模块三 燃烧和火灾基本知识
模块三 燃烧和火灾基本知识
【考点一】燃烧基础知识
一、燃烧的条件
燃烧的必要条件
燃烧过程的发生和发展都必须具备以下三个必要条件，即可燃物、助燃物和引火源，这三个条件通常被称 为“燃烧三要素”。
2.燃烧的充分条件
（1）一定数量或浓度的可燃物
（2）一定含量的助燃物
（3）一定能量的引火源
（4）相互作用
二、燃烧的类型
按照燃烧发生瞬间的特点不同，燃烧分为着火和爆炸两种类型。
1.着火 着火又称起火，它是日常生产、生活中最常见的燃烧现象，与是否由外部热源引发无关，并以出现火焰为 特征。
可燃物着火一般有引燃和自燃两种方式。
（1）影响自燃发生的因素。主要有以下三种：
一是产生热量的速率。自燃过程中热量产生的速率很慢，若发生自燃，自燃性物质产生热量的速率就应快 于物质向周围环境散热或传热的速率。当自燃性物质的温度升高时，升高的温度会导致热量产生速率的增 加。
二是通风效果。自燃需要有适量的空气可供氧化，因为良好的通风条件又会造成自燃产生的热量损失，从 而阻断自燃。
三是物质周围环境的保温条件。
2.爆炸
（1）爆炸的分类。
爆炸按照产生的原因和性质不间，分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。
化学爆炸，按照 爆炸物质不同，分为气体爆炸、粉尘爆炸和炸药爆炸；
按照爆炸传播速率不同，又分为爆燃、爆炸和爆轰。
3.按燃烧物形态不同分类
按燃烧物形态不同，燃烧分为固体物质燃烧、液体物质燃烧和气体物质燃烧三种类型。
（1）固体物质燃烧 根据固体物质的燃烧特性，其主要有以下四种燃烧方式： 1）阴燃。 2）蒸发燃烧。 3）分解燃烧。 4）表面燃烧。
（2）液体物质燃烧 根据液体物质的燃烧特性，其燃烧方式主要有以下四种： 1）闪燃 2）蒸发燃烧。 3）沸溢燃烧 4）喷溅燃烧
（3）气体物质燃烧 根据气体物质燃烧过程的控制因素不同，其有以下两种燃烧方式： 1）扩散燃烧。 2）预混燃烧。
三、燃烧产物
燃烧产物的分类
（1）完全燃烧产物
可燃物质在燃烧过程中，如果生成的产物不能再燃烧，则称为完全燃烧，其产物为完全燃烧产物，例如二 氧化碳、二氧化硫等。
（2）不完全燃烧产物
可燃物质在燃烧过程中，如果生成的产物还能继续燃烧，则称为不完全燃烧，其产物为不完全燃烧产物， 例如一氧化碳、醇类、醚类、醛类等。
2.不同物质的燃烧严物
燃烧产物的数量及成分，随物质的化学组成以及温度、空气（氧）的供给情况等变化而有所不同。
（1）单质的燃烧产物
（2）化合物的燃烧产物
（3）木材的燃烧产物
（4）高聚物的燃烧产物
3.燃烧产物的毒性及其危害
燃烧产物大多是有毒有害气体，例如一氧化碳、氰化氢、二氧化硫等均对人体有不同程度的危害，往往会 通过呼吸道侵入或刺激眼结膜、皮肤黏膜使人中毒甚至死亡。据统计，在火灾中死亡的人约 75%是由于吸人 毒性气体中毒而致死的。一氧化碳是火灾中致死的主要燃烧产物之一，其毒性在于对血液中血红蛋白的高 亲和力。建筑物内广泛使用的合成高分子等物质燃烧时，不仅会产生一氧化碳、二氧化碳，而且还会分解 出乙醛、氯化氢、氰化氢等有毒气体，给人的生命安全造成更大的。
4.烟气
（1）烟气的成分 火灾烟气的主要成分有：燃烧和热分解所生成的气体，例如一氧化碳、二氧化碳、氰化氢、氯化氢、硫化 氢、乙醛、丙醛、光气、苯、甲苯、氯气、氨气、氮氧化合物等；悬浮在空气中的液体微粒，例如蒸气冷 凝而成的均匀分散的焦油类粒子和高沸点物质的凝缩液滴等；固态微粒，例如燃料充分燃烧后残留下来的 灰烬和炭黑固体粒子。
（2）烟气的危害性 1）毒害性；2）窒息性；3）减光性；4）高温性；5）爆炸性；6）恐怖性。
（3）烟气的流动和蔓延 火灾产生的高温烟气的密度比冷空气小，因此，烟气在建筑物内向上升腾，但因受到建筑结构、开口和通 风条件等限制，遇到水平楼板或顶棚时，即改为水平方向流动，所以烟气在流动扩散过程中通常呈水平方 向和竖直方向流动扩散蔓延。研究表明，烟气的蔓延速度与火灾燃烧阶段、烟气温度和蔓延方向有关。据 测试，水平方向烟气流动扩散速度，在火灾初期为 0.1-0.3m/s，在火灾中期为 0.5-0.8rn/s；而在竖直方 向烟气流动扩散速度可达 1-8m/s。通常，在建筑内部烟气流动扩散一般有三条路线： 第一条路线是着火房间→走廊→楼梯间→上部各楼层→室外； 第二条路线是着火房间→室外； 第三条路线是着火房间→相邻上层房间→室外。
5.火焰、燃烧热和燃烧温度
（1）火焰
1）火焰的构成。
对于固体和液体可燃物而言，火焰由焰心、内焰、外焰三部分构成。焰心是指最内层亮度较暗的圆锥体部分，由可燃物受热蒸发或分解产生的气态可燃物构成。由于内层氧气浓度较低，所以燃烧 不完全，温度较低。内焰是指包围在焰心外部较明亮的圆锥体部分。内焰中气态可燃物进一步分解，因氧 气供应不足，燃烧不是很完全，但温度较焰心高，亮度也比焰心强。外焰是指包围在内焰外面亮度较暗的 圆锥体。外焰中，氧气供给充足，因此燃烧完全，燃烧温度最高。由于外焰燃烧的往往是一氧化碳和氢气， 炽热的碳粒很少，因此，外焰几乎没有光亮。对于气体可燃物而言，其燃烧形成的火焰只有内焰和外焰两 个区域，而没有焰心区域，这是由于气体的燃烧一般无相变过程。
2）火焰的特征。
火焰具有以下基本特征：
a.火焰具有放热性。
b.火焰具有颜色和发光性。
c.火焰具有电离特性。
d.火焰具有自行传播的特征。
（2）燃烧热 燃烧热是指在 25℃、101kPa 时，1mol 可燃物完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量。燃烧热值越高的物 质燃烧时火势越猛，温度越高，辐射出的热量也越多。物质燃烧时，都能放出热量。这些热量被消耗于加 热燃烧产物，并向周围扩散。可燃物质的发热量取决于物质的化学组成和温度。
（3）燃烧温度 燃烧温度是指燃烧产物被加热的温度。不同可燃物质在同样条件下燃烧时，燃烧速度快的比燃烧速度慢的 燃烧温度高。在同样大小的火焰下，燃烧温度越高，向周围辐射出的热量就越多，火灾蔓延的速度就越快。
【考点二】火灾的分类
一、火灾的分类
按照可燃物的类型和燃烧特性，将火灾划分为以下六个类别：
（1）A 类火灾是指固体物质火灾。这种物质通常具有有机物性质，一般在燃烧时能产生灼热的余烬。例如， 木材及木制品、棉、毛、麻、纸张、粮食等物质火灾。
（2）B 类火灾是指液体或可熔化的固体物质火灾。例如，汽油、煤油、原油、甲醇、乙醇、沥青、石蜡等 物质火灾。
（3）C 类火灾是指气体火灾。例如，煤气、天然气、甲烷、乙烷、氢气、乙炔等气体燃烧或爆炸发生的火 灾。
（4）D 类火灾是指金属火灾。例如，钾、钠、锂、镁、钛、锆、铝镁合金等金属火灾。 （5）E 类火灾是指带电火灾，即物体带电燃烧的火灾。例如，变压器、家用电器、电热设备等电气设备以 及电线电缆等带电燃烧的火灾。
（6）F 类火灾是指烹饪器具内的烹饪物火灾。例如，烹饪器具内的动物油脂或植物油脂燃烧的火灾。
2.按照火灾损失严重程度分类
（1）特别重大火灾是指造成 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。
（2）重大火灾是指造成 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 l 亿元以下直接财产损失的火灾。
（3）较大火灾是指造成 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。
（4）一般火灾是指造成 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。 上述所称的“以上“包括本数，“以下“不包括本数。
3.按照引发火灾的直接原因分类
按照引发火灾的直接原因不同，将火灾分为电气、生产作业不慎、生活用火不慎、吸烟、玩火、自燃、静 电、 雷击、放火、其他、原因不明十一种火灾类型。
（1）电气引发的火灾 电气火灾按其发生在电力系统的位置不同，分为三类： 一是变配电所火灾，主要包括变压器及变配电所内其他电气设备火灾； 二是电气线路火灾，主要包括架空线路、进户线和室内敷设线路火灾； 三是电气设备火灾，主要包括家用电器火灾、照明灯具火灾、电热设备火灾以及电动设备火灾等。 发生电气火灾的主要原因是电线短路故障、过负荷用电、接触不良、电气设备老化故障等。
（2）生产作业不慎引发的火灾
（3）生活用火不慎引发的火灾
（4）吸烟引发的火灾
（5）玩火引发的火灾
（6）自燃引发的火灾
（7）静电引发的火灾
（8）雷击引发的火灾
（9）放火引发的火灾
【考点三】建筑火灾的发生和发展过程
一、建筑火灾的发生和发展过程
建筑火灾发展的阶段 根据建筑室内火灾温度随时间的变化特点，通常将建筑火灾发展过程分为四个阶段，即火灾初起阶段（OA 段）、火灾成长发展阶段（AB 段）、火灾猛烈燃烧阶段（BC 段）和火灾衰减熄灭阶段（CD 段），如图 3-3-1 所示。
（1）火灾初起阶段 在火灾局部燃烧形成之后，可能会出现下列三种情况之一：
一是最初着火的可燃物燃尽而终止；
二是通风不足，火灾可能自行熄灭，或受到通风供氧条件的支配，以缓慢的燃烧速度继续燃烧；
三是存在足够的可燃物，而且具有良好的通风条件，火灾迅速成长发展。
（2）火灾成长发展阶段 在火灾初起阶段后期，火灾燃烧面积迅速扩大，室内温度不断升高，热对流和热辐射显著增强。当发生火 灾的房间温度达到一定值（图 3-3-1 中的 B 点）时，聚积在房间内的可燃物分解产生的可燃气体突然起火， 整个房间都充满了火焰，房间内所有可燃物表面部分都卷入火灾之中，使火灾转化为一种极为猛烈的燃烧， 即产生了轰燃。轰燃是一般室内火灾最显著的特征和非常重要的现象，是火灾发展的重要转折点，它标志 着室内火灾从成长发展阶段（图 3-3-1 中的 AB 段）进入猛烈燃烧阶段，即火灾发展到了不可控制的程度。 若在轰燃之前火场被困人员仍未从室内逃出，就会有生命危险.
（3）火灾猛烈燃烧阶段 轰燃发生后，室内所有可燃物都在猛烈燃烧，放热速度很快，因而室内温度急剧上升，并出现持续性高温， 最高温度可达 800-1100℃。这个阶段是火灾最盛期，阶段特点是：室内可燃物已被全面引燃，且燃烧速度 急剧加快，火灾以辐射、对流、传导方式进行扩散蔓延，高温烟火从房间的门、窗等开口处向外大量喷出， 使火灾蔓延到建筑物的其他部位，使邻近区域受到火势的威胁。应采取的主要措施是：在建筑物内划分一 定的防火分区，设置具有一定耐火性能的防火分隔物，把火灾控制在一定的范围之内，防止火灾大面积蔓 延；选用耐火极限较高的建筑构件作为建筑物的承重体系，确保建筑物发生火灾时不倒塌破坏，为火灾时 人员疏散、消防救援人员扑灭火灾，以及建筑物灾后修复使用创造条件。 （4）火灾衰减熄灭阶段 一般来说，室内平均温度降到温度最高值的 80%时，则认为火灾进入衰减熄灭阶段（图 3-3-1 中的 CD 段）。 该阶段前期，燃烧仍十分猛烈，火灾温度仍很高。火场的余热还能维持一段时间的高温，为 200-300℃。针 对火灾衰减熄灭阶段的特点，灭火救援时除防复燃外，还应注意防止建筑构件因较长时间受高温作用和灭 火射水的冷却作用而出现裂缝、下沉、倾斜或倒塌破坏，确保消防救援人员的人身安全。
2.建筑火灾发展过程中会出现以下两种特殊现象：
（1）轰燃
1）轰燃的定义。
某一空间内，所有可燃物的表面全部卷入燃烧的瞬变过程，称为轰燃。
2）轰燃的形成原因。
轰燃的出现是燃烧释放的热量在室内逐渐累积与对外散热共同作用、燃烧速率急剧增大的结果。轰燃是一 种瞬态过程，其中包含室内温度、燃烧范围、气体浓度等参数的剧烈变化。
3）轰燃的典型征兆： 一是室内顶棚的热烟气层开始出现火焰； 二是热烟气从门窗口上部喷出，并出现滚燃现象； 三是热烟气层突然下降且距离地面很近； 四是室内温度突然上升。 4）轰燃的危害性。主要体现在以下方面： 一是易加速火势蔓延。 二是能导致建筑坍塌。 三是对人员疏散逃生危害大。 四是增加了火灾扑灭难度。
（2）回燃
1）回燃的定义。 当室内通风不良、燃烧处于缺氧状态时，由于氧气的引入导致热烟气发生的爆炸性或快速的燃烧现象，称 为回燃。
2）回燃的形成原因。 回燃通常发生在通风不良的室内火灾门窗被打开或者破坏时。在通风不良的室内环境中，长时间燃烧后聚 集了大量具有可燃性的不完全燃烧产物和热解产物，它们组成了可燃气相混合物。由于室内通风不良、供 氧不足，氧气的浓度低于可燃气相混合物爆炸的临界氧浓度，因此，不会发生爆炸。然而，当房间的门窗 被突然打开，或者因火场环境受到破坏，大量空气随之涌入，室内氧气浓度迅速升高，使可燃气相混合物 达到爆炸极限范围，从而发生爆炸性或快速的燃烧。
3）回燃的典型征兆。 如果身处室外，可能观察到的征兆包括： 一是着火房间开口较少，通风不良，蓄积大量烟气； 二是着火房间的门或窗户上有油状沉积物； 三是门、窗及其把手温度高； 四是开口处流出脉动式热烟气； 五是有烟气被倒吸入室内的现象。如果身处室内，或向室内看去，可能观察到的征兆包括： 一是室内热烟气层中出现蓝色火焰； 二是听到吸气声或呼啸声。
4）回燃的危害性。 回燃是建筑火灾过程中发生的具有爆炸性的特殊现象。回燃发生时，室内燃烧气体受热膨胀从开口逸出， 在高压冲击波的作用下形成喷出火球。回燃产生的高温高压和喷出火球不仅会对人身安全产生极大威胁， 而且会对建筑结构本身造成较强破坏。因此，在灭火救援过程中，如果出现回燃征兆，在未做好充分的灭 火和防护准备前，不要轻易打开门窗，以免新鲜空气流入导致回燃的发生。
二、建筑火灾的蔓延方式
1.热传导 热传导是指物体一端受热，通过物体的分子热运动，把热量从温度较高一端传递到温度较低一端的过程。 热传导是固体物质被部分加热时内部的传热形式，是起火的一个重要因素，也是火灾蔓延的重要因素之一。 传热速率与温差以及材料的物理性质有关。温差越大，导热方向的距离越近，传导的热量就越多。在起火 房间燃烧产生的热量，通过热传导的方式蔓延扩大的火灾，有两个比较明显的特点： 一是热量必须经导热性能好的建筑构件或建筑设备，如金属构件、金属设备或薄壁隔墙等的传导，使火灾 蔓延到相邻上下层房间； 二是蔓延的距离较近，一般只能是相邻的建筑空间。可见，通过热传导蔓延扩大的火灾，其规模有限。
2.热辐射 热辐射是指物体以电磁波形式传递热能的现象。其有以下特点：
一是热辐射不需要通过任何介质，不受气流、风速、风向的影响，通过真空也能进行热传播； 二是固体、液体、气体都能把热以电磁波的形式辐射出去，也能吸收别的物体辐射出来的热能；
三是当有两物体并存时，温度较高的物体将向温度较低的物体辐射热能，直至两物体温度渐趋平衡。热辐 射是起火房间内部燃烧蔓延的主要方式之一，同时也是相邻建筑之间火灾蔓延的主要方式。建筑物之间保 持一定的防火间距，主要是考虑预防着火建筑热辐射在一定时间内引燃相邻建筑而设置的间隔距离。
3.热对流
热对流是指流体各部分之间发生的相对位移，冷热流体相互掺混引起热量传递的现象。根据引起热对流的 原因和流动介质不同，热对流分为以下几种：
（1）自然对流；
（2）强制对流；
（3）气体对流。 三、建筑火灾的蔓延途径 建筑物内某一房间发生火灾，当发展到轰燃之后，火势猛烈，就会突破该房间的限制向其他空间蔓延。建筑火灾的蔓延途径包括水平方向和竖直方向。
建筑火灾沿水平方向蔓延的途径主要包括：
（1）通过内墙门蔓延；
（2）通过隔墙蔓延；
（3）通过吊顶蔓延。
2.建筑火灾沿竖直方向蔓延的途径主要包括：
（1）通过楼梯间蔓延；
（2）通过电梯井蔓延；
（3）通过空调系统管道蔓延；
（4）通过其他竖井和孔洞蔓延；
（5）通过窗口向上层蔓延。
【考点四】防火和灭火的基本原理
一、防火的基本原理和方法
1.防火的基本原理 根据燃烧条件理论，防火的基本原理为限制燃烧必要条件和充分条件的形成，即只要防止形成燃烧条件， 或避免燃烧条件同时存在并相互结合作用，就可以达到预防火灾的目的。
2.防火的基本方法与措施
控制可燃物：
（1）用不燃或难燃材料代替可燃材料。
（2）用阻燃剂对可燃材料进行阻燃处理，改变其燃烧性能。
（3）限制可燃物质储运量。
（4）加强通风以降低可燃气体、蒸气和粉尘等可燃物质在空气中的浓度。
（5）将可燃物与化学性质相抵触的其他物品隔离分开保存，并防止“跑、冒、滴、漏“等。
隔绝助燃物：
（1）充装惰性气体保护生产或储运有爆炸危险物品的容器、设备等。
（2）密闭有可燃介质的容器、设备。
（3）采用隔绝空气等特殊方法储存某些易燃易爆危险物品。
（4）隔离与酸、碱、氧化剂等接触能够燃烧爆炸的可燃物和还原剂。
控制和消除引火源：
（1）消除和控制明火源。
（2）防止撞击火星和控制摩擦生热，设置火星熄灭装置和静电消除装置。
（3）防止和控制高温物体。
（4）防止日光照射和聚光作用。
（5）安装避霞、接地设施，防止雷击。
（6）电暖器、炉火等取暖设施与可燃物之间采取防火隔热措施。
（7）需要动火施工的区域与使用、营业区之间进行防火分隔。
避免相互作用：
（1）在建筑之间设置防火间距，建筑物内设置防火分隔设施。
（2）在气体管道上安装阻火器、安全液封、水封井等。
（3）在压力容器设备上安装防爆膜（片）、安全阀。
（4）在能形成爆炸介质的场所，设置泄压门窗、轻质屋盖等。
二、灭火的基本原理和方法
1.灭火的基本原理
根据燃烧条件理论，灭火的基本原理就是破坏已经形成的燃烧条件，即消除助燃物、降低燃烧物温度、中 断燃烧链式反应、阻止火势蔓延扩散，不形成新的燃烧条件，从而使火灾熄灭，最大限度地减少火灾的危 害。
2.灭火的基本方法与措施
根据灭火的基本原理，灭火的基本方法主要有冷却灭火法、窒息灭火法、隔离灭火法和化学抑制灭火法四 种。火灾时采用哪种灭火方法与措施，应根据燃烧物的性质、燃烧特点和消防器材性能以及火场具体情况 等进行选择。
（1）冷却灭火法与措施 冷却灭火法是指将燃烧物的温度降至物质的燃点或闪点以下，使燃烧停止。对于可燃固体，将其冷却到燃 点以下，火灾即可被扑灭；对于可燃液体，将其冷却到闪点以下，燃烧反应就会中止。采用冷却法灭火的 主要措施有：
一是将直流水、开花水、喷雾水直接喷射到燃烧物上；
二是向火源附近的未燃烧物不间断地喷水降温；
三是对于物体带电燃烧的火灾可喷射二氧化碳灭火剂冷却降温。
（2）窒息灭火法与措施 窒息灭火法是指通过隔绝空气，消除助燃物，使燃烧区内的可燃物质无法获得足够的氧化剂助燃，从而使 燃烧停止。可燃物的燃烧是氧化作用，需要在最低氧浓度以上才能进行，低于最低氧浓度，燃烧不能进行， 火灾即被扑灭。一般氧浓度低于 15%时，就不能维持燃烧。因此，采用窒息法灭火的主要措施有：
一是用灭火毯、沙土、水泥、湿棉被等不燃或难燃物覆盖燃烧物；
二是向着火的空间灌注非助燃气体，如二氧化碳、氮气、水蒸气等；
三是向燃烧对象喷洒干粉、泡沫、二氧化碳等灭火剂覆盖燃烧物；
四是封闭起火建筑、设备和孔洞等。
（3）隔离灭火法与措施
隔离灭火法是指将正在燃烧的物质与火源周边未燃烧的物质进行隔离或移开，中断可燃物的供给，无法形 成新的燃烧条件，阻止火势蔓延扩大，使燃烧停止。采用隔离法灭火的主要措施有：
一是将火源周边未着火物质搬移到安全处；
二是拆除与火源相连接或毗邻的建（构）筑物；
三是迅速关闭流向着火区的可燃液体或可燃气体的管道阀门， 切断液体或气体输送来源；
四是用沙土等堵截流散的燃烧液体；
五是用难燃或不燃物体遮盖受火势威胁的可燃物质等。
（4）化学抑制灭火法与措施
化学抑制灭火法是指使灭火剂参与到燃烧反应过程中，抑制自由基的产生或降低火焰中的自由基浓度，中断燃烧的链式反应。其灭火措施是可往燃烧物上喷射七氟丙烷灭火剂、六氟丙烷灭火剂或干粉灭火剂，中断燃烧链式反应。
