第二章 燃烧基础知识
第一节 燃烧的本质与条件
一、燃烧的定义
在国家标准《消防基本术语·第一部分》( GB5907 - 86)中将燃烧定义为：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。燃烧应具备三个特征，即化学反应、放热和发光。
燃烧过程中的化学反应十分复杂。可燃物质在燃烧过程中，生成了与原来完全不同的新物质。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
近代连锁反应理论认为：燃烧是一种游离基的连锁反应（也称链反应），即由游离基在瞬间进行的循环连续反应。游离基又称自由基或自由原子，是化合物或单质分子中的共价键在外界因素（如光、热）的影响下，分裂而成含有不成对电子的原子或原子基团，它们的化学活性非常强，在一般条件下是不稳定的，容易自行结合成稳定分子或与其他物质的分子反应生成新的游离基。当反应物产生少量的活化中心——游离基时，即可发生链反应。只要反应一经开始，就可经过许多连锁步骤自行加速发展下去（瞬间自发进行若干次），直至反应物燃尽为止。当活化中心全部消失（即游离基消失）时，链反应就会终止。链反应机理大致分为链引发、链传递和链终止三个阶段。
综上所述，物质燃烧是氧化反应，而氧化反应不一定是燃烧，能被氧化的物质不一定都是能够燃烧的物质。可燃物质的多数氧化反应不是直接进行的，而是经过一系列复杂的中间反应阶段，不是氧化整个分子，而是氧化链反应中间产物——游离基或原子。可见，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发生的物理现象。
三、燃烧的条件
（一）燃烧的必要条件
燃烧现象十分普遍，但任何物质发生燃烧，都有一个由未燃烧状态转向燃烧状态的过程。燃烧过程的发生和发展都必须具备以下三个必要条件，即：可燃物、助燃物（又称氧化剂）和引火源。上述三个条件通常被称为燃烧三要素。只有这三个要素同时具备的情况下可燃物才能够发生燃烧，无论缺少哪一个，燃烧都不能发生。燃烧的三个必要条件可用“燃烧三角形”来表示，见图2-1所示。
1．可燃物
(1)可燃物的含义
凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧反应的物质，均称为可燃物。
助燃物
图2-1燃烧三角形
(2)可燃物的类型
自然界中的可燃物种类繁多，若按其物理状态分，有固体、液体和气体三大类可燃物。不同状态的同一种物质燃烧性能是不同的。一般来讲，气体比较容易燃烧，其次是液体，第三是固体。
凡是遇明火、热源能在空气（氧化剂）中燃烧的固体物质，都称为可燃固体。如棉、麻、
木材、稻草等天然纤维，稻谷、大豆、苞米等谷物及其制品，涤纶、维纶、锦纶、腈纶等合成纤维及其铜品，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等合成树脂及其制品，天然橡胶、合成橡胶及其制品等。
凡是在空气中能发生燃烧的液体，都称为可燃液体。液体可燃物大多数是有机化合物，分子中都含有碳、氢原子，有些还含有氧原子。其中有不少是石油化工产品，有的产品本身或其燃烧时分解产物都具有一定的毒性。
凡是在空气中能发生燃烧的气体，都称为可燃气体。可燃气体在空气中需要与空气的混合比在一定浓度范围内（即燃烧最低浓度），并还要一定的温度（即着火温度）才能发生燃烧。
2．助燃物
凡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）。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，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。此外，某些物质也可作为燃烧反应的助燃物，如氯、氟、氯酸钾等。也有少数可燃物，如低氮硝化纤维、硝酸纤维的赛璐珞等含氧物质，一旦受热后，能自动释放出氧，不需外部助燃物就可发生燃烧。
3．引火源 。
凡使物质开始燃烧的外部热源，统称为引火源（也称着火源）。引火豫温度越高，越容易点燃可燃物质。根据引起物质着火的能量来源不同，在生产生活实践中引火源通常有明火、高温物体、化学热能、电热能、机械热能、生物能、光能和核能等。
（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。发生燃烧还应有“量”方面的要求，这就是发生燃烧或持续燃烧的充分条件。可见，“三要素”彼此要达到一定的量变才能发生质变。燃烧发生的充分条件是：
1．一定的可燃物浓度
可燃气体或蒸气只有达到一定浓度，才会发生燃烧或爆炸。例如，在常温下用火柴等明火接触煤油，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。
2．一定的氧气含量
实验证明，各种不同可燃物发生燃烧，均有本身固定的最低氧含量要求。低于这一浓度，虽然燃烧的其他条件全部具备，但燃烧仍然不能发生。如将点燃的蜡烛用玻璃罩罩起来，不使周围空气进入，这样经过较短的时间，蜡烛火焰就会熄灭。因此，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。可燃物质不同，燃烧所需要的含氧量也不同，如汽油燃烧的最低含氧量要求为14.4%，煤油为15%。
3．一定的点火能量
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。所需引火源的强度，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，燃烧便不会发生。不同可燃物质燃烧所需的引燃温度各不相同。例如汽油的最小点火能量为0. 2mJ，乙醚最小点火能量为0.19mJ。
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。否则，燃烧也不能发生。倒如在办公室里有桌、椅、门、窗帘等可燃物，有充满空间的空气，有火源（电源），存在燃烧的基本要素，可并没有发生燃烧现象，这就是因为这些条件没有相互结合、相互作用的缘故。
第二节 燃烧类型
燃烧按其发生瞬间的特点不同，分为闪燃、着火、自燃、爆炸四种类型。
一、闪燃
（一）闪燃的含义
在液体表面上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。
在一定温度下条件下，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。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，所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的燃烧，故闪燃一下就熄灭了。闪燃往往是可燃液体发生着火的先兆。从消防角度来说，闪燃就是危险的警告。
（二）物质的闪点
1．闪点的含义
在规定的试验条件下，液体表面能产生闪燃的最低温度，称为闪点，以“℃”表示。
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；反之，则越小。表2-1列出了部分易燃和可燃液体的闪点。
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≥28C，但<60℃的液体）、丙（闪点≥60℃的液体）三个类别，以便根据其火灾危险性的大小采取相应的消防安全措施。
表2一l部分易燃和可燃液体的闪点
名称
闪点(℃)
名称
闪点(℃)
名称
闪点(℃)
汽油
- 50
甲醇
11.1
苯
-14
煤油
37.8
乙醇
12. 78
甲苯
5.5
柴油
60
正丙醇
23.5
乙苯
23.5
原油
-6.7
乙烷
- 20
丁苯
30.5
二、着火
（一）着火的含义
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，并在火源移去后仍能持续并不断扩大的燃烧现象，称为着火。
着火就是燃烧的开始，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。
（二）物质的燃点
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譬的量低温度，称为燃点或着火点，以“℃”表示。
表2-2列出了部分可燃物质的燃点。根据可燃物的燃点高低，可以衡量其火灾危险程度。物质的燃点越低，则越容易着火，火灾危险性也就越大。
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。
表2-2部分可燃物质的燃点
物质名称
燃点(℃)
物质名称
燃点(℃)
物质名称
燃点(℃)
松节油
53
漆布
165
松木
250
樟脑
70
蜡烛
190
有机玻璃
260
赛璐珞
（硝化纤维塑料）
100
麦草
200
醋酸纤维
320
纸
130
豆油
220
涤纶纤维
390
棉花
150
黏胶纤维
235
聚氯乙烯
391
三、自燃
（一）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，称为自燃。即可燃物质在无外界引火源条件下，由于其自身所发生的物理、化学或生物变化而产生热
量并积蓄，使温度不断上升，自行燃烧起来的现象。由于热的来源不同，物质自燃可分为受热自燃和本身自燃两类。
自燃现象引发火灾在自然界并不少见，如有些含硫、磷成分高的煤炭遇水常常发生氧化反应释放热量，如果煤层堆积过厚积热不散，就容易发生自燃火灾；工厂的油抹布堆积由于氧化发热并蓄热也会发生自燃引发火灾。
（二）物质的自燃点
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。自燃点是衡量可燃物质受热升温形成自燃危险性的依据。可燃物的自燃点越低，发生自燃的危险性就越大。表2-3列出了部分可燃物的自燃点。
表2-3部分可燃物的自燃点
物质名称
自燃点(℃)
物质名称
自燃点(℃)
物质名称
自燃点(℃)
黄磷
34 - 35
乙醚
170
棉籽油
370
三硫化四磷
100
溶剂油
235
桐油
410
赛璐珞
（硝化纤维塑料）
150 -180
煤油
240 - 290
芝麻油
410
赤磷
200 - 250
汽油
280
花生油
445
松香
240
石油沥青
270 - 300
菜籽油
446
锌粉
360
柴油
350 - 380
豆油
460
丙酮
570
重油
380 - 420
亚麻仁油
343
四、爆炸
（一）爆炸的含义
由于物质急剧氧化或分解反应产生温度、压力增加或两者同时增加的现象，称为爆炸。
从广义上说，爆炸是物质从一种状态迅速转变成另一状态，并在瞬间放出大量能量，同时产生声响的现象。在发生爆炸时，势能（化学能或机械能）突然转变为动能，有高压气体生成或者释放出高压气体，这些高压气体随之做机械功，如移动、改变或抛射周围的物体。一旦发生爆炸，将会对邻近的物体产生极大的破坏作用，这是由于构成爆炸体系的高压气体作用到周围物体上，使物体受力不平衡，从而遭到破坏。
（二）爆炸的分类
按爆炸过程的性质不同，通常将爆炸分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸三种类型。
1．物理爆炸
物理爆炸是指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，且在爆炸前后物质自勺性质及化学成分均不改变的现象。如蒸汽锅炉、液化气钢瓶等爆炸，均属物理爆炸。
物理爆炸本身虽没有进行燃烧反应，但它产生的冲击力有可能直接或间接地造成火灾。
2．化学爆炸
化学爆炸是指由于物质本身发生化学反应，产生大量气体并使温度、压力增加或两者同时增加而形成的爆炸现象。如可燃气体、蒸气或粉尘与空气形成的混合物遇火源而引起的爆炸，炸药的爆炸等都属于化学爆炸。化学爆炸的主要特点是：反应速度快，爆炸时放出大量的热能，产生大量气体和很大的压力，并发出巨大的响声。化学爆炸能够直接造成火灾，具有很大的破坏性，是消防工作中预防的重点。
3．核爆炸
核爆炸是指由于原子核裂变或聚变反应，释放出核能所形成的爆炸。如原子弹、氢弹、中子弹的爆炸就属核爆炸。
（三）爆炸极限
1．爆炸浓度极限
爆炸浓度极限（简称爆炸极限）是指可燃的气体、蒸气或粉尘与空气混合后，遏火会产生爆炸的最高或最低的浓度。气体、蒸气的爆炸极限，通常以体积百分比表示；粉尘通常用单位体积中的质量( g/m，)表示。其中遇火会产生爆炸的最低浓度，彝为爆炸下限；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。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
爆炸温度极限是指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。由于液体的蒸气浓度是在一定温度下形成的，所以可燃液体除了有爆炸浓度极限，还有一个犀炸温度极限。
爆炸温度极限也有下限、上限之分。液体在该温度下蒸发出等于爆炸浓度下限的蒸气浓度，此时的温度称为爆炸温度下限（液体的爆炸温度下限就是液体的闪点）；液体在该温度下蒸发出等于爆炸浓度上限的蒸气浓度，此时的温度称为爆炸温度上限。爆炸温度上、下限值之间的范围越大，爆炸危险性就越大。例如乙醇的爆炸温度下限是ll℃，上限是40℃。在ll℃-40℃温度范围之内，乙醇蒸气与空气的混合物都有爆炸危险；乙醚的爆炸温度极限是-45℃ - 13℃，显然乙醚比乙醇的爆作危险性大。
通常所说的爆炸极限，如果没有标明，就是指爆炸浓度极限。表24为常见液体爆炸浓度极限与爆炸温度极限的比较。
表2-4常见液体爆炸浓度极限与爆炸温度极限的比较
爆炸浓度极限(%)
爆炸温度极限(℃)
液体名称
下限
上限
下限
上限
乙醇
3.3
18.O
11.0
40．O
甲苯
1.5
7.0
5.5
31.0
松节油
0.8
62.O
33_5
53.0
车用汽油
1.7
7.2
- 38.O
-8.0
灯用煤油
1.4
7.5
40.O
86.0
乙醚
1.9
40.0
- 45．O
13.0
苯
1.5
9.5
-14.0
19．O
第三节 燃烧过程及特点
当可燃物与其周围相接触的空气达到可燃物的点燃温度时，外层部分就会熔解、蒸发或分解并发生燃烧，在燃烧过程中放出热量和光。这些释放出来的热量又加热边缘的下一层，使其达到点燃温度，于是燃烧过程就不断地持续。
固体、液体和气体这三种状态的物质，其燃烧过程是不同的。固体和液体发生燃烧，需要经过分解和蒸发，生成气体，然后由这些气体与氧化剂作用发生燃烧。而气体物质不需要经过蒸发，可以直接燃烧。
二、可燃物的燃烧特点
（一）固体物质的燃烧特点
固体可燃物在自然界中广泛存在，由于其分子结构的复杂性、物理性质的不同，其燃烧方式也不相同。主要有下列四种方式：
1．表面燃烧
蒸气压非常小或者难于热分解的可燃固体，不能发生蒸发燃烧或分解燃烧，当氧气包围物质的表层时，呈炽热状态发生无焰燃烧现象，称为表面燃烧。其过程属于非均相燃烧，特点是表面发红而无火焰。如木炭、焦炭以及铁、铜等的燃烧则属于表面燃烧形式。
2．阴燃
阴燃是指物质无可见光的缓慢燃烧，通常产生烟和温度升高的迹象。
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。这种燃烧看不见火苗，可持续数天，不易发现。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。如在密闭或通风不良的场所发生火灾，由于燃烧消耗了氧，氧浓度降低，燃烧速度减慢，分解出的气体量减少，即可由有焰燃烧转为阴燃。阴燃在一定条件下，如果改变通风条件，增加供氧量或可燃物中的水分蒸发到一定程度，也可能转变为有焰燃烧。火场上的复燃现象和固体阴燃引起的火灾等都是阴燃在一定条件下转化为有焰分解燃烧的例子。
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现象，称为分解燃烧。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这类形式。
4．蒸发燃烧
熔点较低的可燃固体受热后融熔，然后与可燃液体一样蒸发成蒸气而发生的有焰燃烧现象，称为蒸发燃烧。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这类形式。
（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，即蒸发燃烧。其燃烧速度，主要取决于液体的蒸发速度，而蒸发速度又取决于液体接受的热量。接受热量愈多，蒸发量愈大，则燃烧速度愈快。
2．动力燃烧
动力燃烧是指燃烧性液体的蒸发、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。如雾化汽油、煤油等挥发性较强的烃类在气缸中的燃烧就属于这种形式。
3．沸溢燃烧
含水的重质油品（如重油、原油）发生火灾，由于液面从火焰接受热量产生热波，热波向液体深层移动速度大于线性燃烧速度，而热波的温度远高于水的沸点。因此，热波在向液层深部移动过程中，使油层温度升上，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蒸气泡，这种表面包含有油品的气泡，比原来的荆体积扩大千倍以上，气泡被油薄膜包围形成大量油泡群，液面上下像开锅一样沸腾，到储罐容纳不下时，油品就会像“跑锅”一样溢出罐外，这种现象称为沸溢。
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，当形成的蒸汽压力大翻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。发生沸溢和喷溅会对灭火救援人员及消防器材装备等的安全产生巨大的威胁，因此，储罐一旦出现沸溢和喷溅的征兆，火场有关人员必须立即撤到安全地带，并应采取必要的技术措施，防止喷溅时油品流散、火势蔓延和扩大。
（三）气体物质的燃烧特点
可燃气体的燃烧不像固体、液体物质那样经熔化、蒸发等相变过程，面在常温常压下就可以任意比例与氧化剂相互扩散混合，完成燃烧反应的准备阶段。气体在燃烧时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。
根据气体物质燃烧过程的控制因素不同，其燃烧有以下两种形式：
1．扩散燃烧
可燃气体从喷口（管道口或容器泄漏口）喷出，在喷口处与空气中的氧边扩散混合、边燃烧的现象，称为扩散燃烧。其燃烧速度主要取决于可燃气体的扩散速度。气体（蒸气）扩散多少，就烧掉多少，这类燃烧比较稳定。例如，管道、容器泄漏口发生的燃烧，天然气井口发生的井喷燃烧等均属于扩散燃烧。扩散燃烧特点为扩散火焰不运动，可燃气体与气体氧化剂的混合在可燃气体喷口进行。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，称为预混燃烧。这类燃烧往往造成爆炸，也称爆炸式燃烧或动力燃烧。影响气体燃烧速度的因素主要包括气体的组成、可燃气体的浓度、可燃混合气体的初始温度、管道直径、管道材质等。许多火灾、爆炸事故是由预混燃烧引起的，如制气系统检修前不进行置换就烧焊，燃气系统开车前不进行吹扫就点火等。
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
由燃烧或热解作用而产生的全部的物质，称为燃烧产物。它通常是指燃烧生成的气体、热量和烟雾等。
（二）燃烧产物的分类
燃烧产物分完全燃烧产物和不完全燃烧产物两类。可燃物质在燃烧过程中，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，如二氧化碳、二氧化硫等；可燃物质在燃烧过程中，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，如一氧化碳、醇类等。
二、不同物质的燃烧产物
燃烧产物的数量及成分，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
一般单质在空气中的燃烧产物为该单质元素的氧化物。如碳、氢、硫等燃烧就分别生成二氧化碳、水蒸气、二氧化硫，这些产物不能再燃烧，属于完全燃烧产物。
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。
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。木材在受热后发
生热裂解反应，生成小分子产物。在20WC左右，主要生成二氧化碳、水蒸气、甲酸、乙酸、一氧化碳等产物；在280℃- 500℃，产生可燃蒸汽及颗粒；到500℃以上则主要是碳，产生的游离基对燃烧有明显的加速作用。
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，其毒性在于与血液中血红蛋白的高亲和力，因而它能阻止人体血液中氧气的输送，引起头痛、虚脱、神志不清等症状，严重时会使人昏迷甚至死亡，表2-5所示为不同浓度的一氧化碳对人体的影响。近年来，合成高分子物质的使用迅速普及，这些物质燃烧时不仅会产生一氧化碳、二氧化碳，而且还会分解出乙醛、氯化氢、氰化氢等有毒气体，给人的生命安全造成更大的威胁，表2:6为部分主要有害气体的来源、对人的生理作用及致死浓度。
表2-5不同浓度的一氧化碳对人体的影响
火场中一氧化碳的浓度(%)
人的呼吸时间( min)
中毒程度
0.1
0.5
l.o
60
20 - 30
1-2
头痛、呕吐
有致死的危险
． 可中毒死亡
表2-6部分主要有害气体的来源、对人的生理作用夏曩冤浓度
有害气体的来源
主要的生理作用
短期( 10min)估计
致死浓度( ppm)
木材、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
一种迅速致死、窒息健曲毒■
350
纺织物燃烧时产生二氧化氮和其他氮的氧
化物
肺的强刺激剂，篮引超印刻死亡及膏后性
伤害
> 200
由木材、丝织品、尼龙以及三聚氰胺燃烧
产生的氨气
强刺激荆，对曩、鼻有蛋烈奠t作用
>1000
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
呼吸道刺激剂，吸附于t柱上的氯化氢的
潜在危险性较之等量鹃气体氯化氢要大
> 500，气体或微粒存
在时
氟化树脂类或薄膜类以及某些含溴阻燃材
料热分解产生的含卤酸气体
呼吸刺激剂HF≈400
COF2—100
HBr> 500
含硫化合物及含硫物质燃烧分解产生的二
氧化硫
强刺激剂，在远低于致死浓度下即使人囊
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
30 - 100
四、烟气
（一）烟气的含义
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）液体敏粒总和称为烟气。
（二）烟气的产生
当建、构筑物发生火灾时，建筑材料及装修材料、室内可燃物等在燃烧时所产生的生成物主要是烟气。不论是固态物质或是液态物质、气态物质在燃烧时，都要消耗空气中大量的氧，并产生大量炽热的烟气。
（三）烟气的危害性
火灾产生的烟气是一种混合物，其中含有一氧化碳、二氧化碳、氯化氢等大量的各种有毒性气体和固体碳颗粒。其危害性主要表现在烟气具有毒害性、减光性和恐{布性。
1.烟气的毒害性
人生理正常所需要的氧浓度应>16%，而烟气中含氧量往往低于此数值。有关试验表明：当空气中含氧量降低到15%时，人的肌肉活动能力下降；降到10% -14%时，人就四肢无力，智力混乱，辨不清方向；降到6% -10%时，人就会晕倒；低于6%时，人接触短时间就会死亡。据测定，实际的着火房间中氧的最低浓度可降至3%左右，可见在发生火灾时人们要是不及时逃离火场是很危险的。
另外，火灾中产生的烟气中含有大量的各种有毒气体，其浓度往往超过人的生理正常所允许的最高浓度，造成人员中毒死亡。试验表明：一氧化碳浓度达到1010时，人在lmin内死亡；氢氰酸的浓度达到270ppm，人立即死亡；氯化氢的浓度达到2000ppm以上时，人在数分钟内死亡；二氧化碳的浓度达到20%时，人在短时间内死亡。
2．烟气的减光性
可见光波的波长为0. 4pm -0.7¨肌，一般火灾烟气中烟粒子粒径为几微米到几十微米，即烟粒子的粒径大于可见光的波长，这些烟粒子对可见光是不透明的，其对可见光有完全的遮蔽作用，当烟气弥漫时，可见光因受到烟粒子的遮蔽而大大减弱，能见度大大降低，这就是烟气的减光性。
3．烟气的恐怖性
发生火灾时，火焰和烟气冲出门窗孔洞，浓烟滚滚，烈火熊熊，使人产生了恐怖感，有的人甚至失去理智，惊慌失措，往往给火场人员疏散造成混乱局面。
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。火焰是由焰心、内焰、外焰三个部分构成的。
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的，但有些物质燃烧时火焰具有特殊的颜色，如硫黄燃烧的火焰是蓝色的，磷和钠燃烧的火焰是黄色的。
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。如一氧化碳等物质在较强的光照下燃烧，几乎看不到火焰；含氧量在50%以下的，发出显光（光亮或发黄光）的火焰；相反，如果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
燃烧热是指单位质量的物质完全燃烧所释放出的热量。燃烧热值愈高的物质燃烧时火势愈猛，温度愈高，辐射出的热量也愈多。物质燃烧时，都能放出热量。这些热量被消耗于加热燃烧产物，并向周围扩散。可燃物质的发热量，取决于物质的化学组成和温度。
2．燃烧温度
燃烧温度是指燃烧产物被加热的温度。不同可燃物质在同样条件下燃烧时，燃烧速度快的比燃烧速度慢的燃烧温度高；在同样大小的火焰下，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
燃烧产物对火灾扑救工作的影响，分有利和不利两个方面。
（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
完全燃烧的产物都是不燃的惰性气体，如二氧化碳、水蒸气等。如果室内发生火灾，随着这些惰性气体的增加，空气中的氧浓度相对减少，燃烧速度会减慢；如果关闭通风的门、窗、孔洞，也会使燃烧速度减慢，直至燃烧停止。
2．为火情侦察和寻找火源点提供参考依据
不同的物质燃烧，不同的燃烧温度，在不同的风向条件下，烟雾的颜色、浓度、气味、流动方向也各不相同。在火场上，通过烟雾的这些特征（表2-7中列举了部分可燃物的烟雾特征），消防人员可以大致判断燃烧物质的种类、火势蔓延方向、火灾阶段等。
表2-7部分可燃物的烟雾特征
烟雾特譬
可燃物
颜色
曩
味
磷
镁
钾
硫黄
橡胶
硝基化合物
石油产品
棉、麻
木材
有机玻璃
白色
白色
浓白色
棕黑色
棕黄色
黑色
黑褐色
灰黑色
大蕃嗅
t嗅
t嗅
麓激嗅
石油嗅
烧纸嗅
树脂嗅
芳香
金属味
碱味
酸味
酸味
酸味
稍有酸味
稍有酸味
稍有酸味
稍有酸味
（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
烟气具有减光性，会使火场能见度降低，影响人的视线。人在烟雾中的能见距离，一般为30cm。人在浓烟中往往辨不清方向，因而严重妨碍人员安全疏散和消防人员灭火救援。
2．有引起人员中毒、窒息的危险
燃烧产物中有不少是有毒性气体，特别是有些建筑使用塑料粕化纤嗣晶-装饰装修材料，这类物质一旦着火就能分解产生大量有毒、有刺激性的气体，7往会通过呼吸遘侵入皮肤黏膜或刺激眼结膜，使人中毒、窒息甚至死亡，严重威胁着人员生命安全。因此，在L灾现场做好个人安全防护和防排烟是非常重要的。
3．高温会使人员烫伤
燃烧产物的烟气中载有大量的热，温度较高，高温可以使人的心脏加快魂动，产生判断错误；人在这种高温、湿热环境中极易被灼伤、烫伤。研究表明，当环境温度达舅43℃时，人体皮肤的毛细血管扩张爆裂，当在lOOaC环境下，一般人只能忍受几分钟，就会使口腔及喉头肿胀而发生窒息，丧失逃生能力。
4．成为火势发展蔓延的因素
燃烧产物有很高的热能，火灾时极易因热传导、热对流或热辐射引起暂J火点，甚至促使火势形成轰燃的危险。某些不完全燃烧产物能继续燃烧，有的还毙与空气形成-炸性混合物。
第五节 影响火灾发展变化的主要因素
火灾发展变化虽然比较复杂，但就一种物质发生燃烧时来说，火灾的发展变化有其固有的规律性。除取决于可燃物的性质和数量外，同时也受热传播、爆炸、建（构）筑物的耐火等级以及气象等因素的影响。
一、热传播对火灾发展变化的影响
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。热传播的途径主要有热传导、热辐射和热对流。
（一）热传导
1．热传导的含义
热传导是指物体一端受热，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。
2．热传导对火灾发生变化的影响
热总是从温度较高部位，向温度较低部位传导。温度差愈大，导热方向的距离愈近，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。
固体、液体和气体物质都有这种传热性能。其中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。
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．热辐射的含义及其特点
热辐射是指以电磁波形式传递热量的现象。
热辐射具有以下特点：热辐射不需要通过任何介质，不受气流、风速、风向的影响，通过真空也能进行热传播；固体、液体、气体这三种物质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能；当有两物体并存时，温度较高的物体将向温度较低物体辐射热能，直至两物体温度渐趋平衡。
2．热辐射对火灾发生变化的影响
实验证明：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。热源温度愈高，辐射强度越大。当辐射热达到可燃物质自燃点时，便会立即引起着火。
受辐射物体与辐射热源之间的距离越大，受到的辐射热越小。反之，距离愈小，接受的辐射热愈多；辐射热与受辐射物体的相对位置有关，当辐射物体辐射面与受辐射物体处于平行位置时，受辐射物体接受到的热量最高；物体的颜色愈深、表面愈粗糙，吸收的热量就愈多；表面光亮、颜色较淡，反射的热量愈多，则吸收的热量就愈少。
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．热对流的含义
热对流是指热量通过流动介质，由空间的一处传播到另一处的现象。
2．热对流的方式
根据引起热对流的原因而论，分为自然对流和强制对流两种方式；按流动介质的不同，热对流又分为气体对流和液体对流两种方式。
(1)自然对流。它是指流体的运动是由自然力所引起的，也就是因流体各部分的密度不同而引起的。如高温设备附近空气受热膨胀向上流动及火灾中高温热烟的上升流动，而冷（新鲜）空气则与其做相反方向流动。
(2)强制对流。它是指流体微团的空间移动是由机械力引起的。如通过鼓风机、压缩机、泵等，使气体、液体产生强制对流。火灾发生时，若通风机械还在运行，就会成为火势蔓延的途径。使用防烟、排烟等强制对流设施，就能抑制烟气扩散和自然对流。地下建筑发生火灾，用强制对流改变风流或烟气流的方向，可有效地控制火势的发展，为最终扑灭火灾创造有利条件。
(3)气体对流。气体对流对火灾发展蔓延有极其重要的影响，燃烧引起了对流，对流助长了燃烧；燃烧愈猛烈，它所引起的对流作用愈强；对流作用愈强，燃烧愈猛烈。
(4)液体对流。当液体受热后受热部分因体积膨胀、比重减轻而上升，而温度较低、比重较大的部分则下降，在这种运动的同时进行着热传递，最后使整个液体被加热。盛装在容器内的可燃液体，通过对流能使整个液体升温，蒸发加快，压力增大，就有可能引起容嚣的爆裂。
3．热对流对火灾发生变化的影响
热对流是影响初期火灾发展的最主要因素。实验证明：热对流速度与通风口面积和高度成正比。通风洞愈多’各个通风孔洞的面积愈大、愈高，热对流速度愈快；风能加速气体对流。风速愈大，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；风向改变，会改变气体对流方向；燃烧时火焰温度愈高，与环境温度的温差愈大，热对流速度愈快。
二、爆炸对火灾发生变化的影响
爆炸冲击波能将燃烧着的物质抛散到高空和周围地区，如果燃烧的物质落在可燃物体上就会引起新的火源，造成火势蔓延扩大。
爆炸冲击波能破坏难燃结构的保护层，使保护层脱落，可燃物体暴露于表面，这就为燃烧面积迅速扩大增加了条件。由于冲击波的破坏作用，使建筑结构发生局部变形或倒塌，增加空隙和孔洞，其结果必然会使大量的新鲜空气流入燃烧区，燃烧产物迅速流出室外。在此情况下，气体对流大大加强’促使燃烧强度剧增，助长火势迅速发展。同时，由于建筑物孔洞大量增加，气体对流的方向发生变化’火势蔓延方向也会随着改变。如果冲击波将炽热火焰冲散，使火焰穿过缝隙或不严密之处，进入建筑结构的内部空洞，也会引起该部位的可燃物质发生燃烧。火场如果有沉浮在物体表面上的粉尘’爆炸的冲击波会使粉尘扬撤于空间，与空气形成爆炸性混合物，可能发生再次爆炸或多次爆炸。
当可燃气体、液体和粉尘与空气混合发生爆炸时，爆炸区域内的低燃点物质，顷刻之间全部发生燃烧’燃烧面积迅速扩大。火场上发生爆炸，不仅对火势发展变化有极大影响，而且对扑救人员和附近群众也有严重威胁。因此，在灭火战斗过程中，及时采取措施，防止和消除爆炸危险，十分重要。
三、建筑耐火等级对火灾发生变化的影响
建筑耐火等级，是衡量建筑耐火程度的标准，火灾实例说明，耐火等级高的建筑，火灾时烧坏、倒塌的很少’造成的损失也小，而耐火等级低的建筑，火灾时不耐火，燃烧快，损失也大。因此，为了保证建筑物的安全’必须采取必要的防火措施，使之具有一定的耐火性，即使发生了火灾也不至于造成太大的损失。另外，在灭火时应根据建筑耐火等级，充分利用各种有利条件，赢得时间，有效地控制火势发展，顺利地扑灭火灾。
四、气象条件对火灾发生变化的影响
大量火灾表明，风、湿度、气温、季节等气象条件对火势的发展和蔓延都有一定程度的影响，其中以风和湿度影响最大。
风对火势发展有决定性影响，尤其对露天火灾，受风的影响更大。风速愈大，对流速度愈快，警烧和蔓延速度也愈快；风向改变，燃烧、蔓延方向也会随之改变。一般而言，火向顺风蔓延，风的方向并不很稳定，火灾初起与火灾发展阶段时的风向有时并不一致，可能会受到燃烧产生的热对
流影响，出现反方向的强风，形成火的旋涡。大风天会形成飞火，迅速扩大燃烧范围。
可燃材料的含水率与空气的湿度有关。干燥的可燃材料易起火，燃烧速度也快；潮湿的可燃材型不易乏夏：。容薪面翥，在雨季，许多物体都呈潮湿状态，着火的可能性相对减，。在干燥的季节，风干物燥，易于起火成灾，也易蔓延。
第六节 防火与灭火的基本原理
一、防火的基本原理和措施
根据燃烧基本理论，只要防止形成燃烧条件，或避免燃烧条件同时存在并相互作用，就可以达到防火的目的。有关防火的基本原理和措施见表2-8所示。
二、灭火的基本原理和措施
根据燃烧基本理论，只要破坏已经形成的燃烧条件，就可使燃烧熄灭，最大限度地减少火灾危害。有关灭火的基本原理和措施见表2-9所示。
措施
原理
措施举例
控制可燃物
破坏燃烧爆炸的基础
1．限制可燃物质储运量；
2．用不燃或难燃材料代替可燃材料；
3．加强通风，降低可燃气体或蒸气、粉尘在空间的浓度‘
4．用阻燃剂对可燃材料进行阻燃处理，以提高防火性能5
5．及时清除洒漏地面的易燃、可燃物质等。
隔绝空气
破坏燃烧爆炸的助燃条件
1．充惰性气体保护生产或储运有爆炸危险物品的答器、议臂寺；
2．密闭有可燃介质的容器、设备；
3.采用隔绝空气等特殊方法储运有燃烧爆炸危险的物质；
4．隔离与酸、碱、氧化剂等接触能够燃烧爆炸的可燃物和还
原剂。
消除引火源
阻止火势蔓延
破坏燃烧的激发能源
不使新的燃烧条件形成
1．消除和控制明火源5
2．安装避雷、接地设施，防止雷击、静电；
3．防止撞击火星和控制摩擦生热；
4．防止日光照射和聚光作用；
5．防止和控制高温物。
1．在建筑之间留足防火间距、设置防火分隔设施；
2．在气体管道上安装阻火器、安全水封；
3．有压力的容器设备，安装防爆膜（片）、安全阀；
4．在能形成爆炸介质的场所，设置泄压门窗、轻质屋盖等。
表2-9灭火基本原理和措施
措施
原理
措施举例
冷却法
降低燃烧物的温度
l_用直流水喷射着火材；
2．不间断地向着火物附近的未燃烧物喷水降温等。
窒息法
消除助燃物
1．封闭着火的空间；
2．往着火的空间充灌惰性气体、永蒸气；
3．用湿棉被、湿麻袋等捂董已着火的物质；
4．向着火物上喷射二氧化碳、干餐、泡沫、喷雾水等。
隔离法
使着火物与火源隔离
1．将未着火物质搬迁转移到安全处；
2．拆除毗连的可燃建（构）筑物；
3．关闭燃烧气体（液体）的阁门，切断气体（液体）来源；
4．用沙土等堵截流散的燃烧液体；
5．用难燃或不燃物体遮盖受火势反胁的可燃物质等。
抑制法
中断燃烧链式反应
往着火物上直接喷射气体、干餐等灭火剂，覆盖火焰，中断
燃烧链式反应。
本章【学习目标】
通过学习，要求初、中级建（构）筑物消防员基本了解燃烧的定义、燃烧的本质、燃烧的条件、燃烧的类型、燃烧的过程及特点、燃烧产物，重点掌握影响火灾发展的主要因素、防火与灭火的基本原’理，高级以上建（构）筑物消防员必须全面掌握本章各节的基础知识。
思考与练习题
1．简述燃烧的定义。
2．简述燃烧的必要条件和充分条件。
3．何谓可燃物？
4．何谓助燃物？
5．何谓引火源？
6．燃烧分为哪几种类型？
7．简迷闪燃、着火、自燃、爆炸的含义。
8．何谓物质的着火点、自燃点和闪点？
9．爆炸分为哪几类？
10．何谓爆炸极限？
11.简述固体、气体、液体物质的燃烧过程。
12．简述固体物质的燃烧特点。
13．何谓沸溢燃烧？
14．简述燃烧产物的含义及分类。
15.简述烟气的含义及危害性。
16．简述燃烧产物对火灾扑救工作的不利方面。
17.简述热传导、热对流、热辐射的含义及对火灾发展变化的影响。
18.简述热时流的几种方式。
19.简述防火的基本原理和措施。
20.简述灭火的基本原理和措施。
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