阴燃火灾调查研究

 摘 要:阴燃在不同阶段燃烧的产物特点有所不同。与明火燃烧对比，两者存在着区别。因此在火灾调查中存在着许多问题。本文进行阴燃分析和对比实验，分析在火灾调查中存在常见的一些问题，对阴燃调查的方法和程序进行了总结。阴燃起始阶段，以冒烟和阴燃物小部分被碳化为主；阴燃末期有冒烟过量，零散火星，大部分被碳化且有转明火趋势的特点；阴燃转明火烧灭后，可以在碳化区找到灰化区且比明火引燃的反应区域宽。在火灾调查中，先确定是阴燃引起的火灾，然后分析阴燃物是否为多孔性、疏松、可高温分解的物质，接着找到碳化区中的灰化区，再阴燃反应区域比明火的宽，结合周围可燃物烧损情况四种特点进行区分阴燃和明火燃烧，最后对阴燃的起火原因进行验证。

关键词 阴燃；阶段；火灾调查

Smoldering fire research
Abstract: Smoldering characteristics in different stages of combustion products. Smoldering compared with flame combustion, there is a difference. So there are many problems in fire investigation. Smoldering analysis and comparative experiments, this paper analysis some of the common problems existing in the fire investigation, on the smoldering investigation, summarizes the methods and procedures. Yin fire starting phase, is given priority to with smoke and smoldering small part was carbide; Late smoldering smoke too much, scattered Mars, most of the carbide and the character of the trend of fire; After turn smoldering fire devour, can be found in carbonation zone ashing area and wide than flame ignition reaction area. In smoldering survey, the first analysis of smoldering material whether as porous, loose, high temperature decomposition material, then find ashing area in carbonation zone, smoldering reaction area than open wide again, combining with the situation of fuel burning around the four characteristics to distinguish the smoldering and flame combustion, finally analysis the cause of smoldering.

Keywords smoldering; different stages；fire investigation

目 录

摘 要 I
Abstract II
目 录 III
1绪论 1
1.1引言 1
1.2国内外研究 1
1.3本文主要研究工作 2
2阴燃 3
2.1阴燃的概念 3
2.2阴燃的三个阶段 3
2.3阴燃的条件 3
2.4阴燃的燃烧机理 3
2.5阴燃的传播特点 4
2.6阴燃的影响因素 4
2.6.1固体材料的性质和尺寸 4
2.6.2风流速度 4
2.6.3阴燃的传播方向 5
2.7常见的几种阴燃材料 5
2.7.1粉状材料 5
2.7.2纤维束和纤维板 5
2.7.3聚氨酯泡沫 5
2.7.4 碎纸屑 6
2.8本章小结 6
3阴燃火灾 7
3.1 阴燃火灾的潜在危险 7
3.2 历年阴燃火灾造成的损失情况 7
3.3本章小结 8
4阴燃产物分析及对比实验 9
4.1 实验原理 9
4.2 实验器材和实验材料 9
4.3 实验目的和意义 9
4.4实验内容 9
4.5实验过程 9
4.5.1碎纸条的阴燃实验过程 9
4.5.2碎纸条的直接明火燃烧的实验过程 10
4.5.3聚氨酯泡沫块中心阴燃的实验过程 10
4.5.4聚氨酯泡沫块切割成沙发椅的阴燃过程 10
4.5.5聚氨酯泡沫块的直接明火燃烧过程 10
4.6阴燃产物和直接明火引燃产物对比分析 11
4.6.1碎纸条的阴燃产物特点 11
4.6.2碎纸条直接明火引燃的产物特点 12
4.6.3聚氨酯泡沫中心阴燃和直接明火引燃的产物特点 13
4.6.4聚氨酯泡沫切割成沙发椅状的阴燃和直接明火引燃产物特点 14
4.7本章小结 15
5阴燃火灾调查研究 16
5.1 阴燃火灾中存在的问题 16
5.2阴燃转明火后与明火引燃的火灾调查 17
5.3 阴燃各阶段的火灾调查方法 18
5.3.1阴燃初期的火灾调查 18
5.3.2阴燃末期的火灾调查 18
5.3.3阴燃转明火的火灾调查 19
5.4 阴燃火灾调查的程序 19
5.4.1针对大型堆垛场地阴燃火灾 19
5.4.2其他场合的阴燃火灾 20
5.5本章小结 20
6 总结 22
6.1结论 22
6.2不足之处 22
6.3展望 23
参考文献 24
致　谢 26

1绪论
1.1引言
阴燃是一种多孔介质可燃物低温度水平、无明火的自维持放热燃烧过程，是一种缓慢、低温的无焰燃烧过程[5]。由于阴燃引发的火灾常常导致火灾损失大，因此对阴燃的研究和解决阴燃火灾调查中的问题有重大的意义。
1.2国内外研究
阴燃过程的研究始于上世纪五十年代，其阐释为阴燃是一种缓慢、低温、没有火焰的燃烧方式，靠氧气直接和凝聚相燃烧反应放出的热量维持。阴燃研究工作主要从探索实验、理论分析、数值模拟三个方面进行。
(1)探索实验
1957年，美国Palmer 对锯末、草屑、纸箱壳碎料进行的实验，记录了堆积物料上表面空气静止或流动时阴燃传播的情况，定性地研究颗粒尺寸、燃料堆积尺寸、堆积密度、含水率、燃料底部物料导热系数、强迫对流时风速对阴燃传播速度、阴燃区温度、能维持阴燃的最小物料层厚度等的影响。20世纪末至21世纪初，大连理工大学贾宝山[15]、郭晓平、解茂昭、孙文策等人对碳粒、纤维质燃料阴燃点燃过程和强迫对流阴燃传播过程进行了深入的理论研究，并且对锯末等在自然对流条件下水平和竖直阴燃进行了许多实验。浙江大学的马增益等对锯末强迫对流逆向阴燃过程进行了实验研究，检测了阴燃温度，传播速度，气体产物成分。中国科技技术大学的路长[13]、周建军、林其钊对聚氨脂泡沫材料阴燃出现有焰火的条件，阴燃床内部温度变化过程进行了实验研究。
(2)理论分析
从八十年代初到九十年代中期，以理论分析实验现象为主。理论分析方法可分为两类：一类是以美国普林斯顿大学的Ohlemiller等人提出的阴燃过程通用模型为代表，他们模型较全面考虑阴燃过程涉及的各类因素。但是由于模型的复杂，他们只好运用对模型的无量纲化分析，讨论方程中各项的影响，但是没有对其进行求解。另外一类是侧重于建立简化模型而对其求解。譬如Buchmaster等人对受迫流动正向、逆向阴燃的简化分析。Fernandez-Pello对正向阴燃的理论分析等。
(3)数值模拟
从九十年代末期到现在，主要以Ohlemiller提出的模型为基础，用数值方法预测各种阴燃条件下的结果（随研究目的的不同，其对象、条件各不同）。美国加利福利亚大学伯克利分校的Fernandez-Pello教授工作组为了预防航空器中发生火灾，对高分子材料（聚氨酯泡沫）失重条件下受迫阴燃过程进行的实验和理论研讨。在理论上对正向和逆向阴燃过程采用同样的控制方程、不同的边界条件建立模型。美国Philip Morris 烟草公司的Hajaligol教授工作组研究香烟的燃烧过程，对纤维状生物质原料棒的阴暗过程进行了理论分析，应用CFD软件对其进行求解，预测阴燃传播速度，气体、固体温度分布，气体产物成分及流速等。德国BAM的Krause教授从仓储无聊火灾安全出发，对堆积状粉体无聊的阴燃的引燃和传播进行了实验和理论分析。
1.3本文主要研究工作
本文结合前人对阴燃研究得出的一些结论下，进行小型的阴燃实验，探究阴燃阶段产物的不同分析和阴燃与明火燃烧产物的不同及对周围的可燃物影响，再者是对阴燃火灾调查中存在的问题进行探讨和解决。

2阴燃
阴燃是一种缓慢、无火焰的燃烧过程，而且具有特性，在一定条件、一定时间内才能促使阴燃转向明火的趋势。
2.1阴燃的概念
阴燃是一种多孔介质可燃物低温度水平、无明火的自维持放热燃烧过程，是一种缓慢、低温的无焰燃烧过程。与明火燃烧相比，阴燃燃烧具有反应速度缓慢、有毒气体排放多、不易熄灭、隐蔽性强等特点。
2.2阴燃的三个阶段
在中科大研究人员以聚氨酯泡沫材料研究阴燃实验中，其材料阴燃的过程大致分为三个阶段：阴燃发生阶段，阴燃稳定阶段和阴燃转化阶段。
阴燃发生阶段的特点是以少量冒烟和内部小部分被炭化为主，阴燃稳定阶段的特点是烟量较大，内部大部分被炭化，有零散火星且有转明火的趋势；阴燃转化阶段的特点是出现明火，内部火焰向外部蔓延，随着时间推移，最终被烧烬成灰。