《消防燃烧学基础》PPT课件.ppt

第二章消防燃烧学基础 四川警察学院治安系 主要内容 第一节燃烧的本质第二节链锁反应理论第三节燃烧的条件第四节燃烧分类第五节燃烧产物及火灾的分类第六节热传播 火灾蔓延 的途径 第一节燃烧的本质 一 燃烧的本质1 燃烧众所周知 燃烧俗称 火 火 又是与燃烧分不开的 凡是看到火 必有一种东西在燃烧 否则就不会有火 人们在日常生活中司空见惯的热 光 烟等都是燃烧的一些可以直观感觉到的表面现象 那么什么是燃烧呢 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 或者 发烟现象 1 光 燃烧区域的温度较高 使其中高热的固体粒子和某些不稳定 或受激发 的中间分子内电子发生能级跃迁 从而发出各种波长的光 2 火焰 发光的气相燃烧区域就是火焰 它的存在是燃烧过程中最明显的标志 3 烟 由于燃烧不完全等原因 会使产物中混有一些微小颗粒 这样就形成了烟 2 燃烧学说 在古代 人们对火有各种认识 例如 我国五行说中的 金 木 水 火 土 古希腊四元说中的 水 土 火 气 古印度四大说中的 地 水 火 风 都有 火 在古人看来 火是万物之源 由于科学技术条件和生产力水平的限制 那时人们不可能揭示火的本质 随着科学的发展 火在生产和生活中的应用日益广泛 就迫使人们想要弄清火的本质 于是 许多人开始对燃烧现象进行观察研究 因而也产生了种种对燃烧现象的解释 其中有代表性的有三种 一 燃素说 这是17世纪到18世纪 在欧洲影响最大 流传最广的一种解释燃烧现象的学说 该学说认为 1 火是由无数细小而活泼的微粒构成的物质实体 由这种火微粒构成的元素就是燃素 2 所有可燃物都含有燃素 并且在燃烧时将燃素释放出来 变为灰烬 不含燃素的物质不能燃烧 3 物质在燃烧时之所以需要空气 是因为空气能吸收燃素 燃素说在欧洲流行了一个世纪 曾解释过许多化学现象 但是 它的建立不是以科学为基础的 因而不能解释全部的燃烧现象 也必定经不起实践的检验 许多人也曾对它提出怀疑 但较长时间没有解开这个谜 二 燃烧氧学说 1774年英国化学家普利斯特丽 在实验室制得了氧 后来法国化学家拉瓦锡在普利斯特丽发现氧的基础上又作大量的科学试验 并对所有实验结果进行综合分析和归纳 推翻了当时流行已久的燃素学说 提出了关于火的氧化理论 燃烧氧学说 并于1777年公布于世 该学说认为 燃烧是可燃物与氧的化合反应 同时发光 放热 燃烧氧学说的建立 使燃烧这一自然界之谜才真正被人们所认识 但是 燃烧氧学说仅能解释燃烧是可燃物与氧的化合反应 但这一反应是如何进行的 要经过哪些步骤 受哪些因素的影响等等 还未能给予解答 三 链锁反应理论 在本世纪二十年代 由于化学动力学的发展 自由基 链 反应理论问世 这一理论无疑对燃烧学是一个很大推动 许多从事燃烧研究的科学家对这一理论非常感兴趣 他们把链反应理论应用于研究燃烧动力学 二十世纪三十年代 前苏联科学家谢苗诺夫等人创建了燃烧反应动力学的链锁反应理论 这就解决了燃烧的历史问题 使人们对燃烧的本质有了更深刻的认识 随着科学的发展 对燃烧的认识还将不断完善和深化 从而必将促进消防科学的飞速发展 3 燃烧的本质 那么 什么是燃烧的本质呢 人类对火的认识 已经有几十万年的历史了 从钻木取火 到后来发现热可以从各种能量转换 是经亿万人的长期用火实践和大量的科学实验证明 燃烧的本质表现在 1 燃烧是一种化学反应 2 燃烧必须有放热 发光现象 1 燃烧是一种化学反应 那么 什么是化学反应 即 有新物质生成的反应 例如 铁在潮湿的空气中生锈是一种化学反应 4Fe 3O2 2Fe2O3 铁在潮湿的空气中生锈 为什么说燃烧是化学反应 因为可燃物质在燃烧过程中变成了与原来性质完全不同的新物质 比如 木材 其成分有48 的C 6 的H 40 的O 2 的N 4 的水 在空气中燃烧时变成木炭 灰烬以及CO2和H2O 蒸气 木炭 灰烬看得见摸得着 CO2和水蒸气随烟雾飞散到空气中去了 可见 可燃物质在燃烧前后性质完全变了 所以是化学反应 既然燃烧是一种化学反应 那么 是否化学反应都是燃烧呢 正如狗有四条腿 是否四条腿的都是狗呢 显然 这样的反推当然不成立 这是因为人类生存在物质世界 化学反应就构成了物质世界的千差万别 化学反应非常之多 它们不都是燃烧现象 比如 生石灰遇水发生下列反应 CaO H2O Ca OH 2 Q 可见 生石灰遇水是化学反应并发热 这种热可以成为一种着火源 但它本身不能燃烧 所以贮存生石灰要防水 防潮 不要接触可燃物质 否则会引起火灾 泡沫灭火器内的泡沫生成反应 6NaHCO3 18H2O Al2 SO4 3 3Na2 SO4 3 2Al OH 3 6CO2 18H2O 这是化学反应 但不放热 不发光 故不能称为燃烧 2 燃烧必须有放热 发光现象 通过前面的讨论可以证明 木材燃烧时 既是化学反应 又有放热 发光现象 所以称为燃烧 泡沫的生成 是由碱性药粉NaHCO3 小苏打 和酸性药粉Al2 SO4 3与H2O起反应后生成的新物质 泡沫 这是一种化学反应 但在反应过程中既没有发光 也没有放热现象 显然不能称为燃烧 生石灰遇水是发热的化学反应 但没有发光现象 所以也不能称为燃烧 在日常生活中 电炉 电灯既可以放热 又可以发光 但断电后电阻丝仍然是电阻丝 这能否称为燃烧呢 当然不能 因为过程是物理变化 没有化学变化 但注意 电灯 电炉可成为一种火源 综上所述 一切燃烧过程都具有下列两个共同特点 1 都有新物质产生 这就是说 燃烧是一种化学反应 2 都伴随有放热发光现象 因此 燃烧的定义 燃烧是可燃物与空气中的氧 氧化剂 作用发生的放热反应 通常伴有火焰 发光和 或 发烟的现象 化学反应是燃烧的实质 热和光是燃烧的物理特征 根据这些特征 就可以将燃烧现象与其它现象区别开来 那么 燃烧为什么发光 放热 燃烧时发光的原因主要有两种 一是由于白炽的固体粒子 如火焰中的碳粒 二是某些不稳定 或受激发 的中间物质 从化学的观点看 放热 一切化学反应都伴随有能量变化 表现在反应中或是吸热 或是放热 燃烧大部分是氧化反应 在化学反应时有旧键的断裂和新键的生成 断键时要吸收能量 活化能 成键时又放出能量 在燃烧反应中 断键时吸收的能量要比成键时放出的能量少 所以都是放热反应 3 燃烧中化学反应类型 由燃烧本质已知 燃烧是一种放热发光的化学反应 从化学角度上讲 化学反应的类型较多 主要有下列六种 1 化合反应 即由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应 A B AB 比如O2 C CO2 2 分解反应 即由一种物质生成两种或两种以上其它物质的反应 AB A B 比如2KClO3 2KCl 3O2 3 置换反应 即由一种单质与一种化合物起反应 生成了另一种单质和另一种化合物 A BC AC B比如 酸和金属反应 Zn 2HCl H2 ZnCl2Zn H2SO4 H2 ZnSO4 4 中和反应 即由酸和碱作用而生成盐和水的反应 5 氧化还原反应 即凡有电子得失的化学反应称为氧化还原反应 6 复分解反应 即两种电解质相互交换离子 生成两种新的电解质 这种反应称为复分解反应 AB CD AD BC 比如NaCl AgNO3 AgCl NaNO3 燃烧中化学反应类型大致有三种 1 简单组成的可燃物直接与氧化合 单质化合 C O2 CO2 4P 5O2 2P2O5 4Na O2 2Na2O 2 化合物先分解后化合 碳氢化物 CH4 2O2 CO2 2H2O 2C2H2 5O2 4CO2 2H2O 3 复杂的分解反应和复分解反应 指含氧物 4C3H5 ONO2 3 硝化甘油 12CO2 10H2O 6N2 2NH4NO3 2N2 4H2O O2 第二节链锁反应理论 通过对燃烧现象的进一步研究 人们发现很多燃烧反应不是直接进行的 而是通过游离基团和原子这些中间产物在瞬间进行的循环链式反应 链锁反应机理认为 在燃烧中存在自由基 燃烧是通过自由基的传递进行的 自由基是物质分子受光 热等作用分裂成的一种瞬变的 不稳定的活性原子或原子团 燃烧的过程就是自由基进行的一系列链式反应 光和热是燃烧过程中的物理现象 一 游离基的产生及特点 一 名词解释1 游离基 自由基 就是单质或化合物由于共价键的破裂而形成的含有不成对的价电子的原子或原子团称为游离基 也可以简述为 凡具有不成对电子的原子或原子团都被称为游离基或自由基 2 共价键就是两个原子以共用电子对形成分子的化合键 称为共价键 共价键具有定向性和饱和性 二 游离基的产生及其特点 1 产生游离基 又称自由基 是化合物或单质分子中的共价键在外界 如光 热 的影响下分裂而成的含有不成对价电子的原子或原子团 2 特点 1 游离基来源于共价键分子 2 共价键分子的共有电子对平分断裂 均裂 就产生游离基 3 游离基没有饱和性 具有很强的活泼性 由于它有比平均分子动能更多的活化性 故一般是很不稳定的 容易自行结合成稳定的分子或与其它物质分子进行反应生成新的游离基 当设法使反应物产生少量的活化中心 游离基时 即可发生链锁反应 反应一经开始 就可经过许多链锁步骤自动发展下去 直至反应物全部变完为止 如活化中心 游离基 全部消失时 链锁反应就会中断 燃烧也就停止 二 链锁反应的简要历程 一 链锁反应概念链锁反应也称链式反应 即由游离基在瞬间进行的循环连续反应 称为链锁反应 二 链锁反应的过程链锁反应一般由三个步骤组成 链引发 链传递 链终止 1 链引发借助于光照 加热等方法使反应物分子断裂产生自由基的过程 称为链引发 2 链传递它是自由基与反应物分子发生反应的步骤 在链传递过程中 旧自由基消失的同时产生新的自由基 从而使化学反应能继续下去 3 链终止自由基如果与器壁碰撞 或者两个自由基复合 或者与第三个惰性分子相撞后失去能量而成为稳定分子 则链被终止 例如 H2 Br2 2HBr由以下反应构成 M Br2 2Br M 链引发 Br H2 HBr H H Br2 HBr Br H HBr H2 Br M 2Br Br2 M 链终止 三 链锁反应的分类 1 直链反应直链反应在链传递过程中每消耗一个自由基的同时又生成一个自由基 直至链终止 在整个链传递过程中 自由基数目始终保持不变 在链传递过程中 自由基数目保持不变的反应称直链反应 2 支链反应所谓支链反应 就是指一个自由基在链传递过程中 生成最终产物的同时产生两个或两个以上的自由基 自由基的数目在反应过程中是随时间增加的 因此反应速率是加速的 第三节燃烧的条件 1 燃烧的要素条件燃烧现象十分普遍 但其发生必须具备一定的条件 作为一种特殊的氧化还原反应 燃烧反应必须有氧化剂和还原剂的参加 此外 还要有引发燃烧的能源 也就是说 燃烧要发生 必须具备三个要素 俗称 火三角 即可燃物 氧化剂和引火源 点火源 无焰燃烧的必要条件 对于有焰燃烧来说 因过程中存在未受抑制的自由基作中间体 因而燃烧三角形需增加一个坐标 形成燃烧四面体 即有焰燃烧的发生需要四个必要条件 可燃物 助燃物 氧化剂 引火源和链式反应 什么是无焰燃烧可燃物 以森林火灾为例 森林中的泥炭 腐殖质和腐朽木等可燃物 加热后因不能分解出足够数量的可燃性气体 燃烧时没有火焰 称为暗火 什么是有焰燃烧可燃物 有焰燃烧可燃物为乔木 灌木 杂草 枯枝落叶等森林可燃物 加热分解后 能产生可燃性气体 经点燃而发生火焰 称为明火 可燃物不论是气体 液体还是固体 也不论是金属还是非金属 也不论是无机物还是有机物 凡是在通常情况下能与空气中的氧或者其他氧化剂发生燃烧反应的物质 均称为可燃物 常见的可燃物的种类是很多的 无机物为 K Na Ca Mg Al粉 Zn粉 H2 CO H2S PH5 HCN等等 有机物为低分子化合物和高分子聚合物 包括 天然气 液化石油 汽油 煤油 棉花 木材等等 助燃物凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质 都可以叫做助燃物 如空气 氧气 氯气 氯酸钾 高锰酸钾 过氧化钠等等 空气是最常见的助燃物 以后如无特别说明 可燃物的燃烧都是之在空气中进行的 助燃物是空气 实质上是与空气中的氧气发生的燃烧反应 引火源 点火源 引火源是指能够使可燃物与阻燃物发生燃烧反应的能量来源 常见的是热能 还有其他的能量 如电能 化学能 光能 机械能等等 这些能量多以热能的形式表现出来 如 明火 高温的表面 摩擦与冲击 自然发热 化学反应热 电火花 光热射线等等 明火是比较强的热源 它可以点燃任何物质 因为火焰的温度约在700 2000 之间 高于可燃物的自燃点 上述三个要素通常称为燃烧三要素 例如生火炉 只有具备了木材 可燃物 空气 助燃物 火柴 火源 三个要素 才能使炉子点燃 2 燃烧的量条件 但是 有时候即使具备了三要素 并且相互结合 相互作用 燃烧也不一定能发生 上述三个条件在数量上的变化 会直接影响燃烧的是否发生和持续进行 例如 氧在空气中的浓度降低至14 16 时 木材的燃烧即停止 实际上 燃烧反应在可燃物 氧化剂和点火源等方面都存在极限值 因此 燃烧的充分条件是 1 一定的可燃物浓度 如果在空气中可燃气体或蒸气的数量不足 虽然有助燃物和着火源 燃烧也不一定发生 如氢气的浓度低于4 时 不能燃烧 在室温20oC的相同条件下 用火柴去点燃汽油和煤油时 汽油能立刻燃烧 而煤油却不燃 这是什么原因呢 这是因为汽油易挥发 在20oC时就能挥发出足够燃烧的可燃蒸气来 达到发生燃烧的浓度 因而发生燃烧 而煤油相对汽油来说 挥发性差一些 在20oC时挥发出的可燃蒸气太少 达不到燃烧的浓度 因而不能发生燃烧 2 一定的含氧量 也就是助燃物要达到一定比例 可燃物燃烧所需要的最低含氧量 在一般场所中 要使可燃物燃烧 就必须有足够的空气 否则 可燃物不能点燃 或者已经燃烧的也要熄灭 这实际上是助燃物不足 例如 将点燃的酒精灯用玻璃罩罩起来 使空气进不去 酒精灯就会自动熄灭 分析玻璃罩内剩余的气体 可发现这些气体中还含有16 左右的氧气 这说明酒精灯和蜡烛等一般可燃物质在空气含氧量低于16 的条件下 就达不到发生燃烧所需要的最低含量 就不能燃烧 而空气中含有21 的氧 因而一般可燃物都能在常温常压下的空气中燃烧 C O2CO2C O2CO 烟的存在 完全燃烧 不完全燃烧 完全燃烧 不完全燃烧 常见物质燃烧的最低含氧量 3 着火源必须有一定的温度和足够的热量 不同的可燃物燃烧时所需要的温度和热量是不同的 要使可燃物和助燃剂发生燃烧反应 必须达到一定量的热量和温度 用一根燃烧着的火柴 可以点燃香烟 织物和纸张 但却不能点燃煤块 这是为什么呢 这实际上是火柴的火焰所具有的温度和热量已经达到了使香烟 织物和纸张燃烧的热量和温度 但却没有达到使煤块燃烧的温度和热量 从烟囱冒出来的炭火星 温度达到600oC 已经超过一般可燃物的燃点 如果落在草垛和棉垛上 有可能引起燃烧 但如果落在木柴上 火星就会很快熄灭 引不起燃烧 这是因为火星的温度虽然很高 达到了木柴的燃点 250 450oC 但由于其热量不够 因此仍然引不起燃烧 常见着火源温度 举例 汽油的最小点火能量为0 2mJ 乙醚为0 19mJ 甲醇为0 215mJ 4 相互作用燃烧的三个基本条件需要相互作用 燃烧才能发生和持续进行 例如在我们的房间内 有桌椅家具等可燃物 有充满空间的空气 有火源电源 燃烧的三个条件都具备 但是并没有发生燃烧现象 这是因为这些条件没有相互作用的缘故 3 燃烧的条件在公安消防工作中应用 物质是燃烧的基础 控制可燃物 就是使可燃物达不到燃爆所需要的数量 浓度 从而消除发生燃爆的物质基础 防止或减少火灾的发生 1 以不燃或难燃材料取代可燃或易燃材料 提高建筑耐火等级在仓库修建 改造时 应尽量采用不燃或难燃材料或作必要的耐火处理 例如同样截面积 20 20cm 的构件 木质材料耐火极限为1小时 而钢筋混凝土材料的耐火极限为2小时 又如木板和可燃材料上涂刷用水玻璃调剂的无机防火漆 其耐火焰温度可达120oC 2 加强通风 使可燃气体 蒸气或粉尘达不到爆炸极限 例如 弹药修理中大量地使用的涂料 溶剂 易挥发出易燃易爆气体 弹药除锈具有较多的粉尘 酸性蓄电池充电室充电时能放出氢气 油料储存及收发作业中挥发油蒸气等 因此 这些场所特别应加强通风 通风排气口的设置要得当 对比空气轻的可燃气体或粉尘 排风口应设在上部 对比空气重的可燃气体或粉尘 排风口应设在下部 通风设备本身应防爆 安装位置应有利于新鲜空气与可燃气体交换 防止可燃气体循环使用 3 密闭可燃物或设备 防止可燃物质挥发 泄漏或可燃物质 空气渗入设备 许多可燃物质具有流动性和扩散性 如盛装涂料 熔剂 油料的容器 若密闭性不好 就会出现 跑 冒 滴 漏 现象 以致在空间发生燃烧 爆炸事故 因此 盛装可燃物质的容器和有关设备 应加强检查和维护 4 加强可燃物质的管理 可燃物质的储存使用必须符合有关规定 如修理工序上所使用的涂料 溶剂 应严格领取制度 限量供应 随用随取 防止工序上积有过多的可燃物质 设备维修时使用的清洗熔剂应限量使用 废料应及时作适当处理 不得倒人下水道或洒向室外或长期存放 储存可燃物质的库房条件应符合防火规定要求 库房周围环境一定距离内不得存放木材 废料等可燃物质 二 消除着火源 火源是物质燃烧必备的三个条件之一 它是火灾的引发因素 在多数情况下 可燃物和助燃物的存在是不可避免的 因此 控制或消除引发火灾的着火源就成为防火防爆的关键 1 消除和控制明火源在有火灾爆炸危险的场所 应有醒目的 禁止烟火 标志 严禁动火吸烟 进入危险区的蒸气机车 应停止抽风 关闭灰箱 其烟囱上装设火星熄灭器 进入危险区的机动车辆 其排气管应戴防火帽 进入危险区的人员 应按规定登记 严禁携带火柴 打火机等 使用气焊 电焊等进行安装维修时 必须按规定办理动火批准手续 领取动火证 并消除物体和环境的危险状态 备好灭火器材 采取防护措施 确保安全无误后 方可动火作业 动火过程中 必须遵守安全技术规程 2 防止电气火花 采取有效措施 防止电气线路和电气设备在开关断开 接触不良 短路 漏电时产生火花 防止静电放电火花 防止雷电放电火花 具休措施见有关章节内容 3 防止撞击火星和控制磨擦热 对机械轴承等转动部位及时加油 保持良好润滑 经常注意清扫附着的可燃污物 防止机械轴承因缺油 润滑不均等 引起附着可燃物着火 在有爆炸危险的场所 应使用有色金属或防爆合金材料制作的工具 进入有爆炸危险的场所 禁止穿带钉子的鞋 地面应用磨碰撞击不产生火花的材料铺筑 三 阻止火势蔓延 阻止火势蔓延 就是阻止火焰或火星窜人有燃烧爆炸危险的设备 管道或空间 或者把燃烧限制在一定范围内不致向外传播 其目的在于减少火灾危害 把火灾损失降到最低程度 这主要是通过设置阻火装置或建造阻火设施来达到 1 阻火器 用于阻止可燃气体或可燃液体蒸气火焰扩展的装置 其阻火原理是根据火焰在管中蔓延的速度随着管径的减小而降低 同时随着管径的减小 火焰通过时的热损失相应增大 致使火焰熄灭 有金属网 波纹金属片 砾石等多种型式 通常安装在油罐 油气回收系统等处 2 防火阀 安装在洞库通风系统中 用以防止火势沿通风管道蔓延的阻火阀门 其工作原理是 防火阀平时处于开启的使用状态 在发生火灾时 依靠易熔合金片或感温 感烟等控制设备在温度作用下关闭起到防火作用 3 火星熄灭器 又称防火帽 是用于熄灭由机械等排放废气中夹带火星的安全装置 通常装在进入危险场所的汽车上 4 防火门 是在一定时间内 连同框架能满足耐火稳定性 完整性和隔热性要求的一种防火分隔物 按耐火极限 分为甲 乙 丙三级 要求各种防火门满足一定的耐火极限 关闭紧密 不能窜入烟火 5 防火墙 专门为减少或避免建筑物 结构 设备遭受热辐射危害和防止火灾蔓延 设置在户外的竖向分隔体或直接设置在建筑物基础上或钢筋混凝土框架上的非燃烧体墙 其耐火极限不低于4小时 6 防火带 是一种由非燃烧材料筑成的带状防火分隔物 通常用于无法设防火墙时 可改设防火带 7 水封井 是一种湿式阻火设施 设置在含有可燃性液体的下水道中 如油库污水系统 用以防止火焰 爆炸波的蔓延扩散 8 防火堤 又称防油堤 是为容纳泄漏或溢出油料的防护设施 设置在地上 半地下油罐的四周 9 围墙 不仅是库区界限和防卫设施 而且是库区防火设施 可以防止外部火向库区蔓延 围墙一般用砖石 钢筋混凝土板柱等材料修建 高度不低于2 5m 在根部留出排水口 并采取措施防止库外山火窜入库区 10 防火道 主要用于延缓山火的蔓延 仓库一般在库区围墙内侧用库房周围要设置防火道 要求防火道宽度 围墙不于50m 地面库周围不小于5 30 洞库口部不小于20m 根据当地干燥季节主导风向在迎风及山坡地段适当加宽 防火道不要留有缺口 不得种植非耐火树种 每年秋冬要清理地面杂草枯叶 11 防火林带 由耐燃树种组成 可以有效地阻止山火蔓延起到隔火防火的作用 仓库防火林带常用耐火 隔热性好的常绿阔叶树类 要求宽度 库区边界林带30m 地面库和洞库周围林带15 20m 第四节燃烧分类 一 按燃烧时可燃物的状态分这里所说的可燃物燃烧时的状态 并不一定是燃烧前的哪种聚集状态 比如 液体的燃烧并不是液体与空气混合燃烧 而是在热的作用下首先蒸发 然后其蒸气与空气混合并燃烧 对于固体 有的固体是直接与空气反应引起燃烧 有的则是先经过熔化 蒸发或分解气化 然后在气相中燃烧 所以燃烧时可燃物的状态不同 燃烧可分为气相燃烧和固相燃烧 1 气相燃烧 即均相燃烧 燃烧时 如果可燃物与助燃物均为气体 那么这种燃烧叫做气相燃烧 又称为均相燃烧 气相燃烧的特征是有火焰产生 气相燃烧是一种最基本的燃烧形式 多数可燃物燃烧时呈气相燃烧 2 固相燃烧 燃烧时 如果可燃物质为固相 即固体状态 那么这种燃烧称为固相燃烧 又叫表面燃烧 固相燃烧的特点是 没有火焰产生 只产生光和热 只有固体燃烧时 才能产生固相燃烧 但并不是所有的固体都能产生固相燃烧 例如S P等非金属可燃固体物燃烧时大都是经过熔化气化进行气相燃烧 对于天然纤维物质 往往气相燃烧和固相燃烧同时存在 因为这类物质受热时不熔化 而是首先分解出可燃气体进行气相燃烧 最后剩下的碳就不能再分解了 则发生固相燃烧 二 按燃烧过程的控制因素分类 按燃烧过程的控制因素不同 可分为扩散燃烧 物理混合控制 和动力燃烧 化学反应控制 两类 1 扩散燃烧 又称稳定燃烧 如果可燃物与助燃物 空气 的混合是在燃烧过程中进行的 即边混合边燃烧 那么这种燃烧则称为扩散式燃烧 比如用煤气 天然气 沼气煮饭就属于扩散燃烧 扩散燃烧速度的快慢 要由扩散 物理混合 速度决定 即扩散多少就烧掉多少 2 动力燃烧 又称爆炸式燃烧 如果可燃物与空气 或其它氧化剂 事先已均匀混合好 并且完全是气相 那么遇火源发生的燃烧称为动力燃烧 有时称爆炸式燃烧 在这种燃烧体系中 混合物已经均匀分布 不需要再混合 所以燃烧速度主要取决于化学反应速度和热扩散速度 动力燃烧特征 速度快 有一定压力 并具有一定破坏性 如煤矿的瓦斯爆炸就属于动力燃烧 动力燃烧与扩散燃烧的区别是 动力燃烧是先混合后燃烧 破坏性较大 难控制 扩散燃烧是边混合边燃烧 燃烧稳定 易控制 三 按着火方式分人们在长期用火和同火作斗争中发现 燃烧主要有下面五种类型 一 闪燃1 闪燃在一定温度下 燃烧液体 含能蒸发的部分可燃固体 例如石蜡 樟脑等 产生的蒸气与空气混合后 达到一定浓度时 遇火源能产生一闪即灭 延续时间少于5秒 的火焰的燃烧现象称为闪燃 可燃物质发生一闪即灭的闪燃现象 是因为在闪点的温度下 蒸发速度较慢 所以蒸发出来的蒸汽仅能维持短时间的燃烧 而来不及提供足够的蒸汽补充维持稳定的燃烧 所以闪燃一下就灭了 但闪燃往往是持续燃烧的先兆 当可燃性液体温度高于闪点时随时都有被点燃的危险 2 闪点在规定的试验条件下 液体 固体 表面能产生闪燃的最低温度称为闪点 常见燃烧液体的闪点 闪点在消防工作中的意义 1 闪点是评定液体火灾危险性大小的依据 液体的闪点越低 其火灾危险性就越大 例如汽油 煤油 柴油的闪点越来越高 相对来说 其火灾危险性相应降低 即汽油的火灾危险性大于煤油 而煤油的火灾危险性大于柴油 一般来说 液体的闪点高于环境温度时 其火灾危险性就相对小了一些 否则 火灾危险性就相对大一些 必须采取相应的安全措施 阻止发生火灾 2 闪点是确定液体燃烧类别的依据 危险货物品名表 GB12268 90 将闪点等于或低于61oC的燃烧液体划分为易燃液体 又根据闪点将易燃液体划分为高 中 低闪点液体 低闪点液体是指闪点低于 18oC的液体 如汽油 乙醚等 中闪点液体是指闪点为 18oC至低于23oC的液体 如苯 乙醇等 高闪点液体是指闪点在23 61oC之间的液体 如煤油 松节油等 3 闪点是确定液体生产 储存火灾危险类别的依据 建筑设计防火规范 GBJ16 87 将生产 储存的火灾危险性分为五类 其中将燃烧液体分在甲 乙 丙三类中 闪点低于28oC的燃烧液体 其生产 储存的火灾危险性为甲类 例如甲醇 丙酮 苯等合成或精制厂房 植物油加工厂浸出车间 苯 甲苯 乙醇 乙醚及60oC的白酒仓库 闪点高于或等于28oC而低于60oC的燃烧液体 其生产 储存的火灾危险为乙类 例如樟脑油提取部位 煤油灌桶间及其仓库等 闪点为60oC及以上的燃烧液体 其生产 储存的火灾危险性为丙类 如香料厂的松油醇部位 油浸变压器室 沥青加工厂房和润滑油 机油 重油仓库等 4 闪点是确定燃烧液体灭火剂供给强度的依据 闪燃是可燃液体的特征之一 但对于少数固体 如萘 樟脑 石蜡等能在室温下挥发或缓慢蒸发出可燃气体 也有闪燃现象 闪点越低 则危险性越大 如 车用汽油的闪点为 39 乙醇闪点为11 木材的闪点在260 左右 二 着火1 着火 可燃物在某温度被火源引燃后 若燃烧所放出的热量足以把邻近的可燃物层提高到燃烧所必须的温度 火焰就蔓延开来 这种可燃物在空气存在下与火源接触而能燃烧 并且在火源移去后任能保持继续燃烧的现象叫着火 2 燃点可燃物开始持续燃烧所需要的最低温度称为燃点或者着火点 部分可燃物质燃点 可燃物质都有燃点 液体或固体在燃点温度或者高于这个温度能发生持续的燃烧 一切可燃物质的燃点都高于闪点 一般来说 易燃液体的燃点比闪点高出1 5oC 而且液体的闪点越低 其燃点与闪点的差数越小 如汽油 二硫化碳 丙酮等闪点低于0oC的液体 其燃点与闪点仅差1oC 而闪点在100oC以上的液体 其燃点要高出闪点30oC以上 因此 燃点仅对可燃固体和高闪点的液体有实际意义 而对易燃液体 燃点就没有意义 因为易燃液体闪点就代表了其危险性 燃点在消防工作中的应用 1 控制温度 使其在可燃物燃点以下 以防止起火 如在熬炼 烘烤和其它高温作业中 其温度控制即以加工物的燃点为依据 2 根据燃点 确定燃烧固体类别 例如易燃固体 是指燃点小于或等于300oC的固体 天然纤维 农副产品除外 如赛璐珞 樟脑等 可燃固体 是指燃点高于300oC的固体 3 根据燃点 决定火场抢救物质先后 在火场上 如果燃点不同的物质处在相同条件下 受到火源作用时 燃点低的先着火 易蔓延 因此在抢救时 要先抢救或冷却燃点低的物质 举例 坐车晕车 汽油是混合物 主要含有C H两种元素组成碳氢化合物 还有硫化物和一些含铅化合物等 燃烧的产物有 H2O CO2 CO 碳氢化合物 氧化氮 SO2等 以其中的一个主要成份辛烷为代表发生反应 C8H18 O2CO2 H2O 在燃烧不完全的时候 有一氧化碳产生 所以味道很重 晕车的人往往一闻到汽油味就觉得厌恶就想吐 当然也有些人很喜欢经常闻嗅汽油味 三 阴燃阴燃是某些固体物质无可见光 无火焰 的缓慢燃烧 通常产生烟和伴有温度升高的现象 阴燃与有焰燃烧的主要区别是 无火焰 与无焰燃烧的主要区别是能热分解出可燃气体 在一定的条件下 阴燃可以转变为有焰燃烧 化工厂化学品阴燃的火灾抢救现场 百货仓库棉织品的阴燃现场 一艘货船阴燃的现场 一些固体可燃物在空气不流通 加热温度较低或含水分较高时会阴燃 如成捆堆放的棉 麻 纸张及大堆垛的煤 草 湿木材等 固体燃烧特点 固体可燃物必须经过受热 蒸发 热分解 固体上方可燃气体浓度达到燃烧极限 才能持续不断地发生燃烧 四 自燃可燃物质在没有外部明火等火源的作用下 因受热或自身发热并蓄热所产生的自行燃烧现象称为自燃 受热自燃如 炒菜锅内的油温度如果过高 就会发生自燃 取暖设备与可燃物距离过近 由于长时间烘烤 可燃物就会自行燃烧 自身发热并蓄热自燃如 浸满豆油的破布 当纤维与油脂的比例为6 3时 经过14个小时即可发生自燃 在规定的条件下 可燃物质产生自燃的最低温度是该物质的自燃点 常见的可燃物质的自然点为 汽油 255 530 灯用煤油 240 290 棉花 407 黄磷 34 等等 自燃的危险性就在于它不需要明火的作用 只要温度达到自燃点就可以发生燃烧 因此不易被察觉和对其进行控制 黄磷自燃 75吨黄磷罐泄漏起火 浓烟笼罩三公里 小知识 磷有白磷 黄磷 红磷 赤鳞 黑磷3种同素异形体 白磷 黄磷 是白色至黄色的半透明固体 很软并像蜡 能自动地转变为稳定的红磷 常温下这种转变非常慢 空气中能被氧化为P2O5 温度超过50 时能着火 自燃 必须保存在水中 防止被空气氧化 没有空气的条件下 加热到250 或者在光照下 都会转变成红磷 白磷不溶于水 可溶于二硫化碳 白磷属高毒类 口服致死量0 1 0 5g 吸入致死量为1mg kg 烟花爆竹中含有的磷是赤磷 又名红磷 红磷是红色粉末 熔点59 性质比较稳定 加热到400 以上才会着火 红磷不溶于水 也不溶于二硫化碳 它是无毒的 用作烟火剂的赤磷 不允许有黄磷 白磷 痕迹 因为黄磷的燃点很低 仅30摄氏度 与其他药物混合制成产品时 很容易自燃 高压下白磷能转变为黑磷 它最稳定 举例 晚上坟场的 鬼火 是由于白 黄 磷的自燃引起的 人的骨骼中富含白磷 而白磷很容易燃烧 稍有摩擦就会燃烧出蓝绿色的火花 夜里更容易现出来 就是鬼火 可燃物质发生自燃的主要方式有 自热自燃 1 氧化发热自燃 如 煤堆自然 2 遇水自燃 如 钠等活泼金属 3 分解放热自燃 如硝化棉 硝化甘油等有机物 4 发酵放热自燃 如稻草 籽棉 树叶 锯末 甘蔗渣等在潮湿的环境中 受热自燃 如 熬炼油 沥青温度过高达到自然点时引起自燃 机械局部过热 引起附近可燃物自燃等等 3 常见自热自燃物质 1 化学品 如黄磷 二硫化碳 赛璐珞等 2 金属类 如钾 钠 镁等轻金属及铝粉 镁粉 锌粉 铝镁合剂等 3 矿物类 如硫化铁 烟煤等 4 植物类 如稻草 麦草 烟叶 籽棉等 5 油脂及制品 主要是植物油 如桐油 亚麻油 葵花子油 及其制品 如油布 油纸 油纱棉等 4 自燃点在消防工作中的应用 1 根据自燃点 确定物质的安全存储方法和防火安全措施 如在常温下易发生自燃的物质 在贮存中就应采取冷却 密封或通风等特殊方法 2 根据自燃点 确定工艺控温极限 例如在加热 蒸馏 熬炼 合成或分解反应中 应控制物质的温度在自燃点以下 3 根据自燃点 确定选用防爆电器型号 自燃点 是防爆电器设备制造和爆炸危险场所防爆电器选型的重要参数之一 根据物质的自燃点 可以选择确定适合爆炸危险场所的防爆电器设备的类型 五 爆燃 爆炸 燃烧的特殊形式 爆炸 以亚音速传播的爆炸称为爆燃 燃烧中的爆炸也称为爆燃 小知识 音速当然就是声音的速度 标准速度是在25 气温 的海平面测试声音在空气中传播的速度 在水中或其他介质中速度不同 声音的速度是每秒340公尺 也就是说一小时大约是1220公里左右 换算成英里大约是760哩 超音速当然就是速度高过这个速 比这个速度稍低有人称作亚音速 等于这个速度有人叫穿音速 声音的速度会因为气温的不同或气压的不同而有所不同 一般都以前面讲的那个速度为准 爆炸是指由于物质急剧氧化或分解反应 使温度 压力急剧增加或使两者同时急剧增加的现象 爆炸可分为 物理爆炸 如蒸汽锅炉的爆炸 化学爆炸 如炸药的爆炸 可燃气体 液体蒸汽和粉尘与空气混合物的爆炸等 化学爆炸是消防工作中防止爆炸的重点 核爆炸 如原子弹 氢弹的爆炸 爆炸极限 爆炸极限是指可燃气体 蒸汽或粉尘与空气混合后 遇火产生爆炸的最高或最低浓度 通常以体积百分数表示 可燃气体 蒸汽或粉尘与空气组成的混合物 能使火焰传播的最低浓度称为该气体或蒸汽的爆炸下限 也称燃烧下限 可燃气体 蒸汽或粉尘与空气组成的混合物 能使火焰传播的最高浓度称为该气体或蒸汽的爆炸上限 也称燃烧上限 影响爆炸极限的因素 初始温度 初始压力 惰性介质及杂质 混合物中氧含量 点火源等 初始温度高 爆炸极限范围大 初始压力高 爆炸极限范围大 混合物中加入惰性气体 爆炸极限范围缩小 特别对爆炸上限的影响更大 混合物含氧量增加 爆炸下限降低 爆炸上限上升 举例 瓦斯爆炸瓦斯爆炸是指以甲烷为主的可燃性气体在空气中急剧燃烧的过程 具备三种情况后 会引发爆炸事故 一是空气中氧气含量达到12 以上 二是瓦斯浓度达到5 16 之间 三是遇到明火 点火温度达到650 以上 瓦斯浓度低于5 时 遇火不爆炸 但能在火焰外围形成燃烧层 浓度在16 以上时 失去其爆炸性 但在空气中遇火仍会燃烧 瓦斯爆炸 举例 粉尘爆炸可燃粉尘 煤屑 面粉 棉花等 与空气的混合物会发生爆炸 粉尘爆炸的条件 1 粉尘本身必须是可燃性的 2 粉尘必须具有相当大的比表面积 即有足够浓度的粉尘 3 粉尘必须悬浮在空气中 与空气混合形成爆炸极限范围内的混合物 4 有足够的点火能量 第五节燃烧产物及火灾的分类 燃烧产物是指由燃烧或热解作用产生的全部物质 燃烧产物包括 燃烧生成的气体 能量 可见烟等 燃烧生成的气体一般是指 一氧化碳 二氧化碳 氰化氢 丙烯醛 氯化氢 二氧化硫等 火灾统计表明 火灾中死亡人数大约80 是由于吸入火灾中燃烧产生的有毒烟气而致死的 火灾产生的烟气中含有大量的有毒成分 如CO2 HCN SO2 NO2等 实验表明 当空气中CO2含量大到7 10 时 数分钟就会使人失去知觉 以致死亡 CO使一种无色无味而有强烈毒性的气体 平常称之为煤气 CO能取代人体血液中的氧血红素里取代氧而形成CO血红素 从而使人缺氧窒息 当空气中CO含量达到1 时 经过1 2分钟就可致人中毒死亡 二 火灾的分类火灾的定义是 在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害 1 根据物质及其燃烧特性划分 1 A类火灾 固体物质火灾 如 木材 棉 纸张火灾 2 B类火灾 液体火灾和可熔化的固体物质火灾 如 汽油 煤油 甲醇 沥青火灾 3 C类火灾 气体火灾 如煤气 甲烷 乙烷 氢火灾 4 D类火灾 金属火灾 如钠 镁 锂 铝镁合金火灾 2 按照一次火灾事故所造成的人员伤亡 受灾户数和财物损失金额划分 以前的