防灾减灾工程学第6章建筑火灾的燃烧特性ppt课件.ppt

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1、16037-05a,主编,第6章建筑火灾的燃烧特性,6.1燃烧的基本知识6.2室内火灾发展的过程6.3火灾在全盛阶段的性状6.4火灾蔓延,6.1燃烧的基本知识,6.1.1燃烧条件6.1.2防火和灭火的基本方法6.1.3燃烧的基本类型6.1.4建筑起火的原因,6.1.1燃烧条件,(1)可燃物。(2)助燃物。(3)着火源。(4)链式反应。,(1)可燃物。,凡是能够与空气中的氧或其他氧化剂起剧烈化学反应的物质都是可燃物。如：木材、纸张、酒精、氢气、乙炔气等。可燃物按其组成可分为无机可燃物和有机可燃物两大类。从数量上说，绝大部分可燃物为有机物，少部分为无机物。,(2)助燃物。,凡能帮助和支持燃烧的物质

2、叫助燃物。如空气、氧或氧化剂等。,(3)着火源。,凡能引起可燃物燃烧的热能源,叫着火源。如明火、高温物体、化学热能、光能等。,(4)链式反应。,有焰燃烧都存在链式反应。当某种可燃物受热，它不仅会汽化，而且该可燃物的分子会发生热分解作用从而产生自由基。,(1)足够的可燃物质。(2)足够的助燃物质。(3)着火源达到一定温度，并具有足够的热量。(4)未受抑制的链式反应。,6.1.1燃烧条件,(1)足够的可燃物质。,若可燃气体或蒸气在空气中的浓度不够，燃烧就不会发生。例如，用火柴在常温下去点汽油，能立即燃烧，但若用火柴在常温下去点柴油，却不能燃烧。,(2)足够的助燃物质。,燃烧若没有足够的助燃物，火焰

3、就会逐渐减弱，直至熄灭。如在密闭的小空间中点蜡烛，随着氧气的逐渐耗尽火焰最终会熄灭。,(3)着火源达到一定温度，并具有足够的热量。,如火星落到棉花上，很容易着火，而落在木材上，则不易起火，就是因为木材燃烧需要的热量较棉花为多。白磷在夏天很容易自然着火，而煤则不然，这是由于白磷燃烧所需要的温度很低(34C)，而煤所需的燃烧温度很高(3652C)。,(4)未受抑制的链式反应。,汽油的最小点火能量为0.2MJ，乙醚为0.19MJ，甲醇为0.215MJ。对于无焰燃烧，前三个条件同时存在，相互作用，燃烧即会发生。而对于有焰燃烧，除以上三个条件，燃烧过程中存在未受抑制的游离基(自由基)，形成链式反应，而使

4、燃烧能够持续下去，亦是燃烧的充分条件之一。,6.1.2防火和灭火的基本方法,1.防火的基本措施2.灭火的基本方法,1.防火的基本措施,(1)控制可燃物。(2)隔绝助燃物。(3)消除着火源。(4)阻止火势蔓延。,(1)控制可燃物。,用非燃或难燃材料代替易燃或可燃材料;用防火涂料刷涂可燃材料，改变其燃烧性能；采取局部通风或全部通风的方法,降低可燃气体、蒸气和粉尘的浓度，使之不超过最高允许浓度;对能相互作用发生化学反应的物品分开存放。,(2)隔绝助燃物。,就是使可燃性气体、液体、固体不与空气、氧气或其他氧化剂等助燃物接触,即使有着火源作用,也会因为没有助燃物参与而不致发生燃烧。,(3)消除着火源。,

5、就是严格控制明火、电火及防止静电、雷击引起火灾。,(4)阻止火势蔓延。,就是防止火焰或火星等火源窜入有燃烧、爆炸危险的设备、管道或空间,或阻止火焰在设备和管道中扩展,或者把燃烧限制在一定范围不致向外延烧。,2.灭火的基本方法,(1)冷却法。(2)窒息法。(3)隔离法。(4)抑制法。,(1)冷却法。,由于可燃物质起火必须具备相对的着火温度，灭火时只要将水、泡沫或二氧化碳等具有冷却降温和吸热作用的灭火剂直接喷洒到着火的物体上，使其温度降到能够起火所需的最低温度以下，火就会熄灭。,(2)窒息法。,根据可燃物质起火时需要大量空气的特点，灭火时采用物体捂盖的方式，使空气不能继续进入燃烧区或者进入得很少，

6、也可用氮气、二氧化碳等惰性气体稀释空气中的氧含量，使可燃烧物质因缺乏助燃物而终止燃烧。窒息灭火法的实用性很强，不仅简便易行，而且灭火迅速，不会造成水渍损失。,(3)隔离法。,燃烧必须有可燃物质作先决条件。根据这个道理，运用隔离法灭火主要采取以下两种方式：扑救火灾时将燃烧物与附近可燃物质隔离或者疏散开，从而使燃烧终止；将着火物质转移到没有可燃物质的地方。这种方法适用于扑救多种固体、液体和气体火灾。,(4)抑制法。,这是一种化学灭火方法，即将化学灭火剂喷入燃烧区参与燃烧反应，中止链反应而使燃烧反应终止。如将干粉和卤代烷灭火剂喷入燃烧区，使燃烧终止。,6.1.3燃烧的基本类型,1.闪燃与闪点2.着火

7、与燃点3.自燃与自燃点4.爆炸与爆炸极限,1.闪燃与闪点,表6-1常见易燃、可燃液体的闪点,2.着火与燃点,表6-2几种物质的燃点,3.自燃与自燃点,表6-3常见物质的自燃点,4.爆炸与爆炸极限,(1)直接的破坏作用。(2)冲击波的破坏作用。(3)造成火灾。(4)造成中毒和环境污染。,(1)直接的破坏作用。,机械设备、装置、容器等爆炸后产生许多碎片，飞出后会在相当大的范围内造成危害。一般碎片在100500m内飞散。,(2)冲击波的破坏作用。,物质爆炸时，产生的高温高压气体以极高的速度膨胀，象活塞一样挤压周围空气，把爆炸反应释放出的部分能量传递给压缩的空气层，空气受冲击而发生扰动，使其压力、密度

8、等产生突变，这种扰动在空气中传播就称为冲击波。,(3)造成火灾。,爆炸发生后，爆炸气体产物的扩散只发生在极其短促的瞬间内，对一般可燃物来说，不足以造成起火燃烧，而且冲击波造成的爆炸风还有灭火作用。,(4)造成中毒和环境污染。,表6-4部分可燃气体、蒸气的爆炸极限,6.1.4建筑起火的原因,1.生活和生产用火不慎2.违反生产安全制度3.电气设备设计、安装、使用及维护不当4.自然现象引起5.纵火6.建筑布局不合理，建筑材料选用不当,1.生活和生产用火不慎,我国城乡居民家庭火灾绝大多数为生活用火不慎引起。属于这类火灾的原因，大体有：吸烟不慎、炊事用火不慎、取暖用火不慎、灯火照明不慎、小孩玩火、燃放烟

9、花爆竹不慎、宗教活动用火不慎等。,2.违反生产安全制度,由于违反生产安全制度引起火灾的情况很多。例如，在易燃易爆的车间内动用明火，引起爆炸起火；将性质相抵触的物品混存在一起，引起燃烧爆炸；在用电、气焊焊接和切割时，没有采取相应的防火措施而酿成火灾；在机器运转过程中，不按时加油润滑，或没有清除附在机器轴承上面的杂物、废物，而使这些部位摩擦发热，引起附着物燃烧起火；电熨斗放在台板上，没有切断电源就离去，导致电熨斗过热，将台板烤燃引起火灾；化工生产设备失修，发生可燃气体、易燃可燃液体跑、冒、滴、漏现象，遇到明火燃烧或爆炸。,3.电气设备设计、安装、使用及维护不当,电气设备引起火灾的原因，主要有电气设

10、备超过负荷、电气线路接头接触不良、电气线路短路；照明灯具设置使用不当，如将功率较大的灯泡安装在木板、纸等可燃物附近，将日光灯的镇流器安装在可燃基座上，以及用纸或布做灯罩紧贴在灯泡表面上等；在易燃易爆的车间内使用非防爆型的电动机、灯具、开关等。,4.自然现象引起,(1)自燃。(2)雷击。(3)静电。(4)地震。,(1)自燃。,如大量堆积在库房里的油布、油纸，因为通风不好，内部发热，以致积热不散发生自燃。,(2)雷击。,雷电引起的火灾原因，大体上有三种：雷直接击在建筑物上发生的热效应、机械效应作用等；雷电产生的静电感应作用和电磁感应作用；高电位沿着电气线路或金属管道系统侵入建筑物内部。在雷击较多的

11、地区，建筑物上如果没有设置可靠的防雷保护设施，便有可能发生雷击起火。,(3)静电。,静电通常是由摩擦、撞击而产生的。因静电放电引起的火灾事故屡见不鲜。如易燃、可燃液体在塑料管中流动，由于摩擦产生静电，引起易燃、可燃液体燃烧爆炸；输送易燃液体流速过大，无导除静电设施或者导除静电设施不良，致使大量静电荷积聚，产生火花引起爆炸起火；在有大量爆炸性混合气体存在的地点，身上穿着的化纤织物的摩擦、塑料鞋底与地面的摩擦产生的静电，引起爆炸性混合气体爆炸等。,(4)地震。,发生地震时，人们急于疏散，往往来不及切断电源、熄灭炉火以及处理好易燃、易爆生产装备和危险物品等。因而伴随着地震发生，会有各种火灾发生。,5

12、.纵火,纵火分刑事犯罪纵火及精神病人纵火。,6.建筑布局不合理，建筑材料选用不当,在建筑布局方面，防火间距不符合消防安全要求，没有考虑风向、地势等因素对火灾蔓延的影响，往往会造成发生火灾时火烧连营，形成大面积火灾。,6.2室内火灾发展的过程,1.初期增长阶段(OA段)2.全盛阶段(AC段)3.衰退阶段(CD段),1.初期增长阶段(OA段),(1)最初着火的可燃物质燃烧完，而未延及其他的可燃物。(2)如果通风不足，则火灾可能自行熄灭，或受到通风供氧条件的支配，以很慢的燃烧速度继续燃烧。(3)如果存在足够的可燃物质，而且具有良好的通风条件，则火灾迅速发展到整个房间，使房间中的所有可燃物卷入燃烧之中

13、，从而使室内火灾进入到全面发展的猛烈燃烧阶段。要确保人员在火灾时安全疏散，应满足如下关系式(6-1),1.初期增长阶段(OA段),图6-1室内火灾温度时间曲线,2.全盛阶段(AC段),在火灾初起阶段后期，火灾范围迅速扩大，当火灾室内温度达到一定值时，聚积在室内的可燃气体突然起火，这时燃烧蔓延到了整个房间，室内可燃物都被引燃，温度迅速提高，燃烧比较稳定，直到室内燃烧产生的热与外围结构散失的热量接近平衡，否则温度继续上升，到达曲线C点的最高温度。,3.衰退阶段(CD段),在火灾全盛阶段后期，随着室内可燃物的挥发物质不断减少，以及可燃物数量减少，火灾燃烧速度递减，温度逐渐降低，当到达曲线C点时，室内

14、平均温度降到最高温度的80%,C点以后，表示火灾进入衰减熄灭阶段。,6.3火灾在全盛阶段的性状,6.3.1火灾荷载6.3.2火灾全盛阶段的燃烧速度6.3.3火灾持续时间6.3.4火灾温度6.3.5影响建筑火灾严重性的因素,为研究火灾的状况，把火灾室内单位地板面积上等效可燃木材的量称为火灾荷载，用q表示(6-2)对于火灾荷载密度，房间的特征参考面积可采用地板面积或室内总表面积。采用地板面积表示的火灾荷载密度表达式为(6-3)采用室内总表面积作为房间特征参考面积表示的火灾荷载密度表达式为(6-4),6.3.1火灾荷载,6.3.1火灾荷载,表6-5部分可燃物品的单位发热量,6.3.1火灾荷载,表6-

15、6陈设、家具、内部装修的发热量,6.3.1火灾荷载,(1)通过实际调查和实验确定各类建筑材料和设施的燃烧热值。(2)用概率统计的方法处理火灾荷载的分布形式。(3)鉴于建筑结构的可变荷载与火灾荷载的统计分布均服从极值I型分布，因此可以探讨在这两者之间建立某种逻辑联系，进而确定两者间的比值关系。,表6-8加拿大建筑物火灾荷载密度()(单位：MJ/),6.3.1火灾荷载,6.3.2火灾全盛阶段的燃烧速度,单位时间内可燃物烧掉的与木材发热量等效的质量称为燃烧速度。燃烧速度大小决定了室内火灾释放热量的多少，直接影响室内火灾温度的变化。,6.3.3火灾持续时间,持续时间t的经验公式为 (6-5),6.3.

16、3火灾持续时间,表6-9火灾荷载与燃烧持续时间对应表,6.3.4火灾温度,国际标准ISO834标准火灾升温曲线公式为(6-6),6.3.5影响建筑火灾严重性的因素,(1)可燃物的燃烧性能。(2)可燃物的数量(火灾荷载)。(3)可燃物的分布。(4)房间开口的面积和形状。(5)着火房间的大小和形状。(6)着火房间的热性能。,6.3.5影响建筑火灾严重性的因素,图6-2影响火灾严重性的因素,6.4火灾蔓延,6.4.1火灾蔓延的形式6.4.2火灾蔓延的途径,6.4.1火灾蔓延的形式,(1)直接延烧，即固体可燃物表面或易燃、可燃液体表面上的一点起火，通过导热升温点燃，使燃烧沿表面连续不断地向外发展下去，

17、引起燃烧。(2)热传导，即物体一端受热，通过物体热分子的运动把热量传到另一端，如火灾通过室内的暖气管道传热而引燃堆放在管道上的纸张等可燃物；火灾通过传导的方式进行蔓延，有两个特点：必须具有导热性好的媒介，如金属构件、薄壁构件或金属设备等；蔓延的距离较近，一般只传导到媒介周边介质。(3)热辐射，即热由热源以电磁波的形式直接发射到周围物体上，如室内初起火灾中的轰燃现象主要是热辐射的结果。,6.4.1火灾蔓延的形式,(4)热对流，就是炽热的燃烧产物(烟气)与冷空气间相互流动的现象，如烟气流窜到管道井、电梯井向上扩散到顶层而引起的火灾。(5)飞火，是指未烧尽的可燃物或火星飞落到可燃物上引起的火灾现象。

18、,6.4.2火灾蔓延的途径,1.火灾向横向蔓延2.火灾向竖向蔓延,1.火灾向横向蔓延,(1)未设防火分区。(2)洞口分隔不完善。(3)火灾在吊顶内部空间蔓延。(4)火灾通过隔墙、吊顶、地毯等蔓延。,(1)未设防火分区。,对于主体为耐火结构的建筑来说，造成水平蔓延的主要原因之一是，建筑物内未设水平防火分区，没有防火墙及相应的防火门等形成控制火灾的区域空间。,(2)洞口分隔不完善。,对于耐火建筑来说，火灾横向蔓延的另一途径是洞口处的分隔处理不完善。,(3)火灾在吊顶内部空间蔓延。,目前，高层建筑采用框架结构，竣工时往往是个大的通间，最后由客户自行分隔、装修。有不少装设吊顶的高层建筑，房间之间、房间

19、与走廊之间的分隔墙只做到吊顶底皮，吊顶的上部仍为连通空间，一旦起火极易在吊顶内部蔓延，且难以及时发现，导致灾情扩大；就是没有设吊顶，隔墙如果不砌到结构底部，留有孔洞或连通空间，也会成为火灾蔓延和烟气扩散的途径。,(4)火灾通过隔墙、吊顶、地毯等蔓延。,可燃构件与装饰物在火灾时直接成为火灾荷载，由于它们的燃烧而导致火灾扩大的例子有很多。,2.火灾向竖向蔓延,(1)火势通过竖井蔓延。(2)火势朝天棚顶部蔓延。(3)火势由外墙窗口向上蔓延。,(1)火势通过竖井蔓延。,在现代建筑中，根据使用功能的需要，需要设置各种竖井，如通风井、排气井、管道井、垃圾井、电梯井、楼梯间、天井、中庭等。,(2)火势朝天棚顶部蔓延。,烟气受气流控制向上升腾，主要造成烟扩散，如通过吊顶的人孔或通风口等。火势或者通过金属管道热传导扩散火灾，或者通过通风管道扩大火势，此外还可能把火灾烟气吸入通风管道使远离火灾房间的人员发生烟中毒。,(3)火势由外墙窗口向上蔓延。,火灾通过外墙窗口向外蔓延的途径，一方面是火焰的热幅射穿过窗口烤着相邻建筑物，另一方面是靠火舌直接烧向屋檐或上层。为了防治火势蔓延，要求上、下层窗口之间的距离尽可能大些。,