燃烧基础知识

燃烧与火灾基础知识2012年12月1燃烧的本质与条件燃烧的类型燃烧过程燃烧产物影响火灾发展变化的因素防火与灭火的基本原理主要内容2了解和掌握燃烧与火灾的基本知识，更深入地理解防火与灭火的基本方法。学习的主要目的3链锁反应游离基/自由基/自由原子均相燃烧与非均相燃烧蒸发燃烧表面燃烧关键词4燃烧的本质与条件一、燃烧的定义燃烧火灾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。在时间和空间上失去控制的燃烧。5燃烧不仅在氧存在时能够发生，在其他氧化剂中也能发生，甚至燃烧的更加激烈。例如，氢气与氯气混合见光即爆炸。6二、燃烧的特征1、是氧化还原反应据物质燃烧的化学反应式得知，任何物质的燃烧，都是可燃物与氧化剂作用发生的氧化还原反应；而该反应一定是一种剧烈的氧化还原反应。7如：木炭在空气中燃烧生成CO2；氢气在空气中燃烧生成水。从木炭和氢气的燃烧反应可以看出，氧化还原化学反应是这个反应的本质。82、伴有火焰凡是燃烧反应都有热量生成，燃烧反应都是放热反应，且常常伴有火焰。3、发光和(或)发烟大部分燃烧现象都伴有光和烟的现象，但也有少数燃烧只发烟而无光产生。9三、燃烧的条件1、可燃物凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧化学反应的物质称可燃物。102、氧化剂指处于高氧化态，具有强氧化性，与可燃物质相结合能够导致燃烧的物质。11常见的氧化剂氧气、空气、氯气、氟氯酸钾：分解后产生氧气低氮硝化纤维、硝酸纤维的赛璐珞：受热后可自动释放氧气燃烧，不需要外部助燃剂。123、引火源使物质发生燃烧的外部热源。常见的引火源明火、高温物体、化学热能、电热能、机械热能、生物能、光能和核能。133、燃烧的条件可燃物温度氧化剂一定浓度一定浓度一定的点火能量相互作用14燃烧的本质燃烧是一种极其复杂的化学反应；光和热是燃烧过程中发生的物理现象。15四、影响燃烧的因素1、可燃物与氧化剂的配比浓度可燃物与氧化剂的配比浓度越接近于化学当量比，燃速越快，燃烧所释放的能量也越大。162、温度温度升高会使可燃物与氧化剂分子的活性增强，碰撞几率增大，反应速度变快，燃烧范围变宽。如丙酮的爆炸浓度范围，当温度在0℃时为4.2～8.0%，50℃时为4.0～9.8%，当温度达100℃时为3.2～10.0%。173、压力压力增高会使燃烧反应变快，爆炸上限升高，燃烧范围变宽，引燃温度和闪点降低。184、惰性介质惰性介质增加会使燃烧范围变小，且至一定值时燃烧便不能发生。其特点是，对爆炸上限的影响较为显著。这是因为气体混合物中惰性介质的增加，表示氧的浓度相对减小，而爆炸上限时的氧浓度本来就很小，故惰性介质的浓度稍微增加一点，就会使爆炸上限显著下降。195、含氧量混合物中的氧含量增加会使可燃的爆炸下限降低，爆炸上限升高，燃烧范围变宽，使平时不燃或难燃的物质变的可燃或易燃起来。当空气中氧含量增加到23%(体积)时，在空气中着火可自熄的许多材料也变得能迅速传播火势。最低氧含量：物质能够发生燃烧的最低含氧浓度，也叫氧指数。206、容器的尺寸和材质容器的直径：直径变小，则燃烧范围变窄，至一定程度时火焰即不能通过(临界直径)。容器的材质：容器的催化作用越强，导热性越差、透光性越好，则引燃温度越低，燃烧范围越宽21例如：乙醚的自燃点，在铁管中是533℃，在石英管中是549℃，在玻璃烧瓶中是188℃，在钢杯中是193℃。如氢气和氟气在玻璃容器中混合，甚至在液态空气的温度下于黑暗中也会发生爆炸，但若在银制容器中，在常温下才能发生反应。227、引火源的温度、能量和热表面积引火源的温度、能量和热表面积的大小，与可燃物接触时间的长短等，都对燃烧条件有很大影响。一般来说，引火源的温度、能量越高，与可燃物接触的面积越大、时间越长，那么，引火源释放给可燃物的能量也就越多，则可燃物的燃烧范围就越宽，也就越易被引燃；反之亦然。23几种引火源的温度引火源名称引火源温度引火源名称引火源温度火柴焰500-650气灯火焰 1600-2100

烟头中心700-800酒精灯焰 1180

烟头表面250 煤油灯焰 780-1030

机械火星1200 植物油灯焰500-700煤炉火星1000 蜡烛焰 640-940烟囱火星600 焊割焰2000-300石灰与水反应600-700汽车废气火星600-80024燃烧的类型一、燃烧按可燃物质着火方式分着火自燃闪燃爆炸轰然251、自燃指可燃物质在没有外界着火源作用的条件下，靠物质本身内部的一系列物理化学变化而发生的自动燃烧现象。261）自燃的主要形式氧化发热自燃，如浸油脂物质、黄磷；分解放热自燃，如硝化棉、赛璐珞；聚合放热自燃，如低分子单体聚合；吸附放热自燃，如活性炭、还原镍；发酵放热自燃，如潮湿的麦秸、棉花；活性物质遇湿自燃，如碱金属遇水、酸；可燃物遇强氧化剂自燃，如丙三醇遇高锰酸钾。27黄磷自燃案例282）影响自燃的因素气体液体如前所述，固体物质因素如下：挥发物的数量；固体颗粒度；受热时间；组成物的含氧量（浸油物中油脂含量小于3%时则不易发生自燃）。29常见固体的自燃点/℃名称自燃点名称自燃点名称自燃点名称自燃点樟脑70布匹200赛璐珞100麦草200纸张130硫磺207棉花150无烟煤280-500漆布165涤纶纤维390蜡烛190302、闪燃指在液体表面上产生的足够的可燃蒸气，遇火能产生一闪即灭的燃烧现象。闪燃是液体燃烧特有的一种燃烧现象，但是少数低熔点可燃固体在燃烧时也有这种现象。闪燃是着火的前兆，当液体达到闪燃温度时，就说明火灾已到了一触即发的状态，必须立即采取降温措施，否则就有着火的危险。311）闪点闪点是指在规定的试验条件下，液体表面上能产生闪燃的最低温度。闪点是评价液体火灾危险性大小的一个重要参数。液体闪点的高低将可燃液体分为：甲类：闪点＜28℃的液体；乙类：闪点≥28℃～＜60℃的液体；丙类：闪点≥60℃的液体为。322）一些可燃液体的闪点333、爆炸指由于物质急剧氧化或分解反应，产生温度、压力升高或两者同时增加的现象。1）气体的爆炸爆炸浓度极限：可燃气体、蒸气、粉尘与空气混合后遇引燃源产生爆炸的最高或最低的浓度称为爆炸浓度下限或爆炸浓度上限。34气体的燃烧范围：可燃气体、蒸气的爆炸极限通常用可燃气体、蒸气与空气的体积百分比来表示。能发生爆炸的最高浓度叫做爆炸上限；能发生爆炸的最低浓度叫做爆炸下限。爆炸上限与爆炸下限的浓度区间为燃烧范围。35例如，乙炔(C2H2)气体的爆炸极限为2.1%～80%，氢气(H2)的爆炸极限为4%～74%，这就是说与空气混合后的比例，乙炔只有在2.1%～80%，氢气只有在4%～74%这个浓度范围内时遇火源才能发生爆炸，乙炔低于2.1%和高于80%，氢气低于4%或高于74%的任何浓度都不会发生爆炸或着火。362）粉尘的爆炸粉尘爆炸的特点易发生多次爆炸；所需的最小点火能量较高（较气体、蒸气）；爆炸压力上升慢、持续时间长、释放能量大、破坏能力强。37粉尘爆炸的条件粉尘本身必须可燃；粉尘本身必须具有相当大的体表面积；粉尘必须悬浮于空气中，并与空气混合在爆炸极限范围之内；有足够的点火能量。38影响粉尘爆炸的因素粉尘颗粒的尺寸；粉尘的浓度；空气的含水量；氧含量；可燃气体含量。394、着火可燃物在空气中与火源接触，达到某一温度，开始产生有火焰的燃烧，并在火源移去后仍能持续并不断扩大的燃烧现象。燃点或着火点：在规定的试验条件下，应用外部热源使物质起火并持续燃烧一定时间所需的最低温度。一切可燃物的燃点都高于闪点。40控制可燃物的温度在其燃点一下，就可以防止火灾的发生。41着火闪燃着火点持续的燃烧闪点一闪即灭酒精的着火点是696K（423℃）闪点是286K（13℃）42爆炸爆炸极限1.物理爆炸2.化学爆炸3.核爆炸4.粉尘爆炸粉尘的可燃性粉尘有足够大的比表面积悬浮于空气中，并与空气混合达到爆炸浓度极限范围有足够的点火能量43燃烧的过程及特点一、固体物质的燃烧形式表面燃烧阴燃分解燃烧蒸发燃烧44二、液体物质的燃烧形式蒸发燃烧动力燃烧沸溢燃烧喷溅燃烧45沸溢燃烧喷溅燃烧形成了含有油品的气泡形成的水蒸气压力将上层油品抬起46沸溢燃烧喷溅燃烧罐壁发生剧烈抖动、伴有强烈的噪音、烟雾减少、火焰更加发亮、火舌尺寸变大47三、气体物质的燃烧形式扩散燃烧混合燃烧48燃烧产物及危害一、燃烧产物的涵义和分类1、燃烧产物的涵义物质燃烧或热解后产生的气体、固体、烟雾和热量等全部物质492、燃烧产物的分类完全燃烧产物不完全燃烧产物50如果在燃烧过程中生成的产物不能再燃烧了，那么这种燃烧叫做完全燃烧，其产物称为完全燃烧产物，如CO2；如果在燃烧过程中生成的产物还能继续燃烧，那么这种燃烧叫做不完全燃烧，其产物为不完全燃烧产物，如空气不足或者温度较低，燃烧易产生CO。513、烟气火灾过程中产生的气体，剩余空气和悬浮在大气中可见的固体或液体微粒的综合。危害毒害性：CO、HCN、SO2减光性恐怖性52烟气的毒害性二氧化碳(CO2)

二氧化碳为完全燃烧产物，是一种无色不燃的气体，溶于水，有弱酸味，密度1.52g/L。有窒息性，在空气中其浓度对人体健康的影响见下表1所示。53CO2含量/%对人体的影响0.551～234567～1010~2020~256h内不会有任何症状；呼吸感到急促，引起不快感；呼吸中枢受到刺激，呼吸增加二倍，脉搏、血压升高，容易疲劳；有头痛、目花、耳鸣、心跳等症状；感觉迟钝、耳鸣、血液循环加快，喘不过气来，在30min内引起中毒；呼吸急促，感到困难；头晕、呼吸困难，数分钟内会失去知觉发生昏迷；呼吸处于停顿状态、失去知觉；即可致人窒息死亡。表154一氧化碳(CO)

为不完全燃烧产物。无色、无味而有强烈毒性的可燃气体，不易液化和固化，微溶于水，能溶于乙醇和苯。属于易燃气体，燃烧时火焰呈蓝色，火焰温度约为2095℃，自燃点610℃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇火源有爆炸危险，爆炸极限为12.5%-74.2%。一氧化碳有毒，空气中的最大容许浓度为30mg/m3，狗的一次吸入全致死浓度为40mg/m3。55在火场烟雾弥漫的房间中，一氧化碳含量比较高时，对灭火人员的身体有一定的影响，必须注意防止一氧化碳中毒和一氧化碳与空气形成爆炸性混合物。在通常情况下，火场上一氧化碳含量如下表2所示。56火灾地点和燃烧物质ＣＯ含量(%)地下室闷顶内楼层内浓烟赛璐珞火药爆炸物质0.04~0.650.01~0.10.01~0.40.02~0.138.42.47~15.05~70.0火场上不同部位和物质燃烧的一氧化碳含量表257一氧化碳的毒性较大，由于与血红蛋白的结合力强（其结合力约为氧与血红蛋白的240~300倍），而能将血液中的氧置换出来，吸入人体后易与血液中的血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白（HbCO）造成人的肌体组织缺氧，出现窒息中毒状态。一氧化碳在火场烟雾弥漫的房间中对人体影响的毒性如表3所示。58表3ＣＯ含量(%)对人体的影响0.010.050.10.51.0几小时之内没感觉1小时内影响不大1小时内头疼、作呕、不舒服2~3分钟有死亡危险吸气数次失去知觉，2~3分钟死亡59二氧化硫(SO2)

二氧化硫是硫燃烧生成的产物。它是一种无色有刺激性臭味的气体。硫燃烧时的特殊气味就是二氧化硫的气味。二氧化硫有毒，是大气污染中危害较大的一种气体，它严重伤害植物，刺激人的呼吸道，腐蚀金属等。大气中SO2含量对人体的影响如表4所示。60表4SO２的含量对人体的影响%mg／L0.00050.001~0.0020.005~0.010.050.01460.029~0.0580.146~0.2931.46长时间作用无危险；气管感到刺激，咳嗽；1小时内无直接的危险；短时间内有生命危险61氰化氢（HCN）

氰化氢是聚氨酯泡沫塑料等含氮高分子材料的燃烧产物；为无色气体或液体性易燃，极毒。氰离子可经呼吸道、消化道甚至完整的皮肤吸收进入人体。它经口使人毙命的致死量为0.3mg/m3。氰化物能抑制细胞呼吸引起窒息。氰化氢在不同浓度下对人体的影响如表5所示。62表5HCN浓度/mg/m3对人体的影响5~2020~4050~60120~150150200300使人会感觉到头痛头晕接触几小时会出现头痛、恶心、呕吐等轻度症状人只能耐受30~60min，会有后遗症一般在1h内死亡吸入30min可致人死亡吸入10min可致人死亡会立即致人死亡63烟（Smoke）

由燃烧或热解作用所产生的悬浮在大气中，可见的固体和（或）液体微粒。可根据烟的颜色和气味来判断什么物质在燃烧。例如：白磷燃烧时生成浓白色的烟，并且由于生成有三氧化二磷而带有大蒜味。如果是这类物质在燃烧，一看一嗅就可以辨别出来。一些常见的可燃物燃烧时烟的特征见表8所示。64表6可燃物质烟的特征颜色嗅味木材石油产品磷镁硫磺橡胶钾棉和麻丝粘胶纤维聚氯乙烯纤维聚乙烯聚丙烯锦纶有机玻璃酚醛塑料(以木粉为填料)脲醛塑料灰黑色黑色白色同上—

棕黑色浓白色黑褐色—黑褐色黑色——白色

—黑烟—黑烟树脂嗅石油嗅大蒜嗅—硫嗅同上—烧纸嗅烧毛皮嗅烧纸嗅盐酸嗅石蜡嗅石油嗅酰胺类嗅芳香木头、甲醛嗅甲醛嗅酸嗅稍有酸味同上—金属味同上同上碱味稍有酸味碱味稍有酸味同上稍有酸味同上—稍有酸味同上—

有酸味65烟雾，是最直接的燃烧产物之一，自古以来，火灾总是伴随着浓烟滚滚，火光闪闪，产生着大量对人体有毒、有害的烟、CO和CO2等。66据资料统计，在火灾造成的人员伤亡中，被烟雾熏死的所占比例很大，一般它是被火烧死者的4～5倍，着火层以上死的人，绝大多数是被烟熏死的。据测试，烟的蔓延速度超过火的五倍。起火之后，失火房间内的烟不断进入走廓，在走廓内以每秒0.3～0.8m的速度向外扩散，如果遇到楼梯间敞开的门(甚至门缝)，则以每秒2~3m的速度在楼梯间往上窜直奔最上一层，而且楼越高，窜得越快。67例如30m高的大楼起火，烟从顶部流出去的速度，接近每秒22m，相当于九级大风。炽热的浓烟不但使一般喷水装置难于对付，而且在很远的距离对人体就有强大威胁。如在美国发生的一次大楼火灾中，浓烟上升，虽然火头只烧到五层，但在21层上已经有人窒息丧命了。684、火焰火焰的颜色；大部分物质呈桔红色；硫磺—蓝色磷、钠—黄色69火焰和温度的关系温度越高，火焰越接近蓝白色。乙炔：空气中的燃烧温度为2127摄氏度，火焰为橙红色；纯氧中的燃烧温度为3250摄氏度，火焰呈蓝白色。705、燃烧产物对消防安全的影响1）对燃烧过程的影响

完全燃烧的产物在一定程度上有阻止燃烧的作用。如果将房间所有孔洞封闭，随着燃烧的进行，空气中的氧会越来越少，燃烧强度便随之降低，当产物的浓度达到一定程度时，燃烧会自动熄灭。实验证明，如果空气中CO2的含量达到30%，一般可燃物就不能发生燃烧。故对已着火房间不轻易开门窗，地下室火灾必要时采取封堵洞口。712）对人的视力的影响

烟有遮光作用，使人的能见度下降，会给扑救和疏散工作带来困难。在火场上，烟会使人们不易辨别火势的方向，也不易寻找起火地点，如果是楼房起火，走廊内大量的烟会使人看不见疏散方向，找不到楼梯和门，造成安全疏散的障碍。大量火场观察证明，在着火后大约15min，烟的浓度最大。在这种情况下，人们的能见距离一般只有30cm。723）对人体的影响

燃烧产生大量的烟和气体，使空气中氧气含量急速降低，加上CO、HCl、HCN等有毒气体的作用，使在场人员有窒息和中毒的危险。另外，燃烧产物中的烟气，包括水蒸气，温度较高，载有大量的热，人在这种高温湿热环境中极易被烫伤。734）易造成火势蔓延

灼热的燃烧产物，由于对流和热辐射作用，都可能引起其他可燃物质的燃烧，成为新的起火点，造成火势扩散蔓延。有些不完全燃烧产物还能与空气形成爆炸性混合物，遇火源即发生爆炸。745）能提供早期的火灾警报

人们可以根据烟雾的方位、规模、颜色和气味，大致断定着火的方位、火灾的规模、燃烧物的种类等，从而选择正确的方法实施扑救。75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1、热传播的方式热传导热辐射热对流影响火灾发展变化的因素76热传导

热量通过直接接触的物体，从温度较高部位传递到温度较低部位。77热辐射

热量通过电磁波形式传递；不受气流、风速、风向影响。影响的因素：热源的温度、热源与受热物体间的距离及两者间的相对位置、受热物体的颜色。78热对流

热量通过流动介质，有空间一处传播至另一处。如：气体对流、液体对流；强制对流、自然对流79火灾及其分类一、火灾的定义指在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害（《消防基本术语》GB5907－86）。80二、火灾的含义根据该定义，火灾应当包括以下三层含义：必须造成灾害，包括人员伤亡或财物损失等；该灾害必须是由燃烧造成的；该燃烧必须是失去控制的燃烧。81比如人们在家里用煤气做饭的燃烧就不能算火灾，因为它是有控制的燃烧；再如，垃圾堆里的燃烧，虽然该燃烧是失去控制的燃烧，但该燃烧没有造成灾害，所以也不能算做火灾。82防火与灭火的基本原理

消除燃烧条件中的任何一条，使燃烧不发生或不能持续。83一、