第二章燃烧基础知识

消防基础知识恩施职业技术学院田璐

授课内容第二章燃烧基础知识第三章危险化学品基础知识第四章消防水力学基础知识第五章电气消防基础知识第六章建筑消防基础知识第七章建筑消防设施基础知识2第二章燃烧基础知识第一节燃烧的本质与条件1、燃烧概念：燃烧是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。

《消防基本术语.第一部分》GB5907-86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。例如：C+O2=CO2H2+Cl2=2HClCaO+H2O=Ca(OH)2+Q2、燃烧的基本条件任何物质发生燃烧，都有一个由未燃烧状态转向燃烧状态的过程，只有具备一定的条件，燃烧才能发生和发展。（1）燃烧的必要条件燃烧必须具备三个必要条件：可燃物、助燃物（氧化剂）和引火源。只有在三个条件同时具备的情况下，可燃物质才能发生燃烧。对于有焰燃烧，它的发生需要四个必要条件：可燃物、助燃物（氧化剂）、引火源和链式反应。

可燃物凡是能与空气中的氧或其他氧化剂发生燃烧反应的物质，都称为可燃物。可燃物按其物理状态分为气体、液体和固体三类。助燃物（氧化剂）能帮助和支持可燃物燃烧的物质，即与可燃物相结合能导致燃烧的物质称为助燃物（也称氧化剂）。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，因此可燃物在空气中的燃烧以游离的氧作为氧化剂，这种燃烧是最普遍的。点火源（温度）

引火源是指供给可燃物与氧或助燃剂发生燃烧反应的能量来源。生产生活实践中的引火源通常有明火、高温物体、化学热能、电热能、机械热能、生物能、光能和核能等。

引火源有：烟头、蚊香、电焊火花、电火花、高温物体等。但火源在燃烧中也不是必须的，少数情况下，可以没有火源。主要点火源

明火焰、炽热体、火星、电火花、化学反应热和生成热、光辐射链式反应-----燃烧的本质

链式反应也称链锁反应，就是当某种可燃物受热时，它不仅会发生汽化，而且可燃物的分子会发生热裂解作用，即它们在燃烧前会裂解成为更简单的分子。这些分子中一些原子间的共价键常常会发生断裂，生成自由基。由于它是一种高度活泼的化学形态，能与其他的自由基和分子反应，从而使燃烧持续下去。近代链锁反应理论认为：燃烧是一种自由基的链锁反应，其反应机理大致可分为链引发、链传递、链终止三个阶段。有焰燃烧都存在着链式反应。燃烧三角形11燃烧图示123、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。在各种必要条件中，还应有“量”的要求，这就是发生燃烧或持续燃烧的充分条件。燃烧的充分条件（1）一定的可燃物浓度(即可燃气体或蒸气只有达到一定浓度)例如，常温下用明火接触煤油，煤油并不立即燃烧，这是因为在常温下煤油表面挥发的煤油蒸气量不多，没有达到燃烧所需的浓度，虽有足够的空气和火源接触，也不能发生燃烧。如：汽油蒸汽0.89%—6%；天然气5%—15%燃烧的充分条件（2）一定的氧气（氧化剂）含量各种不同的可燃物发生燃烧，均有本身固定的最低氧含量要求，低于这一浓度，燃烧就不会发生。如：汽油燃烧的最低氧含量要求为14.4%，煤油为15%，乙醚为12%。燃烧的充分条件（3）一定的点火能量各种不同可燃物发生燃烧，均有本身固定的最小点火能量要求，低于这一能量，燃烧便不会发生。不同可燃物质燃烧所需的最小点火能量各不相同。如：在化学计量浓度下，汽油的最小点火能量为0.2ｍJ，乙醚（5.1％）为0.19ｍJ，甲醇(2.24％)为0.215mJ（毫焦）。燃烧的充分条件（4）未受抑制的链式反应一是从微观上讲，对于无焰燃烧，上述三个条件同时存在，相互作用，燃烧即会发生。而对有焰燃烧，除上述三个条件外，燃烧过程中存在自由基，形成未受抑制的链式反应，使燃烧能够持续下去，亦是燃烧的充分条件之一。二是从宏观上讲就是各种燃烧条件的相互结合和作用，燃烧才会发生或持续。1、闪燃。（1）闪燃的含义在液体表面能产生足够的可燃蒸气，遇火能产生一闪即灭的燃烧现象，称为闪燃。在一定温度条件下，液态可燃物表面会产生可燃蒸气，这些可燃蒸气与空气混合形成一定浓度的可燃性气体，当其浓度不足以维持持续燃烧时，遇火源能产生一闪即灭的火苗或火光，形成一种瞬间燃烧现象。一些固态可燃物因蒸发、升华或分解能产生可燃气体或蒸气，所以一些固体也会产生闪燃现象。第二节燃烧的类型19（2）物质的闪点

A闪点的含义闪点是指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。闪点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。几种易燃液体的闪点见P14表2-120（2）物质的闪点

B闪点在消防上的应用一是根据闪点将燃烧液体分为易燃和可燃两类，二是根据闪点将液体生产、加工、储存场所火灾危险性分为甲、乙、丙三个级别

（参见P13最后一段相关标准）燃烧的类型2、着火。（1）着火的含义可燃物质一经被点燃，能持续并不断扩大的燃烧现象，称为着火。着火是燃烧的开始，且以出现火焰为特征，这是日常生产、生活中最常见的燃烧现象。（2）物质的燃点

燃点是指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。

一切可燃液体的燃点都高于闪点。燃点对于可燃固体和闪点较高的可燃液体，具有实际意义。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。几种可燃物质的燃点见P14表2-2

3、自燃。

（1）自燃的含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然燃烧现象，称为自燃。

也就是说物质在无外界引火源条件下，由于其本身内部所进行的生物、物理、化学过程而产生热量并积蓄，使温度不断上升，最后自然燃烧起来的现象。由于热源不同，物质自燃可分为受热自燃和本身自燃两类。例如含硫、磷成分较高的煤炭堆积过厚遇水常常发生氧化反应释放热量，如散热不畅，就会发生火灾等等。4、爆炸（1）爆炸的含义

爆炸是一类特殊的燃烧类型，其发生发展过程迅速，瞬间释放巨大能量，极易造成大量人员伤亡和财产损失。由于物质的急剧氧化或分解反应产生温度、压力增加或两者同时增加，导致局部能量瞬间向外释放的现象称为爆炸。（2）爆炸的分类：A、物理爆炸：容器内的液体或气体，体积膨胀导致压力增大而发生的容器破裂。2005年6月20日洪山区和平乡白马洲村的一家制砖厂里，一个大型蒸压釜突然发生爆炸。液化气钢瓶的爆炸2004年7月28日，王女士刚拧开液化气钢瓶的开关、点电子打火的灶头时，钢瓶与皮管相接处突然起火，火苗“嘭”的一声往上直蹿，王女士当即关了钢瓶开关，可是火苗依然直蹿。随后，他们看到厨房里浓烟直冒，并听到警报样的声音。几分钟后，只听一声巨大的爆炸声，厨房的房顶瞬间内被掀倒。液化石油气罐起火的处置1、用浸湿的被褥、衣物捂盖灭火；2、迅速关闭阀门。B、化学爆炸：物质由于急剧的氧化、分解反应产生温度、压力增加或两者同时增加的现象。本质是燃烧。如：汽油爆炸、炸药爆炸。河南郑州一加油站爆炸煤气爆炸气体泄露时的处置1、切断气源；2、开窗通风；3、严禁在现场开启任何电源开关以及使用固定电话及移动电话报警！！×C、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称为核爆炸。

为了便于和普通炸药比较，核爆炸的威力，即爆炸释放的能量，用释放相当能量的TNT炸药的重量表示，称为TNT当量。核反应释放的能量能使反应区（又称活性区）介质温度升高到数千万开，压强增到几十亿大气压(1大气压等于101325帕),成为高温高压等离子体。反应区产生的高温高压等离子体辐射X射线，同时向外迅猛膨胀并压缩弹体，使整个弹体也变成高温高压等离子体并向外迅猛膨胀，发出光辐射，接着形成冲击波（即激波）向远处传播。（广岛、切尔诺贝利）（3）爆炸极限

A、爆炸浓度极限：可燃性气体、蒸汽或粉尘与空气混合，遇明火发生爆炸的最高或最低浓度。如液化石油气1.9%---9%;汽油0.89%----6%甲烷5%--16%爆炸浓度和温度极限参见

P16表2-4（3）爆炸极限（3）爆炸极限

B、爆炸温度极限：可燃性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。爆炸温度极限也有上下限，下限就是液体的闪点。例如乙醇上下限为110Ｃ－400Ｃ

爆炸浓度和温度极限参见

P16表2-4

案例2002年1月22日，上午１０时５０分左右，广州番禺区市桥白沙路９４号的一家面包添加剂加工厂突然发生爆炸。其中，４人在爆炸中死亡，１２人被爆炸中的砖石砸伤。爆炸原因为粉尘原料爆炸所致。（４）粉尘爆炸江苏昆山爆炸

2014年8月2日上午7时37分，江苏昆山市开发区中荣金属制品有限公司汽车轮毂抛光车间在生产过程中发生爆炸。共75人死亡，185人受伤。爆燃是由爆炸粉尘被引燃引发，这些物质附着性较强，裹在人身上难以甩脱。事故导致大部分人烧伤面积超过90%，伤势最轻的烧伤面积也超过50%，几乎所有人都是深度烧伤。

粉尘爆炸的条件1、粉尘本身必须是可燃性的。2、粉尘必须具备有相当大的比表面积。3、粉尘必须悬浮在空中，并与空气混合形成爆炸极限范围内的混合物。4、有足够的点火能量。粉尘爆炸第三节燃烧过程及特点一、可燃物的燃烧过程该过程是一个从外到内分层逐级燃烧的过程。固、液、气三态可燃物的燃烧室过程是各不相同的。第三节燃烧过程及特点二、可燃物的燃烧特点（一）固体物质的燃烧特点1、表面燃烧—表面发红而无火焰，属非均相燃烧2、阴燃—无可见光、缓慢，可转化为有焰燃烧3、分解燃烧—受热分解后的物质燃烧4、蒸发燃烧—固体融熔成液体再蒸发燃烧（熔点的固体物质，如石蜡、松香等等）第三节燃烧过程及特点（二）液体物质的燃烧特点1、蒸发燃烧—液体受热蒸发气体燃烧，受蒸发速度和温度的影响。2、动力燃烧—外加动力使其雾化后带冲击力燃烧3、沸溢燃烧—含水的重质油品受热后的燃烧状态4、喷溅燃烧—容器（储罐）底部存水重质油品的燃烧状态。第三节燃烧过程及特点（三）气体物质的燃烧特点气体因无需固体和液体燃烧的熔化、蒸发的相变过程，从而相对固体和液体物质而言易于燃烧且速度快。据燃烧过程的控制因素不同有两种燃烧方式：（三）气体物质的燃烧特点1、扩散燃烧—从喷口或容器泄漏口喷出燃烧，燃料与助燃剂边混边燃，燃况稳定。2、预混燃烧—燃料与助燃剂先混后燃，为爆炸式燃烧是油料类火灾的主要形式。例如未经完全置换的储油容器不能烧焊维修、燃气系统开车前要行吹扫点火。第四节燃烧产物一、燃烧产物（一）燃烧产物的含义由燃烧或热解作用产生的全部物质，称为燃烧产物。它通常是指燃烧生成的气体、热量和可见烟雾等。（二）燃烧产物的分类可燃物质的燃烧分完全燃烧和不完全燃烧两类。可燃物中碳（C）变成二氧化碳（CO2）、氢（H）变成液体水（H2O）、硫（S）变成二氧化硫（SO2）、氮（N）变成氮气（N2）是完全燃烧产物（不能再燃烧；而CO、NH3、醇类、酮类、醛类、醚类等是不完全燃烧产物(可进一步燃烧）。

二、不同物质的燃烧产物

燃烧产物的数量、组分等，随物质的化学组成以及温度、空气（氧）的供给情况等变化而有所不同。１、单质的燃烧产物一般单质如碳、氢、磷、硫等在空气中的燃烧产物为该单质元素的氧化物。

二、不同物质的燃烧产物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，它能进一步燃烧生成二氧化碳。特别是一些高分子化合物，受热后会产生热裂解，生成许多不同类型的有机化合物，并能进一步燃烧。二、不同物质的燃烧产物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（HCl）、光气（COCl2）、氰化氢（HCN）及氧化氮（NOX）等。

二、不同物质的燃烧产物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（C6H10O5）X

分子形式存在。木材在受热后发生热裂解反应，生成小分子产物。在200℃左右开始，主要生成二氧化碳、水蒸气、甲酸、乙酸、一氧化碳等产物。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而致死的。参见P20表2-5、2-6四、烟气（一）烟气的含义由燃烧或热解作用所产生的悬浮的大气中可见的固体和（或）液体微粒总和。（二）烟气的产生火灾时可燃物燃烧所产生的主要生成物。（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（火苗）1、含义和构成：火焰是发光的气相燃烧区域。由焰心、内焰、外焰三部分组成。2、火焰的颜色取决于燃烧物质的化学成份和氧化剂的供应量。（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的热量。发热量取决于物质的化学组成和温度。2、燃烧温度是指燃烧产物被加热的温度六、燃烧产物对火灾扑救工作的影响分有利与不利两个方面（一）有利方面1、在一定条件下可以阻止燃烧进行2、为火情观察和寻找火源点提供参考依据（二）不利方面1、妨碍灭火和被困人员行动2、有引起人员中毒和窒息的危险3、高温会使人员烫伤成为火灾发展和蔓延的因素第五节影响火灾发展变化的主要因素一、热传播的影响火灾发生、发展的整个过程始终伴随着热传播过程。由于温差而引起热量传递过程称为传热或热传播。热传播是影响火灾发展的决定性因素。热传播有三种方式，即：热传导、热对流和热辐射。

（一）热传导1、含义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的过程，称为热传导或导热。2、对火灾发生变化的影响热总是高往低处流，且温差愈大、距离愈近传热愈多。固体—液体—气体传热性能依次降低。良导体与非导体传导热能力有着巨大的差别。传热的多少与传导时间成正比。具体说来有如下影响：1、温差

温差是热量传导的推动力。热总是从温度较高部位导向温度较低部位，温差愈大，导热方向的距离愈近，则传导的热量就愈多。火灾现场燃烧区温度愈高，传导出的热量就愈多。2、导热系数导热系数是材料导热能力大小的标志，导热系数愈大，传导的热量愈多。不同物质的导热系数各不相同。一般说来，固体物质是最强的热导体，液体物质次之，气体物质较弱。其中金属材料为热的优良导体，非金属固体多为不良导体，且非金属固体的导热系数差异很大。3、导热物体的厚度和截面积传热物体的厚度愈小，截面积愈大，传导的热量愈多。4、时间

在其他条件相同时，物质燃烧时间越长，传导的热量越多。有些隔热材料虽然导热性能差，但经过长时间的热传导，也能引起与其接触的可燃物着火。（二）热辐射1、含义及特点含义：热以电磁波形式的传波热量的现象，称为热辐射或辐射传热。特点：热辐射不需要任何介质，不受气流、风速、风向的影响，通过真空也能进行热传播。任何物体（气体、液体、固体）都能把热以电磁波的形式辐射出去，也能吸收别的物体辐射出来的热。2、影响热辐射的主要因素有：1、温度一个物体在单位时间内辐射的热量与其表面积绝对温度的四次方成正比。热源温度愈高，辐射强度愈大。2、距离受辐射物体与辐射热源之间的距离愈远，受到的辐射热愈少。反之，距离愈近，接受的辐射热愈多。

3、相对位置（角度）当辐射物体辐射面与受辐射物体处于平行位置，即辐射夹角为0°时，受辐射物体接受到的热量最多。受辐射热量随着辐射角的余弦而变化。

4、物体表面情况

物体的颜色愈深、表面愈粗糙，吸收的热量就愈多；表面光亮、颜色较浅，反射的热量愈多，吸收的热量就愈少。透明物体仅吸收一小部分热量，其余热量能穿过透明物体。当火灾处于发展阶段时，热辐射成为热传播的主要形式。（三）热对流1、含义：热通过流动介质，将热量由空间中的一处传到另一处的现象，称为热对流。2、对流的方式：根据流动介质的不同，分为气体对流和液体对流。根据引起对流的原因不同，分为自然对流和强制对流。3、影响热对流的主要因素有：

1、通风孔洞面积和高度

实验证明：热对流速度与通风孔洞面积和高度成正比。一般来说，通风孔洞愈多，各个通风孔洞的面积愈大，热对流速度愈快；通风孔洞所处位置愈高，热对流速度愈快。

2、温差燃烧时火焰温度愈高，它与环境温度的温差愈大，热对流速度愈快。3、风力和风向风能加速气体对流。风愈大，不仅对流愈快，而且能使房屋表面出现正负压力，在建（构）筑物周围形成旋风地带；风向的改变，会改变气体对流方向。热对流是影响室内初期火灾发展的最主要因素。3、影响热对流的主要因素有：二、爆炸对火灾发生变化的影响1、冲击波抛散火种可能导致新的火源，使火灾蔓延。2、冲击波的破坏力导致构筑物表面保护层丧失、结构 损坏、造成火灾区域扩大。3、周边可燃气体、液体和粉尘与空气混合借势力燃烧爆炸，进一步强化灾害程度。三、建筑耐火等级对火灾发生变化的影响

主要是按建筑物的功用来确定的建筑物的防火等级类型等等，只要建筑物按相应的规范设计和施工，并按消防安全管理规范实行防控，构筑物火灾隐患应付降到最低。四、气象条件对火灾发生变化的影响气象条件主要是：风、湿度、气温和季节首先是风风向、风速对不同火灾阶段影响各不相同。湿度对固体可燃物的着火有着重要的影响。天干物燥、冬季或高温是火灾多发季节第六节防火与灭火的基本原理一、防火的基本原理和措施原理就是阻止燃烧，避免燃烧条件的达成。1、控制可燃物和助燃物2、控制和消除点火源3、控制生产工艺中的参数4、阻止火势扩散蔓延措施详见P25表2-8第六节防火与灭火的基本原理二、灭火的基本原理和措施原理就是破坏已经形成的燃烧条件。常用的四种方法：冷却法、窒息法、隔离法、抑制法

721、冷却法:

将灭火剂直接喷洒在燃烧的物体上，将可燃物质的温度降低到燃点以下，终止燃烧。732、窒息法

阻止空气流入燃烧区，或用不燃物质冲淡空气，使燃烧物质断绝氧气的助燃而熄灭。如泡沫灭油类火灾。743、隔离法：将燃烧物体与附近的可燃物质隔离或疏散开，使燃烧停止