一、燃燒與火災(zāi)
(一)燃燒與火災(zāi)的定義、條件和過程
1. 燃燒的定義
燃燒是物質(zhì)與氧化物之間的放熱反應(yīng),它通常會在同時釋放出火焰或可見光。
2.火災(zāi)的定義
火災(zāi)是火失去控制蔓延而形成的一種災(zāi)害性燃燒現(xiàn)象,它通常造成人或物的損失。
3.燃燒和火災(zāi)發(fā)生的必要條件
同時具備氧氣、可燃物、點火源,即火的三要素,簡稱火三角。這三個要素缺少任何一個,燃燒不能發(fā)生和維持,因此火的三要素是火災(zāi)燃燒的必要條件。在火災(zāi)防治中,如果能夠阻斷火三角的任何一個要素就可以撲滅火災(zāi)。
4.不同可燃物燃燒的過程
火災(zāi)中氣態(tài)可燃物通常為擴散燃燒,即可燃物和氧氣邊混合邊燃燒;液態(tài)可燃物(包括受熱后先液化后燃燒的固態(tài)可燃物)通常先是蒸發(fā)為可燃蒸氣,可燃蒸氣與氧化劑再發(fā)生燃燒;固態(tài)可燃物先是通過熱解等過程產(chǎn)生可燃氣體,可燃氣體與氧化劑再發(fā)生燃燒。
(二)火災(zāi)的分類、發(fā)生特點、發(fā)展規(guī)律及危害性
1.火災(zāi)的分類
按發(fā)生地點,火災(zāi)通常分為森林火災(zāi)、建筑火災(zāi)、工業(yè)火災(zāi)、城市火災(zāi)等。森林火災(zāi)是指在森林和草原發(fā)生的火災(zāi),它包括地下火、地表火、樹冠火等形式,具有大尺度、開放性等特點;建筑火災(zāi)是建筑物內(nèi)發(fā)生的火災(zāi),往往在受限空間中蔓延,具有多種發(fā)展方式和火行為;工業(yè)火災(zāi)指工業(yè)場所,尤其是油類生產(chǎn)、加工和儲存場所發(fā)生的火災(zāi),這類火災(zāi)往往蔓延迅速,火強度大;城市火災(zāi)是城市中發(fā)生的火災(zāi),由于城市中建筑和植被鄰接、混雜在一起,城市既有建筑火災(zāi)的特點,又有森林火災(zāi)的特點。
按燃料性質(zhì),火災(zāi)又可分為A類、B類、C類和D類火災(zāi)。A類火災(zāi)是固體物質(zhì)火災(zāi);B類火災(zāi)為液體或可熔化的固體火災(zāi);C類火災(zāi)為氣體火災(zāi);D類火災(zāi)為金屬火災(zāi)。
2.火災(zāi)的發(fā)生特點
1)火旋風
由于風向、地理形態(tài)、建筑物的影響,火災(zāi)在蔓延的過程中會形成旋轉(zhuǎn)火焰,即火旋風。它通常分為垂直火旋風和水平火旋風,它的出現(xiàn)使得火蔓延速度和火強度大大增加。
2)建筑火災(zāi)的發(fā)展過程
初起期、發(fā)展期、最盛期和熄滅期。初起期是火災(zāi)從無到有開始發(fā)生的階段,這一階段可燃物的熱解過程至關(guān)重要;發(fā)展期是火勢由小到大發(fā)展的階段,這一階段通常滿足時間平方規(guī)律,即火災(zāi)熱釋放速率隨時間的平方非線性發(fā)展,轟燃就發(fā)生在這一階段;最盛期的火災(zāi)燃燒方式是通風控制火勢的大小由建筑物的通風情況決定;熄滅期是火災(zāi)由最盛期開始消減直至熄滅的階段,熄滅的原因可以是燃料不足、滅火系統(tǒng)的作用等。由于建筑物可燃物、通風等條件的不同,建筑火災(zāi)有可能達不到最盛期,而是緩慢發(fā)展后就熄滅了。
3)轟然
轟然的常見定義有:①室內(nèi)火災(zāi)由局部向大火的轉(zhuǎn)變完成后室內(nèi)所有可燃物表面都開始燃燒;②室內(nèi)燃燒由燃料控制向通風控制的轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變使得火災(zāi)由發(fā)展期進入最盛期;③在室內(nèi)頂棚下方積聚的未燃氣體或蒸氣突然著火而造成火焰迅速擴展。
在工程上應(yīng)用最廣的兩個轟燃判據(jù)為:①上層熱煙氣平均溫度達到600℃;②地面處接受的熱流密度達到20 kW/m2。滿足這兩個條件時,通??扇嘉锟梢园l(fā)生轟燃。影響轟燃發(fā)生最重要的兩個因素是輻射和對流情況,也就是上層煙氣的熱量得失關(guān)系,如果接收的熱量大于損失的熱量,則轟燃可以發(fā)生。轟燃的其他影響因素有:通風條件、房間尺寸和煙氣層的化學性質(zhì)等。
4)回燃
當通風條件非常差時,在室內(nèi)發(fā)生的火災(zāi)燃燒一段時間后可能會因空氣不足而熄滅。這時,雖然沒有燃燒過程,但是灰燼的溫度仍然非常高。由于開始時的燃燒過程以及燃燒結(jié)束后的高溫環(huán)境,使室內(nèi)可燃物仍然進行著熱解反應(yīng),室內(nèi)會逐漸積聚大量的可燃氣體,此時一旦通風條件改善,空氣會以重力流的形式補充進來與室內(nèi)的可燃氣體混合。當混合氣被灰燼點燃后.這就形成大強度、快速的火焰?zhèn)鞑ィ谑覂?nèi)燃燒的同時,在通風口外形成巨大的火球,從而同時對室內(nèi)和室外造成危害,這種“死灰復(fù)燃”現(xiàn)象就稱為回燃?;厝季哂须[蔽性和突發(fā)性,因此對生命財產(chǎn)安全危害極大。
(三) 閃點、燃點、自燃點的定義
(1)閃點。在規(guī)定條件下,材料或制品加熱到釋放出的氣體瞬間著火并出現(xiàn)火焰的最低溫度。
(2)燃點。在規(guī)定的條件下,用標準火焰使材料引燃并繼續(xù)燃燒一段時間所需的最低溫度。
(3)自燃點。在規(guī)定條件下.不用任何輔助引燃能源而達到引燃的最低溫度。
(四) 閃燃、陰燃、爆燃、自燃的概念
(1)閃燃。可燃物表面或上方在很短時間內(nèi)(0~1 s)重復(fù)出現(xiàn)火焰一閃即滅的現(xiàn)象。
(2)陰燃。沒有火焰和可見光的燃燒。
(3)爆燃。伴隨爆炸的燃燒波,以亞音速傳播。
(4)自燃。由于自加熱引起的自發(fā)引燃。自加熱可以是內(nèi)部發(fā)熱反應(yīng)引起的溫度升高,也可以是由于通電發(fā)熱而產(chǎn)生的溫度升高。
(五)氧指數(shù)的概念
在規(guī)定條件下材料在氮氧混合氣體中進行有焰燃燒所需的最低氧濃度。