第二章-消防燃烧学基础..

第二章消防燃烧学基础黑龙江飞翔消防职业培训学校消防燃烧学基础知识燃烧基础知识燃烧的本质和条件燃烧产物热的传播燃烧类型不同状态物质燃烧过程化学危险品消防燃烧学理论第一节燃烧的本质和条件一、燃烧的定义燃烧的定义（重要）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）发烟的现象。二、燃烧的本质燃烧的本质燃烧是一种游离基的连锁反应，即游离基在瞬间进行循环连锁反应。燃烧链锁反应机理该理论认为有焰燃烧是一种游离基（自由基）的链锁反应。即当一个分子被活化后，引起许多分子都能连续不断地进行化学反应。包括：链的引发；链的传递；链的终止。碳氢化合物的气体或蒸气在热和光的作用下，分子被活化，分裂出活泼氢自由基H•，H·与氧作用生成H·、OH·、O·等自由基，成为链式反应的媒介物使反应迅速进行。如果能有效抑制自由基的产生或者能够迅速降低火焰中H·、OH·、O·等自由基的浓度，燃烧就会中止。三、燃烧的条件（一）必要条件可燃物助燃物（又称氧化剂）引火源三、燃烧的条件可燃物凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧反应的物质。例如：纸张、木材、煤、镁、汽油、氢气。三、燃烧的条件助燃物凡与可燃物质相结合能导致燃烧的物质称为助燃剂。最常见、最重要的助燃物是氧，它在空气中的体积份数为21%。三、燃烧的条件引火源凡使物质开始燃烧的外部热源，统称为引火源。三、燃烧的条件（二）充分条件一定的可燃物浓度一定的氧气含量一定的点火能量相互作用第二节燃烧类型闪燃着火自燃爆炸闪点燃点自燃点爆炸极限燃烧类型一、着火着火与燃点的概念着火：可燃物质在空气中与火源接触，达到某一温度时，开始产生有火焰的燃烧，并在火源移去后仍能持续燃烧的现象，叫做着火燃点：可燃物开始持续燃烧所需要的最低温度，叫做物质的着火点（燃点、火焰点）二、闪燃（一）闪燃、闪点的概念（重要）闪燃：在一定温度下，可燃液体表面的蒸气与空气混合，遇火能产生一闪即灭的燃烧现象。闪点：在规定的试验条件下，液体表面上能产生闪燃的最低温度，叫闪点。二、闪燃（二）闪点在消防工作中的应用根据闪点，划分可燃性液体及其火灾危险性类别易燃；可燃（45°C为标准）（重要）甲类液体（闪点＜28°C）≥；乙类液体（≥28°C或＜60°C）；丙类液体（≥60°C）（重要）二、闪燃（三）液体可燃物闪点与燃点的关系1、可燃液体的燃点都高于闪点。一般高出1~5°C（重要）2、液体的闪点越低，它们的差值越小。例：汽油、丙酮的闪点仅差1°C。3、液体的闪点在100°C以上，它们的差值可达30°C以上。这时闪点没有实际意义。三、自燃（一）自燃的定义可燃物质在没有外部火花，火焰等火源的作用下，因受热或自身发热并蓄热所产生的自行着火现象，叫自燃。（二）自燃点在规定的条件下，可燃物质发生自燃的最低温度。三、自燃扩展：自燃的分类受热自燃：可燃物质在没有明火接触而靠外部热源作用下，达到一定温度时而发生自行着火现象，称为受热自燃。自热自燃：由于物质内部发生生物、物理、化学等作用所产生的热并积蓄起来而引起的自行着火现象，叫做自热自燃（本身自燃）受热自燃与自热自燃的本质是一样的，只是自燃的初始热量来源不同三、自燃扩展：几种常见的自燃现象1、受热自燃：接触或靠近灼热物体；明火加热可燃物；高温可燃物质接触空气；化学反应热；摩擦热；高压压缩。2、植物自燃过程：生物过程；物理过程；化学作用。3、浸油物品自燃油脂中的不饱和脂肪酸氧化引起。4、煤自燃煤化程度：泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。晶型：丝煤、亮煤、镜煤四、爆炸（一）爆炸的概念和分类爆炸：由于物质急剧氧化或分解反应产生温度、压力增加或两者同时增加的现象。分类：核爆炸；物理爆炸；化学爆炸。物理爆炸：装在容器内的液体或气体，由于物理变化（温度、体积和压力等因素）引起体积迅速膨胀，导致容器压力急剧增加，由于超压或应力变化使容器爆炸。例如：蒸汽锅炉、液化气钢瓶化学爆炸：由于物质本身发生化学反应，产生大量气体并使温度、压力增加或两者同时增加而形成的爆炸现象。可然气体助燃气体四、爆炸（二）爆炸极限的概念1、爆炸浓度极限可燃性气体、蒸气或粉尘与空气混合后，遇火发生爆炸的最高或最低的浓度范围。通常用体积百分比表示。爆炸极限的上下限之间的范围越大，下限越低，上限越高，危险性越大。例乙炔为2.5%~82%；氢气为4~75%；氨为15~27%。四、爆炸（二）爆炸极限的概念2、爆炸温度极限可燃液体受热蒸发出的蒸汽浓度等于爆炸极限时的温度范围。由于液体的蒸汽浓度时一定温度下形成的，所以可燃液体在拥有爆炸浓度极限的基础上还有了一个相对应的爆炸温度极限。评定火灾危险性的物理量扩展：氧指数在规定条件下，固体材料在氧、氮混合气流中，维持平稳燃烧所需的最低氧含量易燃材料：氧指数22；可燃材料：氧指数在22~27之间难燃材料：氧指数27第三节不同状态物质的燃烧过程一、可燃物的燃烧过程当可燃物与其周围相接触的空气达到可燃物的点燃温度时，外层部分就会溶解、蒸发或分解并发生燃烧，在燃烧过程中放出热量和光。这些释放出来的热量又加热边缘的下一层，使其达到点燃温度，于是燃烧过程就不断地持续。二、固态物质的燃烧（一）固态物质的燃烧过程固体吸热液体熔化蒸发、升华、分解可燃气体不挥发、高熔点可燃固体产物、热量二、固态物质的燃烧（二）固态物质燃烧形式1、蒸发燃烧熔点较低的可燃固体受热熔融，形成可燃蒸汽保持有焰燃烧的现象。如蜡烛、沥青2、表面燃烧可燃物受热不发生分解和相变，可燃物质在被加热的表面上吸附氧，从表面开始呈余烬的燃烧状态叫表面燃烧。（气-固非均相燃烧）炽热状态，如木炭、铁3、分解式燃烧固体由于受热分解而产生可燃气体后发生的有焰燃烧，分解式燃烧。正常可见的有焰燃烧，如木材、纸张、棉、塑料、橡胶4、阴燃物质无可见光的缓慢燃烧，通常产生烟和温度升高的迹象。阴燃和有焰燃烧可以相互转化如成捆的纸张、棉、麻或煤、草、湿木材堆垛。三、液态物质的燃烧（一）液态物质的燃烧过程下图为蒸发式燃烧图解液体热蒸发蒸气热、氧化剂氧化、分解中间产物燃烧产物+热三、液态物质的燃烧（二）液体物质燃烧形式1、蒸发式燃烧（最常见方式）2、动力燃烧（汽车气缸中的汽油等）3、闪燃4、沸溢式燃烧（含水重质油品开锅现象）5、喷溅式燃烧（下有水垫层的重质油品，水垫层沸腾，将油滴油气抛向高空）四、气态物质的燃烧（一）气态物质燃烧过程氧化剂扩散可燃混合气体火源断键、活化分子碎片游离基氧化、燃烧产物+热量四、气态物质的燃烧（二）气态物质的燃烧形式扩散燃烧：即可燃性气体和蒸气分子与气体氧化剂互相扩散，边混合边燃烧。动力燃烧：指可燃气体‘蒸气或粉尘预先同空气（或氧）混合，遇火源产生带有冲击力的燃烧。四、可燃粉尘的爆炸（一）粉尘的分类和特性凡颗粒极微小，遇点火源能够发生燃烧或爆炸的固体物质叫可燃粉尘。分类：易燃粉尘；可燃粉尘；难燃粉尘。常见粉尘：金属；煤炭；谷物；饲料；木材；合成材料。特性：粉尘的分散度；粉尘的比表面积；粉尘的吸附性和活性；粉尘的自燃点；粉尘的动力稳定性四、可燃粉尘的爆炸（二）粉尘爆炸的危害1、呈跳跃式和爆炸连续性的特点，具有很大破坏性。2、粉尘爆炸有产生二次爆炸的可能性。3、能产生有毒气体。（三）扑救时注意事项在扑救粉尘火灾中，应注意不要使沉积粉尘飞扬起来，不宜用CO2之类带有冲击力的灭火剂灭火，最好采用喷雾水流，以防发生二次爆炸。第四节燃烧产物一、燃烧产物及其性质燃烧产物的概念由燃烧或热解后产生的全部的物质叫燃烧产物。换句话说，物质在燃烧时生成的气体、蒸气、热量和固体物质、烟雾，都称燃烧产物。完全燃烧、不完全燃烧燃烧产物完全燃烧产物：二氧化碳、水、五氧化二磷、二氧化硫。不完全燃烧产物：一氧化碳、酮、醛、醇、醚。高分子化合物：氯化氢（HCl）、光气（COCl2）、氨（NH3）、氰化氢（HCN）、以及氧化氮（NOx）等有毒或刺激性气体。二、烟雾（一）烟的含义：烟是物质燃烧所产生的气状物。这种气状物是物质在燃烧或热解作用下所形成的悬浮在大气中可见的固体和液体微粒，其粒径常介于10-5~10-7米之间。（二）物质的发烟能力（三）烟气的危害毒害性、减光性、恐怖性二、烟雾（三）烟雾的流动规律烟雾的密度一般比空气密度大，因而比空气重。温度高：500°C~900°C烟雾具有流动性：水平扩散流速：0.5~0.8米/秒；垂直方向流速：3~5米/秒。哈尔滨经纬360火灾哈尔滨经纬360火灾二、烟雾（四）烟雾的特征及其对灭火工作的影响烟雾除自身具有的毒性、复燃性不易被人直接察觉外，对烟雾的高温、浓度、颜色、气味及流动性等特征不仅不易察觉,而且与灭火工作有着密切的关系。1、有利方面（1）烟雾在一定条件下对燃烧有阻燃作用。（2）为火情侦察提供参考依据2、不利方面（1）妨碍灭火和被困人员行动（2）有引起人员中毒、窒息的危险（3）高温会使人员烫伤（4）成为火势发展蔓延的因素二、烟雾（五）火场排烟1、机械排烟2、自然换气排烟3、喷雾水排烟4、做好个人保护扑救人员应做好个人防护，应佩戴防毒面具；扑救露天火灾时，应将水枪设在下风方向侧面，以提高能见度；在纵深浓烟区侦察和组织进攻时，所有人员都要系安全绳，并在入口处设置完全员，检查记录氧气量，限定返回时间；若战斗时间较长时，要组成梯队，定期轮换，在浓烟区工作一般不超过15~20分钟。三、火焰1、火焰的含义与构成发光的气象燃烧区域，焰心、内焰、外焰。2、火焰的颜色火焰的颜色取决于燃烧物质的化学成分和氧化剂的供应强度，此外还与燃烧温度和含氧量、含碳量有关。第五节火灾发展规律一、燃烧温度与火灾发展规律燃烧温度：燃烧产物所具有的温度。理论燃烧温度实际燃烧温度火灾发展规律：分四个阶段：初起阶段、成长发展阶段、猛烈阶段、衰减阶段以火灾燃烧时间推算火灾温度：以过火灾统计分析，得出了规定的火灾时间-温度标准曲线。它代表火灾时室内火灾、温度与延续时间之间的变化规律。成为确定火灾发展过程的标准，各种防火建筑材料和耐火构件，都是按这条标准火灾升温曲线进行耐火试验，判定其耐火时间和耐火等级。三、热传播方式热传播：热传导、热对流、热辐射热传导：物体一端受热，通过物体的分子热运动，把热量从温度较高一端传递到温度较低一端的过程。如体温计受温差、距离、材料本身影响；两个物体间需要接触。热对流，热量通过流动介质，由空间一处传播到另一处的现象。如热空气、烟雾的流动。受温差、通风孔洞面积、高度和通风孔洞所处的高度等因素影响。热对流速度与通风口面积和高度成正比，与风速成正比在室内火灾中，热对流是传热的主要形式。热对流式影响初起火灾的主要因素热辐射：以电磁波形式传递热量。不需要介质、不受气流、风速、风向影响。辐射热量与表面积的绝对温度四次方成正比。热辐射是火灾发展阶段的热传播主要形式。第六节防灭火基本原理一、防火的基本原理和措施（一）防火基本原理防止形成燃烧条件（可燃物、助燃物、点火能量、相互作用）1、控制可燃物2、隔绝空气3、消除引火源4、阻止火势扩散蔓延一、灭火的基本原理和措施（一）灭火基本原理防止形成燃烧条件（可燃物、助燃物、温度、链式反应）1、隔离2、窒熄3、冷却4、抑制三、燃烧条件在消防中的应用1、隔离：将正在燃烧的物质与未燃烧的物质隔开或疏散到安全地点，燃烧会因缺乏可燃物而停止。2、窒熄：隔绝空气或稀释燃烧区的空气含氧量，使可燃物得不到足够的氧气而停止燃烧。3、冷却：将灭火剂直接喷射到燃烧物上，将燃烧物的温度降到低于燃点，使燃烧停止；或者将灭火剂喷晒在火源附近的物体上，使其不受火焰辐射热的威胁，避免形成新的火点，将火灾迅速控制和扑灭。4、抑制：是基于链锁反应的原理，使灭火剂参与燃烧的链锁反应，使燃烧过程中产生的游离基消失。从而使燃烧反应停止。扩展