火災安全基礎知識
一、燃燒與火災
（一）燃燒與火災的定義、條件和過程
1. 燃燒的定義
燃燒是物質與氧化物之間的放熱反應，它通常會在同時釋放出火焰或可見光。
2．火災的定義
火災是火失去控制蔓延而形成的一種災害性燃燒現象，它通常造成人或物的損失。
3．燃燒和火災發生的必要條件
同時具備氧氣、可燃物、點火源，即火的三要素，簡稱火三角。這三個要素缺少任何一個，燃燒不能發生和維持，因此火的三要素是火災燃燒的必要條件。在火災防治中，如果能夠阻斷火三角的任何一個要素就可以撲滅火災。
4．不同可燃物燃燒的過程
火災中氣態可燃物通常為擴散燃燒，即可燃物和氧氣邊混合邊燃燒；液態可燃物(包括受熱后先液化后燃燒的固態可燃物)、通常先是蒸發為可燃蒸氣，可燃蒸氣與氧化劑再發生燃燒；固態可燃物先是通過熱解等過程產生可燃氣體，可燃氣體與氧化劑再發生燃燒。
(二)、火災的分類
按燃料性質，火災又可分為A類、B類、C類和D類火災。A類火災是固體物質火災；B類火災為液體或可熔化的固體火災；C類火災為氣體火災；D類火災為金屬火災。
(三)、 閃燃、陰燃、爆燃、自燃的概念
(1)、閃燃。可燃物表面或上方在很短時間內(0～1 s)、重復出現火焰一閃即滅的現象。
(2)、陰燃。沒有火焰和可見光的燃燒。
(3)、爆燃。伴隨爆炸的燃燒波，以亞音速傳播。
(4)、自燃。由于自加熱引起的自發引燃。自加熱可以是內部發熱反應引起的溫度升高，也可以是由于通電發熱而產生的溫度升高。
(四)、 閃點、燃點、自燃點的定義
(1)、閃點。在規定條件下，材料或制品加熱到釋放出的氣體瞬間著火并出現火焰的最低溫度。
(2)、燃點。在規定的條件下，用標準火焰使材料引燃并繼續燃燒一段時間所需的最低溫度。
(3)、自燃點。在規定條件下．不用任何輔助引燃能源而達到引燃的最低溫度。
(五)、 火災防治途徑和阻燃方法
1. 火災防治途徑
火災防治途徑一般分為設計與評估、阻燃、火災探測、滅火等。在建筑及工程的設計階段就可以考慮到火災安全，進行安全設計，對已有的建筑和工程可以進行危險性評估，從而確定人員和財產的火災安全性能；對于建筑材料和結構可以進行阻燃處理，降低火災發生的概率和發展的速率；一旦火災發生，要準確、及時地發現它．并克服誤報警因素；發現火災之后，要合理配置資源，迅速、安全地撲滅火災。目前，火災防治的趨勢是“清潔阻燃、智能探測、清潔高效滅火、性能化設計與評估”。火災防治途徑環環相扣，就構成了火災防治系統。
2. 阻燃
高分子材料已廣泛應用到工業、民用和建筑等各個領域，由于這些材料大部分是由碳氫元素組成且易燃，具有潛在的火災危險性。采用高分子材料阻燃化技術可以克服或降低高分子材料的可燃性，減少火災的發生及蔓延。
高分子材料阻燃化技術主要通過阻燃劑使聚合物不容易著火或著火后其燃燒速度變慢。阻燃劑按其使用方法分為反應型和添加型兩種。
（1）添加型阻燃劑可分為有機阻燃劑和無機阻燃劑，它們和樹脂進行機械混合后賦予樹脂一定的阻燃性能，主要用于聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯等樹脂中。它的優點是使用方便、適應面廣，但對聚合物的使用性能有較大的影響。
（2）反應型阻燃劑是作為一種反應單體參加反應，使聚合物本身含有阻燃成分。多用于縮聚反應，如聚氨酯、不飽和聚酯、環氧樹脂、聚碳酸醋等。反應型阻燃劑具有賦予組成物或聚合物永久阻燃性的優點。
阻燃劑大多數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、銻和鉍的化合物，第ⅦA族的氯和溴的化合物以及第ⅢA族的硼、鋁的化合物。此外硅、鎂和鉬的化合物也可作阻燃劑使用。其中最常用和最重要的是磷、氯、溴、銻和鋁的化合物。
理想的阻燃劑應當是無色，易于加入聚合物或組成物中，與其他組分相容性好，對熱和光的反應穩定，且具有良好的阻燃性和非遷移性，對聚合物的物理性能沒有明顯的不利影響。另一方面，阻燃劑本身的毒性較小，當加入到聚合物后不增加材料燃燒過程中的毒性。
在人們對阻燃劑及阻燃材料需求量增大的同時，人們對阻燃劑及阻燃材料的性能要求也更加多面化。到目前為止，絕大多數阻燃劑不能同時滿足上述這些性能要求，往往是增加阻燃性能的同時影響材料的其他性能。因此，綜合性能優化的阻燃技術是將阻燃性能、物理性能和應用性相互和諧統一，滿足材料的使用要求及減少火災風險。
目前廣泛使用的含鹵材料具有優良的阻燃性。但是當火災發生時，由于這些材料的分解和燃燒時會產生大量煙霧，其主要起阻燃的鹵化氫是有毒、有腐蝕性的氣體，從而妨礙救火和人員的疏散，腐蝕儀器和設備，造成“二次災害”。因此，它將被逐漸淘汰，取而代之的是更為清潔、環保的綜合性能優化的阻燃技術及其產品。
（六）典型火災的發展規律
初起期、發展期、最盛期和熄滅期。初起期是火災從無到有開始發生的階段，這一階段可燃物的熱解過程至關重要；發展期是火勢由小到大發展的階段，這一階段通常滿足時間平方規律，即火災熱釋放速率隨時間的平方非線性發展，轟燃就發生在這一階段；最盛期的火災燃燒方式是通風控制火勢的大小由建筑物的通風情況決定；熄滅期是火災由最盛期開始消減直至熄滅的階段，熄滅的原因可以是燃料不足、滅火系統的作用等。由于建筑物可燃物、通風等條件的不同，建筑火災有可能達不到最盛期，而是緩慢發展后就熄滅了。
（七）火災探測原理與方法
1.火災探測
火災探測報警系統本身并不能影響火災的自然發展進程，其主要作用是及時將火災跡象通知有關人員，以便他們準備疏散或組織滅火，延長建筑物可供疏散的時間并通過聯動系統啟動其他消防設施。在火災的早期階段，準確的探測到火情并迅速報警，對于及時組織有序快速疏散、積極有效地控制火災的蔓延、快速滅火和減少火災損失都具有重要的意義。
2. 火災探測的基本原理
在火災的孕育與初期階段，建筑物內會出現不少特殊現象或征兆，如發熱、發光、發聲以及散發出煙塵、可燃氣體、特殊氣味等。這些特性是物質燃燒過程中發生物質轉換和能量轉換的結果，為早期發現火災、進行火災探測提供了依據。深人分析火災早期現象的特征，從中提取出可用于火災探測的信息是一項極其重要的工作。按照探測元件與探測對象的關系，火災探測原理可分為接觸式和非接觸式兩種基本類型。
1）接觸式探測
在火災的初期階段，煙氣是反映火災特征的主要方面。接觸式探測就是利用某種裝置直接接觸煙氣來實現火災探測的，只有當煙氣到達該裝置所安裝的位置時感受元件方可發生響應。煙氣的濃度、溫度、特殊產物的含量等都是探測火災的常用參數。在普通建筑物中使用最多的是點式探測器，它們有一個直徑約10Cm殼體，其內部安裝了某種感受煙氣濃度、溫度或代表燃燒產物(如CO)、的元件，當進入殼體的煙氣所具有的濃度或溫度達到所用元件的設定危險閾值時便發出報警。在某些特殊場合下，接觸式探測器也可做成線型，如適宜在電纜溝內使用的纜線式感溫探測器，它們是根據纜線所在空間環境的溫度變化來判斷火災的。
2）非接觸式探測
非接觸式火災探測器主要是根據火焰或煙氣的光學效果進行探測的。由于探測元件不必觸及煙氣，可以在離起火點較遠的位置進行探測，所以探測速度較快，適宜探測那些發展較快的火災。這類探測器主要有光束對射式探測器、感光(火焰)、式探測器和圖像式探測器。
（1）光束式探測器是將發光元件和受光元件分成兩個部件，分別安裝在建筑空間的兩個位置。當有煙氣從兩者之間通過時，煙氣濃度致使光路之間的減光量達到報警閾值時，便可發出火災報警信號。
（2）火焰式探測器利用光電效應探測火災，主要探測火焰發出的紫外光或紅外光，而不用可見光波段，因為它不易有效地把火焰的輻射與周圍環境的背景輻射區別開來。
（3）圖像式探測器是利用攝像原理發現火災的，目前主要采取紅外攝像與日光盲熱釋電預警器件進行復合。一旦發生火災，火源及相關區域必然發出一定的紅外輻射。在遠處的攝像機發現這種信號后，便輸入到計算機中進行綜合分析。若判定確實是火災信號，則立即發出報警。由于它所給出的是圖像信號，因此具有很強的可視和火源空間定位功能，有助于減少誤報警和縮短火災確認時間，增加人員疏散時間和實現早期滅火。
（八）滅火的原理，滅火方法的分類及特點
1. 滅火劑
1）氣體滅火劑
氣體滅火劑的使用最早始于19世紀末期。由于氣體滅火劑具有施放后對保護設備無污染、無損害等優點，其防護對象逐步向各種不同領域擴充。由于二氧化碳的來源較廣，利用隔絕空氣后的窒息作用可成功抑制火災，因此早期的氣體滅火劑主要采用二氧化碳。在研究二氧化碳滅火系統的同時，國際社會及一些西方發達國家不斷地開發新型氣體滅火劑，經過幾十年研究，終于發現鹵代烷1211、1301滅火劑具有優良的滅火性能，因此在一段時間內鹵代烷滅火劑基本統治了整個氣體滅火領域。后來，人們逐漸發現釋放后的鹵代烷滅火劑與大氣層的臭氧會發生反應，致使臭氧層出現空洞，使生存環境惡化。因此，國家環保局于1994年專門發出《關于非必要場所停止再配置鹵代烷滅火器的通知》。
在淘汰鹵代烷滅火劑的同時，促使人們尋找新的環保氣體替代。其中被列為國際標準草案ISO 14520的替代物有14種，綜合各種替代物的環保性能及經濟分析，七氟丙烷滅火劑最具推廣價值。該滅火劑屬于含氫氟烴類滅火劑，國外稱為FM一200，具有滅火濃度低、滅火效率高、對大氣無污染的優點。另外，混合氣體IG一541滅火劑同樣對大氣層具有無污染的特點，現已逐步并始使用。它是由氮氣、氬氣、二氧化碳自然組合的一種混合物，平時以氣態形式儲存，所以噴放時不會形成濃霧或造成視野不清，使人員在火災時能清楚地分辨逃生方向且對人體基本無害。
2）泡沫滅火劑
高倍數泡沫滅火系統替代低倍數泡沫滅火系統是當今發展的趨勢。高倍數泡沫滅火劑的發泡倍數高(201—1000倍)、，能在短時間內迅速充滿著火空間，特別適用于撲滅大空間火災，并具有滅火速度快的優點；低倍數泡沫滅火劑主要靠泡沫覆蓋著火對象表面，將空氣隔絕而滅火，且伴有水漬損失，所以它對液化烴的流淌火災、地下工程、船舶、貴重儀器設備和物品的滅火是無能為力的。高倍數泡沫滅火技術已被各工業發達國家應用到石油化工、冶金、地下工程、大型倉庫和貴重儀器庫房等場所。尤其在近10年來，高倍數泡沫滅火技術多次在油罐區、液化烴罐區、地下油庫、汽車庫、油輪、冷庫等場所撲救失控性大火時起到決定性作用。
2. 煙氣控制
煙氣控制指所有可以單獨或組合起來使用以減輕或消除火災煙氣危害的方法。建筑物發生火災后，有效的煙氣控制是保護人民生命財產安全的重要手段。主要有兩條途徑：一是擋煙，二是排煙。擋煙是指用某些耐火性能好的物體或材料把煙氣阻擋在某些限定區域，不讓它流到可對人和物產生危害的地方。這種方法適用于建筑物與起火區設有開口、縫隙或漏洞的區域。排煙就是使煙氣沿著對人和物沒有危害的渠道排到建筑外，從而消除煙氣的有害影響。排煙有自然排煙和機械排煙兩種形式。
排煙囪、排煙井是建筑物中常見的自然排煙形式，它們主要適用于煙氣具有足夠大的浮力、可能克服其他阻礙煙氣流動的驅動力的區域。機械排煙可克服自然排煙的局限，有效地排出煙氣。
1)、防煙分隔（Compartmentation）
在建筑物中，墻壁、隔板、樓板和其他阻擋物都可作為防煙分隔，它們能使離火源較遠的空間不受或少受煙氣的影響。這些物體可以單獨使用(有人稱之為被動式防煙分隔)、，也可與加壓方式配合使用。防煙分隔物本身也存在一定的煙氣泄漏，泄漏量由該物體縫隙的大小、形狀以及該物體兩側的壓差決定。
2)、非火源區的煙氣稀釋（Dilution）
煙氣稀釋又稱煙氣凈化、煙氣清除或煙氣置換。比如開門就是一種煙氣稀釋方法。當煙氣由一個空間泄漏到另一空間時。采取煙氣稀釋可使后一空間的煙氣或粒子濃度控制在人可承受的程度。若煙氣泄漏量與所保護空間的體積或進出該空間的凈化空氣流率相比較小時，這種方法很有效。煙氣稀釋對火災撲滅后清除煙氣也很有用處。
3)、加壓控制（Pressurization）
使用風機可在防煙分隔物的兩側造成壓差，從而控制煙氣流過。
4)、空氣流（Airflow）
在鐵路和公路隧道、地下鐵道的火災煙氣控制中，空氣流用得很廣泛。用這種方法阻止煙氣運動需要很大的空氣流率，而空氣流又會給火災提供氧氣，因此它需要較復雜的控制。通常在建筑物內的應用不很多。空氣流是控制煙氣的基本方法之一，除了大火已被抑制或燃料已被控制的少數情況外，一般不采用這種方法。
5)、浮力（Buoyancy）
在風機驅動和自然通風系統中，都經常利用熱煙氣的浮力機制排煙，大空間的風機通風已廣泛用在中庭和購物中心大廳中，與此相關的一個問題是水噴頭噴出的液體會冷卻煙氣，使其浮力減少，從而降低這種系統的排煙效率。
九）火災危險性分析
隨著我國經濟建設和城市化的快速發展，大型復雜的現代建筑物越來越多地涌現。由于這些建筑與傳統建筑在使用功能、建筑材料、結構形式、空間大小、配套設施等方面有很大的不同，給防火安全帶來很多新的問題。
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