧处于缺氧状态时,由于氧气的引入导致热烟气发生爆炸性或快速的燃烧现象。回燃通常发生在通风不良的是诶火灾门、窗打开或者被破坏的时候。回燃产生的高温高压和喷出火球不仅会对人身安全产生极大威胁,而且还会对建筑结构本身造成较大破坏。

回燃发生前的征兆,如果身处室外,可能观察到的征兆包括:着火房间开口较少,通风不良,蓄积大量烟气;着火房间的门或窗户上有油状沉积物;门、窗及其把手温度高;开口处流出脉动式热烟气;有烟气被倒吸入室内的现象。如果身处室内,向室内看去,可能观察到的征兆包括:室内热烟气层中出现蓝色火焰;听到吸气声或呼啸声。但回燃发生前的征兆并不稳定,有时回燃发生前只能观察到一两种征兆。

知识点4:防火和灭火的基本原理与方法

一、防火的基本方法

预防火灾发生的基本方法应从限制燃烧的三个基本条件入手,并避免他们互相作用。

控制可燃物。以难燃、不燃材料替代可燃材料;降低可燃物质在空气中的浓度;在车间或库房采取全面通风或局部排风,使可燃物质不宜积聚;将可燃物与化学性质相抵触的其他物品隔离保存,并防止“跑、冒、滴、漏”。

隔绝助燃物。对于易燃物品,可采取隔绝空气的方法来储存;在有的生产、施工环节,通过在设备容器中充装惰性介质保护等。

控制引火源。对于几种常见的引火源,通常的做法有禁止明火、控制温度、使用无火花和静电消除设备、接地避雷、设置火星熄灭装置等。

二、灭火的基本原理和方法

1.冷却灭火

在一定条件下,将可燃物的温度降到着火点以下,燃烧即会停止。对于可燃固体,将其冷却在燃点以下;对于可燃液体,将其冷却在闪点以下,然杀哦哦反应就可能会中止。用水扑灭一般固体物质引起的火灾,主要是通过冷却作用来实现的。在用水灭火的过程中,水大量地吸收热量,使燃烧物的温度迅速降低,使火焰熄灭,火势得到控制,火灾终止。水喷雾灭火系统的水雾,其水滴直径细小,表面积大,和空气接触范围大,极易吸收热气流的热热量,也能很快地降低温度,效果更为明显。

2.隔离灭火

将可燃物与氧气、火焰隔离,就能中止燃烧、扑灭火灾。例如,自动喷水-泡沫联用系统在喷水的同时喷出泡沫,泡沫覆盖于燃烧液体或固体表面,在发挥冷去呃呃作用的同时,将可燃物与空气隔开,从而可以灭火,

3.窒息灭火

可燃物的燃烧是氧化作用,需要爱最低氧浓度以上才能进行,低于最低氧浓度,燃烧并不能进行,火灾即被扑灭。一般氧浓度低于15%时,就不能维持燃烧。当空气中水蒸气浓度达到35%时,燃烧即停止,这也是窒息灭火的应用。

4.化学抑制灭火

由于有焰燃烧是通过链式反应进行的,如果能有效抑制自由基的产生或降低火焰中的自由基浓度,即可使燃烧中止。化学抑制灭火的常见灭火剂有干粉灭火剂和七氟丙烷灭火剂。化学抑制灭火速度快,使用得当可有效扑灭初起火灾,减少人员伤亡和经济损失,该方法对于有焰燃烧火灾效果好,二对于深位火灾由于渗透性较差,灭火效果不理想。条件许可的情况下,采用化学抑制灭火的灭火剂与水、泡沫等灭火剂联用取得明显效果。

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