《燃烧火灾与爆炸》PPT课件

• 氧指数是评价各种物质相对燃烧性能的一个重要参数，也是评价固体可燃物（尤其是 高聚物）火灾危险性的重要指标。氧指数越小的物质，燃烧所需的氧气越少，因而， 其火灾危险性就越大。
• 一般认为，氧指数小于22的属于易燃材 料；氧指数在22～27之间的属于可燃材 料；而氧指数大于27的属于难燃材料。
常见高聚物的氧指数
（二）按燃烧形式分类 燃烧形式是指在着火后燃烧以何种形式持续进行(即燃烧的持续阶段的表现形式)。燃 烧形式可分为以下六种： 1．射流燃烧 可燃气体或蒸气从管口或容器裂缝等处流向空气中的燃烧，就是射流燃烧
2．爆炸燃烧
➢ 如果可燃气体或蒸气与空气预先混合，并且混合气体的比例处在燃烧极限范围之内，当遇 火源时，便发生着火并以极快的速度传播，这就是爆炸燃烧。
燃烧、火灾与爆炸
第一节 燃烧
一、燃烧的概念
• 燃烧是可燃物与氧化剂作用发生的放热 化学反应，通常伴有火焰、发光和（或 ）发烟的现象。在化学上这种化学反应 称为氧化反应。
近代链锁反应理论认为：燃烧是一种自由基 的链锁反应，也称链式反应，其反应机理大 致可分为链引发、链传递、链终止三个阶段
。
二、燃烧条件
（二）燃烧的充分条件 1.一定的可燃物浓度。 2.一定的氧气含量或氧化剂。 3.具有一定的点火能量。
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。对确定状态的物质，
这一能量称为最小点火能量。
4.燃烧条件的相互作用。
补充:
燃烧条件在消防工作中的应用
（一）防火的基本措施
一切防火措施，都是为了防止产生燃烧的条件和 燃烧条件的相互作用。
（一）燃烧的必要条件（三要素） 1.要有可燃物质。
凡是能与空气中的氧或其他氧化剂发生燃烧反应 的物质，都称为可燃物。可燃物按其物理状态分 为气体、液体和固体三类。
2.要有氧化剂 (助燃物) 。 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）。
3.要有引火源。
使物质开始燃烧的外部热源称为引火 源。
➢ 燃点，对于可燃固体和闪点较高的可燃 液体，具有实际意义。根据可燃物质的
燃点高低，可以衡量其火灾危险程度。
部分常见可燃物的燃点
物质名称 燃点（℃） 物质名称 燃点（℃） 物质名称 燃点（℃）
黄磷
34
橡胶
120
布匹
200
硫
207
纸张 130～230 木材 250～300
樟脑
70
棉花 210～255 灯油
4．分解燃烧。在燃烧过程中，如果可燃蒸气的形成主要是由可燃固体热分解产生的，这 类燃烧就称为分解燃烧。
5．阴燃 没有火焰的缓慢燃烧现象称为阴燃。 6．灼热燃烧 木材燃烧经过一段时间后，由于热分解作用而发生炭化，当挥发组分分解完毕时，剩下的
碳还能继续燃烧，但不产生烟，也不形成火焰，这种燃烧称为灼热燃烧。
（三）按燃烧时是否有火焰分类
1．有焰燃烧 ➢ 火焰是发光的气相燃烧反应区。
火焰的形成及颜色 火焰——正在燃烧的可 燃气体（蒸气）所占据 的发光、放热的空间范 围（俗称火苗）。 一般说来，火焰是由三 个不同部份组成的，即 焰心、内焰和外焰
➢显光 ➢不显光 ➢烟
含氧量小于50% 含氧量大于50%
含碳量 60%
液体 名称
分子式 分子
密度
沸点 20℃的蒸气
量 （20℃/4℃） （℃） 压力（kPa） （℃）
醇 甲醇 CH3OH 32 0.792 64.56 11.79
7
类 乙醇 C2H5OH 46
0.789
78.2
5.85
11
丙醇 C3H7OH 60 0.804 97.2 1.93 23.5
丁醇 C4H9OH 74 0.810 117.8 0.63
86
蜡烛
190
麻绒
150
松节油
53
赛璐珞
100
烟叶
222
豆油
220
松香
216
碳黑
180
无烟煤 280～500
3．自燃点
在规定的条件下，可燃物质自行着火的最低 温度，称为自燃点。
影响液体、气体可燃物自燃点的因素主要有： (1)压力。压力越高，自燃点越低。 (2)氧浓度。混合气中氧浓度越高，自燃点越低。 (3)催化剂。活性催化剂能降低自燃点，钝性催化剂能提高自燃点。 (4)容器的材质和内径。器壁的不同材质有不同的催化作用；容器直径越小，自燃点越高
1.控制可燃物，破坏燃烧的基础。 2.隔绝空气，控制助燃物。 3.控制和消除着火源，破坏燃烧的激发能。 4.阻止火势蔓延，不使新的燃烧条件形成，防止 火灾蔓延扩大。
（二）灭火的基本方法
灭火，就是为了破 坏已经形成的燃烧条 件，以迅速扑灭火灾 ，最大限度地减少火 灾损失。
1.隔离法 2.窒息法 3.冷却法 4.抑制法
物质名称 氧指数 物质名称 氧指数 物质名称 氧指数
聚苯乙烯 18 聚苯并咪唑 41 氯丁橡胶 26
聚乙烯醇 22 聚酰甲胺 41
硅橡胶 26～39
聚氯乙烯 45
聚糖醇
31 缩醛共聚物 15
聚苯氧 28 酚醛树脂 35 聚碳酸酯 27
聚 砜 32 环氧树脂 20 聚四氟乙烯 ＞95
五、燃烧产物
（一）燃烧产物的概念 ➢ 由燃烧或热解作用而产生的全部物质都称为燃烧产物。 ➢ 燃烧产物分为完全燃烧产物和不完全燃烧产物。 ➢ 凡是物质在燃烧时生成不能再燃烧的物质，称为完全燃烧产物。 ➢ 凡是物质在燃烧时生成还可继续燃烧的物质，称为不完全燃烧产物。
闪点变化规律
➢ 同类（同系物）易燃与可燃液体的闪点
（1）同系物液体的闪点，随其分子量的增加 而增高。
（2）同系物液体的闪点，随其沸点的增加而增高。 （3）同系物液体的闪点，随其密度的增加而升高。
（4）同系物液体的闪点，随其蒸气压的降低 而升高。
部分醇类和芳烃类的闪点与分子量、密度、沸点和蒸气压力的关系
用不同方法测出的闪点，一般应标明开杯闪点或闭杯闪点
2．燃点
➢ 燃点是指在规定的试验条件下，液体或固 体能发生持续燃烧的最低温度称为燃点。
➢ 可燃物质的燃点高低是衡量其火灾危险 程度的依据之一。
燃点与闪点的关系
➢一切可燃液体的燃点都高于闪点。其 一般规律是，易燃液体的燃点比闪点 高1℃～5℃，而且液体的闪点愈低， 这一差值愈小。
馏分（℃） 120～130 130～140 140～150
闪点（℃） -4 +3.5 +10
（5）同系物液体中，正构体比异构体闪点高。
部分正构体与异构体的闪点比较
物质 名称 正戊烷 异戊烷 正辛烷 异辛烷 正丁醛 异丁醛
沸点 （℃）
36 28 125.6 99 75.7 64
闪点 （℃）
-40 -52 16.5 -12.5 -7.5 -40
发展的方向。
常见可燃物质燃烧时生成烟的特征
可燃物质
木材 石油产品 硝基化合物
棉和麻 丝
橡胶 聚乙烯 锦纶 有机玻璃 醋酸纤维 硫磺 聚苯乙烯 聚丙烯
磷
颜色 灰黑色 黑色 棕黄色 黑褐色
—— 棕黑色
—— 白烟 —— 黑色 —— 浓黑烟 —— 白色
烟的特征 嗅
树脂臭 石油臭 刺激臭 烧纸臭 烧毛皮臭
硫臭 石蜡臭 酰胺类臭 芳香 醋味 硫臭 煤气臭 石油臭 大蒜臭
（二）不同物质的燃烧产物 1．单质的燃烧产物 2．化合物的燃烧产物 3．合成高分子材料的燃烧产物
（三）燃烧产物的毒性
据统计，在火灾中死亡的人约80%是由于吸入毒性气体而致死的。所以在火灾现场，防烟 和排烟是非常重要的。
➢补充知识: 燃烧产物与灭火工作的关系
有利方面:
第一、燃烧产物在一定条件下有阻止燃烧的作用。 第二，根据烟雾的颜色和气味，可以辨别某些燃烧物质。 第三、根据烟雾的温度、浓度和流动方向，可寻找火源，并大体上判断出燃烧速度和火势
➢ 可燃液体与不燃液体混合物的闪点，随着不燃液 体含量增加而升高。当不燃组分含量达到一定值 时，混合液体不再发生闪燃。
混合液体中醇 的含量（％）
100 75 55 40 10 5 3
甲醇 7 18 22 30 60 无 无
闪 点（℃）
乙醇 11 22 23 25 50 60 无
闪点的测定
➢ 开杯式——用于测定高闪点（80℃以上）的液体 ➢ 闭杯式——用于测定低闪点（80℃以下）的液体
三、燃烧分类
（一）按着火方式分类 1、点燃 由明火源引起可燃物燃烧的过程，称为点燃，又称为强迫着火。
2．受热着火 又称受热自燃，是指不接触明火而靠外界加热引起可燃物燃烧的过程。
3．自热着火
有些可燃物在既没有明火作用又没有受热的情况下，由于内部发生生物、物理、化学 等作用所产生的热，积蓄起来达到一定温度而发生自行着火，这种着火方式称为自热 着火，又称本身自燃。
味 稍有酸味
同上 酸味 稍有酸味 碱味 酸味 稍有酸味 同上 同上 有酸味 同上 稍有酸味 同上 同上
不利方面
第一、妨碍灭火人员的行动，有引起窒息、中毒的危险。
烟气危害
A、缺氧窒息
当氧含量为12～15%时，呼吸急促，头痛眩晕，浑身疲乏无力，动作迟钝；10～12%时，恶 心呕吐，无法行动，甚至瘫痪；6～8%时，含泪昏倒，失去知觉；＜6%时，6～8分钟死 亡（致死浓度）；＜2～3 %时45秒内死亡。
B、毒害性
烟雾中除水蒸气、二氧化碳外，一般还含有一氧化碳、氯化氢、氰化氢、氮氧化物、氯气 等有毒气体，对人体有麻醉、窒息、刺激作用。
C、扩散流动性
一般情况下，扩散流速在水平方向0.5 ～1.0米/秒（人1.5～2.0米/秒） ，垂直方向3～5米/秒，高于人上 楼梯的速度（ 0.5米/秒）。
D、高温危害
物质 名称 正已酮 异已酮 正丙醚 异丙醚 正丙胺 异丙胺
沸点 （℃） 127.5
119 91 69 46 32.4
闪点 （℃）
35 17 -11.5 -13 -7 -18
混合液体的闪点
➢ 两种完全互溶的燃烧性液体混合物的闪点，一般低于这两种可燃液体闪点的平均值
例如，车用汽油的闪点为-38℃，照明 煤油的闪点为40℃，如果将汽油和煤油按1:1的比 例混合起来，那么混合物的闪点应低于（-38+40 ）/2＝1℃。
。
影响固体可燃物自燃点的因素主要有： (1)受热熔融。熔融后可视为液体、气体的情况。 (2)挥发物的数量。挥发出的可燃气体越多，自燃点越低。 (3)固体的颗粒度。固体颗粒越细，比表面积就越大，自燃点越低。 (4)受热时间。可燃固体长时间受热，其自燃点会有所降低。
• 4．氧指数
• 氧指数，是指在规定的条件下，刚好能使物质维持燃烧的混合气体中的最低氧含量， 用体积百分数表示。
自
燃
燃
烧
热 可燃物质燃烧历程示意图
根据上述气体、液体、固体物质的燃烧特点可以看出，大部分情况下气体燃烧速度最 快，其次是液体，再次是固体。
（二）可燃物的燃烧性能参数 1．闪点 ➢ 闪点通常是指在规定的试验条件下，液体挥发的蒸气与空气形成的混合物，遇火源能
够闪燃的液体最低温度。 ➢ 闪点是衡量液体火灾危险性大小的重要参数。
36
芳苯
C6H6
78
0.873 80.36 9.95
-14
烃 类
甲苯
C6H5CH3
92
0.866 110.8 2.97
5.6
二甲 C6H4
106
苯 （CH3）2
0.879
146.0
2.17
25.5
汽油的闪点与馏分的关系
馏分（℃） 50～60 60～70 70～80 80～110 110～120
闪点（℃） -58 -45 -3ห้องสมุดไป่ตู้ -24 -11
决定气体燃烧性能的主要参数指标有：爆炸（燃烧）极限、燃烧热、点火能量、 自燃点等
2．液体的燃烧特点
液体能否发生燃烧、燃烧速率高低，与液体的蒸气压、闪点、沸点和蒸发速率等性质 密切相关。
3．固体的燃烧特点 （1）单质固体物质燃烧。 （2）复杂固体物质燃烧。
热
气体
液体
固体
蒸发
熔化、蒸发分解
氧
化分解
➢ 有焰燃烧又分为两种: 扩散火焰。如果可燃物与空气的混合是在燃烧过程中形成的，则发生扩散燃烧，也称稳定
燃烧。
预混火焰。如果可燃物与空气的混合是在燃烧之前形成的，遇到火源则发生动力燃烧，也 称预混燃烧或爆炸式燃烧。
2．无焰燃烧 灼热燃烧与阴燃都是无焰燃烧
四、可燃物的燃烧特点和性能参数
（一）可燃物的燃烧特点 1、气体的燃烧特点
• 人对高温烟气的忍耐是有限的，65度时，可短时间忍受，120度时15分钟产生不可恢复的 损伤；140度时可忍受5分钟，170度时，可忍受1分钟，温度再高些，1分钟也忍受不了， 会有强烈的疼痛感，心率加快，肌肉痉挛，出现休克，不能及时逃离火场而被烧死或其他 因素致死。
➢ 在一定温度下，易燃或可燃液体（包括能蒸发蒸气的少量固体，如石蜡、樟脑、萘等）蒸 气与空气混合后达到一定的浓度时，遇火源发生一闪即灭的燃烧现象，通常称为闪燃。
3．蒸发燃烧
液体燃烧不是液相燃烧，而是液体蒸发产生蒸气与空气混合发生着火，形成的火焰进一步 加热液体表面，从而又促进它的蒸发使燃烧持续下去，这种燃烧就称为蒸发燃烧。