1、消防燃烧学基础消防燃烧学基础主讲人:李主讲人:李 克克 建建四川警察学院治安系治安教研室四川警察学院治安系治安教研室主要内容:主要内容:第一节第一节 燃烧的本质燃烧的本质第二节第二节 链锁反应理论链锁反应理论第三节第三节 燃烧的条件燃烧的条件第四节第四节 燃烧分类燃烧分类第五节第五节 燃烧产物及火灾的分类燃烧产物及火灾的分类第六节第六节 热传播(火灾蔓延)的途径热传播(火灾蔓延)的途径第一节第一节 燃烧的本质燃烧的本质一、燃烧的本质一、燃烧的本质1.1.燃燃 烧烧众所周知,燃烧俗称众所周知,燃烧俗称“火火”。“火火”又是与燃烧分不开又是与燃烧分不开的。凡是看到火,必有一种东西在燃烧,否则就不会
2、有的。凡是看到火,必有一种东西在燃烧,否则就不会有火。人们在日常生活中司空见惯的热、光、烟等都是燃火。人们在日常生活中司空见惯的热、光、烟等都是燃烧的一些可以直观感觉到的表面现象,那么什么是燃烧烧的一些可以直观感觉到的表面现象,那么什么是燃烧呢?呢?燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴燃烧是指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(或者)发烟现象。有火焰、发光和(或者)发烟现象。(1)光:燃烧区域的温度较高,使其中高热的固体光:燃烧区域的温度较高,使其中高热的固体粒子和某些不稳定(或受激发)的中间分子内电粒子和某些不稳定(或受激发)的中间分子内电子发生能级跃迁,从而
3、发出各种波长的光;子发生能级跃迁,从而发出各种波长的光;(2)火焰:发光的气相燃烧区域就是火焰,它的存火焰:发光的气相燃烧区域就是火焰,它的存在是燃烧过程中最明显的标志;在是燃烧过程中最明显的标志;(3)烟:由于燃烧不完全等原因,会使产物中混有烟:由于燃烧不完全等原因,会使产物中混有一些微小颗粒,这样就形成了烟。一些微小颗粒,这样就形成了烟。2 2、燃烧学说、燃烧学说 在古代,人们对火有各种认识。例如,我国在古代,人们对火有各种认识。例如,我国五行说中的五行说中的“金、木、水、火、土金、木、水、火、土”,古希腊四,古希腊四元说中的元说中的“水、土、火、气,古印度四大说中的水、土、火、气,古印度
4、四大说中的“地、水、火、风地、水、火、风”,都有,都有“火火”。在古人看来,。在古人看来,火是万物之源。由于科学技术条件和生产力水平火是万物之源。由于科学技术条件和生产力水平的限制,那时人们不可能揭示火的本质。随着科的限制,那时人们不可能揭示火的本质。随着科学的发展,火在生产和生活中的应用日益广泛,学的发展,火在生产和生活中的应用日益广泛,就迫使人们想要弄清火的本质。于是,许多人开就迫使人们想要弄清火的本质。于是,许多人开始对燃烧现象进行观察研究,因而也产生了种种始对燃烧现象进行观察研究,因而也产生了种种对燃烧现象的解释,其中有代表性的有三种:对燃烧现象的解释,其中有代表性的有三种:(一一)燃
5、素说燃素说 这是这是1717世纪到世纪到1818世纪,在欧洲影响最大、流传最广世纪,在欧洲影响最大、流传最广的一种解释燃烧现象的学说。该学说认为:的一种解释燃烧现象的学说。该学说认为:(1)(1)火是由无数细小而活泼的微粒构成的物质实体,由这火是由无数细小而活泼的微粒构成的物质实体,由这种火微粒构成的元素就是燃素;种火微粒构成的元素就是燃素;(2)(2)所有可燃物都含有燃素,并且在燃烧时将燃素释放出所有可燃物都含有燃素,并且在燃烧时将燃素释放出来,变为灰烬,不含燃素的物质不能燃烧;来,变为灰烬,不含燃素的物质不能燃烧;(3)(3)物质在燃烧时之所以需要空气,是因为空气能吸收燃物质在燃烧时之所以
6、需要空气,是因为空气能吸收燃素。素。燃素说在欧洲流行了一个世纪,曾解释过燃素说在欧洲流行了一个世纪,曾解释过许多化学现象。但是,它的建立不是以科学为基许多化学现象。但是,它的建立不是以科学为基础的,因而不能解释全部的燃烧现象,也必定经础的,因而不能解释全部的燃烧现象,也必定经不起实践的检验。许多人也曾对它提出怀疑,但不起实践的检验。许多人也曾对它提出怀疑,但较长时间没有解开这个谜。较长时间没有解开这个谜。(二二)燃烧氧学说燃烧氧学说 1774 1774年英国化学家普利斯特丽,在实验室制得了氧。年英国化学家普利斯特丽,在实验室制得了氧。后来法国化学家拉瓦锡在普利斯特丽发现氧的基础上又后来法国化学
7、家拉瓦锡在普利斯特丽发现氧的基础上又作大量的科学试验,并对所有实验结果进行综合分析和作大量的科学试验,并对所有实验结果进行综合分析和归纳,推翻了当时流行已久的燃素学说,提出了关于火归纳,推翻了当时流行已久的燃素学说,提出了关于火的氧化理论的氧化理论燃烧氧学说,并于燃烧氧学说,并于17771777年公布于世。该年公布于世。该学说认为:燃烧是可燃物与氧的化合反应,同时发光、学说认为:燃烧是可燃物与氧的化合反应,同时发光、放热。燃烧氧学说的建立,使燃烧这一自然界之谜才真放热。燃烧氧学说的建立,使燃烧这一自然界之谜才真正被人们所认识。但是,燃烧氧学说仅能解释燃烧是可正被人们所认识。但是,燃烧氧学说仅能
8、解释燃烧是可燃物与氧的化合反应,但这一反应是如何进行的,要经燃物与氧的化合反应,但这一反应是如何进行的,要经过哪些步骤,受哪些因素的影响等等,还未能给予解答。过哪些步骤,受哪些因素的影响等等,还未能给予解答。(三三)链锁反应理论链锁反应理论 在上世纪二十年代,由于化学动力学的发展,自由在上世纪二十年代,由于化学动力学的发展,自由基基(链链)反应理论问世。这一理论无疑对燃烧学是一个很反应理论问世。这一理论无疑对燃烧学是一个很大推动。许多从事燃烧研究的科学家对这一理论非常感大推动。许多从事燃烧研究的科学家对这一理论非常感兴趣,他们把链反应理论应用于研究燃烧动力学。二十兴趣,他们把链反应理论应用于研
9、究燃烧动力学。二十世纪三十年代,前苏联科学家谢苗诺夫等人创建了燃烧世纪三十年代,前苏联科学家谢苗诺夫等人创建了燃烧反应动力学的链锁反应理论,这就解决了燃烧的历史问反应动力学的链锁反应理论,这就解决了燃烧的历史问题,使人们对燃烧的本质有了更深刻的认识。随着科学题,使人们对燃烧的本质有了更深刻的认识。随着科学的发展,对燃烧的认识还将不断完善和深化,从而必将的发展,对燃烧的认识还将不断完善和深化,从而必将促进消防科学的飞速发展。促进消防科学的飞速发展。3.3.燃烧的本质燃烧的本质那么,什么是燃烧的本质呢?那么,什么是燃烧的本质呢?人类对火的认识,已经有几十万年的历史了。人类对火的认识,已经有几十万年
10、的历史了。从钻木取火,到后来发现热可以从各种能量转换,从钻木取火,到后来发现热可以从各种能量转换,是经亿万人的长期用火实践和大量的科学实验证是经亿万人的长期用火实践和大量的科学实验证明,明,燃烧的本质表现在:燃烧的本质表现在:(1)(1)燃烧是一种化学反应燃烧是一种化学反应;(2)(2)燃烧必须有放热、发光现象燃烧必须有放热、发光现象.(1)(1)燃烧是一种化学反应燃烧是一种化学反应那么,什么是化学反应?那么,什么是化学反应?即即“有新物质生成的反有新物质生成的反应应”。例如:铁在潮湿的空气中生锈是一种化学例如:铁在潮湿的空气中生锈是一种化学反应:反应:4Fe+3O2 2Fe2O3(铁在潮湿的
11、空气中(铁在潮湿的空气中生锈)。生锈)。为什么说燃烧是化学反应?为什么说燃烧是化学反应?因为可燃物质在燃烧因为可燃物质在燃烧过程中变成了与原来性质完全不同的新物质。过程中变成了与原来性质完全不同的新物质。比如:木材(其成分有比如:木材(其成分有48的的C、6的的H、40的的O、2的的N、4的水),在空气中燃烧时变的水),在空气中燃烧时变成木炭、灰烬以及成木炭、灰烬以及CO2和和H2O(蒸气)。木炭、(蒸气)。木炭、灰烬看得见摸得着,灰烬看得见摸得着,CO2和水蒸气随烟雾飞散到和水蒸气随烟雾飞散到空气中去了。可见,可燃物质在燃烧前后性质完空气中去了。可见,可燃物质在燃烧前后性质完全变了,所以是化
12、学反应。全变了,所以是化学反应。既然燃烧是一种化学反应,那么,是否化学反既然燃烧是一种化学反应,那么,是否化学反应都是燃烧呢?正如狗有四条腿,是否四条腿的应都是燃烧呢?正如狗有四条腿,是否四条腿的都是狗呢?显然,这样的反推当然不成立。都是狗呢?显然,这样的反推当然不成立。这是因为人类生存在物质世界,化学反应就构这是因为人类生存在物质世界,化学反应就构成了物质世界的千差万别,化学反应非常之多,成了物质世界的千差万别,化学反应非常之多,它们不都是燃烧现象。比如,生石灰遇水发生下它们不都是燃烧现象。比如,生石灰遇水发生下列反应:列反应:CaO+H2O Ca(OH)2+Q 可见,生石灰遇水是化学反应并
13、发热,可见,生石灰遇水是化学反应并发热,这种热可以成为一种着火源,但它本身不能这种热可以成为一种着火源,但它本身不能燃烧。所以贮存生石灰要防水、防潮,不要燃烧。所以贮存生石灰要防水、防潮,不要接触可燃物质,否则会引起火灾。接触可燃物质,否则会引起火灾。泡沫灭火器内的泡沫生成反应:泡沫灭火器内的泡沫生成反应:6NaHCO6NaHCO3 3+18H+18H2 2O+AlO+Al2 2(SO(SO4 4)3 3 3Na 3Na2 2(SO(SO4 4)3 3 +2Al(OH)+2Al(OH)3 3+6CO+6CO2 2+18H+18H2 2O O,这是化学反应,但,这是化学反应,但不放热,不发光,故
14、不能称为燃烧。不放热,不发光,故不能称为燃烧。(2)(2)燃烧必须有放热、发光现象燃烧必须有放热、发光现象通过前面的讨论可以证明:通过前面的讨论可以证明:木材燃烧时,既是化学反应,又有放热、发光现木材燃烧时,既是化学反应,又有放热、发光现象,所以称为燃烧。象,所以称为燃烧。泡沫的生成,是由碱性药粉泡沫的生成,是由碱性药粉NaHCO3(小苏打)(小苏打)和酸性药粉和酸性药粉Al2(SO4)3与与H2O起反应后生成的新物起反应后生成的新物质(泡沫),这是一种化学反应,但在反应过程质(泡沫),这是一种化学反应,但在反应过程中既没有发光,也没有放热现象,显然不能称为中既没有发光,也没有放热现象,显然不
15、能称为燃烧。燃烧。生石灰遇水是发热的化学反应,但没有发光生石灰遇水是发热的化学反应,但没有发光现象,所以也不能称为燃烧。现象,所以也不能称为燃烧。在日常生活中,电炉、电灯既可以放热,又在日常生活中,电炉、电灯既可以放热,又可以发光,但断电后电阻丝仍然是电阻丝,可以发光,但断电后电阻丝仍然是电阻丝,这能否称为燃烧呢?当然不能!(因为过程这能否称为燃烧呢?当然不能!(因为过程是物理变化,没有化学变化。但注意:电灯、是物理变化,没有化学变化。但注意:电灯、电炉可成为一种火源!)电炉可成为一种火源!)综上所述,一切燃烧过程都具有下列两个共综上所述,一切燃烧过程都具有下列两个共同特点:同特点:(1 1)
16、都有新物质产生(这就是说,燃烧是一)都有新物质产生(这就是说,燃烧是一种化学反应);种化学反应);(2 2)都伴随有放热发光现象。)都伴随有放热发光现象。因此,燃烧的定义:燃烧是可燃物与空气中因此,燃烧的定义:燃烧是可燃物与空气中的氧(氧化剂)作用发生的放热反应,通常伴有的氧(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。火焰、发光和(或)发烟的现象。化学反应是燃烧的实质,热和光是燃烧的物化学反应是燃烧的实质,热和光是燃烧的物理特征。理特征。根据这些特征,就可以将燃烧现象与其它现根据这些特征,就可以将燃烧现象与其它现象区别开来。象区别开来。那么,燃烧为什么发光、放热?燃烧时
17、发光的那么,燃烧为什么发光、放热?燃烧时发光的原因主要有两种,原因主要有两种,一是由于白炽的固体粒子,如一是由于白炽的固体粒子,如火焰中的碳粒;二是某些不稳定(或受激发)的火焰中的碳粒;二是某些不稳定(或受激发)的中间物质。中间物质。从化学的观点看:放热,一切化学反从化学的观点看:放热,一切化学反应都伴随有能量变化,表现在反应中或是吸热,应都伴随有能量变化,表现在反应中或是吸热,或是放热。燃烧大部分是氧化反应,在化学反应或是放热。燃烧大部分是氧化反应,在化学反应时有旧键的断裂和新键的生成。断键时要吸收能时有旧键的断裂和新键的生成。断键时要吸收能量(活化能),成键时又放出能量。在燃烧反应量(活化
18、能),成键时又放出能量。在燃烧反应中,断键时吸收的能量要比成键时放出的能量少,中,断键时吸收的能量要比成键时放出的能量少,所以都是放热反应。所以都是放热反应。(3)(3)燃烧中化学反应类型燃烧中化学反应类型由燃烧本质已知,燃烧是一种放热发光的化学反应。从由燃烧本质已知,燃烧是一种放热发光的化学反应。从化学角度上讲,化学反应的类型较多,主要有下列六种:化学角度上讲,化学反应的类型较多,主要有下列六种:(1)化合反应:化合反应:即由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应。即由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应。A+B AB,比如比如O2+C CO2(2)分解反应:分解反应:即由一种物质生成两种
19、或两种以上其它物质的反应。即由一种物质生成两种或两种以上其它物质的反应。AB A+B,比如,比如2KClO3 2KCl+3O2(3)置换反应:置换反应:即由一种单质与一种化合物起反应,生成了即由一种单质与一种化合物起反应,生成了另一种单质和另一种化合物。另一种单质和另一种化合物。A+BC AC+B 比如,酸和金属反应:比如,酸和金属反应:Zn+2HCl H2+ZnCl2 Zn+H2SO4 H2+ZnSO4(4)(4)中和反应:中和反应:即由酸和碱作用而生成盐和水的反应。即由酸和碱作用而生成盐和水的反应。(5)(5)氧化还原反应:氧化还原反应:即凡有电子得失的化学反应称为氧化还原反应。即凡有电子
20、得失的化学反应称为氧化还原反应。(6)(6)复分解反应:复分解反应:即两种电解质相互交换离子,生成两种新的电解即两种电解质相互交换离子,生成两种新的电解质,这种反应称为复分解反应。质,这种反应称为复分解反应。AB+CD AD AB+CD AD+BC,+BC,比如比如NaCl+AgNONaCl+AgNO3 3 AgCl+NaNO AgCl+NaNO3 3燃烧中化学反应类型大致有三种:燃烧中化学反应类型大致有三种:(1)简单组成的可燃物直接与氧化合(单质化合)简单组成的可燃物直接与氧化合(单质化合)C+O2 CO2;4P+5O2 2P2O5;4Na+O2 2Na2O(2)化合物先分解后化合(碳氢化
21、物)化合物先分解后化合(碳氢化物)CH4+2O2 CO2+2H2O;2C2H2+5O2 4CO2+2H2O(3)复杂的分解反应和复分解反应(指含氧物)复杂的分解反应和复分解反应(指含氧物)4C3H5(ONO2)3(硝化甘油硝化甘油)12CO2+10H2O+6N2;2NH4NO3 2N2+4H2O+O2第二节第二节 链锁反应理论链锁反应理论 通过对燃烧现象的进一步研究,人们发现很多通过对燃烧现象的进一步研究,人们发现很多燃烧反应不是直接进行的,而是通过游离基团和燃烧反应不是直接进行的,而是通过游离基团和原子这些中间产物在瞬间进行的循环链式反应。原子这些中间产物在瞬间进行的循环链式反应。链锁反应机
22、理认为,在燃烧中存在自由基,燃烧链锁反应机理认为,在燃烧中存在自由基,燃烧是通过自由基的传递进行的。自由基是物质分子是通过自由基的传递进行的。自由基是物质分子受光,热等作用分裂成的一种瞬变的,不稳定的受光,热等作用分裂成的一种瞬变的,不稳定的活性原子或原子团。燃烧的过程就是自由基进行活性原子或原子团。燃烧的过程就是自由基进行的一系列链式反应,光和热是燃烧过程中的物理的一系列链式反应,光和热是燃烧过程中的物理现象。现象。一、游离基的产生及特点一、游离基的产生及特点(一)名词解释(一)名词解释1.1.游离基(自由基)游离基(自由基)就是单质或化合物由于共价键的破裂而形成的含有不成就是单质或化合物由
23、于共价键的破裂而形成的含有不成对的价电子的原子或原子团称为游离基(也可以简述为:对的价电子的原子或原子团称为游离基(也可以简述为:凡具有不成对电子的原子或原子团都被称为游离基或自凡具有不成对电子的原子或原子团都被称为游离基或自由基)。由基)。2.2.共价键共价键就是两个原子以共用电子对形成分子的化合键,称为共就是两个原子以共用电子对形成分子的化合键,称为共价键。共价键具有定向性和饱和性。价键。共价键具有定向性和饱和性。(二二)游离基的产生及其特点游离基的产生及其特点1.1.产生产生游离基(又称自由基),是化合物或单质分子中的共价游离基(又称自由基),是化合物或单质分子中的共价键在外界(如光、热
24、)的影响下分裂而成的含有不成对键在外界(如光、热)的影响下分裂而成的含有不成对价电子的原子或原子团。价电子的原子或原子团。2.2.特点特点(1)(1)游离基来源于共价键分子;游离基来源于共价键分子;(2)(2)共价键分子的共有电子对平分断裂(均裂)就产生共价键分子的共有电子对平分断裂(均裂)就产生游离基;游离基;n(3)(3)游离基没有饱和性,具有很强的活泼性。由游离基没有饱和性,具有很强的活泼性。由于它有比平均分子动能更多的活化性,故一般是于它有比平均分子动能更多的活化性,故一般是很不稳定的,容易自行结合成稳定的分子或与其很不稳定的,容易自行结合成稳定的分子或与其它物质分子进行反应生成新的游
25、离基。当设法使它物质分子进行反应生成新的游离基。当设法使反应物产生少量的活化中心反应物产生少量的活化中心游离基时,即可游离基时,即可发生链锁反应。反应一经开始,就可经过许多链发生链锁反应。反应一经开始,就可经过许多链锁步骤自动发展下去,直至反应物全部变完为止。锁步骤自动发展下去,直至反应物全部变完为止。如活化中心(游离基)全部消失时,链锁反应就如活化中心(游离基)全部消失时,链锁反应就会中断,燃烧也就停止。会中断,燃烧也就停止。二、链锁反应的简要历程二、链锁反应的简要历程(一)链锁反应概念(一)链锁反应概念 链锁反应也称链式反应,即由游离基在瞬间进链锁反应也称链式反应,即由游离基在瞬间进行的循
26、环连续反应,称为链锁反应。行的循环连续反应,称为链锁反应。(二二)链锁反应的过程链锁反应的过程 链锁反应一般由三个步骤组成:链引发、链锁反应一般由三个步骤组成:链引发、链传递、链终止。链传递、链终止。1 1、链引发、链引发 借助于光照、加热等方法使反应物分子断借助于光照、加热等方法使反应物分子断裂产生自由基的过程,称为链引发。裂产生自由基的过程,称为链引发。2 2、链传递、链传递 它是自由基与反应物分子发生反应的步骤。它是自由基与反应物分子发生反应的步骤。在链传递过程中,旧自由基消失的同时产生在链传递过程中,旧自由基消失的同时产生新的自由基,从而使化学反应能继续下去。新的自由基,从而使化学反应
27、能继续下去。3 3、链终止、链终止 自由基如果与器壁碰撞,或者两个自由基复自由基如果与器壁碰撞,或者两个自由基复合,或者与第三个惰性分子相撞后失去能量而成合,或者与第三个惰性分子相撞后失去能量而成为稳定分子,则链被终止。例如:为稳定分子,则链被终止。例如:H2+Br22HBr由以下反应构成:由以下反应构成:M+Br22Br+M (链引发)Br+H2HBr+H H+Br2HBr+Br H+HBrH2+Br M+2BrBr2+M (链终止)(三三)链锁反应的分类链锁反应的分类1 1、直链反应、直链反应 直链反应在链传递过程中每消耗一个自由基的同时又直链反应在链传递过程中每消耗一个自由基的同时又生成
28、一个自由基,直至链终止。在整个链传递过程中,生成一个自由基,直至链终止。在整个链传递过程中,自由基数目始终保持不变。在链传递过程中,自由基数自由基数目始终保持不变。在链传递过程中,自由基数目保持不变的反应称直链反应。目保持不变的反应称直链反应。2 2、支链反应、支链反应 所谓支链反应,就是指一个自由基在链传递过程中,所谓支链反应,就是指一个自由基在链传递过程中,生成最终产物的同时产生两个或两个以上的自由基。自生成最终产物的同时产生两个或两个以上的自由基。自由基的数目在反应过程中是随时间增加的,因此反应速由基的数目在反应过程中是随时间增加的,因此反应速率是加速的。率是加速的。第三节第三节 燃烧的
29、条件燃烧的条件1.1.燃烧的要素条件燃烧的要素条件燃烧现象十分普遍,但其发生必须具备一定的条燃烧现象十分普遍,但其发生必须具备一定的条件。作为一种特殊的氧化还原反应,燃烧反应必件。作为一种特殊的氧化还原反应,燃烧反应必须有氧化剂和还原剂的参加,此外,还要有引发须有氧化剂和还原剂的参加,此外,还要有引发燃烧的能源。也就是说,燃烧要发生,必须具备燃烧的能源。也就是说,燃烧要发生,必须具备三个要素,俗称三个要素,俗称“火三角火三角”,即可燃物、氧化剂,即可燃物、氧化剂和引火源(点火源)。和引火源(点火源)。无焰燃烧的必要条件无焰燃烧的必要条件对于有焰燃烧来说,因过程中存在未受抑制的自由基作对于有焰燃
30、烧来说,因过程中存在未受抑制的自由基作中间体,因而燃烧三角形需增加一个坐标,形成燃烧四中间体,因而燃烧三角形需增加一个坐标,形成燃烧四面体,即有焰燃烧的发生需要四个必要条件:可燃物、面体,即有焰燃烧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。助燃物(氧化剂)、引火源和链式反应。(什么是无焰燃烧可燃物?什么是无焰燃烧可燃物?以森林火灾为例:以森林火灾为例:森林中的泥炭、腐殖质和腐朽木等可燃森林中的泥炭、腐殖质和腐朽木等可燃物,加热后因不能分解出足够数量的可燃性物,加热后因不能分解出足够数量的可燃性 气体、燃烧时没有火焰,称为暗火。气体、燃烧时没有火焰,称为暗火。(什么是有
31、焰燃烧可燃物?什么是有焰燃烧可燃物?有焰燃烧可燃物为乔木、灌木、杂草、枯有焰燃烧可燃物为乔木、灌木、杂草、枯枝落叶等森林可燃物,加热分解后,能产生枝落叶等森林可燃物,加热分解后,能产生可燃性气体,经点燃而发生火焰,称为明火。可燃性气体,经点燃而发生火焰,称为明火。可燃物可燃物 不论是气体、液体还是固体,也不论是金属还不论是气体、液体还是固体,也不论是金属还是非金属,也不论是无机物还是有机物,凡是在是非金属,也不论是无机物还是有机物,凡是在通常情况下能与空气中的氧或者其他氧化剂发生通常情况下能与空气中的氧或者其他氧化剂发生燃烧反应的物质,均称为可燃物。燃烧反应的物质,均称为可燃物。常见的可燃物的
32、种类是很多的,无机物为:常见的可燃物的种类是很多的,无机物为:K、Na、Ca、Mg、Al粉、粉、Zn粉、粉、H2、CO、H2S、PH5、HCN等等。有机物为低分子化合物和高分子等等。有机物为低分子化合物和高分子聚合物,包括:天然气、液化石油、汽油、煤油、聚合物,包括:天然气、液化石油、汽油、煤油、棉花、木材等等。棉花、木材等等。助燃物助燃物 凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质,凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质,都可以叫做助燃物。如空气(氧气)、氯气、氯都可以叫做助燃物。如空气(氧气)、氯气、氯酸钾、高锰酸钾、过氧化钠等等。空气是最常见酸钾、高锰酸钾、过氧化钠等等。空气是最常见的助燃物
33、,以后如无特别说明,可燃物的燃烧都的助燃物,以后如无特别说明,可燃物的燃烧都是在空气中进行的,助燃物是空气,实质上是与是在空气中进行的,助燃物是空气,实质上是与空气中的氧气发生的燃烧反应。空气中的氧气发生的燃烧反应。引火源(点火源)引火源(点火源)引火源是指能够使可燃物与助燃物发生燃烧引火源是指能够使可燃物与助燃物发生燃烧反应的能量来源。常见的是热能,还有其他的能反应的能量来源。常见的是热能,还有其他的能量,如电能、化学能、光能、机械能等等,这些量,如电能、化学能、光能、机械能等等,这些能量多以热能的形式表现出来。能量多以热能的形式表现出来。如:明火、高温的表面、摩擦与冲击、自然如:明火、高温
34、的表面、摩擦与冲击、自然发热、化学反应热、电火花、光热射线等等。明发热、化学反应热、电火花、光热射线等等。明火是比较强的热源,它可以点燃任何物质。因为火是比较强的热源,它可以点燃任何物质。因为火焰的温度约在火焰的温度约在7002000之间,高于可燃物之间,高于可燃物的自燃点。的自燃点。上述三个要素通常称为燃烧三要素。上述三个要素通常称为燃烧三要素。例如生火炉,只有具备了木材(可燃例如生火炉,只有具备了木材(可燃物),空气(助燃物),火柴(火源)物),空气(助燃物),火柴(火源)三个要素,才能使炉子点燃。三个要素,才能使炉子点燃。2.2.燃烧的量条件燃烧的量条件 但是,有时候即使具备了三要素,并
35、且相互结但是,有时候即使具备了三要素,并且相互结合,相互作用,燃烧也不一定能发生。上述三个合,相互作用,燃烧也不一定能发生。上述三个条件在数量上的变化,会直接影响燃烧的是否发条件在数量上的变化,会直接影响燃烧的是否发生和持续进行。例如,氧在空气中的浓度降低至生和持续进行。例如,氧在空气中的浓度降低至14141616时,木材的燃烧即停止。实际上,燃时,木材的燃烧即停止。实际上,燃烧反应在可燃物,氧化剂和点火源等方面都存在烧反应在可燃物,氧化剂和点火源等方面都存在极限值。因此,燃烧的充分条件是:极限值。因此,燃烧的充分条件是:(1)(1)一定的可燃物浓度一定的可燃物浓度 如果在空气中可燃气体或蒸气
36、的数量不足,虽然有助如果在空气中可燃气体或蒸气的数量不足,虽然有助燃物和着火源,燃烧也不一定发生。如氢气的浓度低于燃物和着火源,燃烧也不一定发生。如氢气的浓度低于 4时,不能燃烧;在室温时,不能燃烧;在室温20oC的相同条件下,用火柴去的相同条件下,用火柴去点燃汽油和煤油时,汽油能立刻燃烧,而煤油却不燃。这点燃汽油和煤油时,汽油能立刻燃烧,而煤油却不燃。这是什么原因呢?这是因为汽油易挥发,在是什么原因呢?这是因为汽油易挥发,在20oC时就能挥发时就能挥发出足够燃烧的可燃蒸气来,达到发生燃烧的浓度,因而发出足够燃烧的可燃蒸气来,达到发生燃烧的浓度,因而发生燃烧;而煤油相对汽油来说,挥发性差一些,
37、在生燃烧;而煤油相对汽油来说,挥发性差一些,在20oC时时挥发出的可燃蒸气太少,达不到燃烧的浓度,因而不能发挥发出的可燃蒸气太少,达不到燃烧的浓度,因而不能发生燃烧。生燃烧。(2)(2)一定的含氧量一定的含氧量(也就是助燃物要达到一定比例)(也就是助燃物要达到一定比例)可燃物燃烧所需要的最低含氧量。在一般场所中,要使可燃物燃烧所需要的最低含氧量。在一般场所中,要使可燃物燃烧,就必须有足够的空气。否则,可燃物不能可燃物燃烧,就必须有足够的空气。否则,可燃物不能点燃,或者已经燃烧的也要熄灭,这实际上是助燃物不点燃,或者已经燃烧的也要熄灭,这实际上是助燃物不足。例如,将点燃的酒精灯用玻璃罩罩起来,使
38、空气进足。例如,将点燃的酒精灯用玻璃罩罩起来,使空气进不去,酒精灯就会自动熄灭。分析玻璃罩内剩余的气体,不去,酒精灯就会自动熄灭。分析玻璃罩内剩余的气体,可发现这些气体中还含有可发现这些气体中还含有1616左右的氧气,这说明酒精左右的氧气,这说明酒精灯和蜡烛等一般可燃物质在空气含氧量低于灯和蜡烛等一般可燃物质在空气含氧量低于1616的条件的条件下,就达不到发生燃烧所需要的最低含量,就不能燃烧。下,就达不到发生燃烧所需要的最低含量,就不能燃烧。而空气中含有而空气中含有2121的氧,因而一般可燃物都能在常温常的氧,因而一般可燃物都能在常温常压下的空气中燃烧。压下的空气中燃烧。C+O2 CO2 C+
39、O2 CO(烟的存在)(烟的存在)完全燃烧完全燃烧不不完完全全燃燃烧烧常见物质燃烧的最低含氧量常见物质燃烧的最低含氧量名称名称 最低含氧量最低含氧量()()名称名称 最低含氧量最低含氧量()()汽油汽油 14.4 乙醚乙醚 12.0煤油煤油 15.0 乙炔乙炔 3.7乙醇乙醇 15.0 橡胶屑橡胶屑 13.0丙酮丙酮 13.0 多量棉花多量棉花 8.0氢气氢气 5.9黄磷黄磷 10.0(3)(3)着火源必须有一定的温度和足够的热量着火源必须有一定的温度和足够的热量不同的可燃物燃烧时所需要的温度和热量是不同不同的可燃物燃烧时所需要的温度和热量是不同的,要使可燃物和助燃剂发生燃烧反应,必须达的,要
40、使可燃物和助燃剂发生燃烧反应,必须达到一定量的热量和温度。到一定量的热量和温度。用一根燃烧着的火柴,可以点燃香烟,织物和纸用一根燃烧着的火柴,可以点燃香烟,织物和纸张,但却不能点燃煤块。这是为什么呢?这实际张,但却不能点燃煤块。这是为什么呢?这实际上是火柴的火焰所具有的温度和热量已经达到了上是火柴的火焰所具有的温度和热量已经达到了使香烟,织物和纸张燃烧的热量和温度,但却没使香烟,织物和纸张燃烧的热量和温度,但却没有达到使煤块燃烧的温度和热量。从烟囱冒出来有达到使煤块燃烧的温度和热量。从烟囱冒出来的炭火星,温度达到的炭火星,温度达到600600o oC C,已经超过一般可燃,已经超过一般可燃物的
41、燃点,如果落在草垛和棉垛上,有可能引起物的燃点,如果落在草垛和棉垛上,有可能引起燃烧;但如果落在木柴上,火星就会很快熄灭,燃烧;但如果落在木柴上,火星就会很快熄灭,引不起燃烧。这是因为火星的温度虽然很高,达引不起燃烧。这是因为火星的温度虽然很高,达到了木柴的燃点(到了木柴的燃点(250-450250-450o oC C),但由于其热量),但由于其热量不够,因此仍然引不起燃烧。不够,因此仍然引不起燃烧。常见着火源温度着火源着火源 温度(温度(o oC C)着火源着火源 温度(温度(o oC C)火柴焰火柴焰 500-600 500-600 气体火焰气体火焰 1600-2000 1600-2000
42、 烟头(中心)烟头(中心)700-800 700-800 酒精灯焰酒精灯焰 1180 1180 烟头(表面)烟头(表面)250 250 煤油灯焰煤油灯焰 700-900 700-900 机械火星机械火星 1200 1200 蜡烛焰蜡烛焰 640-940 640-940 煤炉灰煤炉灰 1000 1000 打火机焰打火机焰 1000 1000 烟囱火星烟囱火星 600 600 焊割火花焊割火花 200-3000 200-3000 石灰遇水发热石灰遇水发热 600-700 600-700 汽车排气管火汽车排气管火星星 600-800 600-800 举例:汽油的最小点火能量为举例:汽油的最小点火能量
43、为0.2mJ0.2mJ,乙醚为,乙醚为0.19mJ0.19mJ,甲醇为,甲醇为0.215mJ0.215mJ。(4)(4)相互作用相互作用 燃烧的三个基本条件需要相互作用,燃烧才能燃烧的三个基本条件需要相互作用,燃烧才能发生和持续进行。例如在我们的房间内,有桌椅发生和持续进行。例如在我们的房间内,有桌椅家具等可燃物,有充满空间的空气,有火源电源,家具等可燃物,有充满空间的空气,有火源电源,燃烧的三个条件都具备,但是并没有发生燃烧现燃烧的三个条件都具备,但是并没有发生燃烧现象,这是因为这些条件没有相互作用的缘故。象,这是因为这些条件没有相互作用的缘故。3.3.燃烧的条件在公安消防工作中应用燃烧的条
44、件在公安消防工作中应用物质是燃烧的基础,控制可燃物,就是使可燃物物质是燃烧的基础,控制可燃物,就是使可燃物达不到燃爆所需要的数量、浓度,从而消除发生达不到燃爆所需要的数量、浓度,从而消除发生燃爆的物质基础,防止或减少火灾的发生。燃爆的物质基础,防止或减少火灾的发生。1以不燃或难燃材料取代可燃或易燃材料,以不燃或难燃材料取代可燃或易燃材料,提高建筑耐火等级提高建筑耐火等级 在仓库修建、改造时,应尽量采用不燃或在仓库修建、改造时,应尽量采用不燃或难燃材料或作必要的耐火处理。例如同样截面积难燃材料或作必要的耐火处理。例如同样截面积(2020cm)的构件,木质材料耐火极限为的构件,木质材料耐火极限为1
45、小时,小时,而钢筋混凝土材料的耐火极限为而钢筋混凝土材料的耐火极限为2小时,又如木小时,又如木板和可燃材料上涂刷用水玻璃调剂的无机防火漆,板和可燃材料上涂刷用水玻璃调剂的无机防火漆,其耐火焰温度可达其耐火焰温度可达120oC。2 2加强通风,使可燃气体、蒸气或粉尘加强通风,使可燃气体、蒸气或粉尘达不到爆炸极限达不到爆炸极限 例如,弹药修理中大量地使用的涂料、溶剂,易挥发例如,弹药修理中大量地使用的涂料、溶剂,易挥发出易燃易爆气体;弹药除锈具有较多的粉尘;酸性蓄电出易燃易爆气体;弹药除锈具有较多的粉尘;酸性蓄电池充电室充电时能放出氢气;油料储存及收发作业中挥池充电室充电时能放出氢气;油料储存及收
46、发作业中挥发油蒸气等。因此,这些场所特别应加强通风。通风排发油蒸气等。因此,这些场所特别应加强通风。通风排气口的设置要得当,对比空气轻的可燃气体或粉尘,排气口的设置要得当,对比空气轻的可燃气体或粉尘,排风口应设在上部,对比空气重的可燃气体或粉尘,排风风口应设在上部,对比空气重的可燃气体或粉尘,排风口应设在下部。通风设备本身应防爆,安装位置应有利口应设在下部。通风设备本身应防爆,安装位置应有利于新鲜空气与可燃气体交换,防止可燃气体循环使用。于新鲜空气与可燃气体交换,防止可燃气体循环使用。3 3密闭可燃物或设备,防止可燃物质挥发、密闭可燃物或设备,防止可燃物质挥发、泄漏或可燃物质、空气渗入设备泄漏
47、或可燃物质、空气渗入设备许多可燃物质具有流动性和扩散性,如盛装涂许多可燃物质具有流动性和扩散性,如盛装涂料、熔剂、油料的容器,若密闭性不好,就会出料、熔剂、油料的容器,若密闭性不好,就会出现现“跑、冒、滴、漏跑、冒、滴、漏”现象,以致在空间发生燃现象,以致在空间发生燃烧、爆炸事故。因此,盛装可燃物质的容器和有烧、爆炸事故。因此,盛装可燃物质的容器和有关设备,应加强检查和维护。关设备,应加强检查和维护。4 4加强可燃物质的管理加强可燃物质的管理 可燃物质的储存使用必须符合有关规定。如修可燃物质的储存使用必须符合有关规定。如修理工序上所使用的涂料、溶剂,应严格领取制度,理工序上所使用的涂料、溶剂,
48、应严格领取制度,限量供应,随用随取,防止工序上积有过多的可限量供应,随用随取,防止工序上积有过多的可燃物质;设备维修时使用的清洗熔剂应限量使用,燃物质;设备维修时使用的清洗熔剂应限量使用,废料应及时作适当处理,不得倒人下水道或洒向废料应及时作适当处理,不得倒人下水道或洒向室外或长期存放;储存可燃物质的库房条件应符室外或长期存放;储存可燃物质的库房条件应符合防火规定要求,库房周围环境一定距离内不得合防火规定要求,库房周围环境一定距离内不得存放木材、废料等可燃物质。存放木材、废料等可燃物质。(二二)消除着火源消除着火源2010/10/252010/10/25体改治安体改治安2 2火源是物质燃烧必备
49、的三个条件之一,它是火源是物质燃烧必备的三个条件之一,它是火灾的引发因素。在多数情况下,可燃物和火灾的引发因素。在多数情况下,可燃物和助燃物的存在是不可避免的,因此,控制或助燃物的存在是不可避免的,因此,控制或消除引发火灾的着火源就成为防火防爆的关消除引发火灾的着火源就成为防火防爆的关键。键。1 1消除和控制明火源消除和控制明火源 在有火灾爆炸危险的场所,应有醒目的在有火灾爆炸危险的场所,应有醒目的“禁止烟火禁止烟火”标志,严禁动火吸烟;进入危险区的蒸气机车,应停止抽标志,严禁动火吸烟;进入危险区的蒸气机车,应停止抽风,关闭灰箱,其烟囱上装设火星熄灭器;进入危险区的风,关闭灰箱,其烟囱上装设火
50、星熄灭器;进入危险区的机动车辆,其排气管应戴防火帽;进入危险区的人员,应机动车辆,其排气管应戴防火帽;进入危险区的人员,应按规定登记,严禁携带火柴、打火机等;使用气焊、电焊按规定登记,严禁携带火柴、打火机等;使用气焊、电焊等进行安装维修时,必须按规定办理动火批准手续,领取等进行安装维修时,必须按规定办理动火批准手续,领取动火证,并消除物体和环境的危险状态,备好灭火器材,动火证,并消除物体和环境的危险状态,备好灭火器材,采取防护措施,确保安全无误后,方可动火作业。动火过采取防护措施,确保安全无误后,方可动火作业。动火过程中,必须遵守安全技术规程。程中,必须遵守安全技术规程。2防止电气火花防止电气
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