消防基础知识讲解课件.ppt
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1、消防基础知识消防基础知识前 言消防 是预防和扑救火灾的总称。 消防工作关系各行各业,千家万户,涉及自然、社会和思维诸门科学知识,是一门综合性科学,它的任务就是同火灾作斗争,专门研究如何控制火的危害。 长期以来,人民在同火灾作斗争中积累了丰富的经验,我们祖先早就认识到预防火灾的重要性,“防患于未然”,成了我国消防工作的一个优良传统。消防工作的方针 预防为主、防消结合消防工作的管辖 由人民政府公安机关消防机构负责实施; 军事设施的消防工作,由其主管单位监督管理,公安机关消防机构协助。燃烧学基础一、燃烧的相关概念1、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
2、现象。 燃烧不仅在空气(氧)存在时能发生,有的可燃物在其他氧化剂中也能发生燃烧。 燃烧是一种复杂的物理化学反应,没有化学反应不能称之为燃烧。 掌握燃烧的本质,对于利用燃烧造福人类,以及采取防火措施,追查火灾原因,都具有实际意义。 2、燃烧的条件 任何物质发生燃烧,都有一个由未燃烧状态转向燃烧状态的过程,只有具备一定的条件,燃烧才能发生和发展。(1)燃烧的必要条件 燃烧必须具备三个必要条件:可燃物、助燃物(氧化剂)和引火源。只有在三个条件同时具备的情况下,可燃物质才能发生燃烧。对于有焰燃烧,它的发生需要四个必要条件:可燃物、助燃物(氧化剂)、引火源和链式反应。 a、可燃物 凡是能与空气中的氧或其
3、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。b、助燃物(氧化剂) 能帮助和支持可燃物燃烧的物质,即与可燃物相结合能导致燃烧的物质称为助燃物(也称氧化剂)。通常燃烧过程中的助燃物主要是氧,它包括游离的氧或化合物中的氧。空气中含有大约21的氧,因此可燃物在空气中的燃烧以游离的氧作为氧化剂,这种燃烧是最普遍的。 实践证明,当空气中的氧含量减少到 14-18%时,一般可燃物就不能燃烧。c、引火源 引火源是指供给可燃物与氧或助燃剂发生燃烧反应的能量来源。生产生活实践中的引火源通常有明火、高温物体、化学热能、电热能、机械热能、生物能、光能和核能等。 d、链式反应
4、链式反应也称链锁反应,就是当某种可燃物受热时,它不仅会发生汽化,而且可燃物的分子会发生热裂解作用,即它们在燃烧前会裂解成为更简单的分子。这些分子中一些原子间的共价键常常会发生断裂,生成自由基。由于它是一种高度活泼的化学形态,能与其他的自由基和分子反应,从而使燃烧持续下去。近代链锁反应理论认为:燃烧是一种自由基的链锁反应,其反应机理大致可分为链引发、链传递、链终止三个阶段。有焰燃烧都存在着链式反应。 (2)燃烧的充分条件 具备了燃烧的必要条件,并不意味着燃烧必然发生。在各种必要条件中,还应有“量”的要求,这就是发生燃烧或持续燃烧的充分条件。燃烧的充分条件是:a、一定的可燃物浓度 可燃气体或蒸气只
5、有达到一定浓度,才会发生燃烧或爆炸。例如,常温下用明火接触煤油,煤油并不立即燃烧,这是因为在常温下煤油表面挥发的煤油蒸气量不多,没有达到燃烧所需的浓度,虽有足够的空气和火源接触,也不能发生燃烧。b、一定的氧气含量 各种不同的可燃物发生燃烧,均有本身固定的最低氧含量要求,低于这一浓度,燃烧就不会发生。如汽油燃烧的最低氧含量要求为14.4%,煤油为15%,乙醚为12%。 c、一定的点火能量 各种不同可燃物发生燃烧,均有本身固定的最小点火能量要求,低于这一能量,燃烧便不会发生。不同可燃物质燃烧所需的最小点火能量各不相同。例如,在化学计量浓度下,汽油的最小点火能量为0.2J,乙醚(5.1)为0.19J
6、,甲醇(2.24)为0.215mJ。d、未受抑制的链式反应 对于无焰燃烧,上述三个条件同时存在,相互作用,燃烧即会发生。而对有焰燃烧,除上述三个条件外,燃烧过程中存在自由基,形成未受抑制的链式反应,使燃烧能够持续下去,亦是燃烧的充分条件之一。 二、燃烧的类型1闪燃。在液体表面能产生足够的可燃蒸气,遇火能产生一闪即灭的燃烧现象,称为闪燃。在一定温度条件下,液态可燃物表面会产生可燃蒸气,这些可燃蒸气与空气混合形成一定浓度的可燃性气体,当其浓度不足以维持持续燃烧时,遇火源能产生一闪即灭的火苗或火光,形成一种瞬间燃烧现象。 一些固态可燃物因蒸发、升华或分解能产生可燃气体或蒸气,所以一些固体也会产生闪燃
7、现象。2着火。可燃物质一经被点燃,能持续并不断扩大的燃烧现象,称为着火。着火是燃烧的开始,且以出现火焰为特征,这是日常生产、生活中最常见的燃烧现象。3自燃。 可燃物质在没有外部火花、火焰等火源的作用下,因受热或自身发热并蓄热所产生的自然燃烧现象,称为自燃。亦即物质在无外界引火源条件下,由于其本身内部所进行的生物、物理、化学过程而产生热量并积蓄,使温度不断上升,最后自然燃烧起来的现象。 自燃又分受热自燃和本身自燃两种。 植物自燃主要是微生物作用,如稻草、树叶等; 油脂及油浸物的自燃主要取决于不饱和脂肪酸甘油酯的含量, 如桐油、豆油等; 煤自燃取决于煤中挥发物、不饱和化合物和硫化物的含量。4爆炸。
8、 爆炸是一类特殊的燃烧类型,其发生发展过程迅速,瞬间释放巨大能量,极易造成大量人员伤亡和财产损失。 从广义上说,爆炸是物质从一种状态迅速转变成另一状态,并在瞬间放出大量能量,同时产生声响的现象。消防基本术语第一部分将爆炸定义为:由于物质急剧氧化或分解反应产生温度、压力增加或两者同时增加的现象,称为爆炸。在发生爆炸时,势能(化学能或机械能)突然转变为动能,有高压气体生成或者释放出高压气体,这些高压气体随之做机械功,如移动、改变或抛射周围的物体。 爆炸的分类 按爆炸的性质,通常分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸三类。A、物理爆炸物理爆炸 装在容器内的液体或气体,体积迅速膨胀,使容器压力急剧增加,由于超
9、压力和(或)应力变化使容器发生爆炸,并且爆炸前后物质的化学成分均不改变的现象,称为物理爆炸。例如,蒸汽锅炉因水快速汽化,压力超过设备所能承受的强度而发生的爆炸;压缩气体或液化气钢瓶、油桶受热爆炸等。物理爆炸可能直接或间接地引发火灾。 B、化学爆炸化学爆炸 因物质发生化学反应, 产生大量气体和高温而发生的爆炸,称为化学爆炸。如可燃气体、蒸气或粉尘与空气形成的混合物遇火源而引起的爆炸,炸药的爆炸,煤矿瓦斯的爆炸等。在消防工作中经常遇到的是可燃气体、蒸气、粉尘、液滴与空气或其他氧化介质形成爆炸性混合物发生的爆炸。C、核爆炸核爆炸 由于核裂变或聚变反应,释放出核能所形成的爆炸,称为核爆炸。如原子弹、氢
10、弹、中子弹的爆炸就属核爆炸。三、可燃物燃烧性能判定1、闪点 闪点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(采用闭杯法测定),称为闪点。 闪点是衡量液体火灾危险性大小的重要参数。闪点越低,火灾危险性越大,反之则越小。 根据闪点,可燃液体分四级:一级,小于28;二级, 28- 45;三级, 46- 120;四级,大于120。 汽油: -58-10 煤油: 28-45 2、燃点 燃点是指在规定的试验条件下,应用外部热源使物质表面起火并持续燃烧一定时间所需的最低温度,称为燃点。 一切可燃液体的燃点都高于闪点。燃点是评定固体物质火灾危险性大小的一个重要依据,
11、对于可燃固体和闪点较高的可燃液体,具有实际意义。控制可燃物质的温度在其燃点以下,就可以防止火灾的发生;用水冷却灭火,其原理就是将着火物质的温度降低到燃点以下。 3、自燃点 自燃点是指在规定的条件下,可燃物质产生自燃的最低温度。 在这一温度时,物质与空气(氧)接触,不需要明火的作用,就能发生燃烧。自燃点是衡量可燃物质受热升温导致自燃危险的依据。可燃物的自燃点越低,发生自燃的危险性就越大。三、可燃物的燃烧特点 (一)气体的燃烧特点 可燃气体的燃烧不需像固体、液体那样需经熔化、蒸发过程,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。根据燃烧前可燃气体与氧混合状况不同,其燃烧
12、方式分为两大类:1扩散燃烧 可燃气体从喷口(管道口或容器泄漏口)喷出,在喷口处与空气中的氧边扩散混合、边燃烧的现象,称为扩散燃烧。其燃烧速度主要取决于可燃气体的扩散速度。例如,管道、容器泄漏口已发生的燃烧,天然气井口发生的井喷燃烧等均属于扩散燃烧。 2预混燃烧 可燃气体与氧在燃烧之前混合,并形成一定浓度的可燃混合气体,被引火源点燃所引起的燃烧现象,称为预混燃烧。这类燃烧往往造成爆炸,也称爆炸式燃烧或动力燃烧。影响气体燃烧速度的因素主要包括气体的组成、可燃气体的浓度、可燃混合气体的初始温度、管道直径、管道材质等。(二)液体的燃烧特点 易燃可燃液体在燃烧过程中,并不是液体本身在燃烧,而是液体受热时
13、蒸发出来的液体蒸气被分解、氧化达到燃点而燃烧,即蒸发燃烧。 液体在燃烧过程中,由于向液层内不断传热,会使含有水分、粘度大、沸点在100以上的重油、原油产生沸溢或喷溅现象,造成大面积火灾。这种现象称为突沸,往往会造成很大的危害,这类油品称为沸溢性油品。(三)固体的燃烧特点 固体可燃物由于其分子结构的复杂性、物理性质的不同,其燃烧方式也不相同。主要有下列四种1蒸发燃烧 熔点较低的可燃固体,受热后融熔,然后与可燃液体一样蒸发成蒸气而发生的有焰燃烧现象,称为蒸发燃烧。如石蜡、松香、硫、钾、磷、沥青和热塑性高分子材料等燃烧。2分解燃烧 分子结构复杂的固体可燃物,在受热后分解出其组成成分及与加热温度相应的
14、热分解产物,这些分解产物再氧化燃烧,称为分解燃烧。如天然高分子材料中的木材、纸张、棉、麻、毛、丝、以及合成高分子的热固性塑料、合成橡胶等燃烧。3表面燃烧 蒸气压非常小或者难于热分解的可燃固体,不能发生蒸发燃烧或分解燃烧,当氧气包围物质的表层时,呈炽热状态发生无焰燃烧现象,称为表面燃烧。其过程属于非均相燃烧,现象为表面发红而无火焰。如木炭、焦炭以及铁、铜、钨等燃烧。4阴燃 阴燃是指物质无可见光的缓慢燃烧,通常产生烟和温度升高的迹象。一些固体可燃物在空气不流通、加热温度较低或含水分较高时就会发生阴燃。如成捆堆放的棉、麻、纸张以及大堆垛的煤、草、湿木材等。这种燃烧看不见火苗,可持续数天甚至数十天,不
15、易发现。四、燃烧产物(一)(一) 燃烧产物的概念燃烧产物的概念 由燃烧或热解作用产生的全部物质,称为燃烧产物。它通常是指燃烧生成的气体、热量和可见烟等。 可燃物质的燃烧分完全燃烧和不完全燃烧两类。可燃物中碳(C)变成二氧化碳(CO2)、氢(H) 变成液体水(H2O)、硫(S)变成二氧化硫(SO2)、氮(N)变成氮气(N2)是完全燃烧产物;而CO、NH3、醇类、酮类、醛类、醚类等是不完全燃烧产物。 燃烧产物的数量、组分等,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。 (二)(二) 不同物质的燃烧产物不同物质的燃烧产物、单质的燃烧产物、单质的燃烧产物 一般单质如碳、氢、磷、硫
16、等在空气中的燃烧产物为该单质元素的氧化物。、化合物的燃烧产物、化合物的燃烧产物 一些化合物在空气中燃烧除生成完全燃烧产物外,还会生成不完全燃烧产物。最典型的不完全燃烧产物是一氧化碳,它能进一步燃烧生成二氧化碳。特别是一些高分子化合物,受热后会产生热裂解,生成许多不同类型的有机化合物,并能进一步燃烧。、合成高分子材料的燃烧产物、合成高分子材料的燃烧产物 合成高分子材料在燃烧过程中伴有热裂解,会分解产生许多有毒或有刺激性的气体,如氯化氢(HCl)、光气(COCl2)、氰化氢(HCN)及氧化氮(NOX)等。 、木材的燃烧产物、木材的燃烧产物木材是一种化合物,主要由碳、氢、氧元素组成,主要以纤维素(C
17、6H10O5)X 分子形式存在。木材在受热后发生热裂解反应,生成小分子产物。在200左右开始,主要生成二氧化碳、水蒸气、甲酸、乙酸、一氧化碳等产物。(三)(三) 燃烧产物的毒性燃烧产物的毒性燃烧产物有不少是毒害气体,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80%是由于吸入毒性气体而致死的。v大家了解一下烟气的危害。v1、2008年,深圳市龙岗区舞王俱乐部火灾,造成44人死亡、88人受伤。(看录像)v2、去年罗田抽水蓄能电站地下机房开关站火灾。五、热传播热传播 火灾发生、发展的整个过程始终伴随着热传播过程。热传播是影响火灾发展的决定性因素。热传播有三
18、种方式,即:热传导、热对流和热辐射。(一)(一) 热传导及影响热传导的主要因素热传导及影响热传导的主要因素 热量通过直接接触的物体,从温度较高部位传递到温度较低部位的过程,称为热传导。影响热传导的主要因素有:1、温差。温差是热量传导的推动力。热总是从温度较高部位导向温度较低部位,温差愈大,导热方向的距离愈近,则传导的热量就愈多。火灾现场燃烧区温度愈高,传导出的热量就愈多。2、导热系数。导热系数是材料导热能力大小的标志,导热系数愈大,传导的热量愈多。不同物质的导热系数各不相同。一般说来,固体物质是最强的热导体,液体物质次之,气体物质较弱。其中金属材料为热的优良导体,非金属固体多为不良导体,且非金
19、属固体的导热系数差异很大。3、导热物体的厚度和截面积。传热物体的厚度愈小,截面积愈大,传导的热量愈多。4、时间。在其他条件相同时,物质燃烧时间长,传导的热量多。有些隔热材料虽然导热性能差,但经过长时间的热传导,也能引起与其接触的可燃物着火。(二)(二) 热对流及影响热对流的主要因素热对流及影响热对流的主要因素 热通过流动介质,将热量由空间中的一处传到另一处的现象,称为热对流。根据流动介质的不同,分为气体对流和液体对流。影响热对流的主要因素有:1、通风孔洞面积和高度。实验证明:热对流速度与通风孔洞面积和高度成正比。一般来说,通风孔洞愈多,各个通风孔洞的面积愈大、愈高,热对流速度愈快;通风孔洞所处
20、位置愈高,热对流速度愈快。2、温差。燃烧时火焰温度愈高, 它与环境温度的温差愈大,热对流速度愈快。3、风力和风向。风能加速气体对流。风愈大,不仅对流愈快,而且能使房屋表面出现正负压力,在建(构)筑物周围形成旋风地带;风向的改变,会改变气体对流方向。热对流是影响室内初期火灾发展的最主要因素。 (三)(三) 热辐射及影响热辐射的主要因素热以电磁波形式的传递,称热辐射及影响热辐射的主要因素热以电磁波形式的传递,称为热辐射。为热辐射。 热辐射不需要任何介质,不受气流、风速、风向的影响,通过真空也能进行热传播。任何物体(气体、液体、固体)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。影响
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