燃燒基礎(chǔ)知識

燃燒與火災(zāi)基礎(chǔ)知識2012年12月1燃燒的本質(zhì)與條件燃燒的類型燃燒過程燃燒產(chǎn)物影響火災(zāi)發(fā)展變化的因素防火與滅火的基本原理主要內(nèi)容2了解和掌握燃燒與火災(zāi)的基本知識，更深入地理解防火與滅火的基本方法。學(xué)習(xí)的主要目的3鏈鎖反應(yīng)游離基/自由基/自由原子均相燃燒與非均相燃燒蒸發(fā)燃燒表面燃燒關(guān)鍵詞4燃燒的本質(zhì)與條件一、燃燒的定義燃燒火災(zāi)可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應(yīng)，通常伴有火焰、發(fā)光和（或）發(fā)煙現(xiàn)象。在時間和空間上失去控制的燃燒。5燃燒不僅在氧存在時能夠發(fā)生，在其他氧化劑中也能發(fā)生，甚至燃燒的更加激烈。例如，氫氣與氯氣混合見光即爆炸。6二、燃燒的特征1、是氧化還原反應(yīng)據(jù)物質(zhì)燃燒的化學(xué)反應(yīng)式得知，任何物質(zhì)的燃燒，都是可燃物與氧化劑作用發(fā)生的氧化還原反應(yīng)；而該反應(yīng)一定是一種劇烈的氧化還原反應(yīng)。7如：木炭在空氣中燃燒生成CO2；氫氣在空氣中燃燒生成水。從木炭和氫氣的燃燒反應(yīng)可以看出，氧化還原化學(xué)反應(yīng)是這個反應(yīng)的本質(zhì)。82、伴有火焰凡是燃燒反應(yīng)都有熱量生成，燃燒反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，且常常伴有火焰。3、發(fā)光和(或)發(fā)煙大部分燃燒現(xiàn)象都伴有光和煙的現(xiàn)象，但也有少數(shù)燃燒只發(fā)煙而無光產(chǎn)生。9三、燃燒的條件1、可燃物凡是能與空氣中的氧或其他氧化劑起燃燒化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)稱可燃物。102、氧化劑指處于高氧化態(tài)，具有強(qiáng)氧化性，與可燃物質(zhì)相結(jié)合能夠?qū)е氯紵奈镔|(zhì)。11常見的氧化劑氧氣、空氣、氯氣、氟氯酸鉀：分解后產(chǎn)生氧氣低氮硝化纖維、硝酸纖維的賽璐珞：受熱后可自動釋放氧氣燃燒，不需要外部助燃劑。123、引火源使物質(zhì)發(fā)生燃燒的外部熱源。常見的引火源明火、高溫物體、化學(xué)熱能、電熱能、機(jī)械熱能、生物能、光能和核能。133、燃燒的條件可燃物溫度氧化劑一定濃度一定濃度一定的點(diǎn)火能量相互作用14燃燒的本質(zhì)燃燒是一種極其復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)；光和熱是燃燒過程中發(fā)生的物理現(xiàn)象。15四、影響燃燒的因素1、可燃物與氧化劑的配比濃度可燃物與氧化劑的配比濃度越接近于化學(xué)當(dāng)量比，燃速越快，燃燒所釋放的能量也越大。162、溫度溫度升高會使可燃物與氧化劑分子的活性增強(qiáng)，碰撞幾率增大，反應(yīng)速度變快，燃燒范圍變寬。如丙酮的爆炸濃度范圍，當(dāng)溫度在0℃時為4.2～8.0%，50℃時為4.0～9.8%，當(dāng)溫度達(dá)100℃時為3.2～10.0%。173、壓力壓力增高會使燃燒反應(yīng)變快，爆炸上限升高，燃燒范圍變寬，引燃溫度和閃點(diǎn)降低。184、惰性介質(zhì)惰性介質(zhì)增加會使燃燒范圍變小，且至一定值時燃燒便不能發(fā)生。其特點(diǎn)是，對爆炸上限的影響較為顯著。這是因?yàn)闅怏w混合物中惰性介質(zhì)的增加，表示氧的濃度相對減小，而爆炸上限時的氧濃度本來就很小，故惰性介質(zhì)的濃度稍微增加一點(diǎn)，就會使爆炸上限顯著下降。195、含氧量混合物中的氧含量增加會使可燃的爆炸下限降低，爆炸上限升高，燃燒范圍變寬，使平時不燃或難燃的物質(zhì)變的可燃或易燃起來。當(dāng)空氣中氧含量增加到23%(體積)時，在空氣中著火可自熄的許多材料也變得能迅速傳播火勢。最低氧含量：物質(zhì)能夠發(fā)生燃燒的最低含氧濃度，也叫氧指數(shù)。206、容器的尺寸和材質(zhì)容器的直徑：直徑變小，則燃燒范圍變窄，至一定程度時火焰即不能通過(臨界直徑)。容器的材質(zhì)：容器的催化作用越強(qiáng)，導(dǎo)熱性越差、透光性越好，則引燃溫度越低，燃燒范圍越寬21例如：乙醚的自燃點(diǎn)，在鐵管中是533℃，在石英管中是549℃，在玻璃燒瓶中是188℃，在鋼杯中是193℃。如氫氣和氟氣在玻璃容器中混合，甚至在液態(tài)空氣的溫度下于黑暗中也會發(fā)生爆炸，但若在銀制容器中，在常溫下才能發(fā)生反應(yīng)。227、引火源的溫度、能量和熱表面積引火源的溫度、能量和熱表面積的大小，與可燃物接觸時間的長短等，都對燃燒條件有很大影響。一般來說，引火源的溫度、能量越高，與可燃物接觸的面積越大、時間越長，那么，引火源釋放給可燃物的能量也就越多，則可燃物的燃燒范圍就越寬，也就越易被引燃；反之亦然。23幾種引火源的溫度引火源名稱引火源溫度引火源名稱引火源溫度火柴焰500-650氣燈火焰 1600-2100

煙頭中心700-800酒精燈焰 1180

煙頭表面250 煤油燈焰 780-1030

機(jī)械火星1200 植物油燈焰500-700煤爐火星1000 蠟燭焰 640-940煙囪火星600 焊割焰2000-300石灰與水反應(yīng)600-700汽車廢氣火星600-80024燃燒的類型一、燃燒按可燃物質(zhì)著火方式分著火自燃閃燃爆炸轟然251、自燃指可燃物質(zhì)在沒有外界著火源作用的條件下，靠物質(zhì)本身內(nèi)部的一系列物理化學(xué)變化而發(fā)生的自動燃燒現(xiàn)象。261）自燃的主要形式氧化發(fā)熱自燃，如浸油脂物質(zhì)、黃磷；分解放熱自燃，如硝化棉、賽璐珞；聚合放熱自燃，如低分子單體聚合；吸附放熱自燃，如活性炭、還原鎳；發(fā)酵放熱自燃，如潮濕的麥秸、棉花；活性物質(zhì)遇濕自燃，如堿金屬遇水、酸；可燃物遇強(qiáng)氧化劑自燃，如丙三醇遇高錳酸鉀。27黃磷自燃案例282）影響自燃的因素氣體液體如前所述，固體物質(zhì)因素如下：揮發(fā)物的數(shù)量；固體顆粒度；受熱時間；組成物的含氧量（浸油物中油脂含量小于3%時則不易發(fā)生自燃）。29常見固體的自燃點(diǎn)/℃名稱自燃點(diǎn)名稱自燃點(diǎn)名稱自燃點(diǎn)名稱自燃點(diǎn)樟腦70布匹200賽璐珞100麥草200紙張130硫磺207棉花150無煙煤280-500漆布165滌綸纖維390蠟燭190302、閃燃指在液體表面上產(chǎn)生的足夠的可燃蒸氣，遇火能產(chǎn)生一閃即滅的燃燒現(xiàn)象。閃燃是液體燃燒特有的一種燃燒現(xiàn)象，但是少數(shù)低熔點(diǎn)可燃固體在燃燒時也有這種現(xiàn)象。閃燃是著火的前兆，當(dāng)液體達(dá)到閃燃溫度時，就說明火災(zāi)已到了一觸即發(fā)的狀態(tài)，必須立即采取降溫措施，否則就有著火的危險。311）閃點(diǎn)閃點(diǎn)是指在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，液體表面上能產(chǎn)生閃燃的最低溫度。閃點(diǎn)是評價液體火災(zāi)危險性大小的一個重要參數(shù)。液體閃點(diǎn)的高低將可燃液體分為：甲類：閃點(diǎn)＜28℃的液體；乙類：閃點(diǎn)≥28℃～＜60℃的液體；丙類：閃點(diǎn)≥60℃的液體為。322）一些可燃液體的閃點(diǎn)333、爆炸指由于物質(zhì)急劇氧化或分解反應(yīng)，產(chǎn)生溫度、壓力升高或兩者同時增加的現(xiàn)象。1）氣體的爆炸爆炸濃度極限：可燃?xì)怏w、蒸氣、粉塵與空氣混合后遇引燃源產(chǎn)生爆炸的最高或最低的濃度稱為爆炸濃度下限或爆炸濃度上限。34氣體的燃燒范圍：可燃?xì)怏w、蒸氣的爆炸極限通常用可燃?xì)怏w、蒸氣與空氣的體積百分比來表示。能發(fā)生爆炸的最高濃度叫做爆炸上限；能發(fā)生爆炸的最低濃度叫做爆炸下限。爆炸上限與爆炸下限的濃度區(qū)間為燃燒范圍。35例如，乙炔(C2H2)氣體的爆炸極限為2.1%～80%，氫氣(H2)的爆炸極限為4%～74%，這就是說與空氣混合后的比例，乙炔只有在2.1%～80%，氫氣只有在4%～74%這個濃度范圍內(nèi)時遇火源才能發(fā)生爆炸，乙炔低于2.1%和高于80%，氫氣低于4%或高于74%的任何濃度都不會發(fā)生爆炸或著火。362）粉塵的爆炸粉塵爆炸的特點(diǎn)易發(fā)生多次爆炸；所需的最小點(diǎn)火能量較高（較氣體、蒸氣）；爆炸壓力上升慢、持續(xù)時間長、釋放能量大、破壞能力強(qiáng)。37粉塵爆炸的條件粉塵本身必須可燃；粉塵本身必須具有相當(dāng)大的體表面積；粉塵必須懸浮于空氣中，并與空氣混合在爆炸極限范圍之內(nèi)；有足夠的點(diǎn)火能量。38影響粉塵爆炸的因素粉塵顆粒的尺寸；粉塵的濃度；空氣的含水量；氧含量；可燃?xì)怏w含量。394、著火可燃物在空氣中與火源接觸，達(dá)到某一溫度，開始產(chǎn)生有火焰的燃燒，并在火源移去后仍能持續(xù)并不斷擴(kuò)大的燃燒現(xiàn)象。燃點(diǎn)或著火點(diǎn)：在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，應(yīng)用外部熱源使物質(zhì)起火并持續(xù)燃燒一定時間所需的最低溫度。一切可燃物的燃點(diǎn)都高于閃點(diǎn)。40控制可燃物的溫度在其燃點(diǎn)一下，就可以防止火災(zāi)的發(fā)生。41著火閃燃著火點(diǎn)持續(xù)的燃燒閃點(diǎn)一閃即滅酒精的著火點(diǎn)是696K（423℃）閃點(diǎn)是286K（13℃）42爆炸爆炸極限1.物理爆炸2.化學(xué)爆炸3.核爆炸4.粉塵爆炸粉塵的可燃性粉塵有足夠大的比表面積懸浮于空氣中，并與空氣混合達(dá)到爆炸濃度極限范圍有足夠的點(diǎn)火能量43燃燒的過程及特點(diǎn)一、固體物質(zhì)的燃燒形式表面燃燒陰燃分解燃燒蒸發(fā)燃燒44二、液體物質(zhì)的燃燒形式蒸發(fā)燃燒動力燃燒沸溢燃燒噴濺燃燒45沸溢燃燒噴濺燃燒形成了含有油品的氣泡形成的水蒸氣壓力將上層油品抬起46沸溢燃燒噴濺燃燒罐壁發(fā)生劇烈抖動、伴有強(qiáng)烈的噪音、煙霧減少、火焰更加發(fā)亮、火舌尺寸變大47三、氣體物質(zhì)的燃燒形式擴(kuò)散燃燒混合燃燒48燃燒產(chǎn)物及危害一、燃燒產(chǎn)物的涵義和分類1、燃燒產(chǎn)物的涵義物質(zhì)燃燒或熱解后產(chǎn)生的氣體、固體、煙霧和熱量等全部物質(zhì)492、燃燒產(chǎn)物的分類完全燃燒產(chǎn)物不完全燃燒產(chǎn)物50如果在燃燒過程中生成的產(chǎn)物不能再燃燒了，那么這種燃燒叫做完全燃燒，其產(chǎn)物稱為完全燃燒產(chǎn)物，如CO2；如果在燃燒過程中生成的產(chǎn)物還能繼續(xù)燃燒，那么這種燃燒叫做不完全燃燒，其產(chǎn)物為不完全燃燒產(chǎn)物，如空氣不足或者溫度較低，燃燒易產(chǎn)生CO。513、煙氣火災(zāi)過程中產(chǎn)生的氣體，剩余空氣和懸浮在大氣中可見的固體或液體微粒的綜合。危害毒害性：CO、HCN、SO2減光性恐怖性52煙氣的毒害性二氧化碳(CO2)

二氧化碳為完全燃燒產(chǎn)物，是一種無色不燃的氣體，溶于水，有弱酸味，密度1.52g/L。有窒息性，在空氣中其濃度對人體健康的影響見下表1所示。53CO2含量/%對人體的影響0.551～234567～1010~2020~256h內(nèi)不會有任何癥狀；呼吸感到急促，引起不快感；呼吸中樞受到刺激，呼吸增加二倍，脈搏、血壓升高，容易疲勞；有頭痛、目花、耳鳴、心跳等癥狀；感覺遲鈍、耳鳴、血液循環(huán)加快，喘不過氣來，在30min內(nèi)引起中毒；呼吸急促，感到困難；頭暈、呼吸困難，數(shù)分鐘內(nèi)會失去知覺發(fā)生昏迷；呼吸處于停頓狀態(tài)、失去知覺；即可致人窒息死亡。表154一氧化碳(CO)

為不完全燃燒產(chǎn)物。無色、無味而有強(qiáng)烈毒性的可燃?xì)怏w，不易液化和固化，微溶于水，能溶于乙醇和苯。屬于易燃?xì)怏w，燃燒時火焰呈藍(lán)色，火焰溫度約為2095℃，自燃點(diǎn)610℃，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇火源有爆炸危險，爆炸極限為12.5%-74.2%。一氧化碳有毒，空氣中的最大容許濃度為30mg/m3，狗的一次吸入全致死濃度為40mg/m3。55在火場煙霧彌漫的房間中，一氧化碳含量比較高時，對滅火人員的身體有一定的影響，必須注意防止一氧化碳中毒和一氧化碳與空氣形成爆炸性混合物。在通常情況下，火場上一氧化碳含量如下表2所示。56火災(zāi)地點(diǎn)和燃燒物質(zhì)ＣＯ含量(%)地下室悶頂內(nèi)樓層內(nèi)濃煙賽璐珞火藥爆炸物質(zhì)0.04~0.650.01~0.10.01~0.40.02~0.138.42.47~15.05~70.0火場上不同部位和物質(zhì)燃燒的一氧化碳含量表257一氧化碳的毒性較大，由于與血紅蛋白的結(jié)合力強(qiáng)（其結(jié)合力約為氧與血紅蛋白的240~300倍），而能將血液中的氧置換出來，吸入人體后易與血液中的血紅蛋白結(jié)合形成碳氧血紅蛋白（HbCO）造成人的肌體組織缺氧，出現(xiàn)窒息中毒狀態(tài)。一氧化碳在火場煙霧彌漫的房間中對人體影響的毒性如表3所示。58表3ＣＯ含量(%)對人體的影響0.010.050.10.51.0幾小時之內(nèi)沒感覺1小時內(nèi)影響不大1小時內(nèi)頭疼、作嘔、不舒服2~3分鐘有死亡危險吸氣數(shù)次失去知覺，2~3分鐘死亡59二氧化硫(SO2)

二氧化硫是硫燃燒生成的產(chǎn)物。它是一種無色有刺激性臭味的氣體。硫燃燒時的特殊氣味就是二氧化硫的氣味。二氧化硫有毒，是大氣污染中危害較大的一種氣體，它嚴(yán)重傷害植物，刺激人的呼吸道，腐蝕金屬等。大氣中SO2含量對人體的影響如表4所示。60表4SO２的含量對人體的影響%mg／L0.00050.001~0.0020.005~0.010.050.01460.029~0.0580.146~0.2931.46長時間作用無危險；氣管感到刺激，咳嗽；1小時內(nèi)無直接的危險；短時間內(nèi)有生命危險61氰化氫（HCN）

氰化氫是聚氨酯泡沫塑料等含氮高分子材料的燃燒產(chǎn)物；為無色氣體或液體性易燃，極毒。氰離子可經(jīng)呼吸道、消化道甚至完整的皮膚吸收進(jìn)入人體。它經(jīng)口使人斃命的致死量為0.3mg/m3。氰化物能抑制細(xì)胞呼吸引起窒息。氰化氫在不同濃度下對人體的影響如表5所示。62表5HCN濃度/mg/m3對人體的影響5~2020~4050~60120~150150200300使人會感覺到頭痛頭暈接觸幾小時會出現(xiàn)頭痛、惡心、嘔吐等輕度癥狀人只能耐受30~60min，會有后遺癥一般在1h內(nèi)死亡吸入30min可致人死亡吸入10min可致人死亡會立即致人死亡63煙（Smoke）

由燃燒或熱解作用所產(chǎn)生的懸浮在大氣中，可見的固體和（或）液體微粒?？筛鶕?jù)煙的顏色和氣味來判斷什么物質(zhì)在燃燒。例如：白磷燃燒時生成濃白色的煙，并且由于生成有三氧化二磷而帶有大蒜味。如果是這類物質(zhì)在燃燒，一看一嗅就可以辨別出來。一些常見的可燃物燃燒時煙的特征見表8所示。64表6可燃物質(zhì)煙的特征顏色嗅味木材石油產(chǎn)品磷鎂硫磺橡膠鉀棉和麻絲粘膠纖維聚氯乙烯纖維聚乙烯聚丙烯錦綸有機(jī)玻璃酚醛塑料(以木粉為填料)脲醛塑料灰黑色黑色白色同上—

棕黑色濃白色黑褐色—黑褐色黑色——白色

—黑煙—黑煙樹脂嗅石油嗅大蒜嗅—硫嗅同上—燒紙嗅燒毛皮嗅燒紙嗅鹽酸嗅石蠟嗅石油嗅酰胺類嗅芳香木頭、甲醛嗅甲醛嗅酸嗅稍有酸味同上—金屬味同上同上堿味稍有酸味堿味稍有酸味同上稍有酸味同上—稍有酸味同上—

有酸味65煙霧，是最直接的燃燒產(chǎn)物之一，自古以來，火災(zāi)總是伴隨著濃煙滾滾，火光閃閃，產(chǎn)生著大量對人體有毒、有害的煙、CO和CO2等。66據(jù)資料統(tǒng)計，在火災(zāi)造成的人員傷亡中，被煙霧熏死的所占比例很大，一般它是被火燒死者的4～5倍，著火層以上死的人，絕大多數(shù)是被煙熏死的。據(jù)測試，煙的蔓延速度超過火的五倍。起火之后，失火房間內(nèi)的煙不斷進(jìn)入走廓，在走廓內(nèi)以每秒0.3～0.8m的速度向外擴(kuò)散，如果遇到樓梯間敞開的門(甚至門縫)，則以每秒2~3m的速度在樓梯間往上竄直奔最上一層，而且樓越高，竄得越快。67例如30m高的大樓起火，煙從頂部流出去的速度，接近每秒22m，相當(dāng)于九級大風(fēng)。熾熱的濃煙不但使一般噴水裝置難于對付，而且在很遠(yuǎn)的距離對人體就有強(qiáng)大威脅。如在美國發(fā)生的一次大樓火災(zāi)中，濃煙上升，雖然火頭只燒到五層，但在21層上已經(jīng)有人窒息喪命了。684、火焰火焰的顏色；大部分物質(zhì)呈桔紅色；硫磺—藍(lán)色磷、鈉—黃色69火焰和溫度的關(guān)系溫度越高，火焰越接近藍(lán)白色。乙炔：空氣中的燃燒溫度為2127攝氏度，火焰為橙紅色；純氧中的燃燒溫度為3250攝氏度，火焰呈藍(lán)白色。705、燃燒產(chǎn)物對消防安全的影響1）對燃燒過程的影響

完全燃燒的產(chǎn)物在一定程度上有阻止燃燒的作用。如果將房間所有孔洞封閉，隨著燃燒的進(jìn)行，空氣中的氧會越來越少，燃燒強(qiáng)度便隨之降低，當(dāng)產(chǎn)物的濃度達(dá)到一定程度時，燃燒會自動熄滅。實(shí)驗(yàn)證明，如果空氣中CO2的含量達(dá)到30%，一般可燃物就不能發(fā)生燃燒。故對已著火房間不輕易開門窗，地下室火災(zāi)必要時采取封堵洞口。712）對人的視力的影響

煙有遮光作用，使人的能見度下降，會給撲救和疏散工作帶來困難。在火場上，煙會使人們不易辨別火勢的方向，也不易尋找起火地點(diǎn)，如果是樓房起火，走廊內(nèi)大量的煙會使人看不見疏散方向，找不到樓梯和門，造成安全疏散的障礙。大量火場觀察證明，在著火后大約15min，煙的濃度最大。在這種情況下，人們的能見距離一般只有30cm。723）對人體的影響

燃燒產(chǎn)生大量的煙和氣體，使空氣中氧氣含量急速降低，加上CO、HCl、HCN等有毒氣體的作用，使在場人員有窒息和中毒的危險。另外，燃燒產(chǎn)物中的煙氣，包括水蒸氣，溫度較高，載有大量的熱，人在這種高溫濕熱環(huán)境中極易被燙傷。734）易造成火勢蔓延

灼熱的燃燒產(chǎn)物，由于對流和熱輻射作用，都可能引起其他可燃物質(zhì)的燃燒，成為新的起火點(diǎn)，造成火勢擴(kuò)散蔓延。有些不完全燃燒產(chǎn)物還能與空氣形成爆炸性混合物，遇火源即發(fā)生爆炸。745）能提供早期的火災(zāi)警報

人們可以根據(jù)煙霧的方位、規(guī)模、顏色和氣味，大致斷定著火的方位、火災(zāi)的規(guī)模、燃燒物的種類等，從而選擇正確的方法實(shí)施撲救。75影響火災(zāi)發(fā)展變化的主要因素一、熱傳播對火災(zāi)發(fā)展變化的影響1、熱傳播的方式熱傳導(dǎo)熱輻射熱對流影響火災(zāi)發(fā)展變化的因素76熱傳導(dǎo)

熱量通過直接接觸的物體，從溫度較高部位傳遞到溫度較低部位。77熱輻射

熱量通過電磁波形式傳遞；不受氣流、風(fēng)速、風(fēng)向影響。影響的因素：熱源的溫度、熱源與受熱物體間的距離及兩者間的相對位置、受熱物體的顏色。78熱對流

熱量通過流動介質(zhì)，有空間一處傳播至另一處。如：氣體對流、液體對流；強(qiáng)制對流、自然對流79火災(zāi)及其分類一、火災(zāi)的定義指在時間或空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害（《消防基本術(shù)語》GB5907－86）。80二、火災(zāi)的含義根據(jù)該定義，火災(zāi)應(yīng)當(dāng)包括以下三層含義：必須造成災(zāi)害，包括人員傷亡或財物損失等；該災(zāi)害必須是由燃燒造成的；該燃燒必須是失去控制的燃燒。81比如人們在家里用煤氣做飯的燃燒就不能算火災(zāi)，因?yàn)樗怯锌刂频娜紵辉偃?，垃圾堆里的燃燒，雖然該燃燒是失去控制的燃燒，但該燃燒沒有造成災(zāi)害，所以也不能算做火災(zāi)。82防火與滅火的基本原理

消除燃燒條件中的任何一條，使燃燒不發(fā)生或不能持續(xù)。83一、