防火和灭火的基本原理和技术措施

防火和灭火的基本原理和技术措施火灾作为一种常见的灾害事故，对生命财产安全和社会稳定构成重大威胁。防火与灭火技术的核心在于通过科学手段控制燃烧过程，其本质是对燃烧基本规律的逆向应用。理解防火与灭火的基本原理，掌握针对性技术措施，是构建火灾防控体系的关键基础。一、燃烧的基本条件与火灾发展规律燃烧是可燃物与氧化剂发生的放热反应，通常伴随火焰、发光或发烟现象。根据链式反应理论（燃烧过程中产生的自由基持续引发新的氧化反应），完整的燃烧需同时满足四个条件：可燃物（能与氧化剂反应的物质，如木材、燃油、天然气）、助燃物（支持燃烧的氧化剂，主要为空气中的氧气）、引火源（使可燃物温度达到燃点的能量来源，如明火、电火花、高温表面），以及链式反应的持续进行。当这四个条件中的任意一个被破坏，燃烧即可终止。火灾发展一般经历四个阶段：初期增长阶段（可燃物局部受热分解，产生少量烟气和热量）、充分发展阶段（火势扩大，形成全面燃烧，温度可达800℃以上）、衰减阶段（可燃物减少或灭火措施介入，火势减弱）、熄灭阶段（燃烧完全停止）。不同阶段的防控重点不同：初期阶段是灭火的最佳时机，充分发展阶段需重点保护人员疏散和控制火势蔓延。二、防火的基本原理与技术措施防火的核心是通过阻断燃烧条件的形成或延缓其发展，将火灾发生概率降至最低。其原理可归纳为控制可燃物、隔绝助燃物、消除引火源、抑制链式反应四个方向。1.控制可燃物技术（1）材料选择与储存管理：选用不燃或难燃材料（如混凝土、岩棉、阻燃塑料）替代易燃材料，从源头减少可燃物数量。例如，建筑内部装修材料需符合《建筑内部装修设计防火规范》要求，公共区域墙面、地面材料燃烧性能不低于B1级（难燃）。对于易燃液体、气体等危险化学品，需采用专用储存设施（如密闭储罐、防爆仓库），控制单库储存量（一般不超过设计容量的80%），并设置隔堤、围堰防止泄漏扩散。（2）工艺优化与废弃物处理：工业生产中通过改进工艺减少可燃中间体生成，如化工反应采用密闭管道输送，避免物料暴露。同时，及时清理生产过程中产生的可燃废弃物（如锯末、油抹布），设置专用收集容器并定期清运，防止堆积引发自燃（自燃点较低的物质如黄磷需浸没在水中储存）。2.隔绝助燃物技术（1）密闭空间控制：对可能积聚可燃气体的密闭场所（如地下车库、储罐区），通过机械通风系统保持空气流通，将氧气浓度控制在15%以下（多数可燃物的最低助燃氧浓度）。例如，煤矿井下采用通风巷道与局部扇风机联合通风，确保作业面氧气浓度不低于20%（人体正常呼吸需求）且瓦斯浓度低于1%（爆炸下限）。（2）惰性气体置换：在易燃液体储罐、反应器等设备中充入氮气、二氧化碳等惰性气体，降低氧气含量。如粮食储备仓库采用氮气气调储粮技术，将氧气浓度降至5%以下，既能抑制微生物生长，又可防止粮食粉尘爆炸。3.消除引火源技术（1）电气防火：规范电气线路设计，避免过载、短路和接触不良。导线截面需满足载流量要求（铜芯导线明敷载流量约为5-8A/mm²），安装短路保护装置（如熔断器、断路器）。在爆炸危险环境（如加油站、化工厂），需使用防爆电气设备（防爆等级不低于ExdIIBT3），电缆采用穿管或桥架敷设，接头处做密封处理。（2）明火与高温控制：禁止在易燃区域（如油库、木材堆场）使用明火，确需动火时执行“动火作业票”制度，清除作业点周围5米内可燃物，设置接火盆、防火布等防护措施。高温设备（如锅炉、加热炉）需设置隔热层（如硅酸铝纤维毡，导热系数≤0.04W/(m·K)），与可燃物保持安全距离（一般不小于1米）。4.抑制链式反应技术主要通过添加阻聚剂（如四乙基铅）或使用阻燃材料（含卤素、磷、氮等元素）中断燃烧链式反应。例如，阻燃木材在高温下分解产生卤化氢气体，与燃烧自由基结合生成稳定分子，阻断反应链。建筑外墙保温材料中添加阻燃剂后，氧指数（材料燃烧所需最低氧气浓度）可从18%提升至26%以上，显著降低燃烧倾向性。三、灭火的基本原理与技术措施灭火的本质是破坏燃烧条件，使燃烧无法持续。根据燃烧四面体理论，灭火措施可分为冷却、隔离、窒息、化学抑制四种基本类型，实际应用中常结合多种方法提升效率。1.冷却灭火法通过降低可燃物温度至燃点以下实现灭火。最常用的冷却介质是水（比热容4.18kJ/(kg·℃)，汽化潜热2260kJ/kg），可通过直流水枪、水喷淋系统、水喷雾系统等方式喷射。例如，建筑自动喷水灭火系统在检测到温度超过68℃（标准喷头动作温度）时启动，密集水流覆盖燃烧区域，吸收大量热量并降低环境温度。对于忌水物质（如钾、钠等活泼金属），需使用干粉（主要成分为碳酸氢钠）或沙土覆盖，通过热传导和辐射散热实现冷却。2.隔离灭火法将可燃物与火源或助燃物隔离，阻止火势蔓延。具体措施包括：（1）关闭管道阀门（如燃气管道上的紧急切断阀），阻止可燃气体、液体继续流入燃烧区；（2）拆除或移走未燃烧的可燃物（如将火场附近的木材、纸张搬离）；（3）设置防火分隔设施（如防火墙、防火门、防火卷帘），限制火势扩散。某商场火灾案例中，由于防火卷帘及时降落，将火势控制在50㎡范围内，避免了整层蔓延。3.窒息灭火法减少燃烧区氧气浓度至临界值以下（多数可燃物需氧气浓度＞14%才能持续燃烧）。常用方法包括：（1）气体灭火（如二氧化碳、七氟丙烷），通过向封闭空间释放惰性气体降低氧浓度；（2）泡沫覆盖（如蛋白泡沫、水成膜泡沫），在液体表面形成隔绝层，阻止氧气与可燃物接触；（3）沙土、棉被覆盖小面积火源，隔绝空气。数据显示，二氧化碳灭火系统在30秒内可将防护区氧浓度降至12%以下，实现快速灭火。4.化学抑制灭火法通过灭火剂与燃烧反应中的自由基结合，中断链式反应。典型灭火剂为干粉（磷酸铵盐类）和卤代烷（如六氟丙烷）。干粉中的磷酸铵盐在高温下分解为磷酸、偏磷酸等物质，与自由基（H·、OH·）结合生成稳定分子（H₂O、P₂O₅），阻断反应链。实验表明，磷酸铵盐干粉对烃类火灾的灭火效率是二氧化碳的5-8倍，适用于易燃液体、气体和电气火灾。四、防火与灭火技术的协同应用实际火灾防控中，单一技术措施往往难以覆盖所有风险，需构建“预防-监测-处置”全链条体系。例如，大型商业综合体需同时采取：（1）预防措施（难燃装修材料、电气防爆设计）；（2）监测措施（感烟探测器、手动报警按钮、消防控制室监控系统）；（3）处置措施（自动喷水灭火系统、消防应急广播、疏散通道标识）。研究显示，综合应用三种措施的场所，火灾发生率比单一措施场所降低约70%，人员伤亡率下降约85%。在具体实施中，需根据场所性质（如住宅、工厂、仓库）、火灾荷载（单位面积可燃物质量）、风险等级（如甲类、乙类、丙类厂房）选择适配技术。例如，电子厂房（火灾荷载低但设备精密）应优先使用气体灭火系统（无残留）；木材仓库（火灾荷载高）需重点配置水喷淋