燃烧的基本原理与灭火的基本的方法

1第二章：燃烧的基本原理与灭火的基本的方法第一节：燃烧的基本原理火灾是在时间和空间上失去控制的燃烧，因此，火灾是一种燃烧现象，研究火灾就必须研究燃烧现象。一、燃烧的本质燃烧，俗称“着火”。人们通过长期用火实践和大量的科学实验证明，燃烧是可燃物质与氧化剂作用发生的一种放热发光的剧烈化学反应，通俗地说燃烧就是放热发光的化学反应过程。因此，国标（GB5907—86）规定：燃烧是可燃物与氧化剂发生作用的放热反应，通常伴有火焰、发光和发烟现象。可燃物在燃烧过程中，生成了与原来物质完全不同的新物质。C+O2燃烧CO22H2+O2燃烧2H2OCH4+2O2燃烧CO2+2H2O燃烧不仅在空气中（氧）存在时能发生，有的可燃物在其它氧化剂中也能发生燃烧。例如，氢就能在氯气中燃烧：H2+CL2燃烧2HCL燃烧具有三个特征，即化学反应、放热和发光。通电的电炉和灯泡虽然有发光和放热现象，但没有进行化学反应，只是进行了能量的转化，故不是燃烧；生石灰遇水发生了化学反应，并且放出了大量的热，但它没有发光现象，它也不是燃烧。这些现象虽然不是燃烧，但在一定条件下，可作为着火源引起燃烧或引发火灾。二、燃烧的基本条件燃烧需要一定的条件，如果不具备一定的条件，燃烧就不会发生。人们在同火灾长期斗争的实践中发现，任何物质要发生燃烧，必须具备下列2三个基本条件（亦称三要素）：即可燃物、氧化剂和温度（着火源）（一）可燃物凡能在空气、氧气或其它氧化剂中发生燃烧反应的物质，都称为可燃物。如木材、氢气、汽油、煤碳、纸张、硫等等。可燃物如果按其化学组成，可分为无机可燃物和有机可燃物两大类；从数量上讲，绝大部分可燃物为有机物，少部分为无机物。按其所处的状态，又可分为可燃固体、可燃液体和可燃气体三大类。对于这三种状态的可燃物来说，其燃烧难易程度是不同的，一般是气体比较容易燃烧，其次是液体，最后是固体。可燃物是燃烧不可缺少的一个首要条件，是燃烧的内因，没有可燃物，燃烧根本不能发生。（二）助燃物（氧化剂）凡是与可燃物质相结合并能帮助、支持和导致着火或爆炸的物质，称为助燃物。助燃物，实质上是氧化剂，氧化剂是一种能氧化其它物质而本身被还原的物质。氧化剂的种类很多，最常见的就是氧气。空气、氯、溴、氯酸钾、过氧化钠等都是氧化剂，都能帮助和支持燃烧。人们通常所说的助燃物是指空气，因为空气中存在约五分之一（约21％）体积的氧，故一般可燃物在空气中遇点火源都能燃烧。燃烧时，可燃物与氧化剂发生剧烈地氧化还原反应，在反应中，可燃物被氧化，氧化剂被还原。（三）点火源凡是能够使可燃物与助燃物发生燃烧反应的能量来源统称为点火源。这种能量既可以是热能、光能、电能、化学能，也可以是机械能。点火源温度越高，越容易引起可燃物燃烧。根据点火源产生能量的来源不同，点火源一般可分为直接火源和简接火源：1、直接火源（1）、明火：指生产、生活中的炉火、焊接火、吸烟火，撞击、磨擦产生的火，机动车排气管的火星、飞火等。明火是最常见而且是比较强的3点火源，也是最危险的点火源。（2）、电弧、电火花：指电器设备、电气线路、电气开关短路或漏电产生的火花；电话、手机、BP机等通信工具开关产生的电火花等；还有静电火花，如人体与化纤衣服摩擦产生的静电火花。这些电火花都能引起可燃性气体、液体蒸气和易燃固体物质着火。（3）、雷电：瞬间高压放电的雷击能引燃任何可燃物。2、间接火源（1）、高温：指高温加热、烘烤、积热不散、机械故障发热等由于蓄热而产生较高温度，如金属焊割时的熔渣、发热的白炽灯、烧红的铁块、长时间通电的电熨斗等。（2）、光辐射：如太阳光、凸玻璃聚光热等。这种热能只要具有足够的温度，就能点燃可燃物质，从而引发火灾。（3）、自燃起火：指既无明火又无外来热源的情况下，物质本身自行发热、燃烧起火。如黄磷在空气中会自行起火，钾、钠等金属遇水会着火。（四）、燃烧的充分条件要发生燃烧必须同时具备燃烧的三个要素，缺一不可。但是在某些情况下，虽然具备了燃烧的三个要素，也不一定能发生燃烧。如果可燃物的数量不够，氧气不足或点火源的热量不大，温度不够，燃烧也不能发生。所以，要发生燃烧，除了上述三个基本条件外，还必须具备以下充分条件。第一，一定数量的可燃物首先，要发生燃烧，必须有足够数量的可燃物质。如果在空气中的可燃气体或蒸气的浓度不够，燃烧就不会发生。例如：在一般气温下用火柴去点汽油和柴油时，汽油立即燃烧起来，而柴油却不能燃烧。为什么柴油不能燃烧呢？这是因为柴油在一定气温下挥发到空气中的蒸气数量很少，还没有达到燃烧的浓度。也就是说，虽有可燃物质，但其浓度不够，即使有空气（氧）和引火源的接触，也不能发生燃烧。第二，一定比例的助燃物4要使可燃物质燃烧，必须供给足够的助燃物，否则，燃烧就会逐渐减弱，直至熄灭，也就是说助燃物质的数量不够，也不能发生燃烧。例如：点燃的蜡烛用玻璃钟罩罩起来，不让周围的空气进入，这样经过较短的时间，蜡烛就会熄灭。通过对玻璃罩内的气体的分析，发现这些气体中还含有16％的氧气，这说明一般可燃物在空气中的含氧量低于16％的条件下，就不能发生燃烧。第三，一定能量的点火源要发生燃烧，引火源必须有一定的温度和足够的热量，否则燃烧也不能发生。例如：从烟囱冒出来的火星温度约为600℃如果这些火星落在易燃的柴草或刨花上，就能引起燃烧，这说明这些火星所具有的温度和热量能引燃这些物质。如果这些火星落在大块木材上，就会很快熄灭，不能引起燃烧，这说明落在大块木材上的火星虽有相当高的温度。但缺乏足够的热量。因此不能引起大块木材燃烧。第四，要发生燃烧，必须使燃烧的三个要素相互结合、相互作用，否则燃烧就不能发生。譬如，在我们房间内有桌椅、窗等可燃物质，有充满空间的空气，有火源、电源，构成了燃烧的三个要素，可是并没有发生燃烧现象。这就是因为这些条件没有互相作用，火源没有点燃桌椅板凳等可燃物质，火当然就烧不起来。三、燃烧的类型1、闪燃：闪燃是指易燃或可燃液体挥发出来的蒸气分子与空气混合后，达到一定的浓度，遇火源产生一闪即灭的现象。发生闪燃是因为易燃或可燃液体在闪燃温度下蒸发的速度比较慢，蒸发出来的蒸气仅能维持一刹那的燃烧，来不及补充新的蒸气维持稳定的燃烧，因而一闪就灭了。2、着火：可燃物与着火源接触引起燃烧，这种持续燃烧的现象就叫着火。着火是燃烧的开始，并且以出现火焰为特征。5着火是日常生活中最常见的燃烧现象，如用打火机点燃柴草、汽油、液化石油气，就会引起它们着火。3、自燃：可燃物质在空气中没有外部火花、火焰等火源的作用，靠自身发热或外来热源引发的自行燃烧现象。4、爆炸：是指物质由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间释放出巨大的能量，或气体、蒸气在瞬间发生剧烈膨胀的现象。四、火灾发展的基本过程无论那种形式的火灾，它们都包括着火、火势增大、烟气蔓延、火焰熄灭等过程。我们把火灾的发展大体分成初期增长阶段、充分发展阶段及减弱阶段。火灾历程室内火灾发展曲线图1、初期增长阶段刚起火时，火区的面积不大，其燃烧状况与敞开环境中的燃烧差不多。如果不及时扑救，火区将逐渐增大。不久，其规模便增大到房间体积明显影响燃烧状况的阶段。也就是说，房间的通风状况对火区继续发展的影响越来越明显。在这一阶段中，室内的平均温度还比较低，因为总的热释放速率不高，不过在火焰和着火物体附近已出现局部高温区。6如果房间的通风状况良好，火灾将逐渐发展到一个重要的转变阶段——轰燃。这里室内所有的可燃物都将起火。轰燃的出现标志着室内火灾已由初始增长阶段转变到充分发展阶段。与火灾的其他主要阶段相比，轰燃所占时间是比较短暂的，对应着温度——时间曲线陡升的那一小段时间。2、充分发展阶段火灾进入这一阶段后，燃烧强度仍在增强，热释放速率逐渐达到某一最大值，室内温度经常会升到800ºC以上，因而可以严重地损坏室内的设备及建筑物本身的结构，甚至造成建筑物的部分毁坏或全部倒塌。另一方面，高温烟气还会携带着相当多的可燃组分从起火室的开口窜出，从而引起邻近房间或相邻建筑物起火。3、减弱阶段这是火灾逐渐冷却的阶段。一般认为，此阶段是从室内平均温度降到其峰值的80%左右时开始的。这是可燃物的挥发组分大量消耗而致使燃烧速率减小的结果。随后明火燃烧无法维持，可燃固体变为赤热的焦炭。这些焦炭按碳燃烧的形式继续燃烧，不过燃烧速率比较缓慢。由于燃烧放出的热量不会很快散失，室内温度仍然较高，在焦炭附近还会存在局部相当高的温度区。若火灾尚未发展到减弱阶段就被扑灭了，可燃物还会发生热分解，而火区周围的温度在一段时间内还比平时高得多，可燃挥发组分还可以继续析出。如果达到了足够高的温度与浓度，还会再次出现明火燃烧。因此，灭火后应当注意这种“死灰复燃”问题。7小资料：痛心！全国平均每天烧掉400万元假如，你是一个亿万富翁，你舍得每天从自己的金库里提取400万元人民币当众焚毁吗？——我想，你肯定不会，否则，这个亿万富翁用不了几天，便会从大富翁变成一个穷光蛋！但是，日常生活中却偏偏有这一种我们视而不见，但却千真万确存在的怪事：每天，中国都有400万元被焚毁！据《中国火灾统计年鉴》统计：1997年，全国共发生火灾（不含森林、草原火灾）140028起，死亡2722人，伤4930人，直接财产损失15．4亿元。也就是说，中国每天都有427万元被烧掉。1998年，全国共发生火灾（不含森林。草原。火灾）142326起，死亡2389人，伤4905人，直接财产损失14·4亿元，同样，每天都有400万元被烧毁。1999年，全国共发生火灾179755起（不含森林、草原火灾），死亡2744人，伤4572人，直接财产损失14．33亿元。全国每天也有近400万元被烧掉。2001年，全国共发生火灾215863起，造成2314人死亡和13．9亿元的直接财产损失。全国每天有约380万元被烧掉。这些每天白白烧掉的400万元，如果用来投资开发中国的西北地区。不知可以产生多么巨大的经济效益；如果用来扶贫或解决城镇失业下岗的职工，每天的400万元就等于每天可以建造一座中小型的生产企业，不知解决了多少失业人员的饭碗问题；假如将这些400万元用来资助希望工程的话，它的作用几乎可以每天解决100多间希望小学的建造……当然，这些都不过是假设，尽管400万元的作用如此巨大，但每天，在中国却因为火灾价值400万元的财务被付之一炬。有人作过统计，自建国以来，特别是在改革开放初期，我国由计划经8济向市场经济转轨的过程中，火灾以每年平均40％的增长率吞噬着人民的生命财产。然而由于严重滞后的公众消防意识，成为火灾日益疯狂的最大帮凶。据公安部消防局的有关统计报道：建国以来，我国火灾的年平均损失依次为：50年代：5000万元；60年代：1．2亿元：70年代：2．5亿元；80年代：3．5亿元；90年代，9．5亿元。上述数据向人们表明：面对经济建设的飞跃发展，以及火灾越来越严峻的现实，如果全社会都关心消防，消除火灾隐患，那么，这每天400多万元的财富，就可以从烈火中夺回来。烧不着的树非洲的丛林中有一种奇怪的树，不仅火很难把它烧着，，它还拥有自动灭火功能呢！一旦有火在它附近出现，即能及时自动将火扑灭。一位科学家曾试验过这种树对火的敏感性。他故意在这种树下用打火机打火点烟，谁知火光一闪香烟尚未点着，无数条白色的液体泡沫由树上向他喷来，弄得他满头是白沫，身上衣服也湿了，狼狈异常，打火机的火也随之熄灭。这种拥有灭火功能的树，叫“梓柯树”，生长于非洲安哥拉的西部。树型高大，枝叶茂密，是一种常绿树。它的叶片细而长，叶宽仅2、3寸，而长则有七八尺，垂挂下来，犹如女孩子的长辫子。在高大的树枝间，长有许多比拳头略大的球状物。从外表上看，似乎是果实，实际上是这种树的9自动“灭火器”，植物学家称之为“节包”。摘一个下来看，可见其果实上有许多小孔，就象莲蓬头上的小孔，里面装满透明的液体。经化学家分析，这种液体含有大量四氯化碳，一喷出来就起泡沫，火很快就熄灭。想一想：1、火怎样才能燃烧？没有酒精的酒精灯能否燃烧？为什么灯帽一盖，火就会熄灭？答案提示：燃烧的三个条件。2、根据燃烧的原理，你觉得在日常生活中会有那些引起火灾的不良行为？答案提示：躺在床上吸烟