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1、第一篇消防基础知识一级注册消防工程师消防安全技术实务第一篇 消防基础知识 第一章 燃烧（ 1） 第 1 、2 节第一节 燃烧的本质与条件 燃烧的定义：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。发光的气相燃烧区就是火焰，它是燃烧过程中最明显 的标志。由于燃烧不完全等原因，燃烧产物中会产生一些小颗 粒，这样就形成了烟。多数可燃物质的燃烧是在蒸气或气体的状态下进行的， 而有的固体物质则不能成为气态，其燃烧只发生氧气与固 体表面的氧化还原反应。 这种只发生在固体表面的燃烧称 为无焰燃烧 。松散多孔的固体可燃物常常伴有无焰燃烧， 如焦炭、香火、香烟 等。 发生在蒸气或气体状

2、态下的燃烧 称为有焰燃烧 。气体、液体只会发生有焰燃烧；容易热解、升华或融化蒸发的固体主要为有焰燃烧。一、燃烧条件燃烧的发生和发展，必须具备三个必要条件，即 可燃物、助燃物和引火源，通常称为燃烧三要素。（一） 可燃物能与空气中的氧气或其他氧化剂起化学反应，并形成 燃烧的物质，称为可燃物，如木材、氢气、汽油、煤炭、 纸张、硫等。按化学组成划分，可燃物可分为无机可燃物 和有机可燃物两大类；按所处的状态划分，可燃物又可分 为可燃固体、可燃液体和可燃气体三大类。（二） 助燃物与可燃物结合能导致和支持燃烧的氧化剂，称为助燃 物。普通的燃烧在空气中进行，助燃物是空气中的氧气。在一定条件下，不同可燃物在空气

3、中发生燃烧，均有最低 氧含量的要求。需要指出的是，其他如 氟、氯等氧化剂也 可以作为助燃物。虽然它们在空气中几乎不以单质形式存 在，但会存在于实验过程和化工生产中。（三） 引火源使物质开始燃烧的外部热源（能源）称为引火源 。常 见的引火源有明火焰、电弧、电火花、炽热物体、高温加 热、化学反应热、雷击 等。引发可燃物燃烧的引火源有最 低能量的要求，但对于不同可燃物、不同燃烧形式和在不 同环境下，各类引火源导致燃烧的最低能量差异较大且难 以测量。通常，最小点火能仅针对一定条件下的可燃气体、 蒸气和粉尘而言（详见本篇第三章）。燃烧发生时，上 述三个条件必须同时 具备，用着火三角形 来表示（如图 1-

4、1-1 所示）。但要导致燃烧的发生，不仅需要满足三要素共存的条 件，而且必须保证可燃物与助燃物混合浓度处于一定范围 之内，同时，点火能量也必须超过一定值，即三者达到一 定量的要求，并且存在相互作用的过程。因此，燃烧发生 的充要条件可表述为： 具备足够数量或浓度的可燃物；具 备足够数量或浓度的助燃物；具备足够能量的引火源；上 述三者相互作用 。二、燃烧的链式反应理论 自由基的链式反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧 过程中的物理现象，对于多数有焰燃烧而言，其燃烧过程 中存在未受抑制的自由基作为中间体。因此，可以用着火 四面体（如图 1-1-2 所示）来表示有焰燃烧的四个条件， 即可燃物、助燃物、引

5、火源和链式反应自由基，分别对应图 1-1-2 中四面体的四个面 第二节 燃烧类型及其特点 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， 与引火源接触即能引起燃烧，并在引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， 并且以岀现火焰为特征。着火是日常生活中常见的燃烧现 象。可燃物的着火方式一般分为下列两类：1.点燃（或称强迫着火） 可燃混合气因受外加点火热源加热，引发局部火焰， 并相继发生火焰传播至整个可燃混合物的现象称点燃或称 强迫着火。 点火热源通常可以是电热

6、线圈、电火花、炽热 体和点火火焰等 。2.自燃 可燃物质在没有外部火源的作用时，因受热或自身发 热并蓄热所产生的燃烧，称为自燃。即物质在无外界引火 源条件下，由于其本身内部所发生的生物、物理或化学变 化而产生热量并积蓄，使温度不断上升而自然燃烧的现象。 自燃点是指可燃物发生自燃的最低温度 。（ 1 ） 化学自燃。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。 例如，火柴受摩擦而着火， 炸药受撞击而爆 炸，金属钠在空气中自燃，煤炭因堆积过高而自燃等 。（ 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

7、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。（ 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是 指化学爆炸，关于爆炸的具体分类及其特点详见本篇第三 章。二、按燃烧物形态分类 可燃物质受热后，因其聚集状态的不同而发生不同的 变化。按燃烧物形态划分，燃烧分为气体燃烧、液体燃烧 和固体燃烧 。可燃物质的性质、状态不同，燃烧的特点也 不

8、同（ 一）气体燃烧相对于固体、液体，可燃气体一般更容易燃烧且燃烧 速度更快。1.气体的扩散燃烧 气体的扩散燃烧即可燃气体与氧化剂互相扩散，边混 合边燃烧， 如家用煤气燃烧 。在扩散燃烧中，可燃气体与 空气或氧气的混合是靠气体的扩散作用来实现的， 混合过 程要比燃烧反应过程慢得多 ，燃烧过程处于扩散区域内， 整个燃烧速度的快慢由物理混合速度决定。扩散燃烧的特点为：燃烧比较稳定，火焰温度相对较 低，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，燃烧过程不发生回火现象 （火焰缩入火 孔内部的现象）。2.气体的预混燃烧 气体的预混燃烧是指可燃气体预先同空气（或氧气） 混合，遇引火源产

9、生带有冲击力的燃烧， 如氧乙炔焊 。 预混燃烧的特点为： 燃烧反应快，温度高，火焰传播 速度快，反应混合气体不扩散 。预混气体从管口喷出发生 动力燃烧，若流速大于燃烧速度，则在管中形成稳定的燃 烧火焰，燃烧充分，燃烧速度快，燃烧区呈高温白炽状， 如汽灯的燃烧 ；若可燃混合气体在管口流速小于燃烧速度， 则会发生“回火”， 如制气系统检修前不进行置换就烧焊， 燃气系统于开车前不进行吹扫就点火 ， 用气系统产生负压回火”或漏气未被发现而用火时，往往形成动力燃烧， 有可能造成设备损坏和人员伤亡。（ 二）液体燃烧 液体燃烧的特点主要体现在其燃烧过程及特殊的燃烧 现象。1.液体燃烧过程 液体可燃物燃烧时，

10、火焰并不紧贴在液面上，而是在 空间的某个位置。这表明在燃烧之前，液体可燃物先蒸发 形成可燃蒸气，可燃蒸气发生扩散并与空气掺混形成可燃 混合气，着火燃烧后在空间某处形成火焰。液体可燃物能 否发生燃烧与液体的 蒸气压、闪点、沸点和蒸发速率 等参 数密切相关，燃烧速率的快慢与 液体可燃物的燃点和化学 活性密切相关。2.不同类别液体燃烧特征可燃液态烃类 （液态烃泛指在常温常压下为液态的烃 类。炼油行业有时专指液化石油气。烃类化合物是碳氢化 合物的统称，是由碳与氢原子所构成的化合物，主要包含 烷烃、环烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃。烃类均不溶于水。 衍生物众多）燃烧时，通常产生 橘色火焰并散发浓密的黑 色烟云

11、。醇类 燃烧时，通常产生 透明的蓝色火焰，几乎不 产生烟雾 。某些醚类燃烧时， 液体表面伴有明显的沸腾状 这类物质的火灾较难扑灭。3.液体燃烧的特殊现象（1）闪燃。闪燃是指可燃性液体挥发岀来的蒸气与空 气混合达到一定的浓度或者可燃性固体加热到一定温度后， 遇明火发生 一闪即灭的燃烧 。发生闪燃的原因是易燃或可 燃液体在闪燃温度下蒸发的速度比较慢，蒸发出来的蒸气 仅能维持一刹那的燃烧，来不及补充新的蒸气维持稳定的 燃烧，因而一闪就灭了。闪燃是引起火灾事故的先兆之一。 闪点则是指易燃或可燃液体表面产生闪燃的最低温度 。（2）沸溢。含有水分、黏度较大的重质石油产品， 如原油、重油、沥青油等燃烧时，其

12、中的水汽化不易挥发 形成膨胀气体使液面沸腾，沸腾的水蒸气带着燃烧的油向 空中飞溅，这种现象称为沸溢（扬沸和喷溅）。以原油为 例，其黏度比较大，并且含有一定的水分，以乳化水和水 垫两种形式存在。乳化水是原油在开采运输过程中，原油 中的水由于强力搅拌成细小的水珠悬浮于油中而成。放置 久后，油水分离，水因密度大而沉降在底部形成水垫。 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汽化，大量的蒸汽就要穿过油层 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汽气泡的泡沫。这必然使液体 体积膨胀，向外

13、溢出，同时部分未形成泡沫的油品也被下面的蒸汽膨胀力抛出罐外，使液面猛烈沸腾起来，这种现 象就是沸溢。通常，将含水并在燃烧时可产生热波作用的 油品称为沸溢性油品。上述沸溢过程说明，沸溢形成必须 具备三个条件：1） 原油具有形成热波的特性，即沸程宽，密度相差较大。2） 原油中含有乳化水，水遇热波变成蒸汽。3） 原油黏度较大，使水蒸气不容易从下向上穿过油层。（3）喷溅。在重质油品燃烧过程中，随着热波温度的 逐渐升高，热波向下传播的距离也不断加大。当热波达到 水垫时，水垫的水大量蒸发，蒸汽体积迅速膨胀，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

14、间早得多。 热波到达水垫层，水垫的水蒸发，迅速膨胀，把水垫层上的液 体层抛向空中 喷溅现象（ 三 ）固体燃烧 根据各类可燃固体的燃烧方式和燃烧特性，固体燃烧 的形式大致可分为四种，其燃烧各有特点。1.蒸发燃烧 硫、磷、钾、钠、蜡烛、松香 等可燃固体熔点较低， 在受到火源加热时，先熔融蒸发，随后蒸气与氧气发生燃 烧反应，这种形式的燃烧一般称为蒸发燃烧。 樟脑、萘 等 易升华物质，在燃烧时不经过熔融过程，但其燃烧现象也 可看作是一种蒸发燃烧。2.表面燃烧 木炭、焦炭、铁、铜 等可燃固体的燃烧，会在其表面 由氧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。3.分解

15、燃烧 可燃固体在受到火源加热时，先发生热解、气化反应， 随后分解出的可燃性气体与氧气发生燃烧反应，形成气相 火焰，这种形式的燃烧一般称为分解燃烧。如木材、草、 棉花、煤等，以及人工合成物质，如橡胶、塑料、纺织品 等，都能发生分解燃烧。4.阴燃 可燃固体在空气不流通、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 有些可燃固体的燃烧往往包含两种或两种以上的形式。例 如，在适当的外界条件下木材、棉、麻、纸张等的燃烧会 明显地存在分解燃烧、阴燃、表面燃烧等形式 。 三、按可燃物与助燃物混合方式分类 按照可燃物与助燃物在燃烧前是否接触、充分混合， 有焰燃烧可分为扩散燃烧和

16、预混燃烧。（一）扩散燃烧可燃物与助燃物分子在进入燃烧反应区之前没有充分 接触、混合的燃烧称为扩散燃烧。 家用煤气燃烧，固体燃 烧、可燃液体液面燃烧等是最常见的扩散燃烧 。扩散燃烧 过程主要受 扩散混合过程 控制。（二）预混燃烧 可燃物与助燃物分子在进入燃烧反应区之前已经相互 接触，充分混合的燃烧称为预混燃烧。 密闭空间内，可燃 气体泄漏与空气混合后遇点火源发生的爆炸，属于预混燃 烧。预混燃烧过程主要受 反应动力学 控制。 四、燃烧性能参数 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分别衡量不同可燃物的燃烧特 性。例如， 可燃液体 火灾危险性主要评价指标是 闪点、自

17、 燃点，可燃固体 火灾危险性主要评价指标是 燃点、自燃点， 可燃气体则以自燃点、爆炸极限和最小点火能 （见本篇第三章）作为火灾危险性评价指标。这里主要介绍闪点、燃点和 自燃点。 （一 ） 闪点1.闪点的定义 闪点是指在规定的试验条件下，可燃 性液体或固体表 面产生的蒸气 在试验火焰作用下 发生闪燃的最低温度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。在一定条件下，当液体的温度高 于其闪点时，液体随时有可能被引火源引燃或发生自燃； 若液体的温度低

18、于闪点，则液体不会发生闪燃，更不会着 火。几种常见易燃或可燃液体的闪点见下表。名称闪点名称汽油-50二硫化碳-30煤油38 74甲醇11酒精12丙酮-18苯-11乙醛-38乙醚-45松节油353闪点在消防上的应用 闪点是判断液体火灾危险性大小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 C,煤油的闪点为38 74 C，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 C的为甲类；28 CW闪点60 C的为乙类；闪点为0 C的为丙类（详见第二篇第二章）（二）燃点1.燃点的

19、定义在规定的试验条件下，物质在外部引火源作用下表面 起火并持续燃烧一定时间所需的最低温度，称为燃点。2.常见可燃物的燃点在一定条件下， 物质的燃点越低，越易着火。几种常见可燃物的燃点见下表几种常见可燃物的燃点 （单位：C）物质名称燃占丿八、八、物质名称燃占丿八、八、蜡烛190棉花210 255松香216布匹200橡胶120木材250 300纸张130 230豆油2203.燃点与闪点的关系易燃液体的燃点一般比其闪点高 15 C，并且闪点越 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，一般 用闪点评定易燃液体火灾危险 性大小，用燃点衡量固体的火灾危险性大小3.燃点与闪点

20、的关系易燃液体的燃点一般比其闪点高 15 C，并且闪点越 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，一般 用闪点评定易燃液体火灾危险 性大小，用燃点衡量固体的火灾危险性大小 。（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 。几种常 见可燃物在空气中的自燃点见下表。几种常见可燃物在空气中的自燃点 （单位：C）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、容器的材质和表面积与体积比等因素的影响。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。