火灾安全基础知识
一、燃烧与火灾
（一）燃烧与火灾的定义、条件和过程
1. 燃烧的定义
燃烧是物质与氧化物之间的放热反应，它通常会在同时释放出火焰或可见光。
2．火灾的定义
火灾是火失去控制蔓延而形成的一种灾害性燃烧现象，它通常造成人或物的损失。
3．燃烧和火灾发生的必要条件
同时具备氧气、可燃物、点火源，即火的三要素，简称火三角。这三个要素缺少任何一个，燃烧不能发生和维持，因此火的三要素是火灾燃烧的必要条件。在火灾防治中，如果能够阻断火三角的任何一个要素就可以扑灭火灾。
4．不同可燃物燃烧的过程
火灾中气态可燃物通常为扩散燃烧，即可燃物和氧气边混合边燃烧；液态可燃物(包括受热后先液化后燃烧的固态可燃物)、通常先是蒸发为可燃蒸气，可燃蒸气与氧化剂再发生燃烧；固态可燃物先是通过热解等过程产生可燃气体，可燃气体与氧化剂再发生燃烧。
(二)、火灾的分类
按燃料性质，火灾又可分为A类、B类、C类和D类火灾。A类火灾是固体物质火灾；B类火灾为液体或可熔化的固体火灾；C类火灾为气体火灾；D类火灾为金属火灾。
(三)、 闪燃、阴燃、爆燃、自燃的概念
(1)、闪燃。可燃物表面或上方在很短时间内(0～1 s)、重复出现火焰一闪即灭的现象。
(2)、阴燃。没有火焰和可见光的燃烧。
(3)、爆燃。伴随爆炸的燃烧波，以亚音速传播。
(4)、自燃。由于自加热引起的自发引燃。自加热可以是内部发热反应引起的温度升高，也可以是由于通电发热而产生的温度升高。
(四)、 闪点、燃点、自燃点的定义
(1)、闪点。在规定条件下，材料或制品加热到释放出的气体瞬间着火并出现火焰的最低温度。
(2)、燃点。在规定的条件下，用标准火焰使材料引燃并继续燃烧一段时间所需的最低温度。
(3)、自燃点。在规定条件下．不用任何辅助引燃能源而达到引燃的最低温度。
(五)、 火灾防治途径和阻燃方法
1. 火灾防治途径
火灾防治途径一般分为设计与评估、阻燃、火灾探测、灭火等。在建筑及工程的设计阶段就可以考虑到火灾安全，进行安全设计，对已有的建筑和工程可以进行危险性评估，从而确定人员和财产的火灾安全性能；对于建筑材料和结构可以进行阻燃处理，降低火灾发生的概率和发展的速率；一旦火灾发生，要准确、及时地发现它．并克服误报警因素；发现火灾之后，要合理配置资源，迅速、安全地扑灭火灾。目前，火灾防治的趋势是“清洁阻燃、智能探测、清洁高效灭火、性能化设计与评估”。火灾防治途径环环相扣，就构成了火灾防治系统。
2. 阻燃
高分子材料已广泛应用到工业、民用和建筑等各个领域，由于这些材料大部分是由碳氢元素组成且易燃，具有潜在的火灾危险性。采用高分子材料阻燃化技术可以克服或降低高分子材料的可燃性，减少火灾的发生及蔓延。
高分子材料阻燃化技术主要通过阻燃剂使聚合物不容易着火或着火后其燃烧速度变慢。阻燃剂按其使用方法分为反应型和添加型两种。
（1）添加型阻燃剂可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂，它们和树脂进行机械混合后赋予树脂一定的阻燃性能，主要用于聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯等树脂中。它的优点是使用方便、适应面广，但对聚合物的使用性能有较大的影响。
（2）反应型阻燃剂是作为一种反应单体参加反应，使聚合物本身含有阻燃成分。多用于缩聚反应，如聚氨酯、不饱和聚酯、环氧树脂、聚碳酸醋等。反应型阻燃剂具有赋予组成物或聚合物永久阻燃性的优点。
阻燃剂大多数是元素周期表中的第VA，ⅦA和ⅢA族元素的化合物。如第VA族的氮、磷、砷、锑和铋的化合物，第ⅦA族的氯和溴的化合物以及第ⅢA族的硼、铝的化合物。此外硅、镁和钼的化合物也可作阻燃剂使用。其中最常用和最重要的是磷、氯、溴、锑和铝的化合物。
理想的阻燃剂应当是无色，易于加入聚合物或组成物中，与其他组分相容性好，对热和光的反应稳定，且具有良好的阻燃性和非迁移性，对聚合物的物理性能没有明显的不利影响。另一方面，阻燃剂本身的毒性较小，当加入到聚合物后不增加材料燃烧过程中的毒性。
在人们对阻燃剂及阻燃材料需求量增大的同时，人们对阻燃剂及阻燃材料的性能要求也更加多面化。到目前为止，绝大多数阻燃剂不能同时满足上述这些性能要求，往往是增加阻燃性能的同时影响材料的其他性能。因此，综合性能优化的阻燃技术是将阻燃性能、物理性能和应用性相互和谐统一，满足材料的使用要求及减少火灾风险。
目前广泛使用的含卤材料具有优良的阻燃性。但是当火灾发生时，由于这些材料的分解和燃烧时会产生大量烟雾，其主要起阻燃的卤化氢是有毒、有腐蚀性的气体，从而妨碍救火和人员的疏散，腐蚀仪器和设备，造成“二次灾害”。因此，它将被逐渐淘汰，取而代之的是更为清洁、环保的综合性能优化的阻燃技术及其产品。
（六）典型火灾的发展规律
初起期、发展期、最盛期和熄灭期。初起期是火灾从无到有开始发生的阶段，这一阶段可燃物的热解过程至关重要；发展期是火势由小到大发展的阶段，这一阶段通常满足时间平方规律，即火灾热释放速率随时间的平方非线性发展，轰燃就发生在这一阶段；最盛期的火灾燃烧方式是通风控制火势的大小由建筑物的通风情况决定；熄灭期是火灾由最盛期开始消减直至熄灭的阶段，熄灭的原因可以是燃料不足、灭火系统的作用等。由于建筑物可燃物、通风等条件的不同，建筑火灾有可能达不到最盛期，而是缓慢发展后就熄灭了。
（七）火灾探测原理与方法
1.火灾探测
火灾探测报警系统本身并不能影响火灾的自然发展进程，其主要作用是及时将火灾迹象通知有关人员，以便他们准备疏散或组织灭火，延长建筑物可供疏散的时间并通过联动系统启动其他消防设施。在火灾的早期阶段，准确的探测到火情并迅速报警，对于及时组织有序快速疏散、积极有效地控制火灾的蔓延、快速灭火和减少火灾损失都具有重要的意义。
2. 火灾探测的基本原理
在火灾的孕育与初期阶段，建筑物内会出现不少特殊现象或征兆，如发热、发光、发声以及散发出烟尘、可燃气体、特殊气味等。这些特性是物质燃烧过程中发生物质转换和能量转换的结果，为早期发现火灾、进行火灾探测提供了依据。深人分析火灾早期现象的特征，从中提取出可用于火灾探测的信息是一项极其重要的工作。按照探测元件与探测对象的关系，火灾探测原理可分为接触式和非接触式两种基本类型。
1）接触式探测
在火灾的初期阶段，烟气是反映火灾特征的主要方面。接触式探测就是利用某种装置直接接触烟气来实现火灾探测的，只有当烟气到达该装置所安装的位置时感受元件方可发生响应。烟气的浓度、温度、特殊产物的含量等都是探测火灾的常用参数。在普通建筑物中使用最多的是点式探测器，它们有一个直径约10Cm壳体，其内部安装了某种感受烟气浓度、温度或代表燃烧产物(如CO)、的元件，当进入壳体的烟气所具有的浓度或温度达到所用元件的设定危险阈值时便发出报警。在某些特殊场合下，接触式探测器也可做成线型，如适宜在电缆沟内使用的缆线式感温探测器，它们是根据缆线所在空间环境的温度变化来判断火灾的。
2）非接触式探测
非接触式火灾探测器主要是根据火焰或烟气的光学效果进行探测的。由于探测元件不必触及烟气，可以在离起火点较远的位置进行探测，所以探测速度较快，适宜探测那些发展较快的火灾。这类探测器主要有光束对射式探测器、感光(火焰)、式探测器和图像式探测器。
（1）光束式探测器是将发光元件和受光元件分成两个部件，分别安装在建筑空间的两个位置。当有烟气从两者之间通过时，烟气浓度致使光路之间的减光量达到报警阈值时，便可发出火灾报警信号。
（2）火焰式探测器利用光电效应探测火灾，主要探测火焰发出的紫外光或红外光，而不用可见光波段，因为它不易有效地把火焰的辐射与周围环境的背景辐射区别开来。
（3）图像式探测器是利用摄像原理发现火灾的，目前主要采取红外摄像与日光盲热释电预警器件进行复合。一旦发生火灾，火源及相关区域必然发出一定的红外辐射。在远处的摄像机发现这种信号后，便输入到计算机中进行综合分析。若判定确实是火灾信号，则立即发出报警。由于它所给出的是图像信号，因此具有很强的可视和火源空间定位功能，有助于减少误报警和缩短火灾确认时间，增加人员疏散时间和实现早期灭火。
（八）灭火的原理，灭火方法的分类及特点
1. 灭火剂
1）气体灭火剂
气体灭火剂的使用最早始于19世纪末期。由于气体灭火剂具有施放后对保护设备无污染、无损害等优点，其防护对象逐步向各种不同领域扩充。由于二氧化碳的来源较广，利用隔绝空气后的窒息作用可成功抑制火灾，因此早期的气体灭火剂主要采用二氧化碳。在研究二氧化碳灭火系统的同时，国际社会及一些西方发达国家不断地开发新型气体灭火剂，经过几十年研究，终于发现卤代烷1211、1301灭火剂具有优良的灭火性能，因此在一段时间内卤代烷灭火剂基本统治了整个气体灭火领域。后来，人们逐渐发现释放后的卤代烷灭火剂与大气层的臭氧会发生反应，致使臭氧层出现空洞，使生存环境恶化。因此，国家环保局于1994年专门发出《关于非必要场所停止再配置卤代烷灭火器的通知》。
在淘汰卤代烷灭火剂的同时，促使人们寻找新的环保气体替代。其中被列为国际标准草案ISO 14520的替代物有14种，综合各种替代物的环保性能及经济分析，七氟丙烷灭火剂最具推广价值。该灭火剂属于含氢氟烃类灭火剂，国外称为FM一200，具有灭火浓度低、灭火效率高、对大气无污染的优点。另外，混合气体IG一541灭火剂同样对大气层具有无污染的特点，现已逐步并始使用。它是由氮气、氩气、二氧化碳自然组合的一种混合物，平时以气态形式储存，所以喷放时不会形成浓雾或造成视野不清，使人员在火灾时能清楚地分辨逃生方向且对人体基本无害。
2）泡沫灭火剂
高倍数泡沫灭火系统替代低倍数泡沫灭火系统是当今发展的趋势。高倍数泡沫灭火剂的发泡倍数高(201—1000倍)、，能在短时间内迅速充满着火空间，特别适用于扑灭大空间火灾，并具有灭火速度快的优点；低倍数泡沫灭火剂主要靠泡沫覆盖着火对象表面，将空气隔绝而灭火，且伴有水渍损失，所以它对液化烃的流淌火灾、地下工程、船舶、贵重仪器设备和物品的灭火是无能为力的。高倍数泡沫灭火技术已被各工业发达国家应用到石油化工、冶金、地下工程、大型仓库和贵重仪器库房等场所。尤其在近10年来，高倍数泡沫灭火技术多次在油罐区、液化烃罐区、地下油库、汽车库、油轮、冷库等场所扑救失控性大火时起到决定性作用。
2. 烟气控制
烟气控制指所有可以单独或组合起来使用以减轻或消除火灾烟气危害的方法。建筑物发生火灾后，有效的烟气控制是保护人民生命财产安全的重要手段。主要有两条途径：一是挡烟，二是排烟。挡烟是指用某些耐火性能好的物体或材料把烟气阻挡在某些限定区域，不让它流到可对人和物产生危害的地方。这种方法适用于建筑物与起火区设有开口、缝隙或漏洞的区域。排烟就是使烟气沿着对人和物没有危害的渠道排到建筑外，从而消除烟气的有害影响。排烟有自然排烟和机械排烟两种形式。
排烟囱、排烟井是建筑物中常见的自然排烟形式，它们主要适用于烟气具有足够大的浮力、可能克服其他阻碍烟气流动的驱动力的区域。机械排烟可克服自然排烟的局限，有效地排出烟气。
1)、防烟分隔（Compartmentation）
在建筑物中，墙壁、隔板、楼板和其他阻挡物都可作为防烟分隔，它们能使离火源较远的空间不受或少受烟气的影响。这些物体可以单独使用(有人称之为被动式防烟分隔)、，也可与加压方式配合使用。防烟分隔物本身也存在一定的烟气泄漏，泄漏量由该物体缝隙的大小、形状以及该物体两侧的压差决定。
2)、非火源区的烟气稀释（Dilution）
烟气稀释又称烟气净化、烟气清除或烟气置换。比如开门就是一种烟气稀释方法。当烟气由一个空间泄漏到另一空间时。采取烟气稀释可使后一空间的烟气或粒子浓度控制在人可承受的程度。若烟气泄漏量与所保护空间的体积或进出该空间的净化空气流率相比较小时，这种方法很有效。烟气稀释对火灾扑灭后清除烟气也很有用处。
3)、加压控制（Pressurization）
使用风机可在防烟分隔物的两侧造成压差，从而控制烟气流过。
4)、空气流（Airflow）
在铁路和公路隧道、地下铁道的火灾烟气控制中，空气流用得很广泛。用这种方法阻止烟气运动需要很大的空气流率，而空气流又会给火灾提供氧气，因此它需要较复杂的控制。通常在建筑物内的应用不很多。空气流是控制烟气的基本方法之一，除了大火已被抑制或燃料已被控制的少数情况外，一般不采用这种方法。
5)、浮力（Buoyancy）
在风机驱动和自然通风系统中，都经常利用热烟气的浮力机制排烟，大空间的风机通风已广泛用在中庭和购物中心大厅中，与此相关的一个问题是水喷头喷出的液体会冷却烟气，使其浮力减少，从而降低这种系统的排烟效率。
九）火灾危险性分析
随着我国经济建设和城市化的快速发展，大型复杂的现代建筑物越来越多地涌现。由于这些建筑与传统建筑在使用功能、建筑材料、结构形式、空间大小、配套设施等方面有很大的不同，给防火安全带来很多新的问题。
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