第一章 火灾燃烧学基础1

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常见的灭火剂
水（细水雾）
惰性气体 二氧化碳 泡沫 干粉
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二、不同状态物体的燃烧
可燃物质受热后，会因其聚集状态的不同 而发生不同的变化。绝大多数可燃物质的有焰 燃烧都是在蒸气或气体的状态下进行的，而有
的物质则不能变为气态，其燃烧发生在固相中， 如焦炭燃烧时，呈灼热状态。所以，可燃物质 的性质、状态不同，其燃烧特点也不同。
甲醇(12.24%) 乙醚(51%) 苯(2.7%)
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（七）掌握燃烧条件的意义
1. 防火：不使燃烧条件形成。 （1）控制可燃和氧化性物质，不使其 相互接触； （2）控制引火源，不使其与可燃和氧
化性物质接触。
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2.灭火：破坏已经形成的燃烧条件
（1）冷却：降低燃烧物的温度于燃点以下； （2）窒熄：隔绝空气，不使与氧化剂接触； （3）隔离：不使燃烧物有继续燃烧的可燃物； （4）抑制：释放抑制剂使燃烧反应终止。
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前 言
实践观察发现，任何一起火灾的发生都
是由于失去控制的燃烧所引起的。我们要懂
得防止和扑灭火灾的道理，也就必须首先了 解和掌握物质在火灾条件下的燃烧机理。火 灾燃烧学就是专门研究失去控制的燃烧的一 门学科。
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一、火灾
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(一) 火灾的概念
火灾是指在时间或空间上失去控制的燃 烧所造成的灾害。
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(二) 火灾的特征
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（4）一般火灾
指造成3人以下死 亡，或者10人以下重 伤，或者1000万元以 下直接财产损失的火 灾。 注：“以上”
包括本数，“以下”
不包括本数。
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（五）火灾的危害
1.危害人的生命 2.造成经济损失； 3.破坏文明成果； 4.破坏生态环境；
5.影响社会安定。
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（六）导致火灾的常见原因
1.电气使用不当； 2.违章吸烟； 3.生活用火不慎； 5.设备故障； 6.小孩玩火； 7.人为放火；
4.生产作业违章；
8.雷击。
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二、燃烧概述
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（一）燃烧的概念
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。
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（二）燃烧的特征
燃烧通常有以下三个特征:
1.是一种氧化还原反应； 2.放热； 3.发光和(或)发烟。
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（三）燃烧的分类
1.按引燃方式分 （1）点燃（亦称引燃）
木炭的燃烧
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金属镁固相燃烧（1）
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金属镁固相燃烧（2）
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3.按燃烧时的现象分
（1）着火 简称火，是指以释放热量并伴有烟或火 焰或两者兼有为特征的燃烧（亦称扩散燃 烧） 。
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（2）阴燃
指物质无 可见光的缓慢 燃烧，通常伴 有温度升高的 现象。
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（3）闪燃
可燃液体表面产生的可燃蒸气遇火源
（1）燃烧范围 爆炸上限与下限之差;
（2）爆炸极限 指可燃气体、蒸气、粉尘
与空气混合后遇引燃源产生爆炸的最高或最低
的浓度。
（3）最低氧含量 物质能够发生燃烧的最 低含氧浓度。
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部分物质燃烧所需的最低氧含量
物质名称
汽油 煤油 乙醇 乙醚 乙炔
氧含量(%)
14.4 15.0 15.0 12.0 3.7
丁烷
戊烷
100
100
不爆
不爆
2.0-5.7
1.3-4.4
2.0-5.85
1.3-4.6
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几种引燃源的温度(℃)
引燃源名称 引燃源温度 引燃源名称 引燃源温度
火柴焰
烟头中心
500-650
700-800
气灯火焰
酒精灯焰
1600-2100
1180
烟头表面
机械火星
250
1200
煤油灯焰
植物油灯焰
780-1030
仍然不会燃烧；当温度低于其闪点时，液体
不会发生闪燃。
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（4）微燃
微燃是指燃烧物在空气中受到火焰或高 温作用时能够发生燃烧，但将火源移走后燃 烧即行停止的燃烧。 只能发生微燃的物质称为难燃物。
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（5）轰燃
轰燃是指在一限定空间内可燃物的表面
全部卷入燃烧的瞬变状态的燃烧。 轰燃是燃烧释放的热量在室内逐渐积累 与对外散热共同作用、燃烧速率急剧增大的 结果。
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3.气体的燃烧方式
根据燃烧前可燃气体与氧混合状况不同， 其燃烧方式分为扩散燃烧和预混燃烧两类。
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（1）扩散燃烧
指可燃性气体和蒸气分 子与气体氧化剂互相扩散，边 混合、边燃烧、边扩散的燃烧。 如人们在生产、生活中的 燃气做饭、点气照明、烧气焊 等均属这种形式的燃烧。其特 点是：
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1）燃烧速度的快 慢由物理混合速度决 定，气体（蒸气）扩 散多少，就烧掉多少。
内部因素。从丙烷的燃烧看：如下式所示:
C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O 可燃物 氧化剂
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1.燃烧的要素
（1）可燃物
指在标准状态下的空气中能够燃烧的物质。
（2）氧化剂 指处于高氧化态，具有强氧化性与可燃物 质相结合能够导致燃烧的物质。
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2. 燃烧的条件
指制约燃烧
存在和发生发展
变化的外部因素。
燃烧范围越宽。
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6.引燃源的强度
引燃源的温度、能量越高，与可燃物的接触
面越大，时间越长，则引燃源释放给可燃物的能 量也就越多，则可燃物的燃烧范围就越宽，也就 越容易被引燃。 不同引燃强度的电火花对几种烷烃的影响如
下表所示。
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电火花强度对几种烷烃的影响
烷烃 名称 甲烷 乙烷 丙烷 电压(V) 电流(A) 100 100 100 1A 不爆 不爆 3.6-4.5 燃烧浓度 范围(%) 2A 5.9-13.6 3.5-10.1 2.8-7.6 3A 5.85-14.4 3.4-10.6 2.8-7.7
D类火灾--金属火灾;
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E类火灾--指带电物体和精密仪器物质 火灾； F类火灾—烹饪器具内的烹饪物(如动植 物油脂)火灾。
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2. 按人员伤亡和经济损失的大小分：
根据国务院《生产安全事故报告和调查
处理条例》（国务院令493号）和公安部关于 调整火灾等级标准的通知（公消[2007]234号） 要求，自2007年6月1日起，火灾等级调整为 特别重大火灾、重大火灾、较大火灾和一般 火灾四个等级：
击波为特征的爆炸.
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爆炸与爆裂的区别
※爆裂是指在物 体的内部和外部由于 超压力和（或）应力 变化使物体急剧破裂 的现象。
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（7）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。如原子弹、 氢弹、中子弹的爆炸都属于核爆炸。
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（五）燃烧的要素和条件
燃烧的要素是指制约燃烧发生和发展变化的
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（6）爆炸
指由于物质急剧 氧化或分解反应，产 生温度、压力升高或 两者同时增加的现象 （对气相燃烧来说， 亦称预混燃烧）。
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爆炸按其燃烧速度的快慢分为爆燃和爆
轰两类。
1）爆燃 指燃速以亚音速传播的爆炸 （指在空气中穿过未燃烧介质反应前端的速度 ≤340m/s）； 2）爆轰 指燃速以超音速传播，并以冲
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燃烧的条件
（1）可燃物与氧化剂作用并达到一定的数 量比例，且未收化学抑制； （2）足够能量和温度的引燃源与之作用。 引燃源是指能够引发燃烧的能源。它是燃 烧得以发生的一个重要条件，并非要素。
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可 燃 物
.
.
氧 化 剂
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燃烧三要素说
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着火四面体说
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（六）影响燃烧的因素
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1.可燃物与氧化剂的配比浓度
500-700
煤炉火星
烟囱火星
1000
600
蜡烛焰
焊割焰 汽车废气火星
640-940
2000-300 600-800
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石灰与水反应 600-700
一些可燃气体在空气中的
最小引燃能量(mJ)
物质名称 甲烷(8.5%) 丙烷(5-5.5%) 乙炔(7.73%) 氢气(29.5%) 最小引燃能量 物质名称 0.28 0.26 0.019 0.019 汽 油 最小引燃能量 0.2 0.215 0.19 0.55
1.是在时间或空间上发生的燃烧；
2.该燃烧是失去控制而造成的； 3.造成了一定的人员伤害和（或） 经济损失。
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(三) 火灾的特点
1.只要有可燃物以及火灾危险能量存
在都有可能发生
火灾是自然灾害和人为灾害多重灾害的组
合，火灾的发生不分时间、不分地点、不分人
种、不分贫富、不分国家，只要有可燃物以及 火灾危险能量的地方，都有可能发生。
一辆载有26.4吨黄磷的云南籍大货车
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2.按燃烧时可燃物的状态分
（1）气相燃烧
指燃烧进行时可燃物与氧化剂均为气 相的燃烧（亦称均相燃烧）。如各种可燃气 体、液体和石蜡、樟脑、萘等少量可熔化固 体的燃烧均为气相燃烧。
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（2）固相燃烧
指燃烧进行时可燃物为固相的燃烧（亦称 非均相燃烧） 。
至一定值时燃烧便不能发生。其特点是，对
爆炸上限的影响较为显著。也就是说，燃烧
物未被化学抑制。
常见的化学抑制剂有：七氟丙烷、干
粉等。
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5.容器的尺寸和材质
（1）直径变小，则燃烧范围变窄，至一 定程度时火焰即不能通过(临界直径)。 （2）容器的材质。容器的催化作用越强，
导热 性越差、透光性越好，则引燃温度越低，
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（1）特别重大火灾
指造成30人以上 死亡，或者100人以上 重伤，或者1亿元以上 直接财产损失的火灾；
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（2）重大火灾
指造成10人以上 30人以下死亡，或者 50人以上100人以下重 伤，或者5000万元以 上1亿元以下直接财产 损失的火灾；
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（3）较大火灾
指造成3人以上 10人以下死亡，或者 10人以上50人以下重 伤，或者1000万元以 上5000万元以下直接 财产损失的火灾。
物质名称
丙酮 氢气 橡胶屑 多量棉花 蜡烛
氧含量（%）
13.0 5.9 13.0 8.0 16.0
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（4）氧指数
所谓氧指数，是指在规定条件下，试样在
氧、氮混合气流中，维持平稳燃烧所需要的最 低氧气浓度，以氧气所占的体积百分比的值来 表示。
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氧指数表达式
O2 OI 100% O2 N 2
产生的一闪即灭的燃烧现象。
在规定的实验条件下，液体发生闪燃 的最低温度称为闪点，用 “℃ ” 表示。
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闪点的意义
• 是衡量液体火灾危险性的主要依据； • 特点：闪点越低火灾危险性越大，反之则越 小。饱和蒸气压越高则，闪点越低，火灾危 险性越大；温度超过其引燃温度时，在空气
中就会自行着火。但在没有氧化性物质时，
2.系统温度
温度升高会使可燃物与氧化剂分子的活性
增强，碰撞几率增大，反应速度变快，燃烧范
围变宽。
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3.系统压力
压力增高会使燃烧反应变快，爆炸 上
限升高，燃烧范围变宽，引燃温度和闪点降 低。反之，压力降低会使燃烧范围变窄，至 一定值时火焰便不能传播。
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4.惰性介质
惰性介质增加会使燃烧范围变小，且
式中： OI — 维持平稳燃烧的最低氧浓度即
氧指数：
(O2) — 氧气流量（L/min）；
(N2) — 氮气流量（L/ min）。
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通常认为：氧指数(OI)＞50%的材料为 不燃材料；OI在27～50%之间的材料为难燃 材料；OI在20～27%的材料为准燃材料；OI ＜20%的材料为易燃材料。
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2.是不可挽回的终极灾害
与其他灾害和事故相比，火灾一旦发生
其后果一般都会特别严重，不仅会造成严重
的财产损失，而且还会造成重大的人员伤亡， 并带来不可挽回的灾难后果，是一种不可挽 回的终极灾害。
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(四) 火灾的分类
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1.根据失火物质的特性分:
A类火灾--固体火灾; B类火灾--液体火灾; C类火灾--气体火灾;
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2）燃烧形态比较稳定，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。 3）只要控制得好，一般不至于造成火
灾，一旦发生火灾也较易扑救。
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（2）预混燃烧
预混燃烧又称爆炸 式燃烧。实际上就是爆 炸。它是指可燃气体、 蒸气或粉尘预先同空气 （或氧）混合，遇引火 源产生带有冲击力的燃
复杂气体：受热→分解→氧化；
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2.气体的燃烧特点
（1）简单气体比复杂难于燃烧 这是由于复杂气体增加了分解的过程，而简单气 体没有。 （2）可燃气体比可燃液体易燃，且燃烧速度快 气体燃烧不需像固体、液体那样经熔化、蒸发过 程，其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。
指物质由外界着火源的作用而引发的燃
烧。由物质外界着火源的作用而引发燃烧的
最低温度称为引燃温度。简称着火点，用
“℃”表示。
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（2）自燃
指可燃物质在没有外界着火源作用的条 件下，靠物质本身内部的一系列物理化学变 化而发生的自动燃烧现象。 物质发生自动燃烧的最低温度称为自燃 点，用“℃”表示。
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（一）气体的燃烧
可燃气体是指在标准状态下的空气中遇 引燃源的作用可发生燃烧的气体。 可燃气体按其分子结构分为简单气体和 复杂气体两种。分子结构比较简单的气体视为
简单气体，如H2、CO等；分子结构比较复杂的
气体视为复杂气体，如C2H6、C4H10等。
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1.气体的燃烧历程
简单气体：受热→氧化过程；