消防工程師考試金牌培訓機構幫考網為大家整理高頻考點：燃燒產物

       燃燒產生的物質，其成分取決于可燃物的組成和燃燒條件。大部分可燃物屬于有機化合 物，主要由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成，燃燒生成的氣體一般有一氧化碳、二氧化碳、丙 烯醒、氯化氫、二氧化硫等。

       一、燃燒產物的概念

       由燃燒或熱解作用產生的全部物質稱為燃燒產物，分為完全燃燒產物和不完全燃燒產物。 完全燃燒產物是指可燃物中的 C 被氧化生成 CO2 (氣)、 H 被氧化生成 H2 0 (液)、 S 被氧化生成 S02 (氣)等;而 CO、 NH3、醇類、醒類、酷類等是不完全燃燒產物。 燃燒產物的數量、組 成等隨物質的化學組成及溫度、空氣的供給情況等的變化而不同。 燃燒產物中的煙主要是燃燒或熱解作用所產生的懸浮于大氣中能被人們看到的直徑一般在 10-7 - 10-4 cm 的極小的炭黑粒子;大直徑的粒子容易由煙中落下來，稱為煙塵或炭黑。炭粒子 的形成過程比較復雜。例如，碳氫可燃物在燃燒過程中，會因受熱裂解產生一系列中間產物， 中間產物還會進一步裂解成更小的碎片，這些小碎片會發(fā)生脫氫、聚合、環(huán)化等反應，最后形 成石墨化炭粒子，構成了煙。

       二、幾類典型物質的燃燒產物

       不同類型可燃物的燃燒特性及其燃燒產物是有差別的，以下介紹三類常見材料的燃燒產物。

       (一)高聚物的燃燒產物 

       有機高分子化合物(簡稱高聚物) ，主要是以煤、石油、天然氣為原料制得，如塑料、橡 膠、合成纖維、薄膜、膠粘劑和涂料等。其中，塑料、橡膠和合成纖維是人們熟知的三大合成 有機高分子化合物，其應用廣泛且容易燃燒。 

       高聚物的燃燒過程十分復雜，包括一系列的物理和化學變化，主要分為受熱軟化熔融、熱 分解、著火燃燒等階段。其中，熱分解是其燃燒的關鍵階段，高聚物的燃燒主要是分解產物巾 的可燃性氣體的燃燒。高聚物的燃燒與熱源溫度、物質的理化特性和環(huán)境氧濃度等因素密切相 關。不同高聚物著火燃燒的難易程度有很大差別。從總體上講，其燃燒具有發(fā)熱量較高、燃燒 速度較快、發(fā)煙量較大等特點，并且會在燃燒(或分解)過程中產生 CO、 NOx (氮氧化物)、 HCl、 HF、 S02 及 COC12( 光氣)等有害氣體，危害性較大。不同類型的高聚物在燃燒(或分解) 過程中會產生不同類別的產物。只含碳和氫的高聚物，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯燃燒時有 熔滴，易產生 CO 氣體。含有氧的高聚物，如有機玻璃、賽璐珞等，燃燒時變軟，無熔滴，同 樣產生 CO 氣體。 含有氮的高聚物，如三聚氨膠甲醒樹脂、尼龍等.燃燒情況比較復雜，燃燒 時有熔滴，會產生 CO、 NO 、 HCN 等有毒氣體。含有氯的高聚物，如聚氯乙烯等，燃燒時無熔 滴，有炭瘤，并產生 HCl 氣體，有毒且潛于水后有腐蝕性。有木粉填料的盼醒樹脂燃燒時會放 出有毒的酣蒸氣。 

       (二)木材和煤的燃燒產物 

       木材和煤是典型的固體可燃物質。它們是由多種元素組成的、復雜天然高聚物的淚合物， 成分不單一 ，并且是非均質的。 

       1.木材的燃燒產物 木材的主要成分是纖維素、半纖維素和木質素，由碳、氧、氫和氮等元素組成。 木材 的燃燒存在兩個比較明顯的階段:一是有焰燃燒階段，即木材的熱分解產物的燃燒; 二是無 焰燃燒階段，即木炭的表面燃燒。單塊木料的燃燒行為受到多種自身因素的影響，如紋理結 構、密度、含水量、比表面積等;木垛的燃燒還取決于通風狀況，與木垛堆放的緊密程度有關。 

       木材巾的主要成分在不同溫度下分解并釋放揮發(fā)分，一般為:半纖維素 2∞- 260 0C分解; 纖維素 240 - 350"C分解;木質素 280 - 5ω℃分解。當木材接觸火源時，加熱到約 110"C時就 被干燥并蒸發(fā)出極少量的樹脂;加熱到 130"C時開始分解，產物主要是水蒸氣和二氧化碳;加熱到 220 - 250'C時開始變色井炭化，分解產物主要是一氧化碳、氫和碳氫化合物;力n熱到 300'C 以上，有形結構開始斷裂，在木材表面垂直于紋理方向上木炭層出現小裂紋，這就使揮發(fā)物容 易通過炭化層表面逸出。隨著炭化深度的增加，裂縫逐漸加寬，結果產生"龜裂"現象。此 時，木材發(fā)生劇烈的熱分解。表 l 一 1-4 列出了一般木材在不同溫度下分解產生的氣體組成。

       2. 煤的燃燒產物 

       煤主要由碳、氫、氧、氮和硫等元素組成。 煤的燃燒過程幾乎同時存在有焰燃燒和無焰 燃燒，主要受炭化程度、顆粒度、巖石學組成、風化情況及含水量等多種因素影響。一般情況 下，煤受熱時，低于 105'C時主要析出其中的吸留氣體和水分 200 - 300"C時開始析出氣態(tài) 產物，如 CO、 CO2 等，煤粒變軟成為塑性狀態(tài) 300 - 550"C時開始析出焦油和 CH4 及其同系 物、不飽和;怪及 CO、 CO2 等氣體 500 - 750"C時，半焦開始熱解，并析出大量含氫較多的氣 體 760 - 1 OOO"C時，半焦繼續(xù)熱解，析出少量以氫為主的氣體，半焦變成高溫焦炭。煤熱分 解產生揮發(fā)分的組分及其含量主要取決于煤的炭化程度和溫度。炭化程度加深，揮發(fā)分析出量 減少，但其中可燃組分含量卻增多;加熱溫度越高，揮發(fā)分逸出量就越多。 

       (三) 金屬的燃燒產物 

       金屬燃燒通常熱值大、溫度高，某些金屬燃燒時火焰具有特征顏色，見表 1一 1-5。金 屬燃燒的難易程度與比表面積關系極大，其燃燒能力還取決于金屬本身及其氧化物的物理、化 學性質，其中金屬及其氧化物的熔點和沸點對其燃燒能力的影響比較顯著。根據熔點和沸點不 同，通常將金屬分為揮發(fā)金屬和不揮發(fā)金屬。

       揮發(fā)金屬(如 Li、 Na、 K、 Mg、 Ca 等)在空氣中容易著火燃燒，熔融成金屬液體，它們的沸點一般低于其氧化物的熔點 (K 除外) ，因此在其表面能夠生成固體氧化物。由于金屬氧化 物的多孔性，金屬繼續(xù)被氧化和加熱，經過一段時間后，金屬被熔化并開始蒸發(fā)，蒸發(fā)出的蒸 氣通過多孔的固體氧化物擴散進人空氣中。 

       不揮發(fā)金屬(如 M、 Ti、 Zr 等)因其氧化物的熔點低于金屬的沸點，則在燃燒時熔融金屬 表面形成一層氧化物。這層氧化物在很大程度上阻礙了金屬和空氣中氧的接觸，從而減緩了金屬 被氧化。但這類金屬在粉末狀、氣熔膠狀、刨花狀時，在空氣中燃燒得很激烈，并且不生成 煙。

       三、燃燒產物的危害性

       統(tǒng)計資料表明，火災中死亡人員中的大約 759毛是由于吸人毒性氣體而致死的。燃燒產物 中含有大量的有毒成分，如 CO、 HCN、 SOz、 NOz 等。這些氣體均對人體有不同程度的危害。 常見的有害氣體的來源、生理作用及致死濃度見表 1一 1-6。

       二氧化碳和一氧化碳是燃燒產生的兩種主要燃燒產物。其中，二氧化碳雖然無毒，但當 達到一定的濃度時，會剌激人的呼吸中樞，導致呼吸急促、煙氣吸入量增加，并且還會引起頭 痛、神志不清等癥狀。而一氧化碳是火災中致死的主要燃燒產物之一，其毒性在于對血液中 血紅蛋白的高親和性，其對血紅蛋白的親和力比氧氣高出 250 倍，因而，它能夠阻礙人體血液 中氧氣的輸送，引起頭痛、虛脫、神志不清等癥狀和肌肉調節(jié)障礙等。一氧化碳對人的影響見 表 1-1-70

       除毒性之外，燃燒產生的煙氣還具有一定的減光性。通?？梢姽獠ㄩL (λ) 為 0.4 - 0.7μm， 一般火災煙氣中的煙粒子粒徑 (d) 為幾微米到幾十微米，由于 d> 2λ，故煙粒子對可見光是不透明的。煙氣在火場上彌漫，會嚴重影響人們的視線，使人們難以辨別火勢發(fā)展方向和尋找 安全疏散路線。同時，煙氣中有些氣體對人的眼睛有極大的刺激性，會降低人的能見度。

 ①為保持與消防行業(yè)標準的一致性，本書仍使用 ppm 為濃度單位。