消防培训-燃烧学基础知识..

第二章燃烧学基础知识主要内容2.1燃烧的本质与条件2.2燃烧类型2.3燃烧过程及特点2.4燃烧产物2.5影响或在发展变化的主要因素2.6防火与灭火的基本原理第一节燃烧的本质与条件一、燃烧的定义燃烧：可燃物与氧化剂作用的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟的现象。燃烧的三个特征：化学反应、放热、发光。燃烧不仅在空气（氧）存在时能发生，有的可燃物在其他氧化剂中也能发生燃烧。二、燃烧的本质链锁反应理论：燃烧是一种游离基的连锁反应（也称链反应），即游离基在瞬间进行的循环连续反应。物质的燃烧是氧化反应，而氧化反应不一定是燃烧，能被氧化的物质不一定是能够燃烧的物。燃烧是一种极其复杂的化学反应，游离基的链反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象质。三、燃烧的条件燃烧过程的发生和发展都必须具备以下条件：可燃物、助燃物（又称氧化剂）和引火源。助燃物（一）燃烧的必要条件定义：凡是能与空气中的氧气或者其他氧化剂起燃烧反应的物质。按物理状态分：固体、液体、气体可燃固体：凡是遇明火、热源能在空气（氧化剂）中燃烧的固体物质。可燃液体：凡是在空气中能发生燃烧的液体。可燃液体：凡是在空气中能发生燃烧的气体。1.可燃物定义：凡是与可燃物质相结合能导致燃烧的物质称为助燃物（也称氧化剂）。2.助燃物通常燃烧过程中的助燃物主要是氧，它包括游离的氧或化合物中的氧。空气中含有大约21%的氧。某些物质也可作为燃烧反应的助燃物，如氯、氟、氯酸钾等。少数可燃物一旦受热后，能自动释放出氧，不需要外部助燃物就可发生燃烧。3.引火源定义：凡是使物质开始燃烧的外部热源，统称为引火源（也称着火源）。引火源温度越高，越容易点燃可燃物质。（二）燃烧的充分条件具备了燃烧的必要条件，并不意味着燃烧必然发生。发生燃烧还应该有“量”方面的要求。这就是发生燃烧或持续燃烧的充分条件。1.一定的可燃物浓度可燃气体或蒸气只有达到一定的浓度，才会发生燃烧或爆炸。2.一定的氧气含量可燃物发生燃烧需要有一个最低氧含量要求，低于这一浓度，燃烧就不会发生。3.一定的可燃物浓度不管何种形式的引火源，都必须达到一定的强度才能引起燃烧反应。引火源的强度取决于可燃物质的最小点火能量即引燃温度，低于这一能量，燃烧变不会发生。4.相互作用燃烧不仅需具备必要和充分条件，而且还必须使燃烧条件相互结合、相互作用，燃烧才会发生或持续。第二节燃烧类型一、闪燃燃烧按其发生的瞬间的特点不同，分为闪燃、着火、自燃、爆炸。（一）闪燃的含义定义:液体表面上能产生足够的可燃整齐，遇明火产生一闪即灭的燃烧现象。可燃液体之所以会发生一闪即灭的闪燃现象，是因为液体在闪燃温度下蒸发速度较慢，蒸发出来的蒸气仅能维持短时间的燃烧，而来不及提供足够的蒸气补充维持稳定燃烧，故闪燃一下就熄灭。闪燃往往是可燃液体发生火灾的先兆。（二）物质的闪点闪点是评定液体火灾危险性大小的重要参数。闪点越低，火灾危险性就越大；闪点越高，火灾危险性就越小。1.闪点的含义含义：在规定的试验条件下，液体表面能产生闪燃的最低温度，以“℃”表示。2.闪点在消防上的应用（1）根据闪点，将能燃烧的液体分为易燃液体和可燃液体。（2）根据闪点，将液体生产、加工、储存场所的火灾危险性分为甲（闪点＜28℃的液体）、乙（闪点≥28℃，但＜60℃的液体）、丙（闪点≥60℃的液体）三个类别。二、着火（一）着火的含义含义：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，并且在火源移去之后仍然能够持续燃烧的现象。（二）物质的燃点在规定的试验条件下，应用外部热源能使物质表面起火并持续燃烧一定时期所需要的最低温度，称为燃点或者着火点，以“℃”表示。一切可燃液体的燃点都高于闪点。控制可燃物质的温度在其燃点以下，就可以防止火灾的发生；用水冷却灭火，其原理就是将着火物质的温度降低到燃点以下。三、自燃（一）自燃的含义定义:可燃物质在没有外部火花、火焰等火源作用下，因受热或自身发热并蓄热所产生的自燃燃烧，称为自燃。（二）物质的自燃在规定的条件下，可燃物质产生自燃的最低温度，称为自燃点。自然点是衡量可燃物质受热升温形成自然危险性的依据。可燃物的自然点越低，发生自燃的危险性就越大。四、爆炸（一）爆炸的含义定义:由于物质急剧氧化或分解反应产生温度、压力增加或者两者同时增加的现象。（二）爆炸的分类1.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）引起体积及迅速膨胀，导致容器压力急剧增加，由于超压或应力变化使容器发生爆炸。2.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、压力增加或者两者同时增加而形成的爆炸现象。3.核爆炸：由于原子核裂变或聚变反应，释放出核能所形成的爆炸。（三）爆炸极限1.爆炸浓度极限：可燃的气体、蒸气或粉尘与空气混合后，遇火会产生爆炸的最高或最低的浓度。遇火会产生爆炸的最低浓度，称为爆炸下限；遇火会产生爆炸的最高浓度，称为爆炸上限。爆炸极限是评定可燃气体、蒸气或粉尘爆炸危险性大小的主要依据。爆炸上、下限值之间的范围越大，爆炸下限越低、爆炸上限越高，爆炸危险性就越大。爆炸极限是评定可燃气体、蒸气或粉尘爆炸危险性大小的主要依据。爆炸上、下限值之间的范围越大，爆炸下限越低、爆炸上限越高，爆炸危险性就越大。混合物的浓度低于下限或高于上限时，，既不能发生爆炸也不能发生燃烧。2.爆炸温度极限：可燃液体受热蒸发出的蒸气浓度等于爆炸浓度极限时的温度范围。液体的爆炸温度下限就是液体的闪点。第三节燃烧过程及特点一、可燃物的燃烧特点（一）固体物质的燃烧特点1.表面燃烧：蒸汽压非常小或者难分解的可燃固体、不能发生蒸发燃烧或者分解燃烧，当氧气包围物质表面层时，呈炙热状态发生无焰燃烧的现象。如木炭、焦炭以及铁、铜等物质的燃烧属于表面燃烧形式。2.阴燃：物质无可见光的缓慢燃烧，通常产生烟和温度升高高的迹象。某些固体可燃物在空气不流通、加热温度较低或含水分较高时就会发生阴燃。易发生阴燃的物质，如成捆堆放的纸张、棉、麻以及大堆垛的煤、草、湿木材等。阴燃和有焰燃烧在一定条件下能相互转化。3.分解燃烧：分子结构复杂的固体可燃物，由于受热分解而产生可燃气体后发生的有焰燃烧的迹象。如木材、纸张、棉、麻、毛、丝以及合成高分子的热固性塑料、合成橡胶等的燃烧就属分解燃烧形式。4.蒸发燃烧：熔点较低的可燃固体受热后熔融，然后与可燃液体一样蒸发成蒸汽而发生的有焰燃烧的现象。如石蜡、松香、硫、钾、磷、沥青和热塑性高分子材料等的燃烧就属蒸发燃烧形式。（二）液体物质的燃烧特点1.蒸发燃烧：易燃可燃液体在燃烧过程中，并不是液体本身在燃烧。而是液体受热时蒸发出来的液体蒸气被分解、氧化达到燃点而燃烧。2.动力燃烧：燃烧性液体的蒸发、低闪点液雾预先与空气或氧气混合，遇火源产生带有冲击力的燃烧。3.沸溢燃烧：含水的重质油品（如重油、原油）发生火灾，液面从火焰接收热量产生热波，热波在向液层深部转移过程中，使油层温度上升，油品黏度变小，油品中的乳化水滴在向下沉积的同时受向上运动的热油作用而蒸发成气泡，气泡被油膜包围形成大量油泡群，液面上下像开锅一样沸腾，油品像“跑锅”一样溢出罐外的现象。4.喷溅燃烧：重质油品储罐的下部有水垫层时。发生火灾后，由于热波往下传递，若将储罐底部的沉积水的温度加热到汽化温度，则沉积水将变成水蒸气，体积扩大，形成的蒸汽压力达到足以把其上面的油层抬起，最后冲破油层将燃烧着的油滴和包油的油气抛向上空，向四周喷溅燃烧。重质油品储罐发生沸溢和喷溅的典型征兆是：罐壁会发生剧烈抖动，伴有强烈的噪声，烟雾减少，火焰更加发亮，火舌尺寸变大，形似火箭。（三）气体物质的燃烧特点1.扩散燃烧：可燃气体从喷口（管道口或者容器泄露口）喷出，在喷口处与空气中的氧边扩散混合、边燃烧的现象。对于稳定的扩散燃烧，只要控制得好，便不至于造成火灾，一旦发生火灾也易于扑救。2.预混燃烧：可燃气体与助燃气体在燃烧之前混合，并形成一定浓度的可燃混合气体，被引火源点燃所引起的燃烧现象。第四节燃烧产物一、燃烧产物的含义和分类（一）燃烧产物的含义燃烧产物：有燃烧或热解作用而产生的全部的物质。它通常是指燃烧生成的气体、热量和烟雾等。燃烧产物分完全燃烧产物和不完全燃烧产物。可燃物质燃烧过程中，如果生成的产物不能再燃烧，则称为完全燃烧，其产物为完全燃烧产物；如果生成的产物还能继续燃烧，则称为不完全燃烧，其产物为不完全燃烧产物。（二）燃烧产物的分类二、不同物质的燃烧产物1.单质的燃烧产物一般单质在空气中的燃烧产物为该单质元素的氧化物。2.化合物的燃烧产物一些化合物在空气中燃烧除生成完全燃烧产物外，还会生成不完全燃烧产物。最典型的不完全燃烧产物是一氧化碳（CO2），它能进一步燃烧生成二氧化碳。3.合成高分子材料的燃烧产物合成高分子材料在燃烧过程中伴有热裂解，会分解产生许多有毒或有刺激性的气体，如氯化氢、光气、氰化氢等。4.木材的燃烧产物木材是一种化合物，主要由碳、氢、氧元素组成，主要以纤维素分子形式存在。木材燃烧主要生成二氧化碳、水蒸气、甲酸、乙酸、一氧化碳等产物，也会申城可燃蒸气及颗粒。三、燃烧产物的毒性燃烧产物有不少是毒害气体，往往会通过呼吸道侵入或刺激眼结膜、皮肤黏膜使人中毒甚至死亡。据统计，在火灾中死亡的人约80%是由于吸入毒性气体中毒而致死的。一氧化碳是火灾中最危险的气体。四、烟气（一）烟气的含义烟气：由燃烧或热解作用产生的悬浮在大气中可见的固体和（或）液体微粒总和。（二）烟气的产生不论是固态物质或是液态物质、气态物质在燃烧，都要消耗空气中大量的氧，并产生大量炽热的氧气。（三）烟气的危害性1.毒害性2.减光性3.恐怖性五、火焰、燃烧热和燃烧温度（一）火焰1.火焰的含义及构成火焰（俗称火苗），是指发光的气相燃烧区域。火焰由焰心、内焰、外焰三个部分构成。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。大部分物质燃烧时火焰是橙红色，但有些物质燃烧时火焰具有特殊的颜色，如磷和钠燃烧的护眼是黄色的。火焰的颜色与燃烧温度有关，燃烧温度越高，火焰就越接近蓝白色。火焰的颜色与可燃物的含氧量及含碳量也有关。含氧量达到50%以上的可燃物质燃烧时，火焰几乎无光；燃烧物的含碳量达到60%以上，则发出显光且带有大量黑烟的火焰。（二）燃烧热和燃烧温度1.燃烧热：单位质量的物质完全燃烧所释放出的热量。燃烧热值越高的物质燃烧时火势越猛，温度越高，辐射处的热量也越多。2.燃烧温度：燃烧产物被加热的温度。同样的火焰下，燃烧温度越高，它向周围辐射出的热量就越多，火灾蔓延的速度就越快。六、燃烧产物对火灾扑救工作的影响（一）燃烧产物对火灾扑救工作的有利方面1.在一定条件下可以阻止燃烧进行2.为火情侦察和寻找火源点提供参考依据通过烟雾的颜色、浓度、气味、流动方向，消防人员可以大致半段燃烧物质的种类、火势蔓延方向、火灾阶段等。（二）燃烧产物对火灾扑救工作的不利方面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）燃烧产物对火灾扑救工作的不利方面1.妨碍灭火和被困人员行动2.有引起人员中毒、窒息的危险第五节影响火灾发展变化的主要因素一、热传播对火灾发展变化的影响（一）热传导1.热传导：物体一段受热，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的另一端的过程。火灾的发生发展，始终伴随着热传播过程。热传播是影响火灾发展的决定性因素。2.热传导对火灾发生变化的影响热总是从温度较高的部位，向温度较低部位传导。温度差越大，导热方向的距离越近，传导的热量就越多。（二）热辐射1.热辐射：以电磁波形式传递热量的现象。2.热辐射对火灾发生变化的影响一个物体在单位时间内辐射的热量与其表面积的绝对温度的四次方成正比。热辐射不需要通过任何介质，不受气流、风速、风向的影响，通过真空也能传播。物体的颜色越深、表面越粗糙，吸收的热量就越多；表面光亮、颜色较淡，反射的热量就越多，则吸收的热量就越少。当火灾处于发展阶段时，热辐射成分为热传播的主要。（三）热对流1.热对流：热量通过流动介质，由空间的一处传播到另一处的现象。