《消防安全技术实务》第一篇 消防基础知识 讲义

注册消防工程师执业资格考试

《消防安全技术实务》第一篇 消防基础知识 讲义

第一章燃烧

第一节燃烧的本质与条件

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）发烟现象。发光的气相燃烧区就是火焰，它是燃烧过程中最明显的标志。由于燃烧不完全等原因，会使产物中产生一些小颗粒，这样就形成了烟。

燃烧可分为有焰燃烧和无焰燃烧。多数可燃物质的燃烧都是在蒸气或气体的状态下进行的，称为有焰燃烧。而有的固体物质则不能变为气态，其燃烧只发生在氧气与固体表面的氧化还原反应，称为无焰燃烧。

一、燃烧条件

燃烧的发生和发展，必须具备三个必要条件，即可燃物、助燃物和引火源。

（一）可燃物

能与空气中的氧或其他氧化剂起化学反应，并形成燃烧的物质，称为可燃物。

（二）助燃物

与可燃物结合能导致和支持燃烧的氧化剂，称为助燃物。

（三）引火源

使物质开始燃烧的外部热源（能源）称为引火源。

燃烧发生时，上述三个条件必须同时具备。

燃烧发生的充分条件可表述为：具备足够数量或浓度的可燃物；具备足够数量或浓度的助燃物；具备足够能量的引火源；上述三者相互作用。

二、燃烧的链式反应理论

自由基是一种高度活泼的化学基团，容易自由结合或与其他物质的分子反应，从而使燃烧按链式反应的形式扩展，也称游离基。

对于多数有焰燃烧燃烧而言，其燃烧过程中存在未受抑制的自由基作中间体。自由基的链式反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象。

因此，可以用着火四面体来表示有焰燃烧的四个条件，即可燃物、助燃物、引火源和链式反应自由基。

例：用着火四面体来表示燃烧发生和发展的必要条件时，”四面体”是指可燃物、氧化剂、引火源和（）。（2015真题）

A．氧化反应

B．热分解反应

C．链传递

D．链式反应自由基

答案：D

第二节燃烧类型及其特点

一、按燃烧发生瞬间的特点分类

可分为着火和爆炸。

（一）着火

1．点燃（或称强迫着火）

2．自燃

（1）化学自燃。这类着火现象通常不需要外界加热，而是在常温下依据自身的化学反应发生的。例如火柴受摩擦而着火；炸药受撞击而爆炸；金属钠在空气中自燃；煤炭因堆积过高而自燃等。

（2）热自燃。

（二）爆炸

爆炸最重要的一个特征是爆炸点周围发生剧烈的压力突变，这种压力突变就是爆炸产生破坏作用的原因。

二、按燃烧物形态分类

分为气体燃烧、液体燃烧和固体燃烧。

（一）气体燃烧

1．气体的扩散燃烧

气体的扩散燃烧即可燃气体与氧化剂互相扩散，边混合边燃烧，如家用煤气燃烧。

在扩散燃烧中，可燃气体与空气或氧气的混合是靠气体的扩散作用来实现的，混合过程要比燃烧反应过程慢得多，燃烧过程处于扩散区域内，整个燃烧速度的快慢由物理混合速度决定。

2．气体的预混燃烧

气体的预混燃烧是指可燃气体预先同空气（或氧）混合，遇引火源产生带有冲击力的燃烧，如氧乙炔焊。预混燃烧一般发生在封闭体系中或在混合气体向周围扩散的速度远小于燃烧速度的敞开体系中，燃烧放热造成产物体积迅速膨胀，压力升高。

预混气体从管口喷出发生动力燃烧，若流速大于燃烧速度，则在管口形成稳定的燃烧火焰，燃烧充分，燃烧速度快，燃烧区呈高温白炽状，如汽灯的燃烧；若可燃混合气体在管口流速小于燃烧速度，则会发生“回火”。

类型特点

扩散稳定，火焰温度相对较低，扩散火焰不运动，混合在可燃气体喷口进行，不发生回火现象。

预混反应快，温度高，火焰传播速度快，反应混合气体不扩散，会发生

回火。

（二）液体燃烧

1．液体燃烧过程

液体燃烧时，火焰并不紧贴在液面上。这表明在燃烧之前，液体可燃物先蒸发形成可燃蒸气，可燃蒸气发生扩散并与空气掺混形成可燃混合气，着火燃烧后在空间某处形成火焰。

3．液体燃烧的特殊现象

（1）闪燃

闪燃是指可燃性液体挥发出来的蒸气与空气混合达到一定的浓度时或者可燃性固体加热到一定温度后，遇明火产生一闪即灭的燃烧。闪燃是引起火灾事故的先兆之一。

（2）沸溢

沸溢形成必须具备三个条件:

1）原油具有形成热波的特性，即沸程宽，密度相差较大。

2)原油中含有乳化水，水遇热波变成蒸汽。

3)原油黏度较大，使水蒸气不容易从下向上穿过油层。

（3）喷溅

发生沸溢要比发生喷溅的时间早得多。

例：汽油闪点低，易挥发，流动性好，存有汽油的储罐受热不会发生（）现象。（2016真题）

A．蒸汽燃烧及爆炸

B．容器爆炸

C．泄漏产生流淌火

D．沸溢和喷溅

答案：D

（三）固体燃烧

类型特点举例

蒸发燃烧先熔融蒸发，随后蒸气与氧气发生

燃烧反应

硫、磷、钾、钠、蜡烛、松香、樟脑、萘

表面燃烧在其表面由氧气和可燃物直接作用

而发生无火焰的燃烧。又称异相燃烧。

木炭、焦炭、铁、铜

分解燃烧先发生热解、气化反应，随后分解

出的可燃性气体与氧发生反应。形成气

相火焰。

木材、煤、塑料、橡胶

阴燃空气不流通、加热温度较低、分解

出的可燃挥发分较少或逸散较快、含水

分较多等条件下，发生只冒烟而无火焰

的燃烧。

纸张、锯末、纤维织物、胶乳橡胶

需要指出的是，上述各种燃烧形式的划分不是绝对的，有些可燃固体的燃烧往往包含两种或两种以上的形式。例如，在适当的外界条件下，木材、棉、麻、纸张等的燃烧会明显地存在表面燃烧、分解燃烧、阴燃等形式。

例：对于原油储罐，当罐内原油发生燃烧时，不会产生（）。（2016真题）

A．闪燃

B．热波

C．蒸发燃烧

D．阴燃

答案：D

例：木制桌椅燃烧时，不会出现的燃烧方式是（）。（2018真题）

A．分解燃烧

B．表面燃烧

C．熏烟燃烧

D．蒸发燃烧

答案：D

三、按可燃物与助燃物混合方式分类

（一）扩散燃烧

（二）预混燃烧

四、燃烧性能参数

（一）闪点

1．闪点的定义

闪点是指在规定的试验条件下，可燃液体和固体表面产生的蒸气在试验火焰作用下发生闪燃的最低温度。

2．闪点的意义

闪点是可燃性液体性质的主要标志之一，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。

（二）燃点

1．燃点的定义

在规定的试验条件下，物质在外部引火源作用下表面起火并持续燃烧一定时间所需的最低温度，称为燃点。

2．常见可燃物的燃点

在一定条件下，物质的燃点越低，越易着火。

3．燃点与闪点的关系

易燃液体的燃点一般比其闪点高1～5℃，并且闪点越低，这一差值越小，特别是在敞开

的容器中很难将闪点和燃点区分开来。因此，一般用闪点评定易燃液体火灾危险性大小，用燃点衡量固体的火灾危险性大小。

（三）自燃点

1．自燃点的定义

在规定的条件下，可燃物质产生自燃的最低温度称为自燃点。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。

2．常见可燃物的自燃点

可燃物的自燃点越低，发生自燃的危险性就越大。

一、燃烧产物

（一）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，分为完全燃烧产物和不完全燃烧产物。燃烧产物的数量、组成等随物质的化学组成及温度、空气的供给情况等的变化而不同。

完全燃烧产物C被氧化生成CO2

H被氧化生成H2O

S被氧化生成SO2

不完全燃烧产物CO、NH3、醇类、醛类、醚类

（二）燃烧产物的危害性

二氧化碳和一氧化碳是燃烧产生的两种主要燃烧产物。其中，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性，其对血红蛋白的亲和力比氧气高出250倍，因而能够阻碍人体血液中氧气的输送，引起头痛、虚脱、神志不清等症状和肌肉调节障碍等。二氧化碳虽然无毒，但当达到一定的浓度时，会刺激人的呼吸中枢，导致呼吸急促、烟气吸入量增加，并且还会引起头痛、神志不清等症状。

第三节燃烧产物及典型物质的燃烧

燃烧产生的烟气还具有一定的减光性。同时，烟气中有些气体对人的眼睛还有极大的刺激性，会降低能见度。

第二章火灾

第一节火灾的定义、分类与危害

一、火灾的定义

火灾是指在时间或空间上失去控制的燃烧。

二、火灾的分类

（一）按照燃烧对象的性质分类

类别物质举例

A类固体木材、棉、毛、麻、纸张等

B类液体或可熔化固体汽油、煤油、原油、甲醇、乙

醇、沥青、石蜡等

C类气体煤气、天然气、甲烷、乙烷、

氢气、乙炔等

D类金属钾、钠、镁、钛、锆、锂等

E类带电变压器等带电燃烧的火灾

F类烹饪器具内的烹饪物动物油脂或植物油脂

例：下列物质中，火灾分类属于A类火灾的是（）。（2017真题）

A．石蜡

B．钾

C．沥青

D．棉布

答案：D

（二）按照火灾事故所造成的灾害损失程度分类

第三节建筑火灾发展及蔓延的机理

一、建筑火灾蔓延的传热基础

热量传递有三种基本方式，即热传导、热对流和热辐射。

（一）热传导

热传导又称导热，属于接触传热，是连续介质就地传递热量而又没有各部分之间相对的宏观位移的一种传热方式。在固体内部，只能依靠导热的方式传热；在流体中，尽管也有导热现象发生，但通常被对流运动所掩盖。

（二）热对流

热对流又称对流，是指流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混引起热量传递的方式。

一般来说，建筑发生火灾过程中，通风孔洞面积越大，热对流的速度越快；通风孔洞所处位置越高，对流速度越快。热对流对初起火灾的发展起重要作用。

（三）热辐射

辐射是物体通过电磁波来传递能量的方式。与导热和对流不同的是，热辐射在传递能量时不需要互相接触即可进行。最典型的例子是太阳向地球表面传递热量的过程。

例：建筑保温材料内部传热的主要方式是（）。（2017真题）

A．绝热

B．热传导

C．热对流

D．热辐射

答案：B

二、建筑火灾烟气的流动过程

火灾发生在建筑内时，烟气流动的方向通常是火势蔓延的一个主要方向。500℃以上热烟所到之处，遇到的可燃物都有可能被引燃。

(一)烟气流动的路线及特点

建筑发生火灾时，烟气扩散蔓延主要呈水平流动和垂直流动。在建筑内部，烟气流动扩散一般有三条路线。第一条，也是最主要的一条:着火房间→走廊→楼梯间→上部各楼层→室外;第二条:着火房间→室外;第三条:着火房间→相邻上层房间→室外。

1.着火房间内的烟气流动

描述室内烟气流动特点和规律涉及几个重要的概念，包括烟气羽流、顶棚射流、烟气层沉降。

(1)烟气羽流。燃烧中，火源上方的火焰及燃烧生成的流动烟气通常称为火羽流。而火焰区上方为燃烧产物即烟气的羽流区，其流动完全由浮力效应控制，一般称其为烟气羽流或浮力羽流。由于浮力作用，烟气流会形成一个热烟气团，在浮力的作用下向上运动，在上升过程中卷吸周围新鲜空气与原有的烟气发生掺混。

(2)顶棚射流。当烟气羽流撞击到房间的顶棚后，沿顶棚水平运动，形成一个较薄的顶棚射流层，称为顶棚射流。由于它的作用，使安装在顶棚上的感烟探测器、感温探测器和洒水喷头产生响应，实现自动报警和喷淋灭火。

研究表明，假设顶棚距离可燃物的垂直高度为H，多数情况下顶棚射流层的厚度约为距离顶棚以下高度H的5%-12%，而顶棚射流层内最大温度和最大速度出现在距离顶棚以下高度H的1%处。顶棚射流的最大温度和最大速度值是估算火灾探测器和喷头热响应的重要基础。

(3)烟气层沉降。

发生火灾时，应设法通过打开排烟口等方式，将烟气层限制在一定高度内。否则，着火房间烟气层下降到房间开口位置，如门、窗或其他缝隙时，烟气会通过这些开口蔓延扩散到建筑的其他地方。

3.竖井中的烟气流动

走廊中的烟气除了向其他房间蔓延外，还要向楼梯间、电梯间、竖井、通风管道等部位扩散，并迅速向上层流动。

对于开口截面积较大的建筑，相对于浮力所引起的压差而言，气体在竖井内流动的摩擦阻力可以忽略不计，由此可认为竖井内气体流动的驱动力仅为浮力。

（二）烟气流动的驱动力

1．烟囱效应

当建筑物内外的温度不同时，室内外空气的密度随之出现差别，这将引发浮力驱动的流动。竖井是发生这种现象的主要场合，在竖井中，由于浮力作用产生的气体运动十分显著，通常称这种现象为烟囱效应。在火灾过程中，烟囱效应是造成烟气向上蔓延的主要因素。

2．火风压

火风压是指建筑物内发生火灾时，在起火房间内，由于温度上升，气体迅速膨胀，对楼板和四壁形成的压力。

火风压的影响主要在起火房间，如果火风压大于进风口的压力，则大量的烟火将通过外墙窗口，由室外向上蔓延；

若火风压等于或小于进风口的压力，则烟火便全部从内部蔓延，当它进入楼梯间、电梯井、管道井、电缆井等竖向孔道以后，会大大加强烟囱效应。

烟囱效应和火风压不同，它能影响全楼。

3．外界风

三、建筑室内火灾发展的阶段

（一）初期增长阶段

初期增长阶段从室内出现明火算起，此阶段燃烧面积较小，只局限于着火点附近的可燃物燃烧，仅局部温度较高，室内各处的温度相差较大，平均温度较低，其燃烧状况与敞开环境中的燃烧状况差别不大。

该阶段由于燃烧范围小，室内供氧相对充足，燃烧的速率主要受控于可燃物的燃烧特性，

而与通风条件无关，因此，此阶段的火灾属于燃料控制型火灾。

随着燃烧的持续，该阶段可能进一步发展形成更大规模的火灾，也可能中途自行熄灭，或因灭火设施动作或人为的干预而被熄灭。初期阶段持续时间的长短不定。

（二）充分发展阶段

室内燃烧持续一定时间后，如果燃料充足，通风良好，燃烧会继续发展，燃烧范围不断扩大，室内温度不断上升，当未燃的可燃物表面达到其热解温度后，开始分解释放出可燃气体。当室内温度继续上升到一定程度时，会出现燃烧面积和燃烧速率瞬间迅速增大，室内温度突增的现象，即轰燃，标志着室内火灾由初期增长阶段转变为充分发展阶段。

（三）衰减阶段

在火灾全面发展阶段的后期，随着室内可燃物数量的减少，火灾燃烧速度减慢，燃烧强度减弱，温度逐渐下降，一般认为，当室内平均温度下降到其峰值的80％时，火灾进入衰减阶段。最后，由于燃料基本耗尽，有焰燃烧逐渐无法维持，室内只剩一堆赤热焦化后的炭持续无焰燃烧，其燃烧速度已变得相当缓慢，直至燃烧完全熄灭。

上述后两个阶段是可燃物数量充足，通风良好情况下，室内火灾的自然发展过程。

四、建筑室内火灾的特殊现象

（一）轰然

（二）回燃

是指当室内通风不良、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。回燃通常发生在通风不良的室内火灾门窗打开或者被破坏的时候。

第四节防火和灭火的基本原理与方法

二、灭火的基本原理与方法

（一）冷却灭火

对于可燃固体，将其冷却在燃点以下；对于可燃液体，将其冷却在闪点以下，燃烧反应就可能会中止。用水扑灭一般固体物质引起的火灾，主要是通过冷却作用来实现的，水具有较大的比热容和很高的汽化热，冷却性能很好。水喷雾效果更为明显。

（二）隔离灭火

自动喷水-泡沫联用系统在喷水的同时喷出泡沫，泡沫覆盖于燃烧液体或固体的表面，在发挥冷却作用的同时，将可燃物与空气隔开，从而可以灭火。

在扑灭可燃液体或可燃气体火灾时，迅速关闭输送可燃液体或可燃气体的管道的阀门，切断流向着火区的可燃液体或可燃气体的输送，同时打开可燃液体或可燃气体通向安全区域的阀门，使已经燃烧或即将燃烧或受到火势威胁的容器中的可燃液体、可燃气体转移。

（三）窒息灭火

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。在着火场所内，可以通过灌注非助燃气体，如二氧化碳、氮气、蒸汽（水喷雾）等，来降低空间的氧浓度，从而达到窒息灭火。

（四）化学抑制灭火

由于有焰燃烧是通过链式反应进行的，如果能有效地抑制自由基的产生或降低火焰中的自由基浓度，即可使燃烧中止。化学抑制灭火的灭火剂常见的有干粉和七氟丙烷。化学抑制灭火速度快，使用得当可有效地扑灭初起火灾，减少人员伤亡和财产损失。该方法对于有焰燃烧火灾效果好，而对深位火灾由于渗透性较差，灭火效果不理想。

例：下列灭火器中，灭火剂的灭火机理为化学抑制作用的是（）。（2016真题）

A.泡沫灭火器

B.二氧化碳灭火器

C.水基型灭火器

D.干粉灭火器

答案：D

第三章爆炸

第一节爆炸的定义及分类

二、爆炸的分类

通常将爆炸分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸三种。其中物理爆炸和化学爆炸最为常见。

（一）物理爆炸

例如：蒸汽锅炉因水快速汽化，容器压力急剧增加，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；等等。物理爆炸本身虽没有进行燃烧反应，但它产生的冲击力可直接或间接地造成火灾。

（二）化学爆炸

1．炸药爆炸

2．可燃气体爆炸

（1）混合气体爆炸。

（2）气体单分解爆炸。

3．可燃粉尘爆炸

(2)粉尘爆炸的条件。

可燃粉尘爆炸一般应具备三个条件：

一是粉尘本身是可燃的，但并非所有的可燃粉尘都能发生爆炸;

二是粉尘必须悬浮在空气中，并且其浓度处于一定的范围；

三是有足以引起粉尘爆炸的引火源。