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消防安全技术实务建筑引言 火灾是失去控制的燃烧现象，是常发性灾害中发生频率较高的灾害之一。人们对火灾危害的认识由来已久，如何运用消防技术措施防止火灾发生、迅速扑灭已发生的火灾，一直是人类研究的一个重要课题。消防技术中涉及的防火工程技术和消防安全设计与管理方法等内容，需要运用大量的自然科学知识和理论，这就要求从事消防专业技术工作的人员要认真研究火灾规律和特点，掌握必要的消防基础理论与技术手段，增强对火灾发生机理的科学认识，鉴别火灾现象，并能对消防基础知识的应用研究成果、工程应用领域和发展前景有较为全面的了解。第一章燃烧基础知识 通过本章学习，应了解燃烧的概念的必要条件和充分条件，熟悉气体、液体、固体燃烧的特点，掌握燃烧产物的概念和几种典型物质的燃烧产物。燃烧基础知识主要包括燃烧条件、燃烧类型及特点、以及燃烧产物等相关内容，是关于火灾机理及燃烧过程等最基础、最本质的知识。见图111 着火三角形第一章燃烧基础知识第一节燃烧条件图111 着火三角形第一章燃烧基础知识第一节燃烧条件 燃烧是指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）发烟现象。燃烧的的发生和发展，必须具备3个必要条件可燃物、助燃物（氧化剂）和引火源（温度）。当燃烧发生时，上述三个条件必须同时具备，如有一个条件不具备，则燃烧就不会发生。第一章燃烧基础知识第一节燃烧条件一、可燃物 凡是能与空气中的氧气或其他氧化剂起化学反应的物质，均称为可燃物。按其化学组成；分为无机可燃物和有机可燃物。按所处状态分；分为可燃固体、可燃液体、可燃气体。第一章燃烧基础知识第一节燃烧条件二、助燃物（氧化剂）凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质，称为助燃物，如广泛存在于空气中的氧气。普通意义上，可燃物的燃烧均指在空气中进行。第一章燃烧基础知识第一节燃烧条件三、引火源（温度）凡是能引起物质燃烧的点燃能源，统称为引火源。一般分直接火源和间接火源两大类。了解火源的种类和形式，对有效预防火灾事故的发生具有十分重要的意义。1直接火源（1）明火。指生产、生活中的炉火、烛火、焊接火、吸烟火、撞击、摩擦打火、机动车辆排气管火星、飞火等。（2）电弧、电火花。指电气设备、电气线路、电气开关及漏电打火；电话、手机等通讯工具火花；静电火花（物体静电放电、人体衣物静电打火、人体积聚静电对物体放电打火）等。（3）雷击。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、机械设备故障发热、摩擦发热、聚焦发热等。（2）自燃起火。是指在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、烷基铝在空气中会自行起火；钾、钠等金属遇水着火；易燃、可燃物质与氧化剂、过氧化物接触起火等。第一章燃烧基础知识第一节燃烧条件四、链式反应自由基很多燃烧反应不是直接进行的，而是通过游离基团和原子这些中间产物在瞬间进行的循环链式反应。游离基的链锁反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象。图1-1-2着火四面体燃烧过程中未受抑制的链式反应自由基第一章燃烧基础知识 燃烧可从着火方式、持续燃烧形式、燃烧物形态、燃烧现象等不同角度做不同的分类。掌握燃烧类型的有关常识，对于了解物质燃烧机理、火灾危险性的评定，有着重要的意义。一、按燃烧发生瞬间的特点分类 按照燃烧形成的条件和发生瞬间的特点，燃烧可分为着火和爆炸。（一）着火 可燃物在与空气共存的条件下，当达到某一温度时，与着火源接触即能引起燃烧，并在着火源离开后仍能持续燃烧，这种持续燃烧的现象叫着火。着火就是燃烧的开始，并且以出现火焰为特征。着火是日常生活中最常见的燃烧现象。可燃物的着火方式分为点燃和自燃。第二节燃烧类型及其特点第一章燃烧基础知识一、燃烧特点分类1点燃（或称强迫着火）是指从外部能源，诸如电热线圈、电火花、炽热质点、点火火焰等得倒能量，使混气的局部范围受到强烈的加热而着火。这是就会在靠近点火源处引发火焰，然后依靠燃烧波传播到整个可燃混合物中，这种着火方式习惯上称为引燃。2自燃 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然燃烧，称为自燃。（1）化学自燃。例如金属钠在空气中自燃；煤因堆积过高而自燃等。这类着火现象通常不需要外界加热，而是在常温下依据自身的化学反应发生的，因此习惯上称为化学自燃。（2）热自燃。如果将可燃物和氧化剂的混合物预先均匀地加热，随着温度的升高，当混合物加热到某一温度时便会自动着火（这时着火发生在混合物的整个容积中），这种着火方式习惯上称为热自燃。第二节燃烧类型及其特点第一章燃烧基础知识 一、燃烧类型分类 （二）爆炸 爆炸是指物质由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间以机械功的形式释放出巨大的能量，或是气体、蒸气在瞬间发生的剧烈膨胀等现象。爆炸最重要的一个特征是爆炸点周围发生剧烈的压力突变，这种压力突变就是爆炸产生破坏作用的原因。作为燃烧类型之一的爆炸主要指化学爆炸，关于爆炸的具体分类及其各自特点在本篇第三章第一节会详细说明。第二节燃烧类型及其特点第一章燃烧基础知识 二、按燃烧物形态分类 燃烧物按燃烧物形态分为气体燃烧、液体燃烧、固体燃烧。可燃烧物聚集状态的不同而发生不同的变化。由于可燃烧物质点性质、状态不同，燃烧的特点也不一样。第二节燃烧类型及其特点第一章燃烧基础知识 二、按燃烧物形态分类 1.气体燃烧 可燃气体的燃烧不需像固体、液体那样需经熔化、蒸发过程，所需热量仅用于氧化或分解，或将气体加热到燃点，因此容易燃烧且燃烧速度快。根据燃烧前可燃气体与氧混合状况不同，其燃烧方式分为扩散燃烧和预混燃烧。（1）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。在扩散燃烧中，化学反应速度要比气体混合扩散速度快得多。（2）预混燃烧 是指可燃气体、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。又称动力燃烧或爆炸式燃烧。第二节燃烧类型及其特点第一章燃烧基础知识 二、按燃烧物形态分类 2.液体燃烧 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，即蒸发燃烧。因此，液体能否发生燃烧、燃烧速率高低，与液体的蒸气压、闪点、沸点和蒸发速率等性质密切相关。（1）闪燃 闪燃是指易燃或可燃液体（包括可熔化的少量固体，如石蜡、樟脑、萘等）挥发出来的蒸气分子与空气混合后，达到一定的浓度时，遇火源产生一闪即灭的现象。闪燃是引起火灾事故的先兆之一。第二节燃烧类型及其特点第一章燃烧基础知识 二、按燃烧物形态分类 2.液体燃烧 （2）沸溢 燃烧过程中，这些沸程较宽的重质油品产生热波，在热波向液体深层运动时，由于温度远高于水的沸点，因而热波会使油品中的乳化水气化，大量的蒸气就要穿过油层向液面上浮，在向上移动过程中形成油包气的气泡，即油的一部分形成了含有大量蒸气气泡的泡沫。这样，必然使液体体积膨胀，向外溢出，同时部分未形成泡沫的油品也被下面的蒸气膨胀力抛出罐外，使液面猛烈沸腾起来，就像“跑锅”一样，这种现象叫沸溢。第二节燃烧类型及其特点第一章燃烧基础知识 二、按燃烧物形态分类 2.液体燃烧 （3）喷溅 在重质油品燃烧进行过程中，随着热波温度的逐渐升高，热波向下传播的距离也加大，当热波达到水垫时，水垫的水大量蒸发，蒸气体积迅速膨胀，以至把水垫上面的液体层抛向空中，向罐外喷射，这种现象叫喷溅。一般情况下，发生沸溢要比发生喷溅的时间早的多。发生沸溢的时间与原油的种类、水分含量有关。根据实验，含有1%水分的石油，经4560min燃烧就会发生沸溢。喷溅发生的时间与油层厚度、热波移动速度以及油的燃烧线速度有关。第二节燃烧类型及其特点第一章燃烧基础知识 二、按燃烧物形态分类 3.固体燃烧 根据各类可燃烧固体的燃烧方式和燃烧特性，固体燃烧的形式可分为五种，其燃烧各有特点。（1）蒸发燃烧 硫、磷、钾、钠、蜡烛、松香等可燃固体，在受到火源加热时，先熔融蒸发，随后蒸汽与氧气发生燃烧反应，这种形式的燃烧称为蒸发燃烧。（2）表面燃烧 可燃固体（如木炭、焦炭、铁、铜等）的燃烧反应是在其表面有氧气和物质直接作用而发生的，称为表面燃烧。这是一种无火焰的燃烧，有时又称为异相燃烧。第二节燃烧类型及其特点第一章燃烧基础知识 二、按燃烧物形态分类 3.固体燃烧 （3）分解发燃烧 可燃固体，如木材、煤、合成塑料、钙素材料等，在受到火源加热时先发生热分解，随后分解出的可燃挥发分与氧发生燃烧反应，这种形式的燃称为分解燃烧。（4）熏烟燃烧（阴燃）可燃物在空气不流通、加热温度较低、分解出的可燃挥发分较少或逸散较快、含水分较多等条件下，往往发生只冒烟无火焰的燃烧现象，这就是熏烟燃烧，又称阴燃。第二节燃烧类型及其特点第一章燃烧基础知识 二、按燃烧物形态分类 3.固体燃烧 （5）动力燃烧（爆炸）是指可燃固体或其分解出的可燃挥发分遇火源的爆炸式燃烧，主要包括可燃烧粉尘爆炸、炸药爆炸、轰燃等几种情形。第二节燃烧类型及其特点第一章燃烧基础知识 三、闪点、燃点、自燃点的概念 不同形态物质的燃烧各有特点，通常根据不同燃烧类型，用不同的燃烧性能参数来分别衡量不同可燃物的燃烧特性。（一）.闪点 1、闪点的定义 在规定的试验条件下，液体挥发的蒸气与空气形成的混合物，遇火源能够闪燃的液体最低温度（采用闭杯法测定），称为闪点。2、闪点的意义 闪点是可燃性液体性质的主要标志之一，是衡量液体火灾危险性大小的重要参数。闪点越低，火灾危险性越大，反之则越小。闪点与可燃性液体的饱和蒸气压有关，饱和蒸气压越高，闪点越低。当液体的温度高于其闪点时，液体随时有可能被火源引燃或发生自燃，若液体的温度低于闪点，则液体是不会发生闪燃的，更不会发生着火。常见的几种易燃或可燃液体的闪点如表1-1-1所示。第二节燃烧类型及其特点第一章燃烧基础知识（一）闪点 表1-1-1 常见的几种易燃或可燃液体的闪点第二节燃烧类型及其特点名称闪点名称闪点汽油-50二硫化碳-30煤油3874甲醇11酒精12丙酮-18苯-14乙醛-38乙醚-45222021/2/28第一章燃烧基础知识 （二）燃点 3.闪点在消防上的应用 闪点是判断液体火灾危险性大小以及对可燃性液体进行分类的主要依据。可燃性液体的闪点越低，其火灾危险性也越大。例如，汽油的闪点为50，煤油的闪点为3874，显然汽油的火灾危险性就比煤油大。根据闪点的高低，可以确定生产、加工、储存可燃性液体场所的火灾危险性类别：闪点28的为甲类；闪点28至60的为乙类；闪点60的为丙类（详见第二篇第二章）。第二节燃烧类型及其特点第一章燃烧基础知识（二）燃点 1.燃点的定义 在规定的试验条件下，应用外部热源使物质表面起火并持续燃烧一定时间所需的最低温度称为燃点。2.常见可燃物的燃点一定条件下，物质的燃点越低，越易着火。常见可燃物的燃点见表1-1-2。第二节燃烧类型及其特点242021/2/28第一章燃烧基础知识表1-1-2几种常见可燃物的燃点第二节燃烧类型及其特点物质名称燃点物质名称燃点蜡烛190棉花210255松香216布匹200橡胶120木材250300纸张130230252021/2/28第一章燃烧基础知识 （二）燃点 3.燃点与闪点的关系 易燃液体的燃点一般高出其闪点15，且闪点越低，这一差值越小，特别是在敞开的容器中很难将闪点和燃点区分开来。因此，评定这类液体火灾危险性大小时，一般用闪点。固体的火灾危险性大小一般用燃点来衡量。第二节燃烧类型及其特点第一章燃烧基础知识 （三）自燃点 1自燃点的定义 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。在这一温度时，物质与空气（氧）接触，不需要明火的作用，就能发生燃烧。2常见可燃物的自燃点 自燃点是衡量可燃物质受热升温导致自燃危险的依据。可燃物的自燃点越低，发生自燃的危险性就越大。某些常见可燃物在空气中的自燃点如表1-1-3所示。第二节燃烧类型及其特点272021/2/28第一章燃烧基础知识表1-1-3某些常见可燃物在空气中的自燃点第二节燃烧类型物质名称自燃点物质名称自燃点氢气400丁烷405一氧化碳610乙醚160硫化氢260汽油530685乙炔305282021/2/28第一章燃烧基础知识 （三）自燃点 3影响自燃点变化的规律 不同的可燃物有不同的自燃点，同一种可燃物在不同的条件下自燃点也会发生变化。可燃物的自燃点越低，发生火灾的危险性就越大。对于液体、气体可燃物，其自燃点受压力、氧浓度、催化、容器的材质和内径等因素的影响。而固体可燃物的自燃点，则受受热熔融、挥发物的数量、固体的颗粒度、受热时间等因素的影响。第二节燃烧类型及其特点第一章燃烧基础知识 一、燃烧产物的概念 由燃烧或热解作用产生的全部物质，称为燃烧产物，有完全燃烧产物和不完全燃烧产物之分。完全燃烧产物是指可燃物中的C被氧化生成的CO2（气）、H被氧化生成的H2O（液）、S被氧化生成的SO2（气）等；而CO、NH3、醇类、醛类、醚类等是不完全燃烧产物。燃烧产物的数量、组成等随物质的化学组成及温度、空气的供给情况等的变化而不同。燃烧产物中的烟主要是燃烧或热解作用所产生的悬浮于大气中能被人们看到的直径一般在10-7至10-4cm之间的极小的炭黑粒子，大直径的粒子容易由烟中落下来称为烟尘或炭黑。炭粒子的形成过程比较复杂。例如炭氢可燃物在燃烧过程中，会因受热裂解产生一系列中间产物，中间产物还会进一步裂解成更小的碎片，这些小碎片会发生脱氢、聚合、环化等反应，最后形成石墨化碳粒子，构成了烟。第三节燃烧产物 火灾中因燃烧而产生一类物质，其成分取决于可燃物的组成和燃烧条件。大部分可燃物属于有机化合物，它们主要由碳、氢、氧、氮、硫、磷等元素组成，燃烧生成的气体一般有一氧化碳、氰化氢、二氧化碳、丙烯醛、氯化氢、二氧化硫等。302021/2/28第一章燃烧基础知识 二、几类典型物质的燃烧产物 不同类型可燃烧物的燃烧特性及其燃烧产物是有差别的，以下介绍三类常见材料的燃烧产物。（一）高聚物的燃烧产物 有机高分子化合物（简称高聚物），主要是以煤、石油、天然气为原料制得，如塑料、橡胶、合成纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中塑料、合成橡胶和纤维被称为现代三大合成有机高分子化合物，其应用广泛且容易燃烧。（二）木材和煤的燃烧产物 木材、煤等是典型的固体可燃物体。它们是由多种元素组成的、复杂天然高聚物的混合物，成分不单一，并且是非均质的。1、木材的燃烧产物 主要成分是纤维素、半纤维素和木质素，由碳、氧、氢和氮等元素组成。木材的燃烧存在有焰燃烧和无焰燃烧两个明显阶段。第三节燃烧产物312021/2/28第一章燃烧基础知识表1-1-4木材在不同温度下分解产生的气体组成第三节燃烧产物气体成分（体积分数，）温度 CO2CO CH4C2H4H2 30056.0740.173.76 40049.3634.0014.310.861.4750043.2029.0621.723.682.3460040.9827.2023.425.742.6670038.5625.1924.948.502.81322021/2/28第一章燃烧基础知识 二、几类典型物质的燃烧产物 2、煤的燃烧产物 主要由由碳、氧、氢和氮等元素组成。煤的燃烧过程几乎同时存在有焰燃烧和无焰燃烧。（三）金属的燃烧产物 金属燃烧通常热值大、温度高，某些金属燃烧时火焰具有特征颜色，见表1-1-5。第三节燃烧产物金属名称NaKCaBaSrCuMg火焰颜色黄色紫色砖红色绿色红色蓝色白色第一章燃烧基础知识三、燃烧产物的危害性第三节燃烧产物来 源主要的生理作用短期（10min）估计致死浓度（ppm）纺织品、聚丙烯腈尼龙、聚氨酯等物质燃烧时分解出的氰化氢（HCN）一种迅速致死、窒息性的毒物350纺织物燃烧时产生二氧化氮（NO2）和其他氮的氧化物肺的强刺激剂，能引起即刻死亡及滞后性伤害 200200由木材、丝织品、尼龙燃烧产生的氨气（NH3）强刺激性，对眼、鼻有强烈刺激作用1000342021/2/28第一章燃烧基础知识三、燃烧产物的危害性第四节燃烧产物来源主要的生理作用短期（10min）估计致死浓度（ppm）PVC电绝缘材料，其他含氯高分子材料及阻燃处理物热分解产生的氯化氢（HCI）呼吸刺激剂，吸附于微粒上的HCl的潜在危险性较之等量的HCl气体要大500，气体或微粒存在时氟化树脂类及某些含溴阻燃材料热分解产生的含卤酸气体呼吸刺激剂 约400（HF）约100（COF2）500（HBr）含硫化合物及含硫物质燃烧分解产生的二氧化硫（SO2）强刺激剂，在远低于致死浓度下即使人难以忍受500由聚烯烃和纤维素低温热解（400）产生的丙醛潜在的呼吸刺激剂30100第一章燃烧基础知识 二氧化碳和一氧化碳是燃烧产生的两种主要燃烧产物。其中,二氧化碳虽然无毒，但当达到一定的浓度时，会刺激人的呼吸中枢，导致呼吸急促、烟气吸入量增加，并且还会引起头痛、神志不清等症状。而一氧化碳是火灾中致死的主要燃烧产物之一，其毒性在于对血液中血红蛋白的高亲和性，其对血红蛋白的亲和力比氧气高出250倍，因而，它能够阻碍人体血液中氧气的输送，引起头痛、虚脱、神志不清等症状和肌肉调节障碍等。一氧化碳对人的影响见表117。第三节燃烧产物第一章燃烧基础知识表1-1-7一氧化碳对人的影响第三节燃烧产物影响情况CO浓度（ppm）碳氧血红蛋白浓度（）在其中工作8h的允许浓度50暴露1h不产生,明显影响的浓度400-5001h暴露后有明显,影响的浓度600-7001h暴露后引起不适，但无危险症状的浓度1000-2000暴露1h后有危险的浓度1500-200035在1h内即会致死的浓度4000及以上50第一章燃烧基础知识1.如何理解燃烧的条件2.燃烧分为哪些类型3.固体、气体、液体燃烧各自有哪些类型和特点4.举例说明燃烧产物（包括烟）有哪些毒害作用，其危害性主要体现在哪几个方面。5.高聚物、木材和煤、金属的燃烧过程及其燃烧产物的各自有哪些特点。本章思考题