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固体燃烧与控制摘要燃烧一直是人们关注的研究课题，其中最复杂的就是固体燃料的燃烧，因为固体燃料不仅伴有多向流动及传热还有污染问题等。关键词固体燃料火灾控制引言固态燃料是人类在生活和生产中的主要能源，天然的有木材、泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤、油页岩等。与液体燃料或气体燃料相比，一般固体燃料燃烧较难控制，一旦发生火灾，会造成比较严重的后果与社会负面影响。因此，固体火灾的控制就成为了火灾预防与控制的重点。1.什么是可燃固体可燃性固体是指容易燃烧的固体，在运送中的条件下容易燃烧或经摩擦后有可能起火的固体。容易燃烧的固体为粉末状、颗粒状或膏粉状的物质，若与类似燃烧的火柴等火源短时间接触后，容易着火；或火炎迅速蔓延，则属有危险性的物品。危险性不但源自火灾，有毒性燃烧产物也会引发危险。2.1可燃固体的燃烧过程及特点固体是火灾中最普遍、最主要的可燃物，相对于可燃气体和液体，可燃固体燃烧比较复杂。其燃烧过程与特点如图8-1所示。一般来说，可燃固体在加热条件下，会通过熔融过程声称可燃液体，或通过升华、热解等过程，生成可燃气体。2.2固体燃烧的形式主要包括以下几种：（1）分解燃烧:火源加热→热解→着火燃烧（2）蒸发式燃烧：①火源加热→熔融蒸发→着火燃烧;②火源加热→升华→着火燃烧（3）表面燃烧:可燃固体的燃烧是由氧和固体材料直接反应而发生的，且反应只发生在材料的表面。（4）阴燃：在堆积空气不足的环境下，某些物质只发生冒烟而无火焰的燃烧现象。2.3评定固体火灾危险性的参数2.3.1.熔点、闪电、燃点、自然点固体发生熔化变为液体的初始温度被称为固体的熔点。某些低熔点的的可燃固体发生闪燃时固体的最低温度就是闪点。固体物质在没有外部火花或火焰引燃下，当加热到一定程度下能自动燃烧时的固体的在最低温度，被称为可燃固体的自然点。熔点、闪点、燃点是评定固体火灾危险性的重要参数。常见高分子物质的自然点物质名称自然点/’c物质名称自然点物质名称自然点报纸230聚乙烯349硝酸纤维素141棉花255聚氯乙烯454聚酰胺424白松260有机玻璃450~462醋酸纤维素475涤纶纤维440松香240布匹270~3002.3.2.热分解温度热分解温度是指可燃固体发生热分解时固体的初始温度，通常也称为热解温度。用来评定受热时能够发生分解的固体的火灾危险性。一般，可燃固体的热解温度越低，越容易发生火灾。几种可燃固体的热分解温度及相应的燃点固体名称热分解温度燃点固体名称热分解温度燃点硝化棉40180棉花120210赛璐璐90~100150~180木材150250~295麻107150~200蚕丝235250~3002.3.3氧指数氧指数范围可燃物种类22易燃材料22~27可燃材料27难燃材料2.3.4.比面积：单位体积固体的表面积。对于相同的可燃固体，比表面积越大，火灾危险性越大。它直接关系爆炸下限，最小引爆能，最大爆炸压力等参数的变化。2.4固体燃烧的主要影响因素2.4.1.外界火源或外加热源2.4.2.固体材料的性质（1）熔点、热分解温度、热解潜热或蒸发潜热越低，而燃烧热越高的可燃固体，往往越容易被引燃，引燃后燃烧速度也越快。（2）固体材料的热惯性对着火燃烧性能有重要影响。（3）燃烧释热速率是另一个重要性质。2.4.3.固体材料的形状尺寸及表面位置（1）比表面积越大，往往越容易燃烧。（2）厚物体比薄物体更难燃烧。（3）燃烧方向也会影响燃烧速度。2.4.4外界环境因素（1）外界氧浓度：当外界氧浓度增大时，物质的着火能力也显著提高。（2）环境温度；随着环境温度的升高，火焰锋前物质的未燃部分达到燃点所需的热量较少，结果提供了一个附加的向前的传热，使整个燃烧过程得到强化。如图8-3所示。（3）环境压力：由于环境压力的提高，火焰将更容易稳定的附着在材料的表面，燃烧程度也随之增强。图8-4给出了压力及氧含量对硬纤维板水平传播速度影响。（4）外来的空气流动对火焰传播影响如图8-5。8-5风速及氧含量对硬纤维板传播速度影响3.常见的固体燃烧3.1.木材的燃烧某些木材闪点温度、着火温度书种闪点温度着火温度杨树253445武夷松262437红松263430白桦2634383.2.高聚物的燃烧常见热塑性高聚物的软化、熔融温度塑料名称软化温度熔融温度塑料名称软化温度熔融温度聚氨酯121155聚已内酰胺209208聚乙烯123220聚碳酸酯213305聚丙烯157214硬质聚氯乙烯219—3.3煤和碳粒的燃烧少3.4可燃固体的阴燃3.5固体粉尘的燃烧爆炸常见具有爆炸性的粉尘种类举例金属类铝、镁、锌、铁碳制品煤、木炭、焦炭饲料鱼粉木质类木粉、软木粉食品类淀粉、砂糖、面粉4.固体燃烧的控制控制固体燃烧，根据固体燃烧的性质及影响因素，可以控制外界火源或热源，降低温度，降低外界氧浓度及环境压力，减少外来空气的流动。同时，可以增加环境中的水分，降低温度，抑制粉尘爆炸的发生。4.1固体火灾的控制与扑救重点在于选择合理的灭火器。可燃固体的种类繁多，物理化学性质各异，发生火灾时应针对不同性质的固体选择不同的灭火剂，以提高灭火效率，否则可能不但灭不了火，反而火上浇油。扑救固体粉尘火灾时要掌握以下要点：⑴扑救非金属粉尘燃爆的有效灭火剂是喷雾水。水既能熄灭燃烧，又能加湿未燃粉粒，快速降低粉尘悬浮性，消除悬浮尘，降低可燃混合物中的粉粒、分解组分和氧气浓度，同时水还可以吸收热量；忌用直流水、具冲击力的干粉、二氧化碳等，以防堆积尘扬散、悬浮。⑵对钾、钠、镁、铝、锌等金属粉尘和忌水物质，严禁施水扑救，宜选用干砂进行覆盖灭火。⑶对棉、麻、面粉等堆积尘，由于内层阴燃可能性极大，扑灭明火后，注意监控，防止复燃。