[工学]第二章 火灾燃烧基础.ppt

第二章 火灾燃烧基础 2.1 燃烧基础 2.2 火灾特殊燃烧形式 2.3 可燃物质及其燃爆危险特性 2.4 典型火灾发展蔓延过程 1、定义 1）、氢氧的燃烧反 应机理 二、燃烧的基本概念 （一）燃烧的定义 燃烧：一种放热、发光和较快的化学反应，在燃烧中原有物质性质发生改变生成新的物质。 三大基本特征是：放热、发光和产生新物质。不具备这三大特征的不是燃烧。如电灯泡钨丝通电只是放热发光，但不产生新物质，这不符合燃烧基本特征，不是燃烧。又如金属生锈、食物腐烂，它们都是化学反应生成新的物质，也放出热量，但它们不发光，因此，也不是燃烧。 所有火灾的主要和基本现象是燃烧，除组成、结构简单的可燃气体外，绝大多数可燃物质的燃烧不是其本身在燃烧，而是其受热分解释放出的气体或液体蒸气在气相中燃烧，这个过程极其复杂。为了简化问题，一般只考虑物质因受热而发生的最基本的燃烧过程。可燃物质的受热燃烧过程如图。 由于可燃物质的聚集状态不同，其受热所发生的燃烧过程也不同。气体最容易燃烧，其燃烧所需的热量只用于自身的氧化分解，并使其达到燃点而燃烧；固态和液态可燃物的燃烧，实际上是在固体和液体表面上的凝聚相中开始，在气相火焰中结束。液体燃烧时，在火源作用下，首先使其蒸发成蒸气，然后蒸气被氧化、分解，而后在气相中燃烧；在固体燃烧时，如果是硫、磷、萘等单质，它们首先受热熔化或升华，然后蒸发成蒸气，氧化后进行燃烧，其中没有分解过程。如果是复杂的化合物，如聚合物、木材、煤等在受热时首先分解，析出气态和液态产物，然后气态产物和液态产物的蒸气发生氧化后着火燃烧。 我们把可燃物从温度TA升到TC。所需的时间(tc-tA )称作预备期(Δt1 )；把从温度TC升到TD所需要的时间(tD- tc)称作诱导期(Δt2 )。可燃物处于预备期时，只要移去升温热源即可中止燃烧过程。但预备期的温度往往较低，燃烧现象不明显，因而不易被察觉。当可燃物处于诱导期时，温度急剧升高，产生大量烟气，容易被察觉，一些固体可燃物的诱导期较长，可利用诱导期温度急剧升高、产生烟气的信息，带动防火灭火装置，制止火灾发生。 （三）燃烧形式 1）预混燃烧：可燃气体与助燃气体预先在容器、管道或空间均匀混合，且可燃气体浓度在爆炸极限范围内，遇火源即发生燃烧或爆炸。 （三）燃烧形式 由于混合物性质、聚集状态（雷诺数、混合比、混合均匀程度、空间结构）、点火源功率的不同，其化学反应的速度有很大差别，可分为以下几种：①燃烧：几厘米至几米/秒；②爆燃：十几米至上百米/秒，变速不稳定传爆；③爆炸：上百米至上千米/秒，增速不稳定传爆；④爆轰：上千米至9千米/秒，稳定传爆。 在供氧不足室内充满可燃气体的建筑火灾中，当外界空气突破门窗大量进人室内，发生的轰燃现象，就是一种准预混燃烧(预混爆燃)，往往会造成重大的人员伤亡和财产损失。 （三）燃烧形式 2）扩散燃烧：气相可燃物从管口或容器裂缝处流向空间，由于可燃气体与空气的互相扩散、混合，当达到可燃浓度并接触火源时，即被点燃形成火焰，并使燃烧继续下去。 如工业或生活中使用的天然气、液化石油气通过燃烧器的燃烧。 3）蒸发燃烧：由于液体蒸发产生的蒸汽被点燃起火而形成的，蒸气点燃形成火焰，它放出来的热量进一步加热液体表面，从而促使液体继续蒸发，使燃烧继续下去。 奈、硫磺等在常温下虽为固体，但在受热后会升华产生蒸气或熔融后产生蒸气，因而同样能够引起蒸发燃烧。 4）分解燃烧：在燃烧过程中可燃物首先遇热分解，再由热分解产物和氧反应产生火焰的燃烧。 如木材、煤、纸.等固体可燃物的燃烧属于此类；油、脂等高沸点液体和低熔点的固体烃类（如沥青、蜡等）的燃烧也属于此类。 在扩散燃烧、蒸发燃烧和分解燃烧的过程中，可燃物分别是气体、液体或固体，但它们分别经过流出、熔融、蒸发、升华、分解等步骤产生可燃气体，然后和空气相互扩散混合，经火源点燃后产生火焰，这些火焰都是扩散焰。 5）表面燃烧：先是分解产生可燃气体，继续进行热分解，最后分解不出可燃气体，只剩下不能气化的固体，此时燃烧在空气和固体表面接触的部位进行。 它能产生红热的表面，不产生火焰、燃烧的速度和固体表面的大小有关。铝、镁、铁等金属的燃烧也发生在固体金属的表面上，它们的燃烧也是表面燃烧。 综上所述，其中预混燃烧与扩散燃烧是发生在气相物质的燃烧；蒸发燃烧则发生在液相和部分固相物质中；分解燃烧主要发生在一般固体可燃物和低熔点固体烃类和油脂类高沸点液体中；而表面燃烧则发生在不能气化的固相物质燃烧中。 （四）火焰 发光的气相燃烧区域称为火焰。火焰的存在是燃烧过程进行中最明显的标志。气体燃烧一般存在火焰。液体燃烧是指液体受热蒸发出的蒸气燃烧，也存在火焰。有挥发性热解产物产生的固体燃烧存在火焰；而无热解产生的固体燃烧，无火焰存在，如木炭、焦碳等