清洁燃烧痕迹及起火部位的相关论文

1、摘 要 确定起火点是认定火灾原因的基础,是处理火灾事故的重要凭证。因此，寻找确定起火部位和起火点是火灾调查工作的核心。起火部位、起火点一般通过燃烧痕迹可以进行判断。燃烧痕迹是直接反映不同性质物质在位置、状态、燃烧条件等情况下形成的痕迹。因此往往能十分客观地指明起火点位置, 是确定起火部位、起火点的重要根据。在许多火场中，清洁燃烧痕迹能为调查人员认定起火点、起火部位提供直观的判断。目前国内外对这种痕迹的行成的研究还没有系统的理论研究。在国内实验人员的研究相对较少，且部分人认为清洁燃烧的形成是由于碳化的有机物进一步烧光而留下的一块不能发生燃烧的干净区域。在国外2008年美国局在马里兰的ATF消防研

2、究实验室进行了一系列的实验，其中对清洁燃烧的实验也未能达到预期的效果。所以本课题拟通过设计在不同条件下清洁燃烧痕迹形成的情况，以及在不同条件下小尺寸房间模型中清洁燃烧痕迹的特征，通过记录实验现象，分析实验结果，总结清洁燃烧的的形成和证明作用。关键词：清洁燃烧痕迹；火灾；起火点；起火部位AbstractDetermining the point of fire is the basis for identifying the cause of the fire and is an important basis for dealing with the perpetrator. Therefor

3、e, finding the basis for determining the fire site is the core of the site investigation. The point of fire is generally judged by burning marks. Combustion trace is a direct reflection of different properties of the material in the position, state, burning conditions and other circumstances formed

4、marks. Therefore, the location of the fire point is often objectively indicated, which is one of the important bases for the determination of the fire point.In many fire sites, clean burning traces can provide visual judgment for investigators to identify the point and location of the fire. At prese

5、nt, there is no systematic theoretical research on this kind of trace at home and abroad. There are relatively few studies by domestic experimenters, and some believe that the formation of clean combustion is a clean area left by further burning of carbonated organic matter. A series of experiments

6、were carried out at ATF Fire Research Laboratory in Maryland in 2008, and the experiments on clean combustion failed to achieve the desired results. So this subject is designed under different conditions.The formation of clean combustion marks and the characteristics of clean combustion marks in sma

7、ll size room models under different conditions are described. By recording experimental phenomena and analyzing the experimental results, the formation and proof of clean combustion are summarized.Key words: clean burn trace; fire; fire spot引 言随着我国的经济发展，火灾发生后造成的损失也越来越严重，每年造成了相当巨大的财产损失和人员伤亡。所谓火灾，是指在时

8、间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。燃烧现象十分普遍，但其发生必须具备一定的条件。点火源是指引起物质燃烧的点燃能源，并非物质实体，而是物质实体所产生的能源。助燃物通常为空气，由于与大气相通，一般不发生化学变化。因此，在火灾发生后，燃烧三要素中最能反映燃烧过程的因素是可燃物。可燃物是火灾现场中一类物质的总称，其中常见的可燃物包括固体和液体等。狭义的火灾痕迹，是指在火灾现场中，由于烟、热、火焰的综合作用在材料上而成的。在火灾科学理论研究领域, 对火灾概念存在两种不同的解释。 一种把火灾(Fire)解释为一种灾害。 商务印书馆出版的现代汉语词典(2002年增补本)中, 把火灾解释为失火造成的灾害;

9、国家标准 GB5907 - 86中, 把火灾定义为在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害参考文献 GB5907 - 86, 消防常用基本术语 S . 中国人民武装警察在火灾调查 等教材使用了该定义。 另一种将火灾解释为一种燃烧现象。这种解释及其含义的运用以不同形式出现。 如, 新西兰将火灾定义为 :Fire isuncontrolledburning, 可译为火灾是 失去控制的燃烧;范维澄 范维澄, 王清安. 火灾学简明教程 M . 中国科学技术大学出版社, 1995.等描述火灾是火失去控制蔓延的一种灾害性燃烧现象;屈立军教授 屈立军. 建筑防火 M. 武警学院统编教材, 2006把火灾定义

10、为失去控制并对人类生命和财产造成损失的燃烧现象 ;日常用语中也常有“火灾被扑灭”的说法, 这里的“火灾” , 显然指的是“燃烧”。1绪论1.1 研究目的和意义1.1.1目的发生火灾后，对进行火灾调查作为我国消肪监督与执法工作的前沿阵地，不仅与刑事罪犯、责任者及火灾肇事者息息相关，同时也是对消防执法效率的提高有着直接性影响。从一定程度上来讲，火灾原因调查的结果的准确、高效是可以树立起良好的消防形象的，因此，科学地有效地进行火灾原因工作的调查与研究有着极其重要的作用。而在火灾勘察中各种痕迹物证的形成和火场的遗留物都有其一般的规律和特殊的形成原因，所以研究其形成规律，尤其是它的特殊性，是解决火灾现场

11、问题的关键。在一些火灾现场，能很容易被辨别出来的清洁燃烧痕迹能为调查人员认定起火点、起火部位提供直观的判断，通过实验对比，对这种痕迹的形成进行研究，找出痕迹形成的条件及规律，从而更加深入地研究这种痕迹在火灾调查中的证明作用。1.1.2意义在火灾现场勘验过程中，经常会发现附在物体表面的烟熏痕迹或火烧痕迹会出现颜色发浅的现象，也就是火灾痕迹中提到的清洁燃烧痕迹。通过研究清洁燃烧痕迹形成的特点能否为调查人员认定起火部位起火点提供直接的判断依据，目前国内外对这种痕迹的行成的研究还没有系统的理论研究。通过对比实验来分析总结清洁燃烧痕迹形成的特征、规律和在火灾现场的证明作用。为实际火灾调查在清洁燃烧痕迹的

12、运用上提供一定的理论基础。1.2国内外研究动态二十世纪以来，国内外学者们便已经开始对火灾烟气的流动规律展开了大量的基础研究工作杨淑江.有风条件下室内火灾烟气流动与控制研究D.中南大学博士论文.2008.，在这些领域，美国和日本的研究工作一直处于世界前列。火灾痕迹与检验 刘义祥， 赵术学火灾痕迹与检验M中国石化出版社,2012. 一书中提出：火灾痕迹物证是调查认定火灾原因的重要证据，在火灾现场勘验时发现和提取火灾痕迹物证，正确运用火灾痕迹证明火灾事实，是分析认定火灾原因的必要条件。因此，研究火灾痕迹及检验方法对于火灾调查非常重要。火灾痕迹与检验系统阐述了火灾现场中常见火灾痕迹的形成机理、典型特征

13、、证明作用和检验方法，以满足实际火灾调查工作中借鉴需要。消防燃烧学从燃烧学基本概念入手，介绍了燃烧基础、火灾烟气、着火与灭火理论和燃烧类型；并系统地介绍了气体、液体、固体和粉尘等可燃物的燃烧过程、燃烧形式、燃烧速度及火灾预防；结合消防部队灭火救援实际对木材燃烧、高聚物燃烧、聚氨酯保温装饰材料燃烧、原油燃烧等几种典型物质的燃烧及阻燃剂、火灾烟气等知识的发展前沿作了介绍。 和丽秋,消防燃烧学，机械工业出版社,2018年03月中华人民共和国公共安全行业标准火灾原因调查指南中对几种常见的火灾图痕做了简要介绍，包括:清洁燃烧痕迹、热阴影痕迹、V 字形痕迹、U 字形痕迹和圆形痕迹等 GA/T 812-20

14、08 火灾原因调查指南S.2008.8张良. 火场通风与火灾烟气痕迹的关联性研究D.天津商业大学,2013.9GB/T 7714 约翰D.德汉.柯克火灾调查D.化学工业出版社，2006.10Madrzykowski D. State of the art research is the future of fire investigationM,Building and Fire Research Laboratory, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD 20899,USA.11Carman, St

15、even W. Improving the Understanding of Post-Flashhover Fire BehaviorM, Proceedings of the International Symposium of Fire Investigation Science Technology, May 2008.12Carman, Steven W. Progressive Burn Pattern Development in Post-Flashover FiresM, Proceedings of the Conference on Fire and Materials

16、2009, San Franciso, California.13金河龙.火灾痕迹物证与原因认定.吉林科学技术出版社，2005.14王成荣.痕迹学教程.法律出版社，200215胡建国.火灾调查实务指南.中国人民公安大学出版社，2013.16李勇.水平环境风作用下羽流质量流率的研究D.中南大学硕士论文.2009。指南对这几种常见痕迹进行了简要介绍清洁燃烧痕迹是在我们火灾痕迹教科书上提出的，但目前国内外对清洁燃烧痕迹的名称还未认可，在国内实验人员的研究相对较少，且部分人认为清洁燃烧的形成是由于碳化的有机物进一步烧光而留下的一块不能发生燃烧的干净区域。在国外2008年美国局在马里兰的ATF消防研究实

17、验室进行了一系列的实验，其中对清洁燃烧的实验也未能达到预期的效果。1.3研究内容在实际火灾调查工作中，可以根据清洁燃烧痕迹情况来判断认定起火点、起火部位。本课题拟通过设计在不同条件下清洁燃烧痕迹形成的情况，以及在不同条件下小尺寸房间模型中清洁燃烧痕迹的特征，通过记录实验现象，分析实验结果，总结清洁燃烧的的形证明作用。2实验过程2.1 实验设备和材料2.1.1 实验设备（1）Canon EOS 70D 数码照相机（2）综合物证实验台2.1.2 实验材料 （1）标准93#汽油、柴油、植物油 （2）木材、橡胶、棉麻（3）点火器（4）石膏板（5）小油盆2.2实验步骤2.2.1实验选材燃烧试验实验中的固

18、体物质选取木材、橡胶、棉麻，液体物质选取汽油、柴油。将物质与所对应的燃烧痕迹进行对比分析。2.2.2 通风条件实验（1）将装有汽油的小油盆放入用石膏板搭建好的小尺寸模型中，小尺寸模型中四面的石膏板不开孔洞，引燃汽油，在汽油烧尽后更换油盆，并加入汽油引燃，直到烧出清洁燃烧痕迹。模拟在相对密闭，通风相对较差的条件下产生清洁燃烧痕迹。(2)将装有汽油的小油盆放入用石膏板搭建好的小尺寸模型中，将小尺寸模型去掉顶面，引燃汽油，在汽油烧尽后更换油盆，并加入汽油引燃，直到烧出清洁燃烧痕迹。模拟在通风状况良好的条件下产生清洁燃烧痕迹。(3)将装有汽油的小油盆放入用石膏板搭建好的小尺寸模型中，引燃汽油，烧出烟熏

19、痕迹后，去掉模型上部的石膏板，在汽油烧尽后更换油盆，并加入汽油引燃，直到烧出清洁燃烧痕迹。模拟先在相对密闭的条件下产生烟熏痕迹，然后在通风条件良好的条件下产生清洁燃烧痕迹。（4）对痕迹进行拍照固定，对不同条件下产生清洁燃烧痕迹特征观察并进行对比分析。2.2.3 火源位置实验将小油盆装入适量汽油，放置在综合物证实验台内，通过在相同环境下改变火源与墙体的距离，每次实验使用汽油500ml,分多次引燃。观察并记录不同距离下清洁燃烧痕迹的特征。（1）在相同环境下将火源紧贴不燃墙体放置并产生清洁燃烧痕迹。（2）在相同环境下将火源放置在离不燃墙体5cm处（3）在相同环境下将火源放置在离不燃墙体10cm处（4

20、）在相同环境下将火源放置在离不燃墙体20cm处（5）在相同环境下将不燃性物质水平放置，火源位于其下方5cm2.2.4 火源作用时间实验（1）在综合物证实验台内点燃装有汽油的油盆，让其在石膏板上留下烟熏痕迹（2）让火源灼烧已经形成烟熏痕迹的石膏板，记录初始状态，灼烧5min、10min、15min、20min、30min时的状态进行对比。（3）对烟痕和不同时间下的痕迹进行拍照固定。2.2.5 认定起火部位实验将三个小房间连在一起，之间紧挨着且相互连通，在2号房间中放入装有适量汽油并引燃中间房间内的汽油（房间模型及油盆摆放位置如下图），汽油烧尽后更换油盆加入汽油继续实验，直至在三个窗口中的一个窗口

21、上方产生清洁燃烧痕迹，重复以上实验步骤三次。2.2.6 认定起火点实验搭建一个小尺寸模型，在模型中放置装有汽油的小油盆，汽油烧尽后更换油盆加入汽油并引燃继续实验，直至一面墙壁出现清洁燃烧痕迹。房间模型与油盆摆放位置如下图所示3 实验结果3.1实验选材燃烧试验对比结果橡胶产生的烟熏痕迹为图3.1.1，棉麻产生的烟熏痕迹为图3.1.2，汽油产生的烟熏痕迹为图3.1.3，柴油产生的烟熏痕迹为图3.1.4，木屑产生的烟熏痕迹为图3.1.5通过对比不同物质的烟痕得出下表：实验材料 烟痕特征木屑灰色烟气 黄色烟熏痕迹 树脂味 难擦洗棉麻暗黄色 不易擦洗 白色烟气 稀薄烟熏 汽油烟熏厚实 易擦洗 黑色 有光

22、泽 无刺激气味 烟熏痕迹表面出现较多裂纹柴油烟熏薄 黑色 柴油味 易擦洗橡胶(聚苯乙烯丁二烯共聚物)烟熏厚 较容易擦洗 黑黄色 无光泽 臭胶皮味由于清洁燃烧痕迹是在烟熏痕迹和高热的基础上产生的痕迹，且考虑到实际因素，因此实验选取选取发烟量大，燃烧产生热值高烟痕明显，无刺激性气味的物质进行实验。因此选取汽油作为实验材料。3.2 通风条件实验在保证其他实验条件不变下，变量是通风条件。从下图可以看出：密闭条件下清洁燃烧痕迹的区域集中在可燃物的中心位置（图3.2.1）；风条件下的清洁燃烧痕迹区域集中但痕迹较为明显（图3.2.2）；在先在相对密闭的条件下产生烟熏痕迹，然后在通风条件良好的条件下产生清洁燃

23、烧痕迹不仅明显，而且范围扩散到四周（图3.3.3）。3.3 火源（热源）位置实验在保证其他实验条件不变下，改变离与墙体的距离。从下图可以看出：火源紧贴不燃墙体放置的清洁燃烧痕迹最明显，范围很广（图3.3.1）；在5cm和10cm处痕迹越来越浅，范围越来越窄（图3.3.2和图3.3.3）；对比最明显的是在20cm处，只出现了烟熏痕迹并未出现清洁燃烧痕迹（图3.3.4）。3.4 火源作用时间实验在每一次燃烧时间后进行等待，利用照相机进行记录 ，从下图中可以发现在初始状态下，只出现了烟熏痕迹。在经过5分钟的时间开始出现淡淡的清洁燃烧痕迹在10分钟时间痕迹较之前明显，但只能利用高清摄像机才能记录下来在

24、15.20分钟的时间后痕迹区域依然集中，但是已经不需要借助相机高清摄像机，只需要用普通相机进行拍照在30分钟的时间后，痕迹在此前基础上区域慢慢扩大，痕迹也愈发明显。30min时的图片：3.5 认定起火部位实验在重复三次实验步骤下，挑选出一组明显的照片进行对比。在2号房子中放入适量引燃中间房间内的可燃物，让其在窗口上方产生清洁燃烧痕迹。从下图三张照片进行对比分析，模型图片和油盆摆放位置为图3.5.4。图3.5.2二号房间窗口外侧上部有明显清洁燃烧痕迹图3.5.1和3.5.3分别是一号房间和三号房间。其窗口外侧上部有明显烟熏痕迹，但无清洁燃烧痕迹图3.5.43.6 认定起火点实验靠近火源的一侧石膏

25、板产生明显清洁燃烧痕迹，其他三个面只产生烟熏痕迹，没有产生清洁燃烧痕迹，见下图：1号墙壁试验后图片为图3.6.1；2号墙壁试验后图片为图3.6.2；3号墙壁试验后图片为图3.6.3；4号墙壁试验后图片为图3.6.4；模型及油盆摆放位置如图3.6.5.4 分析讨论4.1固液体材质对比结果分析橡胶不易被点燃, 需要长时间的高温加热过程。而且, 橡胶还是高分子材料其燃烧过程也相对复杂, 整个燃烧过程比较长, 分为四个阶段:首先是升温，这一步通过热传导、热对流或热辐射来实现。温度上升的快慢通常取决于热传导的速度和燃烧对象( 橡胶) 的比热；然后是热分解，当周围的环境温度达到特定胶种的燃烧点后, 橡胶首

26、先是开始变软、熔化, 开始分解成低分子物。在此阶段没有可见明火，这步可以视为燃烧的前奏。但一旦温度升高到到橡胶的燃烧分解点后, 就会开始分解出可燃气体, 其生成量的大小决定了燃烧的速度、难易。接下来就是开始燃烧。之前提到的从橡胶中热分解而得的气体产物与大气中的氧气剧烈反应而出现火焰, 这标志着橡胶正式开始燃烧。伴随着光和热的释放, 形成新的低分子可燃物例如一氧化碳和不可燃物例如二氧化碳以及烟雾。之后橡胶继续燃烧。一直到可燃烧物体燃尽。大部分橡胶燃烧时都要经过以上四步, 但某些难燃胶种经添加大量阻燃剂后, 可能只进行到第三阶段即告终止, 因为燃烧中产生过多的阻燃气体气体能够地抑制燃烧, 使燃烧没

27、法继续下去。棉纤维回潮率为 7% 8% ，而亚麻纤维回潮率为12% ，需吸收更多的热量蒸发水分才能燃烧。织物自身结构对燃烧充分性有很大影响。棉、麻同为纤维素纤维，CO 和 CO2 产生比例差异很大。棉织物结构较为疏松，棉纤维细度细;麻织物纱线粗细不匀，排列紧密。因此棉织物比麻织物燃烧充分得多，燃烧初期放出大量CO2。对在火灾中木屑的燃烧分为两个阶段：固相燃烧和气相燃烧。固相燃烧阶段，木屑发生热解，析出挥发性产物；气相燃烧阶段，氧气与可燃的挥发物发生氧化作用。木屑热解过程与温度密切相关，在 300以下，木屑主要发生脱水炭化，主要产生非可燃性挥发物，在 300以上，木屑迅速解聚主要产生可燃性挥发物

28、。液体的燃烧包括引燃和自燃两种形式，一定温度下的一定体积的液体倾倒在多孔表面上的蒸发速率较小，倾倒在非多孔表面上的蒸发速率较大。这是因为多孔表面的渗透力强，导致液体面积较小。本次实验中选取的两种可燃液体为汽油和柴油，汽油可以直接用点火器引燃，但柴油由于闪点较高，大于环境温度液面蒸汽压小于爆炸浓度下限，无法直接用点火源快速引燃需要采用灯芯点火的方法引燃，引燃较为复杂。由于清洁燃烧痕迹是在烟熏痕迹和高热的基础上产生的痕迹，且考虑到实际实验因素，因此实验选取选取发烟量大，燃烧产生热值高烟痕明显，无刺激性气味，容易引燃的物质进行实验。因此选取汽油作为实验材料。4.2通风条件的改变结果分析在相对密闭的场

29、所发生火灾，由于燃烧消耗了大气中的氧气，氧的浓度降低，燃烧速度变慢，分解出的可燃气体量减少，即可由有焰燃烧转换为无可见光有烟气的阴燃。密闭空间的无风环境无法满足可燃物完全燃烧对氧气的需求。而清洁燃烧痕迹是经过火焰直接作用或在烟熏痕迹基础上多次燃烧后在不燃物体上所留下痕迹，因此无法产生明显清洁燃烧痕迹。在通风条件下，随着风速的增大，卷吸进来大量的新鲜空气，满足了燃料完全充分燃烧的需要。由于是完全燃烧而没有进行多次燃烧，所以较密闭条件下较明显。先在相对密闭的条件下产生烟熏痕迹，然后在通风条件良好的条件下产生清洁燃烧痕迹最明显的原因是阴燃会出现烟熏痕迹，再放在通风条件下会产生二次或多次燃烧，完全满足

30、了产生清洁燃烧痕迹的通风条件。4.3 火源位置实验结果分析一般说来，离起火点近的物质优先被加热，物质燃烧烧损状态较重，离起火点远的物质加热得晚，被烧损的程度相对轻一些，其次由于热辐射，物质的受热面和非受热面烧损的程度区别十分明显，形成直接接触起火点的一面被加热被烧相对较重，距离的增加使燃烧面程度越来越轻，因此火源位置越近，形成清洁燃烧痕迹越为明显。4.3 火源作用时间实验结果分析对不燃物的受热面和烧损破坏轻重程度的鉴别，目前主要根据颜色、强度的变化程度来确定。在火源长时间作用后不燃物体受热时间增加，烧损也更加严重，清洁燃烧痕迹也越来越明显。说明清洁燃烧痕迹的形成是火源长时间作用的结果。4.4 认定起火部位实验结果分析清洁燃烧痕迹是由明显向不明显发展的, 痕迹的明显程度可为火灾调查人员指示起火部位 。一般情况下, 痕迹明显部位即为起火部位 。在火场火灾载在火场火灾载荷分布均匀的情况下, 由于起火部位最先起火燃烧 ,可能最先达到较高温度