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可燃物类型与燃烧特性深度解析

新闻资讯 / 2025-04-02 新闻资讯

火灾作为人类社会发展历程中持续存在的重大灾害，至今仍对全球公共安全构成严峻挑战，其中可燃物类型与燃烧行为的复杂性直接决定了火灾扑救效能及灾害后果的差异性。本文基于热力学、化学动力学及流体力学理论，系统解析可燃物分类、燃烧特性及其在火灾防控中的科学应用，并引入祝融FDS（Fire Dynamics Simulator）火灾数值模拟技术，为火灾风险评估与应急管理提供技术支撑。

一、可燃物的类型

可燃物的分类遵循ISO 9705标准，依据其物理状态（固态、液态、气态）及燃烧反应动力学特征，划分为以下三类：

1.固体可燃物

固体可燃物是指常温下呈固态的可燃物质，如木材、塑料、煤炭等，在一定条件下能够与氧化剂发生剧烈的燃烧反应。固体可燃物的燃烧是火灾中复杂的研究领域之一，与液体、气体不同，固体燃烧需经历热解、气化、混合氧化等多个阶段。其燃烧行为的多样性不仅取决于物质成分，还与微观结构、环境条件有关。其燃烧速度也受材料密度、含水量的影响。

类别

典型物质

燃烧特性

纤维素类

木材、纸张、棉麻

分阶段燃烧（脱水→热解→炭化），烟尘生成量大

高分子材料

塑料、橡胶、合成纤维

熔滴引燃风险高，释放有毒气体（如HCN、HCl）

碳基材料

煤炭、活性炭、石墨制品

阴燃倾向显著，燃烧持续时间长

复合固体

家具（木材+海绵+织物）

多材料协同燃烧，火势蔓延速度非线性增长

图 1 固体可燃物典型案例

2.液体可燃物

液体可燃物是指常温常压下以液态形式存在，如汽油、酒精、柴油等，在一定条件下能够与氧化剂发生剧烈的燃烧反应。液体可燃物由其挥发性、蒸气密度及化学结构共同决定，其本质是液体表面蒸发的可燃气体与氧气混合后的燃烧。相较于固体可燃物，液体燃烧更具有动态和突然性，且受温度、通风、容器形态的显著影响。

参数

作用机制

灾难案例

表面张力

低表面张力液体（如丙酮）更易铺展，增大燃烧面积

2019年台湾化工厂丙酮泄漏火灾

沸点

低沸点液体（乙醚沸点34.6℃）常温下剧烈气化

2021年印度医院乙醚爆炸致16人死亡

混合极性

极性液体（甲醇）与水互溶，导致泡沫灭火剂失效

需采用抗溶性泡沫灭火系统

图 2 液体可燃物典型案例

3.气体可燃物

气体可燃物是指常温常压下以气态形式存在，如天然气、氢气、液化石油气等，在一定条件下能够与氧化剂发生剧烈的燃烧反应。气体可燃物由分子结构、混合状态等主导，其能量释放速度可达固体、液体可燃物的数十倍，无固定形态，顺势扩散，易引发爆炸。

参数

作用机制

灾难案例

气体密度

密度＜空气（如H₂）易在顶部积聚，＞空气（如LPG）沉积地面

2019年韩国氢燃料电池厂爆炸

分子自由度

多原子气体（C₃H₈）燃烧释放更多振动能，火焰温度更高

丙烷火焰温度达1980℃ vs 甲烷1950℃

掺混湍流

湍流强度增加1倍，燃烧速率提高300%

化工厂管道弯头处更易引发爆炸

图 3 气体可燃物典型案例

二、燃烧特性

燃烧特性是决定火灾发生、发展及防控策略的核心问题，不同燃烧物质具有不同的燃烧特性。

1.火焰温度

火焰温度是衡量燃烧强度和破坏力的核心指标，其数值范围从数百摄氏度到数千摄氏度不等，具体取决于可燃物类型、氧气以及环境条件等。不同可燃物类型产生的火焰温度也不同，液体和气体燃烧物的火焰温度一般要高于固体燃烧物。

2.烟雾产生

烟雾是燃烧过程中释放的可见或不可见颗粒、气体和蒸气的混合物，其成分和浓度直接威胁人员生命。烟雾与燃烧物质的物理和化学特性密切相关。含有碳元素的物质在燃烧时会产生较浓的黑烟，而含有硫元素的物质在燃烧时会产生刺激性气味和有害气体。

3.火灾热能释放

火灾热能释放是衡量火灾破坏力的核心指标，直接影响火势蔓延速度、结构失效风险以及人员逃生时间。不同可燃物因化学组成、物理状态等差异，表现出显著的热能释放特性差异。液体和气体燃烧物质的热值要高于固体燃烧物质。

4.燃烧速度和火势蔓延

火灾的燃烧速度和火势蔓延是决定灾害规模的核心因素，其过程受可燃物类型、环境条件及燃烧模式共同影响。液体和气体燃烧物质的燃烧速度较快，并且容易蔓延和扩散。而固定物质燃烧速度较慢，且热量释放集中。

三、燃烧模拟工具

理解可燃物类型与燃烧特性是火灾防控的基础，而祝融FDS通过高精度模拟技术，将这一科学问题转化为可视化、可量化的解决方案。无论是建筑防火设计、工业风险评估，还是应急预案制定，祝融FDS均为关键工具。

     若您想下载祝融FDS，请访问祝融FDS试用下载页面。如果您有其他问题，请联系info@zhixinglab.com。



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