消防安全技术实务第一篇消防基础知识第一章燃烧

第一节 燃烧的本质与条件

燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光和(或)发烟现象。

只发生在固体物质表面的燃烧称为无焰燃烧。松散多孔的固体可燃物常常伴有无焰燃烧,例如焦炭、香火、香烟等。发生在蒸汽或气体状态下的燃烧称为有焰燃烧。气体、液体只会发生有焰燃烧;容易热解、升华或溶化蒸发的固体主要为有焰燃烧。

一、燃烧条件

燃烧三要素:可燃物、助燃物和引火源。

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着火三角形

二、燃烧的链式反应理论

着火四面体来表示有焰燃烧的四个条件,即可燃物、助燃物、引火源和链式反应自由基。

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第二节 燃烧类型及其特点

一、按燃烧形成的条件和发生瞬间的特点分类

(一)着火

可燃物在与空气共存的条件下,当达到某一温度时,与引火源接触即能引起燃烧,并在引火源离开后仍能持续燃烧,这种持续燃烧的现象叫做着火。可燃物着火一般分为两类:

1.点燃(或称强迫着火)

2.自燃。自燃又分为化学自燃和热自燃。

(二)爆炸

爆炸是指物质由一种状态迅速地转变成另一种状态,并在瞬间以机械功的形式释放出巨大的能量,或是气体、蒸汽在瞬间发生剧烈膨胀等现象。

二、按燃烧物形态分类

(一)气体燃烧

1.气体的扩散燃烧

气体的扩散燃烧即可燃气体与氧化剂互相扩散,边混合边燃烧。例如家用煤气燃烧。

扩散燃烧的特点为:燃烧比较稳定,火焰温度相对较低,扩散火焰不运动,可燃气体与气体氧化剂的混合在可燃气体喷口进行,燃烧过程不发生回火现象(火焰缩入火孔内部的现象)。

2.气体的预混燃烧

气体的预混燃烧是指可燃气体预先同空气(或氧气)混合,遇引火源产生带有冲击力的燃烧。例如氧乙炔焊。

预混燃烧的特点为:燃烧反应快,温度高,火焰传播速度快,反应混合气体不扩散,在可燃混合气体中引入一个火源即产生一个火焰中心,称为热量与化学活性粒子集中源。

(二)液体燃烧

1.液体燃烧过程

液体可燃物燃烧时,火焰并不紧贴在液面上,而是在空间的某个位置。这表明在燃烧钱,液体可燃物先蒸发形成可燃蒸汽,可燃蒸汽发生扩散并与空气参混形成可燃混合气,着火燃烧后在空间某处形成火焰。液体可燃物能否发生燃烧与液体的蒸汽压、闪点、沸点和蒸发速率等参数密切相关,燃烧速率的快慢与液体可燃物的燃点和化学活性密切相关。

2.不同类别液体燃烧特性

可燃液态烃类燃烧产生橘色火焰并散发浓密的黑色烟云。醇类燃烧时,产生透明的蓝色火焰,几乎不产生烟雾。某些醛类燃烧时,液体表面伴有明显的沸腾状,这类物质的火灾较难扑灭。多种成分混合液体燃烧时,例如原油会按沸点的高低,先蒸发出不同的可燃气体组分。

3.液体燃烧的特殊现象

(1)闪燃。闪燃是指可燃性液体挥发出来的蒸汽与空气混合达到一定的浓度或者可燃性固体加热到一定温度后,遇明火发生一闪即灭的燃烧。闪燃是引起火灾事故的先兆之一。闪点则是指易燃或可燃液体表面产生闪点的最低温度。

(2)沸溢。含有水分、黏度较大的重质石油产品,例如,原油、重油、渣油、沥青油等燃烧时,其中的水汽化不易挥发形成膨胀气体使液面沸腾,沸腾的水蒸气带着燃烧的油向空中飞溅,这种现象称为沸溢(扬沸和喷溅)。

沸溢形成必须具备三个条件:

1)原油具有形成热波的特性,即沸程宽,密度相对较大。

2)原油中含有乳化水,水遇热波变成蒸汽。

3)原油黏度较大,使水蒸气不容易从下向上穿过油层。

(3)喷溅。在重质油品燃烧过程中,随着热波温度的逐渐升高,热波向下传播的距离也不断加大。挡热波达到水垫时,水垫的水大量蒸发,蒸汽体积迅速膨胀,以至于把水垫上面的液体层抛向空中,向罐外喷射,这种现象叫做喷溅。一般情况下,发生沸溢要比发生喷溅的时间早得多。发生沸溢的时间与原油的种类、水分含量有关。喷溅的发生的时间与油层厚度、热波移动速度及油的燃烧线速度有关。

对油池火灾而言,要避免喷溅现象的发生。

(三)固体燃烧

1.蒸发燃烧

硫、磷、钾、钠、蜡烛、松香等可燃固体熔点较低,在受到火源加热时,先熔融蒸发,随后蒸汽与氧气发生燃烧反应,这种形式的燃烧一般称之为蒸发燃烧。樟脑、萘也可看作蒸发燃烧。

2.表面燃烧

木炭、焦炭、铁、铜等可燃固体的燃烧,会在其表面由氧气和可燃物直接作用而发生,这种燃烧方式称为表面燃烧。表面燃烧是一种无焰燃烧,有时也称为异相燃烧。

3.分解燃烧

可燃固体在受到火源加热时,先发生热解、气化反应,随后分解出的可燃性气体与氧气发生燃烧反应,形成气相火焰,这种然生称为分解燃烧。常见的天然物质,例如,木材、草、棉花、煤等,以及人工合成物质,例如,橡胶、塑料、纺织品等,都能发生分解燃烧。

4.阴燃

可燃固体在空气不流通、加热温度较低、分解出的可燃挥发分较少或逸散较快、含水分较多等条件下,往往发生只冒烟而无火焰的燃烧现象,称为阴燃。阴燃是固体材料特有的燃烧形式。

各种燃烧形式的划分不是绝对的,有些可燃固体的燃烧往往包含两种或两种以上形式。

三、按可燃物与助燃物混合方式分类

按照可燃物与助燃物在燃烧前是否接触、是否充分混合,有焰燃烧可分为扩散燃烧和预混燃烧。

四、燃烧性能参数

可燃液体火灾危险性主要评价指标是闪点、自燃点,可燃固体火灾危险性主要评价指标是燃点、自燃点,可燃气体则以自燃点、爆炸极限和最小点火能作为火灾危险性评价指标。

(一)闪点

闪点是指在规定的试验条件下,可燃性液体或固体表面产生的蒸气在试验火焰作用下发生闪燃的最低温度。

闪点是可燃性液体性质的主要标志之一,是衡量液体火灾危险性大小的重要参数。闪点越低,火灾危险性越大。闪点与可燃性液体的饱和蒸气压有关,饱和蒸气压越高,闪点越低。当液体的温度高于其闪点时,液体随时有可能被引火源引燃或发生自燃。

少数固体也会存在闪燃现象。

闪点是判断液体火灾危险性大小及对可燃液体进行分类的主要依据。闪点越低,其火灾危险性越大。闪点小于28摄氏度的为甲类;闪点不小于28摄氏度,但小于60摄氏度的为乙类;闪点不小于60摄氏度的为丙类。

(二)燃点

在规定的实验条件下,物质在外部引火源作用下起火并持续燃烧一定时间所需的最低温度,称为燃点。

几种常见可燃物的燃点
几种常见可燃物的燃点

通常,用燃点作为评定固体火灾危险性大小的主要依据之一。

(三)自燃点

在规定条件下,可人物之产生自燃的最低温度称为自燃点。在这一温度时,物质与空气(氧)接触,不需要明火的作用就能发生燃烧。

几种常见可燃物在空气中的自燃点
几种常见可燃物在空气中的自燃点

可燃物的自燃点越低,发生火灾的危险性就越大。

对于液体、气体可燃物,其自燃点受压力、氧浓度、催化、容器的材质和表面积与体积比等因素的影响。而固体可燃物的自燃点,则受受热熔融、挥发物的数量、固体的颗粒度、受热时间等因素的影响。

第三节 燃烧产物及典型物质的燃烧

一、燃烧产物

大部分可燃物属于有机化合物,主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成,燃烧生成的气体有一氧化碳、二氧化碳、丙烯醛、氯化氢、二氧化硫等。

由燃烧或热解作用产生的全部物质称为燃烧产物,分为完全燃烧产物和不完全燃烧产物。

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火灾中的遇难人员大部分是由于吸入毒性气体致死的。

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常见可燃物的燃烧产物

一氧化碳是火灾中人员致死的主要燃烧产物之一,约有50%的人员死亡是由一氧化碳引起的。

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不同浓度的一氧化碳对人的影响

除一氧化碳外,火灾中其他常见有毒气体的来源、生理作用及致死浓度。

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二氧化碳也是主要的燃烧产物之一,虽然无毒,但当达到一定浓度时,会刺激人的呼吸中枢,导致呼吸急促等。

燃烧产物的烟气还具有一定的减光性。

二、几类典型物质的燃烧及其主要燃烧产物

(一)高聚物

有机高分子化合物(简称高聚物),主要以煤、石油、天然气为原料制得。

含有氮的高聚物,燃烧时会有熔滴,会产生一氧化碳、一氧化氮、氰化氢等有毒气体。含有氯的高聚物,有炭瘤,并产生氯化氢气体,有毒且溶于水后有腐蚀性。有木粉填料的酚醛树脂燃烧时会放出有毒的酚蒸汽。

(二)木材和煤

几乎不考,略。

(三)金属

金属燃烧通常热值大、温度高,某些金属燃烧时火焰具有特征颜色。

某些金属燃烧时的火焰颜色
某些金属燃烧时的火焰颜色

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