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1、5 可燃固体的燃烧河北科技大学安全工程系主要内容5可燃固体的燃烧可燃固体的燃烧可燃固体的燃烧可燃固体的燃烧5.1固体燃烧形式及其表征火灾危险性的参数固体燃烧形式及其表征火灾危险性的参数5.2固体物质的点燃固体物质的点燃5.3固体表面的火焰传播速度固体表面的火焰传播速度5.4合成材料、木材的燃烧特性合成材料、木材的燃烧特性5.5可燃固体的阴燃可燃固体的阴燃5.6固体材料火灾危险性评估简介固体材料火灾危险性评估简介25 可燃固体的燃烧5.1 固体燃烧形式及其表征火灾危险性的参数5.1.1 固体可燃物质的燃烧形式固体可燃物质的燃烧形式5.1.2 表征固体火灾危险性的参数表征固体火灾危险性的参数35

2、可燃固体的燃烧5.1.1 固体可燃物质的燃烧形式固体可燃物质的燃烧形式固体可燃物在着火之前，一般因受热而发生热分固体可燃物在着火之前，一般因受热而发生热分解，释放出可燃性气体，可燃性气体如果遇到适解，释放出可燃性气体，可燃性气体如果遇到适量的空气并且具有足够高的温度，那么就会着火量的空气并且具有足够高的温度，那么就会着火燃烧，形成气相燃烧火焰（即火苗），称为燃烧，形成气相燃烧火焰（即火苗），称为分解分解分解分解燃烧燃烧燃烧燃烧，属于有焰燃烧。，属于有焰燃烧。热解后产生的炭层不能再热解，一般在稍后的时热解后产生的炭层不能再热解，一般在稍后的时间才开始燃烧，称为间才开始燃烧，称为固体表面燃烧固体表

3、面燃烧固体表面燃烧固体表面燃烧，属于无焰燃，属于无焰燃烧。烧。45 可燃固体的燃烧图5-1 固体可燃物的燃烧过程55 可燃固体的燃烧固体燃烧的五种形式：固体燃烧的五种形式：（1 1）蒸发燃烧）蒸发燃烧）蒸发燃烧）蒸发燃烧硫、磷、钾、钠、蜡烛、松香、沥青等可燃固体，硫、磷、钾、钠、蜡烛、松香、沥青等可燃固体，在受到火源加热时，先熔融、蒸发，随后蒸气再在受到火源加热时，先熔融、蒸发，随后蒸气再与氧气发生燃烧反应，这种形式的燃烧一般称为与氧气发生燃烧反应，这种形式的燃烧一般称为蒸发燃烧。蒸发燃烧。樟脑、萘等易升华物质，在燃烧时不经过熔融过樟脑、萘等易升华物质，在燃烧时不经过熔融过程，但其燃烧现象也可

4、看作是一种蒸发燃烧。程，但其燃烧现象也可看作是一种蒸发燃烧。65 可燃固体的燃烧243243页页页页（2）表面燃烧）表面燃烧可燃固体（如木炭、焦炭等）的燃烧反应可燃固体（如木炭、焦炭等）的燃烧反应是在其表面由氧和物质直接作用而发生的，是在其表面由氧和物质直接作用而发生的，称为表面燃烧。这是一种无火焰的燃烧，称为表面燃烧。这是一种无火焰的燃烧，有时又称之为异相燃烧。有时又称之为异相燃烧。75 可燃固体的燃烧（3）分解燃烧）分解燃烧可燃固体，如木材、纤维、合成塑料、纸张、秸可燃固体，如木材、纤维、合成塑料、纸张、秸秆等材料，在受到火源加热时，先发生热分解，秆等材料，在受到火源加热时，先发生热分解，

5、随后分解出的可燃挥发份与氧发生燃烧反应，这随后分解出的可燃挥发份与氧发生燃烧反应，这种形式的燃烧一般称为种形式的燃烧一般称为分解燃烧分解燃烧分解燃烧分解燃烧。在此类燃烧中。分解产生的气体或蒸气是主要参在此类燃烧中。分解产生的气体或蒸气是主要参与燃烧反应的物质，由于产生的气态物质初始温与燃烧反应的物质，由于产生的气态物质初始温度较高，浮力作用使其向上运动，因此火苗向上，度较高，浮力作用使其向上运动，因此火苗向上，形成典型的火焰，因此分解燃烧属于形成典型的火焰，因此分解燃烧属于有焰燃烧有焰燃烧有焰燃烧有焰燃烧。表面燃烧表面燃烧表面燃烧表面燃烧没有火焰，是因为其不能分解出可燃的没有火焰，是因为其不能

6、分解出可燃的气体。气体。85 可燃固体的燃烧图5-2 有机固体颗粒的燃烧历程95 可燃固体的燃烧（4）阴燃）阴燃阴燃（阴燃（smolder）又称闷烧。没有出现）又称闷烧。没有出现明明火焰火焰的缓的缓慢慢燃燃烧烧现象。现象。熏烟燃烧熏烟燃烧熏烟燃烧熏烟燃烧。多种堆积的稀松或纤维状的固体物质都有可能发多种堆积的稀松或纤维状的固体物质都有可能发生阴燃，包括生阴燃，包括纸张纸张、锯锯末末、纤维织物、纤维素板、纤维织物、纤维素板、胶乳橡胶以及某些多孔热固性胶乳橡胶以及某些多孔热固性塑料塑料等。等。物质的多孔结构可让少量空气渗入，以供氧化反物质的多孔结构可让少量空气渗入，以供氧化反物质的多孔结构可让少量空

7、气渗入，以供氧化反物质的多孔结构可让少量空气渗入，以供氧化反应所需，也有助于热量的局部蓄积，以维持反应应所需，也有助于热量的局部蓄积，以维持反应应所需，也有助于热量的局部蓄积，以维持反应应所需，也有助于热量的局部蓄积，以维持反应的进行。的进行。的进行。的进行。105 可燃固体的燃烧在阴燃的过程中有在阴燃的过程中有热分解热分解和和缓慢燃烧缓慢燃烧两个两个阶段。阶段。热分解使物质结构发生了质的变化，其部热分解使物质结构发生了质的变化，其部分产物将发生缓慢燃烧，部分产物将会挥分产物将发生缓慢燃烧，部分产物将会挥发出来。发出来。阴燃时通常阴燃时通常出现烟气出现烟气和温度上升等现象。和温度上升等现象。若

8、发生阴燃的环境条件有了变化，例如通若发生阴燃的环境条件有了变化，例如通风过快，或清除了某些发热源，阴燃可能风过快，或清除了某些发热源，阴燃可能熄灭，也可能熄灭，也可能转换转换成有焰燃烧。成有焰燃烧。115 可燃固体的燃烧（5）轰燃）轰燃轰轰燃（燃（flashover）又称）又称为闪为闪燃。燃。在室内火灾在室内火灾发发生后，当第一着火物或第二着火物生后，当第一着火物或第二着火物形成的火形成的火势势足足够够大，引起室内其他大，引起室内其他绝绝大多数可燃大多数可燃物物热热解、气化，当气体可燃物的解、气化，当气体可燃物的浓浓度达到着火极度达到着火极限之后，在室内形成全室气相火焰的限之后，在室内形成全室

9、气相火焰的现现象。象。在在轰轰燃燃发发生后，着火区域的生后，着火区域的热辐热辐射反射反馈馈能引起有能引起有限空限空间间内可燃物的表面在瞬内可燃物的表面在瞬间间全部卷入猛烈燃全部卷入猛烈燃烧烧状状态态。125 可燃固体的燃烧其其判据判据判据判据为为：上上层热层热烟气平均温度达到烟气平均温度达到600；地面地面处处接受的接受的热热流密度达到流密度达到20kw/m2。在室内火灾中，当火灾在室内火灾中，当火灾规规模增模增长长至使判据至使判据得到得到满满足足时时，热热烟气烟气对对附近可燃物的附近可燃物的辐辐射和射和对对流流传热传热即可使常即可使常见见可燃物可燃物发发生生热热解并析出足解并析出足够够多的可

10、燃多的可燃性气体。性气体。通常此通常此时热时热烟气烟气对对地面的地面的热辐热辐射也足以射也足以产产生足生足够够的的热热流，使判据流，使判据得到得到满满足。所以采用足。所以采用这这两个判两个判据来判断据来判断轰轰燃的燃的发发生与否。生与否。135 可燃固体的燃烧影响影响轰轰燃燃发发生最重要的两个因素是生最重要的两个因素是辐辐射和射和对对流情况，也就是上流情况，也就是上层层烟气的烟气的热热量得失关量得失关系，如果接收的系，如果接收的热热量大于量大于损损失的失的热热量，量，则则轰轰燃可以燃可以发发生。生。轰轰燃的其他影响因素有通燃的其他影响因素有通风风条件、房条件、房间间尺尺寸和烟气寸和烟气层层的化

11、学性的化学性质质等。等。145 可燃固体的燃烧（6）回燃）回燃回燃（回燃（backdraft）又称复燃、爆燃。）又称复燃、爆燃。在封闭空间内发生火灾时发生的一种火势突然增在封闭空间内发生火灾时发生的一种火势突然增强的燃烧现象。强的燃烧现象。在通风不良的密闭空间内，当其中发生火灾燃烧在通风不良的密闭空间内，当其中发生火灾燃烧时，空气内氧浓度必将迅速降低，未完全燃烧程时，空气内氧浓度必将迅速降低，未完全燃烧程度会越来越严重，大量热解与不完全燃烧产生的度会越来越严重，大量热解与不完全燃烧产生的可燃气体将存积在室内。可燃气体将存积在室内。155 可燃固体的燃烧此时封闭空间突然形成某种开口，造成外界新鲜

12、此时封闭空间突然形成某种开口，造成外界新鲜空气进入，就会造成两者大规模的混合。空气进入，就会造成两者大规模的混合。室内尚存有余火，或出现某种其它点火源，室内室内尚存有余火，或出现某种其它点火源，室内将发生猛烈的气相燃烧，大团火焰甚至可从空气将发生猛烈的气相燃烧，大团火焰甚至可从空气入口处冲出室外。入口处冲出室外。许多建筑火灾是在门窗关闭的房间内发生的，燃许多建筑火灾是在门窗关闭的房间内发生的，燃烧产生的高温所导致的窗玻璃破碎、木门烧穿以烧产生的高温所导致的窗玻璃破碎、木门烧穿以及为灭火而突然将门打开都会突然形成新的通风及为灭火而突然将门打开都会突然形成新的通风口，控制不当就会发生回燃。口，控制

13、不当就会发生回燃。此现象的突然性、破坏性强大，可对前来灭火的此现象的突然性、破坏性强大，可对前来灭火的人员造成严重威胁。人员造成严重威胁。165 可燃固体的燃烧有时描述粉尘，尤其是煤粉尘受热后的快有时描述粉尘，尤其是煤粉尘受热后的快速着火燃烧为爆燃，其含义包含了轰燃和速着火燃烧为爆燃，其含义包含了轰燃和爆燃两个含义。爆燃两个含义。175 可燃固体的燃烧5.1.2 表征固体火灾危险性的参数表征固体火灾危险性的参数（1）熔点、闪点和燃点）熔点、闪点和燃点（2）热分解温度）热分解温度（3）自燃点）自燃点（4）比表面积）比表面积（5）极限氧指数）极限氧指数185 可燃固体的燃烧（1）熔点、闪点和燃点）

14、熔点、闪点和燃点固体固体熔点熔点熔点熔点是固体变为液体的初始温度，熔点较低是固体变为液体的初始温度，熔点较低意味着其容易液化，火灾危险性也大。意味着其容易液化，火灾危险性也大。某些低熔点可燃固体发生闪燃的最低温度就是其某些低熔点可燃固体发生闪燃的最低温度就是其闪点闪点闪点闪点，具有闪点的固体物质数量较少。，具有闪点的固体物质数量较少。固体固体燃点燃点燃点燃点是指对可燃固体加热到一定温度，遇明是指对可燃固体加热到一定温度，遇明火发生持续燃烧时固体的最低温度。火发生持续燃烧时固体的最低温度。因为固体被点燃着火需经历因为固体被点燃着火需经历受热、热解、气体分受热、热解、气体分受热、热解、气体分受热、

15、热解、气体分解、着火解、着火解、着火解、着火等过程，在燃点温度下要能够完成热解等过程，在燃点温度下要能够完成热解和产物气体分解两个过程，产生足够量的可燃气和产物气体分解两个过程，产生足够量的可燃气体。体。195 可燃固体的燃烧熔点、闪点和燃点是评定固体火灾危险性熔点、闪点和燃点是评定固体火灾危险性的重要参数。的重要参数。一般地，熔点越低的可燃固体，闪点和燃一般地，熔点越低的可燃固体，闪点和燃点也越低，火灾危险性越大。点也越低，火灾危险性越大。燃点是评价固体火灾危险性的主要参数之燃点是评价固体火灾危险性的主要参数之一。一。205 可燃固体的燃烧（2）热分解温度）热分解温度固体热分解温度指可燃固体

16、受热发生分解固体热分解温度指可燃固体受热发生分解的初始温度，它也是评定受热能分解的固的初始温度，它也是评定受热能分解的固体火灾危险性的主要参数之一。体火灾危险性的主要参数之一。可燃固体的热分解温度越低，则燃点也越可燃固体的热分解温度越低，则燃点也越低，火灾危险性也越大。低，火灾危险性也越大。（热分解温度时分解刚开始，燃点温度时分解速度已经能够持续燃烧）215 可燃固体的燃烧（3）自燃点）自燃点可燃固体加热到一定程度能自动着火燃烧的最低可燃固体加热到一定程度能自动着火燃烧的最低可燃固体加热到一定程度能自动着火燃烧的最低可燃固体加热到一定程度能自动着火燃烧的最低温度，就是其自燃点。温度，就是其自燃

17、点。温度，就是其自燃点。温度，就是其自燃点。在自燃点温度下，固体不仅要使固体热解、分解在自燃点温度下，固体不仅要使固体热解、分解生成足够量的可燃气体，还要引燃生成的可燃气生成足够量的可燃气体，还要引燃生成的可燃气体，所以一种固体的自燃点要高于其燃点。体，所以一种固体的自燃点要高于其燃点。自燃点越低的固体，越容易燃烧，因而其火灾危自燃点越低的固体，越容易燃烧，因而其火灾危险性越大。险性越大。225 可燃固体的燃烧固体的燃点与自燃点差别较大，如棉花的固体的燃点与自燃点差别较大，如棉花的燃点是燃点是210，自燃点是，自燃点是255。从理论上讲，物质在空气中被加热到某一从理论上讲，物质在空气中被加热到

18、某一温度就会燃烧，但固体在燃烧之前需要发温度就会燃烧，但固体在燃烧之前需要发生一系列的分解过程，所以点燃情况下开生一系列的分解过程，所以点燃情况下开始燃烧的温度（燃点）与纯粹靠加热被引始燃烧的温度（燃点）与纯粹靠加热被引燃的温度（自燃点）有明显的区别，通常燃的温度（自燃点）有明显的区别，通常自燃点高于燃点。自燃点高于燃点。燃点和自燃点都是表征可燃固体火灾危险燃点和自燃点都是表征可燃固体火灾危险性的主要参数。性的主要参数。235 可燃固体的燃烧（4）比表面积）比表面积比表面积是指单位体积固体的表面积。比表面积是指单位体积固体的表面积。相同的可燃固体，比表面积越大，火灾危险性越相同的可燃固体，比表

19、面积越大，火灾危险性越大。大。就可燃粉尘而言，比表面积大小对爆炸下限、最就可燃粉尘而言，比表面积大小对爆炸下限、最小引爆能、最大爆炸压力等参数有着极其重要的小引爆能、最大爆炸压力等参数有着极其重要的影响。影响。一般情况是，随着粉尘的比表面积增大，其爆炸一般情况是，随着粉尘的比表面积增大，其爆炸下限降低，最小引爆能变小，而最大爆炸压力增下限降低，最小引爆能变小，而最大爆炸压力增大。大。245 可燃固体的燃烧（5）极限氧指数）极限氧指数极限氧指数（极限氧指数（LOI limit oxygen index，也简称为氧，也简称为氧指数）是判断聚合物材料可燃性的参数，由费尼指数）是判断聚合物材料可燃性的

20、参数，由费尼莫（莫（Fenimore）和马丁（）和马丁（Martin）在）在1966年提出，年提出，检测该参数的重现性较好，能够定量评价，所以检测该参数的重现性较好，能够定量评价，所以得到广泛应用。得到广泛应用。所谓所谓极限氧指数极限氧指数极限氧指数极限氧指数是指在规定的试验条件下，刚好是指在规定的试验条件下，刚好能够维持材料持续燃烧时所需要的氮能够维持材料持续燃烧时所需要的氮/氧混合气体氧混合气体中最低氧含量的体积百分数。中最低氧含量的体积百分数。255 可燃固体的燃烧氧指数是氧指数是评评价各种固体物价各种固体物质质相相对对燃燃烧烧性能的一种性能的一种表示方法，也是表示方法，也是评评价可燃固

21、体（尤其是高聚物）价可燃固体（尤其是高聚物）火灾危火灾危险险性的重要指性的重要指标标。氧指数越小的高聚物，燃氧指数越小的高聚物，燃烧时对烧时对氧气的需求量越氧气的需求量越小，或者小，或者说说燃燃烧时烧时受氧气受氧气浓浓度的影响越小，因而度的影响越小，因而火灾危火灾危险险性越大。性越大。材料的材料的LOI大于大于21（空气中氧气的（空气中氧气的浓浓度是度是21%）时时，则则在室温下，材料在空气中无法燃在室温下，材料在空气中无法燃烧烧；而；而LOI为为2527则则意味着材料需要在很高的外加意味着材料需要在很高的外加热热气流下才能燃气流下才能燃烧烧。265 可燃固体的燃烧硬硬质质PVC的的LOI为为

22、4550，软质软质PVC也可以也可以很容易达到很容易达到27，而木材和大多数塑料的，而木材和大多数塑料的LOI分分别为别为2122和和1718。一般一般认为认为氧指数小于氧指数小于22的属易燃材料；氧的属易燃材料；氧指数在指数在2227之之间间的属的属难难燃材料；而氧指燃材料；而氧指数大于数大于27的属高的属高难难燃材料。燃材料。材料材料经经阻燃阻燃处处理后，其氧指数会有不同程理后，其氧指数会有不同程度的提高。度的提高。275 可燃固体的燃烧5.2 固体物质的点燃固体物质的点燃5.2.1 固体物质点燃的热作用理论分析固体物质点燃的热作用理论分析5.2.2 常见固体物质着火过程常见固体物质着火过

23、程285 可燃固体的燃烧5.2.1 固体物质点燃的热作用理论分析固体物质点燃的热作用理论分析295 可燃固体的燃烧在实际的火灾中，能够释放出可燃气体的固体在实际的火灾中，能够释放出可燃气体的固体是最常见的固体，主要讨论此类固体的引燃条是最常见的固体，主要讨论此类固体的引燃条件和引燃时间问题。件和引燃时间问题。受热时能释放出可燃气的固体能否被引燃，取受热时能释放出可燃气的固体能否被引燃，取决于其释放出的可燃气能否保持一定浓度，这决于其释放出的可燃气能否保持一定浓度，这也可以用热平衡方程进行判断。也可以用热平衡方程进行判断。此部分内容自学，详细了解请参阅杜文峰主编此部分内容自学，详细了解请参阅杜文

24、峰主编此部分内容自学，详细了解请参阅杜文峰主编此部分内容自学，详细了解请参阅杜文峰主编.消防燃烧学消防燃烧学消防燃烧学消防燃烧学.北京：中国北京：中国北京：中国北京：中国公安大学出版社，公安大学出版社，公安大学出版社，公安大学出版社，19971997305 可燃固体的燃烧如果如果S0，固体表面接受的热量除了能维，固体表面接受的热量除了能维持持续燃烧，还有多余部分。这部分热持持续燃烧，还有多余部分。这部分热量可以使可燃气的释放速率进一步提高，量可以使可燃气的释放速率进一步提高，为固体持续燃烧创造更好的条件；为固体持续燃烧创造更好的条件；S=0是固体能否被引燃的临界条件。是固体能否被引燃的临界条件

25、。315 可燃固体的燃烧例例 用一温度为用一温度为1300的火焰紧靠表面照射的火焰紧靠表面照射的一厚度为的一厚度为50mm的有机玻璃板，如果表面温的有机玻璃板，如果表面温度达到燃点（约需度达到燃点（约需6s）后立即移走火焰，判断）后立即移走火焰，判断该玻璃板能否被引燃。该玻璃板能否被引燃。解解 据有关资料查得据有关资料查得 =1.110-7 m2/s，K=0.19 W/（mK），），HC 26.2 kJ/g，LV 1.62 kJ/g，Gcr 3.2g/（m2s），），0.27；325 可燃固体的燃烧由给定条件得由给定条件得TSTi270273543（K），），t=6 s。假定假定T0=20+2

26、73=293（K）。）。=0.8，由公式（，由公式（5-2）得得=6.24104(W/m2)=62.4(kW/m2)由于表面温度达到燃点后立即移走火焰，所以由于表面温度达到燃点后立即移走火焰，所以 0。由。由公式（公式（7-3）得）得S（0.2726.2-1.62）3.2一一62.4-44.93（kWm2）因为因为S0，所以有机玻璃板不能被引燃。，所以有机玻璃板不能被引燃。335 可燃固体的燃烧如果对聚氨醋泡沫（其表面在如果对聚氨醋泡沫（其表面在0.2s左右就左右就达到燃点温度）进行类似计算，结果达到燃点温度）进行类似计算，结果S=18.4（kW/m2）0。因此聚氨酯泡沫容。因此聚氨酯泡沫容易

27、被引燃且燃烧强烈。易被引燃且燃烧强烈。在火源的持续作用下，可燃固体被引燃在火源的持续作用下，可燃固体被引燃的时间长短与可燃物种类、形状尺寸、的时间长短与可燃物种类、形状尺寸、火源强度、加热方式等因素有关。火源强度、加热方式等因素有关。345 可燃固体的燃烧5.2.2 5.2.2 常见固体物质着火过程常见固体物质着火过程5.2.2.1 煤的着火过程煤的着火过程5.2.2.2 木材着火过程木材着火过程5.2.2.3 高分子材料着火过程高分子材料着火过程355 可燃固体的燃烧5.2.2.1 煤的着火过程煤的着火过程图图5-4 煤颗粒的燃烧历程煤颗粒的燃烧历程颗粒中心温度不超过颗粒中心温度不超过颗粒中

28、心温度不超过颗粒中心温度不超过600600700700表面燃烧、发亮，温度升高，约表面燃烧、发亮，温度升高，约表面燃烧、发亮，温度升高，约表面燃烧、发亮，温度升高，约11001100。365 可燃固体的燃烧 可燃性气体着火后，经过不长时间，火焰逐渐可燃性气体着火后，经过不长时间，火焰逐渐缩短，直至消失，这表明可燃性气体已基本燃烧缩短，直至消失，这表明可燃性气体已基本燃烧完毕。完毕。实验表明，从煤颗粒干燥开始到析出气体直至实验表明，从煤颗粒干燥开始到析出气体直至可燃性气体基本燃尽所需的时间是极短的，仅占可燃性气体基本燃尽所需的时间是极短的，仅占煤全部燃烧时间的煤全部燃烧时间的10。然后煤颗粒表面

29、开始燃。然后煤颗粒表面开始燃烧、发亮，其温度逐渐升高，达到最高值（一般烧、发亮，其温度逐渐升高，达到最高值（一般为为1100）。）。这时颗粒周围只有极短的蓝色火焰，它主要是这时颗粒周围只有极短的蓝色火焰，它主要是CO燃烧所形成的。燃烧所形成的。375 可燃固体的燃烧5.2.2.2 木材着火过程木材着火过程水分气化，之后逸出、干燥；水分气化，之后逸出、干燥；热解、气化反应，析出可燃性气体；热解、气化反应，析出可燃性气体；温度再升高，热裂解速率加快，温度再升高，热裂解速率加快，当温度达到当温度达到260时，时，可燃性气体的析出量迅速增加，此时遇明火可将其点燃，但并不可燃性气体的析出量迅速增加，此时

30、遇明火可将其点燃，但并不能维持稳定燃烧（闪火）。能维持稳定燃烧（闪火）。所以所以260260为木材的闪火点为木材的闪火点为木材的闪火点为木材的闪火点温度温度温度温度。当温度进一步升高，可燃性气体的析出速率随当温度进一步升高，可燃性气体的析出速率随之增加，木材开始形成稳定的气相火焰。之增加，木材开始形成稳定的气相火焰。该温度该温度为木材的为木材的着火温度（燃点？）着火温度（燃点？）着火温度（燃点？）着火温度（燃点？）。随后的燃烧过程与煤相似。随后的燃烧过程与煤相似。385 可燃固体的燃烧表表5-5 部分木材的闪火温度和着火温度部分木材的闪火温度和着火温度树树种种杨树杨树红红松松夷松夷松榉榉木木桂

31、桂树树闪闪火温度火温度/253263262264270着火温度着火温度/445430437426455395 可燃固体的燃烧木材的导热性是各向异性的，所以横向和纵向的燃烧速木材的导热性是各向异性的，所以横向和纵向的燃烧速木材的导热性是各向异性的，所以横向和纵向的燃烧速木材的导热性是各向异性的，所以横向和纵向的燃烧速度也是不同的，横向导热性差，所以燃烧速度快。燃烧度也是不同的，横向导热性差，所以燃烧速度快。燃烧度也是不同的，横向导热性差，所以燃烧速度快。燃烧度也是不同的，横向导热性差，所以燃烧速度快。燃烧横向孔洞的原因即如此。横向孔洞的原因即如此。横向孔洞的原因即如此。横向孔洞的原因即如此。图图

32、5-5 木材结构图木材结构图405 可燃固体的燃烧5.2.2.3 高分子材料着火过程高分子材料着火过程图图5-6 高分子材料燃烧反应示意图高分子材料燃烧反应示意图5.3 固体表面的火焰传播速度固体表面的火焰传播速度415 可燃固体的燃烧“燃烧起始表面燃烧起始表面”是指固体火焰传播时正是指固体火焰传播时正在燃烧的火焰和未燃物质之间的界面。在燃烧的火焰和未燃物质之间的界面。穿过这个界面的传热速率决定了火焰传播穿过这个界面的传热速率决定了火焰传播或火灾蔓延的速度。或火灾蔓延的速度。425 可燃固体的燃烧根据能量守恒方程得根据能量守恒方程得“火焰传播的基本火焰传播的基本方程方程”V火焰传播速度；火焰传

33、播速度；穿过界面的传热速率，在单位时间内穿过单穿过界面的传热速率，在单位时间内穿过单位界面的热量；位界面的热量；固体的密度；固体的密度；h单位质量的固体从初温单位质量的固体从初温T0上升到燃点上升到燃点Ti所需的所需的热量。热量。435 可燃固体的燃烧火焰传播速度与木材的火焰传播速度与木材的热容量热容量热容量热容量和和燃点燃点燃点燃点有关，热有关，热容量越大、燃点越高，则火焰传播速度越慢。容量越大、燃点越高，则火焰传播速度越慢。热解开始温度越低，产生热解气体的速度越快，热解开始温度越低，产生热解气体的速度越快，燃烧速度越快，火焰蔓延的速度也越快。燃烧速度越快，火焰蔓延的速度也越快。硬度低的木材

34、较松软，燃烧速度快。硬度低的木材较松软，燃烧速度快。表表5-6 几种常见固体物质的平均燃烧速度几种常见固体物质的平均燃烧速度g（m2s）-1445 可燃固体的燃烧物物质质名称名称平均燃平均燃烧烧速速度度物物质质名称名称平均燃平均燃烧烧速度速度木材（水分木材（水分14%）13.9棉花棉花2.5天然橡胶天然橡胶6.7纸张纸张6.7布布质电质电胶木胶木8.9有机玻璃有机玻璃（PMMA）11.5酚酚醛醛塑料塑料2.8人造人造纤维纤维（水分（水分6%）65.4 合成材料、木材的燃烧特性合成材料、木材的燃烧特性455 可燃固体的燃烧5.4.1 5.4.1 合成材料的燃烧合成材料的燃烧5.4.2 5.4.2

35、 木材的燃烧木材的燃烧 465 可燃固体的燃烧5.4.1 合成材料的燃烧合成材料的燃烧 高聚物的燃烧过程高聚物的燃烧过程 受热软化熔融、热分解、受热软化熔融、热分解、着火燃烧着火燃烧 。热塑性热塑性热塑性热塑性高聚物受热容易软化熔融。高聚物受热容易软化熔融。热固性热固性热固性热固性或交联型高聚物（如酚醛塑料、环氧树或交联型高聚物（如酚醛塑料、环氧树脂等），在热分解温度以下不软化熔融，但热脂等），在热分解温度以下不软化熔融，但热量被蓄积起来，该热量一部分用于提高聚合物量被蓄积起来，该热量一部分用于提高聚合物的温度，另一部分用于诱发产生自由基的断链的温度，另一部分用于诱发产生自由基的断链反应以及加

36、速分解的自催化作用。反应以及加速分解的自催化作用。475 可燃固体的燃烧表表5-7 5-7 常见热塑性塑料的软化、熔融温度（常见热塑性塑料的软化、熔融温度（）塑料名称塑料名称软化温度软化温度熔融温度熔融温度聚乙烯聚乙烯123220聚丙烯聚丙烯157214硬质聚氯乙烯硬质聚氯乙烯219聚己内酰胺聚己内酰胺209228聚氨酯聚氨酯121155聚碳酸酯聚碳酸酯213305485 可燃固体的燃烧热分解出可燃气体是高聚物燃烧的前提；热分解出可燃气体是高聚物燃烧的前提；高聚物的化学键断裂所需要的能量不同，高聚物的化学键断裂所需要的能量不同，与分子结构、化学环境有关。与分子结构、化学环境有关。分解温度及分解

37、产物也不同。分解温度及分解产物也不同。断键生成的较大分子还会继续分解。断键生成的较大分子还会继续分解。只含碳和氢的高聚物易燃但不猛烈；含只含碳和氢的高聚物易燃但不猛烈；含有氧的高聚物易燃而且猛烈；而含卤素有氧的高聚物易燃而且猛烈；而含卤素的高聚物难燃，离开火源后一般不燃。的高聚物难燃，离开火源后一般不燃。表表5-8 常见塑料的热分解温度及主要热分解产物常见塑料的热分解温度及主要热分解产物495 可燃固体的燃烧塑料名称塑料名称分解温度分解温度/（）主要分解主要分解产产物物聚乙聚乙烯烯335450烯烃烯烃、链烷烃链烷烃、环环状状烃烃聚丙聚丙烯烯328410烯烃烯烃、链烷烃链烷烃、环环状状烃烃聚乙聚

38、乙烯烯醇醇250甲甲醛醛、乙酸、乙酸聚聚氯氯乙乙烯烯200300氯氯化化氢氢、芳香、芳香烃烃、多、多环烃环烃聚苯乙聚苯乙烯烯300400苯乙苯乙烯烯、二聚体、三聚体、二聚体、三聚体聚丙聚丙烯腈烯腈250280丙丙烯腈烯腈、氰氰化化氢氢尼尼龙龙-6310380己内己内酰酰胺胺尼尼龙龙-66310380胺、一氧化碳、二氧化碳胺、一氧化碳、二氧化碳505 可燃固体的燃烧高聚物燃烧的普遍性特点（1 1）发热量较高、燃烧速度较快）发热量较高、燃烧速度较快 表表5-9 一些高聚物的燃烧热和燃烧速度一些高聚物的燃烧热和燃烧速度物物质质名称名称燃燃烧热烧热（kJ/g）燃燃烧烧速度速度（mm/min）物物质质名

39、称名称燃燃烧热烧热（kJ/g）燃燃烧烧速度速度（mm/min）聚乙聚乙烯烯46.617.630.5ABS35.2525.450.8聚丙聚丙烯烯43.9617.840.6聚甲基丙聚甲基丙烯烯酸酸甲甲酯酯25.2115.240.6聚苯乙聚苯乙烯烯40.1812.763.5缩醛缩醛16.9312.727.9515 可燃固体的燃烧（2 2）发烟量较大，影响能见度）发烟量较大，影响能见度 表表5-10 一些高聚物燃烧时烟的最大减光系数（一些高聚物燃烧时烟的最大减光系数（Csm）物物质质名称名称Csm(m-1)物物质质名称名称Csm(m-1)物物质质名称名称Csm(m-1)聚聚氯氯乙乙烯烯（硬）（硬）0.

40、11酚酚醛树醛树脂脂0.70环环氧氧树树脂脂1.07有机硅有机硅树树脂脂0.24聚聚酰酰胺胺0.88聚丙聚丙烯烯1.30聚乙聚乙烯烯0.38聚碳酸聚碳酸酯酯0.97聚苯乙聚苯乙烯烯1.51525 可燃固体的燃烧（3 3）燃烧（或分解）产物的危害性大）燃烧（或分解）产物的危害性大 高聚物在燃高聚物在燃烧烧（或分解）（或分解）过过程中，会程中，会产产生生CO，NOx、HCl、HF、HCN、SO2及及COCl2（光气）等有害气体，加上缺氧窒（光气）等有害气体，加上缺氧窒息作用，息作用，对对火火场场人人员员的生命安全构成极的生命安全构成极大的威大的威胁胁。535 可燃固体的燃烧图图5-7 理论燃烧速度

41、、氧气扩散速度与温度的关系理论燃烧速度、氧气扩散速度与温度的关系 545 可燃固体的燃烧图图5-8 燃烧产热速率、散热速率与温度的关系燃烧产热速率、散热速率与温度的关系 555 可燃固体的燃烧高聚物燃烧的非共性特点（1 1）只含碳和氢的高聚物，如聚乙烯、聚丙烯、）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，离开火焰后仍能聚苯乙烯等，易燃但不猛烈，离开火焰后仍能持续燃烧，火焰呈兰色或黄色，燃烧时有熔滴，持续燃烧，火焰呈兰色或黄色，燃烧时有熔滴，并产生有毒的一氧化碳气体。并产生有毒的一氧化碳气体。（2 2）含有氧的高聚物，如有机玻璃、赛璐路等，）含有氧的高聚物，如有机玻璃、赛璐

42、路等，易燃且猛烈，火焰呈黄色，燃烧时变软，无熔易燃且猛烈，火焰呈黄色，燃烧时变软，无熔滴，并产生有毒的一氧化碳气体。滴，并产生有毒的一氧化碳气体。565 可燃固体的燃烧（3 3）含有氮的高聚物，燃烧情况比较复杂，如）含有氮的高聚物，燃烧情况比较复杂，如脲甲醛树脂为难燃自熄；三聚氰胺甲醛树脂为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。它们在燃烧时都缓燃缓熄；尼龙为易燃以烬。它们在燃烧时都有熔滴，并产生一氧化碳、氧化氮有毒气体和有熔滴，并产生一氧化碳、氧化氮有毒气体和氰化氢剧毒气体。氰化氢剧毒气体。（4 4）含有氯的高聚物，如聚氯乙烯等，硬的为）含有氯的高聚物，如聚氯乙烯等

43、，硬的为难燃自熄，软的为缓燃缓熄，火焰呈黄色，燃难燃自熄，软的为缓燃缓熄，火焰呈黄色，燃烧时无熔滴，有炭瘤，并产生氯化氢气体，有烧时无熔滴，有炭瘤，并产生氯化氢气体，有毒且溶于水后有腐蚀性。毒且溶于水后有腐蚀性。（5 5）含有氟的高聚物，实际上不燃，但加强热）含有氟的高聚物，实际上不燃，但加强热时，能放出腐蚀毒害性的氟化氢气体。时，能放出腐蚀毒害性的氟化氢气体。（6 6）酚醛树脂，无填料的为难燃自熄，有木粉）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，放填料的为缓燃缓熄，火焰呈黄色，冒黑烟，放出有毒的酚蒸气。出有毒的酚蒸气。575 可燃固体的燃烧热稳定性较差的高聚

44、物，热分解温度较热稳定性较差的高聚物，热分解温度较低，只需要供给较少的热量就能使其分低，只需要供给较少的热量就能使其分解产生可燃气体，因此燃烧速度较快；解产生可燃气体，因此燃烧速度较快；分解产物中含可燃气体较多的高聚物，分解产物中含可燃气体较多的高聚物，燃烧速度较快。燃烧速度较快。燃烧时释放热量越多的高聚物，火焰温燃烧时释放热量越多的高聚物，火焰温度越高，燃烧扩展得越快。度越高，燃烧扩展得越快。585 可燃固体的燃烧5.4.2 木材的燃烧木材的燃烧 木材的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素；木材的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素；主要组成元素是碳、氧、氢和氮。主要组成元素是碳、氧、氢和氮。分

45、分解解温温度度：半半纤纤维维素素200260；纤纤维维素素240350；木质素木质素280500。当当木木材材加加热热到到130时时开开始始分分解解，产产物物主主要要是是水水蒸蒸气气和和二二氧氧化化碳碳；加加热热到到220250时时开开始始变变色色并并炭炭化化，分分解解产产物物主主要要是是一一氧氧化化碳碳、氢氢和和碳碳氢氢化化合合物物；加加热热到到300以以上上，有有形形结结构构开开始始断断裂裂，在在木木材材表表面面垂垂直直于于纹纹理理方方向向上上木木炭炭层出现小裂纹，这就使挥发物容易通过炭化层表面逸出。层出现小裂纹，这就使挥发物容易通过炭化层表面逸出。表表5-12 木材在不同温度下分解产生的

46、气体组成木材在不同温度下分解产生的气体组成595 可燃固体的燃烧温度温度（）气体种气体种类类及及组组成（成（%）CO2COCH4C2H4H230056.740.173.7640049.3634.0014.310.861.4750043.2029.0121.723.682.3460040.9827.2023.425.742.6670038.5625.1924.948.502.81605 可燃固体的燃烧木材燃烧明显存在分解燃烧（有焰燃烧）和表木材燃烧明显存在分解燃烧（有焰燃烧）和表面燃烧；面燃烧；有火焰时，木炭得不到充足的氧气；有火焰时，木炭得不到充足的氧气；有火焰燃烧和无焰燃烧交替进行，但一般不

47、明有火焰燃烧和无焰燃烧交替进行，但一般不明显；显；较深的较深的“龟裂龟裂”沟纹，有利于分解和燃气外逸。沟纹，有利于分解和燃气外逸。木炭的成分随温度的变化而变化。木炭的成分随温度的变化而变化。（见下表）（见下表）615 可燃固体的燃烧表表5-13 不同温度下木炭的成分不同温度下木炭的成分 温度（温度（）木炭的成分种木炭的成分种类类及其及其组组成（成（%）CHO30071.84.322.940080.23.516.350089.02.858.1560094.02.223.570095.51.62.9625 可燃固体的燃烧图图5-9 木板燃烧或热解时表面龟裂形状木板燃烧或热解时表面龟裂形状图图5-1

48、0 木材的燃烧速度与木材的比表面积的关系木材的燃烧速度与木材的比表面积的关系635 可燃固体的燃烧645 可燃固体的燃烧5.5 可燃固体的阴燃5.5.1 阴燃及其发生过程阴燃及其发生过程5.5.2 阴燃发生的条件阴燃发生的条件 5.5.3 阴燃传播的影响因素阴燃传播的影响因素 5.5.4 阴燃向有焰燃烧的转变阴燃向有焰燃烧的转变 655 可燃固体的燃烧5.5.1 阴燃及其发生过程阴燃及其发生过程阴燃是某些固体物质无可见光的缓慢燃烧，通阴燃是某些固体物质无可见光的缓慢燃烧，通常产生烟和伴有温度升高的现象。常产生烟和伴有温度升高的现象。在规定的试验条件下，物质发生的持续、有烟、在规定的试验条件下，

49、物质发生的持续、有烟、无焰的燃烧现象。无焰的燃烧现象。定义定义定义定义阴燃与有焰燃烧的主要区别是无火焰，与无焰阴燃与有焰燃烧的主要区别是无火焰，与无焰燃烧的主要区别是能热分解出可燃气。燃烧的主要区别是能热分解出可燃气。665 可燃固体的燃烧图图5-12 阴燃沿柱状纤维传播示意图阴燃沿柱状纤维传播示意图区域区域I（灼（灼热热燃燃烧烧区）区）区域区域II（热热解碳化区）解碳化区）区域区域III（原始材料区）（原始材料区）区域区域IV（灰烬区）（灰烬区）675 可燃固体的燃烧区域区域I（灼（灼热热燃燃烧烧区）。在区）。在该该区区纤维纤维素中大部分气体已素中大部分气体已经挥发经挥发掉，剩下的固定碳掉，

50、剩下的固定碳进进行表面燃行表面燃烧烧，温度在四个，温度在四个区域中最高，可达区域中最高，可达600750。区域区域II（热热解碳化区）。区域解碳化区）。区域I中燃中燃烧热传导烧热传导到区域到区域II后，使后，使该该区域温度升高，当温度达到区域温度升高，当温度达到250300时时，纤维纤维素素发发生分解，析出气体。但由于气体析出速度生分解，析出气体。但由于气体析出速度较较小，可燃气体小，可燃气体浓浓度不高，未达到燃度不高，未达到燃烧烧的条件。在的条件。在该该区区上方有烟逸出，烟中含有可燃气体。上方有烟逸出，烟中含有可燃气体。区域区域III（原始材料区）。在（原始材料区）。在该该区温度区温度较较低