2019一级消防工程师技术实务考点及例题:燃烧产物

发布时间:2019-06-05 16:34:46 来源:网络整理 浏览次数:

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第三节 燃烧产物

知识点:燃烧产物及其危害性

火灾中因燃烧而产生一类物质,其成分取决于可燃物的组成和燃烧条件。大部分可燃物属于有机化合物,它们主要由碳、氢、氧、氮、硫、磷等元素组成,燃烧生成的气体一般有一氧化碳、氰化氢、二氧化碳、丙烯醛、氯化氢、二氧化硫等。

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,有完全燃烧产物和不完全燃烧产物之分。完全燃烧产物是指可燃物中的C被氧化生成的CO2(二氧化碳)、H被氧化生成的H2O(水)、S被氧化生成的SO2(二氧化硫)等;而CO、NH3、醇类、醛类、醚类等是不完全燃烧产物。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。

燃烧产物中的烟主要是燃烧或热解作用所产生的悬浮于大气中能被人们看到的直径一般在10-7~10-4cm之间的极小的炭黑粒子,大直径的粒子容易由烟中落下来称为烟尘或炭黑。

二、几类典型物质的燃烧产物

按照构成状态可将物质分为纯净物和混合物。由一种物质构成的称为纯净物(即只能写出一个化学分子式的),由不同物质构成的称为混合物。

(一)高聚物的燃烧产物

有机高分子化合物(简称高聚物),主要是以煤、石油、天然气为原料制得的,如塑料、橡胶、合成纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中,塑料、橡胶和纤维是人们熟知的3大合成有机高分子化合物,其应用广泛且容易燃烧。

高聚物在燃烧(或分解)过程中,会产生CO、NOx (氮氧化物)、HCl、HF、SO2 及COCl2 (光气)等有害气体,对火场人员的生命安全构成极大的威胁。

(二)木材和煤的燃烧产物

木材、煤等固体是火灾中最常见的可燃物质。它们是由多种元素组成的、复杂天然高聚物的混合物,成分不单一,并且是非均质的。

1.木材的燃烧产物

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。各主要成分在不同温度下分解并释放挥发分,一般为:半纤维素200~260℃分解;纤维素240~350℃分解;木质素280~500℃分解。

当木材加热到约110℃时——干燥——蒸发出极少量的树脂;

130℃——开始分解——水蒸气和二氧化碳;

220~ 250℃——变色并碳化——一氧化碳、氢气和碳氢化合物;

300℃——有形结构开始断裂——木材表面垂直于纹理方向上木炭层出现小裂纹,这就使挥发物容易通过碳化层表面逸出。

随着碳化深度的增加,裂缝逐渐加宽,结果产生“龟裂”现象。此时木材发生剧烈的热分解。

2.煤的燃烧产物

煤主要由C、H、O、N和S等元素组成。一般情况下,煤受热时,低于105℃,主要析出其中的吸留气体和水分;

200~300℃时开始析出气态产物,如CO、CO2等,煤粒变软成为塑性状态;

300~550℃时开始析出焦油和CH4及其同系物、不饱和烃及CO、CO2等气体;

500~750℃时,半焦开始热解,并析出大量含氢较多的气体;

760~1000℃时,半焦继续热解,析出少量氢为主的气体,半焦变成高温焦炭。

煤热分解产生挥发分的组分及其含量主要取决于煤的炭化程度和温度。炭化程度加深,挥发分析出量减少,但其中可燃组分含量却增多。加热温度越高,挥发分逸出量就越多。

(三)金属的燃烧产物

金属的燃烧能力取决于金属本身及其氧化物的物理、化学性质。根据熔点和沸点不同,通常将金属分为挥发金属和不挥发金属。

挥发金属(如Li、NA、K等)在空气中容易着火燃烧,熔融成金属液体,它们的沸点一般低于其氧化物的熔点(K除外),因此在其表面能够生成固体氧化物。由于金属氧化物的多孔性,金属继续被氧化和加热,经过一段时间后,金属被熔化并开始蒸发,蒸发出的蒸气通过多孔的固体氧化物扩散进入空气中。

不挥发金属因其氧化物的熔点低于金属的沸点,则在燃烧时熔融金属表面形成一层氧化物。这层氧化物在很大程度上阻碍了金属和空气中氧的接触,从而减缓了金属被氧化。但这类金属在粉末状、气熔胶状、刨花状时在空气中燃烧进行得很激烈,并且不生成烟。

三、燃烧产物的危害性

统计资料表明,火灾中死亡人数大约75%是由于吸入毒性气体而致死的。燃烧产物中含有大量的有毒成分,如一氧化碳、氰化氢、二氧化硫、二氧化氮等。这些气体均对人体有不同程度的危害。

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,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。

而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,它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。一氧化碳对人的影响见表1。

表1 一氧化碳对人的影响

影响情况

CO浓度(ppm)

碳氧血红蛋白浓度(%)

在其中工作8h的允许浓度

50

暴露1h不产生
明显影响的浓度

400~500

1h暴露后有明显
影响的浓度

600~700

1h暴露后引起不适,
但无危险症状的浓度

1000~1200

暴露1h后有危险的浓度

1500~2000

35

在1h内即会致死的浓度

4000及以上

50

除毒性之外,燃烧产生的烟气还具有一定的减光性。烟粒子对可见光是不透明的。烟气在火场上弥漫,会严重影响人们的视线,使人们难以辨别火势发展方向和寻找安全疏散路线。同时,烟气中有些气体对人的眼睛有极大的刺激性,降低能见度。

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