消防燃烧理论课件.ppt

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1、消 防,我国消防定义火灾预防和扑救 英文定义ire rotection,1991年1月17日，海湾战争，美军死亡人数：148人。1994年12月8日，新疆克拉玛依市友谊馆火灾，死亡人数：326人。1994年11月27日，辽宁阜新市艺苑歌舞厅火灾，死亡人数：223人。2000年12月25日，河南洛阳市东都商厦歌舞厅火灾，死亡人数：309人。,上世纪最后10年死亡人数前4位的火灾,第一讲 消防燃烧理论,第一节 物质燃烧原理一、燃烧本质,一、燃烧本质 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）发烟的现象。C+O2=CO2 H2+Cl2=2HCl 2Na+2H2O=NaOH+

2、H2+371.5kJ 2H2+O2=2H2O+438.6kJ 2Na+O2=Na2O2 C、H2、Na 可燃物 O2、Cl2、H2O氧化剂,一、燃烧本质二、燃烧条件,二、燃烧条件,可燃物,氧化剂（助燃物）,温度（引火源）,一、燃烧本质二、燃烧条件三、燃烧产物完全燃烧：产物不能再烧燃 不完全燃烧：产物还能再烧燃,22 缺氧：222 2222 烟：散发于空中能被人们看到的燃烧产物称为烟。,2 无色不燃 轻度毒性6%呼吸急促、困难710%几分钟失去知觉、死亡 无色无味 强烈毒性0.1%1小时后头痛、呕吐1%吸气数次失去知觉、死亡火车车厢燃烧面积达到（即12.3 m2）时，车厢内一氧化碳气体含量达到0

3、.8。,各种有害气体的毒性及其许可浓度(PPM),一、燃烧本质二、燃烧条件三、燃烧产物四、火焰,固、液体火焰结构,火焰：发光的气相燃烧区域,气相燃烧,思考题：在大兴安岭火灾中发挥重要灭火作用的风力灭火机是什么灭火方法？,热分解,火焰：发光的气相燃烧区域,气相燃烧固相燃烧,思考题：在大兴安岭火灾中发挥重要灭火作用的风力灭火机是什么灭火方法？,思考题：在大兴安岭火灾中发挥重要灭火作用的风力灭火机是什么灭火方法？,一、燃烧本质二、燃烧条件三、燃烧产物四、火焰五、燃烧类型,五、燃烧类型（一）闪燃（二）着火（三）受热自燃（四）本身自燃（五）爆炸4KNO3+3S+2C=2K2CO3+2N2+3SO2,自燃

4、,一、燃烧本质二、燃烧条件三、燃烧产物四、火焰五、燃烧类型六、链锁反应理论,六、链锁反应理论,（一）基本概念 1.链锁反应：由一个单独分子变化而引起一连串分子变化的化学反应。2.自由基（自由原子）：在链锁反应体系中存在的一种活性中间物，是链锁反应的载体。,（二）过程 1.链引发 2.链传递 3.链终止,H2+Br2 2HBr M+Br2 2Br+M(链引发)Br+H2 HBr+H H+Br2 HBr+Br(链传递)H+HBr H2+Br M+2Br Br2+M(链终止),（二）过程,H2+Cl2 2HCl(1)M+Cl2 2Cl+M(链引发)(2)Cl+H2 HCl+H(3)H+Cl2 HCl

5、+Cl(链传递)(4)H+HCl H2+Cl-(5)M+2Cl Cl2+M(链终止),（三）直链反应：在链传递过程中，自由基的数目保持不变的链锁反应。,（四）支链反应：在链传递过程中，一个自由基在生成产物的同时，产生两个或两个以上自由基的链锁反应。,2H2+O2 2H2O(总反应)(1)M+H2 2H+M(链引发)(2)H+O2 H+O(3)O+H2 H+OH(4)OH+H2 H+H2O(链传递)(5)OH+H2 H+H2O(6)H 器壁破坏(7)OH 器壁破坏(链终止)(8)OH+H H2O 将(2)(3)(4)(5)相加可得:,H+3H2+O2 2H2O+3H,（二）支链反应,H+3H2+

6、O2 2H2O+3H,第一章 消防燃烧理论,第一节 物质燃烧原理第二节 着火过程一、受热自燃过程二、本身自燃过程三、强迫着火（点燃）过程,（一）火焰点燃可燃物 1、火焰与可燃物接触 2、火焰与可燃物间隔（二）高温物体点燃可燃物 l、烟囱（筒）表面及其火星 2、烟头 3、发动机排气管 4、烧红的钢铁制件 5、高温金属焊渣 6、其他高温物体（三）绝热压缩点燃可燃物（四）撞击与摩擦点燃可燃物（五）日光照射与聚焦点燃可燃物（六）化学反应放热点燃可燃物（七）电火花点燃可燃物,三、强迫着火点燃过程,（一）火焰点燃可燃物 1、火焰与可燃物接触 2、火焰与可燃物间隔,三、强迫着火（点燃）过程,（一）火焰点燃可

7、燃物 1、火焰与可燃物接触,（一）火焰点燃可燃物 1、火焰与可燃物接触 2、火焰与可燃物间隔,（一）火焰点燃可燃物 1、火焰与可燃物接触 2、火焰与可燃物间隔（二）高温物体点燃可燃物 l、烟囱（筒）表面及其火星 2、烟头 3、发动机排气管 4、烧红的钢铁制件 5、高温金属焊渣 6、其他高温物体（三）绝热压缩点燃可燃物（四）撞击与摩擦点燃可燃物,三、强迫着火点燃过程,（四）撞击与摩擦点燃可燃物 高温固体微粒,（一）火焰点燃可燃物 1、火焰与可燃物接触 2、火焰与可燃物间隔（二）高温物体点燃可燃物 l、烟囱（筒）表面及其火星 2、烟头 3、发动机排气管 4、烧红的钢铁制件 5、高温金属焊渣 6、其

8、他高温物体（三）绝热压缩点燃可燃物（四）撞击与摩擦点燃可燃物（五）日光照射与聚焦点燃可燃物（六）化学反应放热点燃可燃物（七）电火花点燃可燃物,三、强迫着火点燃过程,一、引燃最小能量 最小点火能：能在给定的可燃混气中引起着火的最小火花能量。氢气 0.02 mj 丙烷 0.305 mj 氨气 1000 mj,电火花引燃可燃气,第一章 消防燃烧理论,第一节 物质燃烧原理第二节 着火过程第三节 气体燃烧一、爆炸,2.5%2.582%80%100%,实验结果：乙炔气体在浓度 2.580%浓度范围发生爆炸。,乙炔气体,不着火不爆炸,爆炸,着火,不着火不爆炸,0,100%,2.5,82,不着火不爆炸,爆炸,

9、着火,不着火不爆炸,乙炔气体浓度坐标,第四节 气体燃烧,一、爆炸（一）爆炸浓度极限 爆炸极限定义：可燃气体、蒸气或粉尘与空气组成的混合物遇火源能发生爆炸的浓度范围。爆炸下限定义：的最低浓度 爆炸上限定义：的最高浓度,可燃气体、液体蒸汽的爆炸浓度极限,1、循环泵；2、接水银压力计；3、电极；4、爆炸管；5、阻火网；6、接空气；7、接试样；8、接真空泵；9、排大气,（二）爆炸极限的测定,体积比=,可燃气体的体积,容器的容积,思考题：有一容积为50m3的房间，房间内有3kg乙醚盛装在开口容器中，经过一段时间，容器中的乙醚全部挥发到空气中。试问房间内乙醚蒸汽的浓度是多少?有人点火吸烟有无危险？(假设乙

10、醚气体的比重是0.001kg/dm3)。解：房间容积=50 m3 乙醚气体的体积3/0.0013000dm33m3 房间内乙醚蒸汽的浓度的体积比3/500.066%乙醚气体爆炸浓度极限是1.8540%故有人点火吸烟会发生爆炸。,第四节 气体燃烧,一、爆炸二、爆燃,0,100%,2.5,82,不着火不爆炸,爆炸,着火,不着火不爆炸,乙炔气体浓度坐标,第四节 气体燃烧,一、爆炸二、爆燃 扩展速度略低于音速三、爆轰 扩展速度高于音速 出现冲击波,（一）冲击波的形成,T P,T+T P+P,波速=音速,突跃面,（二）发生爆轰的条件1.在长管中由燃烧转变为爆轰L/D L/D min,不爆轰,不爆轰,不爆

11、轰,爆轰,爆轰,爆轰,2.强电火花引起爆轰,3.达到爆轰浓度极限,0,100%,82,爆炸,2.5,4.2,50,爆轰,四、湍流燃烧,（一）层流和湍（t u a n）流1.层流：流体质点在流动时，各层间互不相混，互不干扰，各自沿直线向前流动，称层流；2.湍流：流体质点在流动时，处于完全无规则的乱流状态，甚至出现旋涡，称湍流。（二）湍流燃烧特点1.湍流燃烧：可燃气体与空气的混合气体呈湍流状态时的燃烧；2.预混气层流火焰与湍流火焰外形,扩散燃烧：可燃气和未燃气没有预先混合，而是边混合边进行的燃烧。,火焰外形,内 容,第三节 气体燃烧一、爆炸二、爆燃三、爆轰四、湍流燃烧五、扩散燃烧,第四节 液体燃烧

12、一、闪燃,110,燃点,140,闪点：在规定的试验条件下，可燃液体表面上能产生间燃时，可燃液体的最低温度。,闪点,思考题：某种润滑油加温到125和130 时分别进行了点火，都发生了闪燃，是否可以由此确定出这种润滑油的闪点?为什么?答：不能。因为闪点是可燃性液体发生闪燃的最低温度，而125 不一定是最低温度，因此不能确定出这种润滑油的闪点。,（四）闪点测定：开杯式闪点测定仪一般适用于测定闪点高于100的液体，闭杯式适用于闪点低于100的液体。,110,140,闪点,1.用于评定可燃液体火险性的大小；低闪点液体：闪点 18 中闪点液体：18闪点 23 高闪点液体：23 闪点 612.用于生产、储存

13、的火灾危险性分类 甲类：闪点28 乙类：28 闪点 60 丙类：闪点603.作为灭火剂供给强度的依据,（五）闪点的实用意义：,固定式泡沫灭火系统,组成由永久固定的泡沫消防泵、泡沫比例混合器、泡沫产生装置和管道组成的灭火系统,系统的灭火程序及操作使用,半固定式泡沫灭火系统,系统的组成由固定的泡沫产生装置、泡沫消防车或机动泵、用水带连接组成的灭火系统,工作原理框图,移动式泡沫灭火系统,系统的组成,泡沫或泡沫混合液供给强度,例如：油品：汽油 油罐：1个、10m2 灭火装置：半固定式 灭火剂：泡沫 供给强度：0.810m2：0.810=8每分钟：8 60=48030分钟：480 30=14400,第四

14、节 液体燃烧,一、闪燃二、着火,110,燃点,140,闪点,第四节 液体燃烧,一、闪燃二、着火三、受热自燃,受热自燃过程,第四节 液体燃烧,一、闪燃二、着火三、受热自燃四、沸溢式和喷溅式燃烧,四、沸溢式和喷溅式燃烧沸溢式燃烧,四、沸溢式和喷溅式燃烧喷溅式燃烧,120m,四、沸溢式和喷溅式燃烧（一）热波特性,沸程宽,轻质 沸点低,重质 沸点高,四、沸溢式和喷溅式燃烧（一）热波特性（二）条件和前兆沸溢的条件1.液体有热波特性2.含有一定量的水（自由水、乳化水）,沸溢的条件1.液体有热波特性2.含有一定量的水（自由水、乳化水）沸溢的前兆1.火焰变白变亮变高2.烟气由浓变大3.伴有“呼隆”声响,喷溅的

15、条件1.液体有热波特性2.液体下面有水垫层（油水分离）3.高温层与水接触,喷溅的条件1.液体有热波特性2.液体下面有水垫层（油水分离）3.高温层与水接触喷溅的前兆1.火焰变白变亮变高2.储罐轻微震动,发生沸溢的时间与原油的种类、水分含量有关。根据实验，含有1%水分的石油，经4560分钟燃烧就会发生沸溢。,（三）沸溢时间,（四）喷溅时间,t=,h,v1+v2,油层厚度,燃烧速度,热波速度,h,V1,V2,t=s/v,思考题：某油池有水垫层，油层深160cm，失火后，该油直线燃烧速度2mm/min，热波速度0.1mm/s，问从起火到发生喷溅式燃烧需多长时间？解：h160cm1600mm v12mm

16、/min v20.1mm/s6mm/min 喷溅时间 t h/v1+v2 1200/2+6200min 从起火到发生喷溅式燃烧需多长200min。,第五节 固体燃烧一、固体燃烧概述（一）燃烧形式,固体,熔融蒸发：蜡热分解：木材升华：萘,气体,空气,燃烧,固体,空气,燃烧,02,co2,吸 附氧 化,第一节 固体燃烧一、固体燃烧概述（一）燃烧形式 1.蒸发式燃烧 2.表面燃烧 3.分解燃烧 4.熏烟燃烧（阴燃）5.动力燃烧（爆炸）,二、固体的热分解（一）木材的热分解,1.木材的组成,木材的种类、产地不同，木材的组成也不同。但主要成分是碳（约50）、氢（约6.4%）和氧（约42.6%）元素，还有少

17、量的氮（0.010.2）和其它元素（0.80.9），但不含有其它原料中常有的硫。,2.木材的热分解及燃烧 加热到110，干燥、蒸发出少量树脂；加热到130，开始分解出水汽、CO2；加热到220 250，变色碳化，分解出CO、H2、CH化合物；加热到300以上，有形结构开始断裂。,木材全部热分解,剩余 3038%的碳渣,（二）固体（煤）的热分解 t105：析出吸留气体和水分；t200300：软化成塑，析出CO、CO2、CO4；t300550：析焦油、CH、CO、CO2；t500750：半焦分解，析出含H较多气体；t7601000：半焦成焦炭，析出少量 以H 为主的气体。,（一）金属类 1.挥发金

18、属 挥发金属（如 Li、Na、K等），沸点一般低于其氧化物的熔点（K除外），固体氧化物，燃烧，白烟。,三、几类固体的燃烧,2.不挥发金属 不挥发金属（Al、Ti、Fe），氧化物的熔点低于金属的沸点，液态氧化物，阻止燃烧。,不挥发金属在粉末状、气熔胶状、刨花状时在空气中燃烧进行得很激烈，且不生成烟。,（二）高分子化合物的燃烧,C2H4,CH2CH2,CH2=CH2,聚乙烯,塑料、橡胶、合成纤维,CH2=CH2,CH2=CH2,1.只含碳和氢的高聚物，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等，易燃但不猛烈，火焰呈兰色或黄色，燃烧时有熔滴，产生有毒的一氧化碳气体。2.含有氧的高聚物，如有机玻璃、赛璐璐等，易燃且

19、猛烈，火焰呈黄色，无熔滴，并产生有毒的一氧化碳气体。3.含有氮的高聚物，如脲甲醛树脂为难燃自熄；三聚氰胺甲醛树脂为缓燃缓熄；尼龙为易燃以烬。有熔滴，产生一氧化碳、氧化氮和氰化氢气体。聚氨脂,各类高聚物燃烧概述,4.含有氯的高聚物，如聚氯乙烯等，硬的为难燃自熄，软的为缓燃缓熄，火焰呈黄色，燃烧时无熔滴，有炭瘤，产生氯化氢气体，有毒且溶于水后有腐蚀性。5.含有氟的高聚物，不燃，加强热时能放出腐蚀毒害性的氟化氢气体。6.酚醛树脂，无填料的为难燃自熄，有木粉填料的为缓燃缓熄，火焰呈黄色，冒黑烟，放出有毒的酚蒸气。,各类高聚物燃烧概述,第六节 粉尘燃烧 一、概念（一）分散体系：一种物质的极小的颗粒(称为

20、分散相)分散在另一种物质(分散介质)中所组成的体系。,（一）分散体系,第六节 粉尘燃烧 一、概念（一）分散体系：一种物质的极小的颗粒（称为分散相）分散在另一种物质（分散介质）中所组成的体系。（二）粉尘：固体分散在气相中的一种分散体系。（三）可燃粉尘：凡是遇引火源能够发生燃烧和爆炸的粉尘。1.金属 铝粉、镁粉。,（三）可燃粉尘：凡是遇引火源能够发生燃烧和爆炸的粉尘。1.金属 铝粉、镁粉。2.煤碳 3.粮食 4.饮料 5.农副产品 6.林产品 7.合成材料,7.合成材料,一、粉尘特性（一）粉尘的分散度分散度：粉尘按不同粒径的分布。,：；,（二）粉尘表面积,棱长 cm 个数 表面积 cm2,1,1,

21、6,0.1,103,60,0.01,106,600,0.001,109,6000,0.0001,1012,60000,（二）粉尘的比表面积（三）粉尘的吸附性和活性,剩余力,（四）粉尘的动力稳定性,重力,扩散力,粗尘：粒径10m，在静止的空气中以加速度向下沉积，不扩散。飘尘：粒径0.110m，在静止的空气中匀速度向下沉积，不易扩散。飘尘：粒径0.10.001m，做布朗运动，易扩散，不沉降或曲折地沉降。,二、粉尘的特性（一）粉尘的分散度（二）粉尘的比表面积（三）粉尘的吸附性和活性（四）粉尘的动力稳定性 结论：粒度越小，分散度越大，动力稳定性越好，爆炸危险性越大。,（一）粉尘是可燃的；（二）悬浮在空

22、气中达到粉尘爆炸浓度极限；（三）有足够能量的引火源。,三、粉尘爆炸的条件,思考题：堆在地板上的铝粉着火，消防队扑救时采用了直流射水，顷刻发生了爆炸，为什么?答：铝粉是可燃的，在直流射水的冲击下，铝粉弥漫在空中达到了铝粉的爆炸浓度极限，又有原着火的铝粉作为引火源，故发生了爆炸。,四、粉尘爆炸的特点,（一）与气体爆炸比较，粉尘爆炸特点：1.粉尘爆炸比气体爆炸难度大；2.爆炸延迟时间长。,：；,（二）粉尘爆炸危害性特点：1.容易发生二次甚至连锁爆炸；,（二）粉尘爆炸危害性特点：1.容易发生二次甚至连锁爆炸；2.爆炸压力持续增加，呈“跳跃式”；3.易产生有毒气体。,：；,五、粉尘爆炸的影响因素（一）灰分（二）含水量（三）可燃气体含量,岩石粉,摩擦腔,第一章 消防燃烧理论第一节 物质燃烧原理第二节 着火过程第三节 气体燃烧第四节 液体燃烧第五节 固体燃烧第六节 粉尘燃烧,