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　　一级消防工程师《技术实务》章节考点：燃烧产物

　　燃烧产生的物质、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，主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，燃烧生成的其他一般有一氧化碳、二氧化碳、丙烯醛、氮化氢、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(气)、H被氧化生成的H2O(液)、S被氧化生成的SO2(气)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至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。炭粒子的形成过程比较复杂。例如炭氢可燃物在燃烧过程中，会因受热裂解产生一系列中间产物，中间产物还会进一步裂解成更小的碎片，这些小碎片会发生脱氢、聚合、环化等反应，最后形成石墨化碳粒子，构成了烟。

　　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、南膜、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，其应用广泛而且容易燃烧。高聚物在燃烧(或分解)过程中，会产生CO、 NOx (氮氧化物)、HCI、HF、 S02及COCI2 (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、来纤维素和木质素，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。当木材接触火源时，加热到约110℃时就被干燥并蒸发出极少量的树脂;加热到130℃时开始分解，产物主要是水蒸气和二氧化碳;加热到220- 250℃时开始变色并炭化，分解产物主要是一氧化碳、氢气和碳氢化合物;加热到300℃以上，有形结构开始断裂，在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炭化层表面逸出。随着炭化深度的增加，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。表1-1-4列出了一般木材在不同温度下分解产生的气体组成。

　　2. 煤的燃烧产物

　　煤主要由C、 H、 0、 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;在500-750℃时，半焦开始热解，并析出大量含氧较多的气体;760 -1000℃时，半焦继续热解，析出少量以氢为主的气体，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，但其中用燃组分含量却增多。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。根据熔点和沸点不间，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→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。

　　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，火灾中死亡人员中的大约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CO、HCN、SO2、N02等。这些气体均对人体有不同程度的危害。常见的有害气体的来源、生理作用及致死浓度如下表所示：

　　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下表

　　除毒性之外，燃烧产生的烟气还具有一定的减光性。通常可见光波长(λ)为0.4-0.7μm，一般火灾烟气中的烟粒子粒径(d)为几微米到几十微米，由于d>2λ，烟粒子对可见光是不透明的。烟气在火场中弥漫，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。