阴燃火灾调查

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1、阴燃火灾调查林松在火灾调查中，微小火源、氧化反应形成的自燃、以及干燥设备由于温 度不均匀等引起的阴燃，它们与发热器具、电气器具等火灾不同，在起火点 处几乎不会残留着火源的物品，因此，很难找到证明起火原因的证据。在判 断阴燃火灾时，其着火时间、燃烧特征、起火点的灰化痕，以及起火点附近 有否其它火源，成为判断阴燃起火的重要依据。阴燃与爆燃起火是常见的明燃起火的两个极端，在起火的初始阶 段，在火场中留下截然不同的燃烧特征，这些特质在火场中就留下不同的痕 迹物证：一、 阴燃起火的机理 阴燃是一种很独特的燃烧过程。它与有焰燃烧不同，其只在气固 相界面处燃烧，不产生火焰或火焰贴近可燃物表面的一种燃烧形式，

2、燃烧 过程中可燃物质成炽热状态，所以也称为无焰燃烧或表面炽热型燃烧。无 焰燃烧的过程很缓慢，单位时间内释放的热量也比较小，反应机理为氧化 反应，而不是游离基的连锁反应。 下面是阴燃火灾燃烧反应机理： 热解反应和燃烧反应都需要温度达到一定的值后发生，气相反应 的速率取决于可燃气体的浓度、氧气的浓度、温度，一旦达到条件，阴燃 就会转向有焰燃烧。通过额外的加热，加强可燃性固体的热解反应，提高热解可燃气的产 生率，会促使有焰火出现，可使热解和氧化产生的多孔碳发生燃烧，形成很 高的温度，有利于产生有焰火。随着火焰的发生，阴燃向有焰火转化，使得占主导的固-气异相反应 的燃烧方式与气-气同相反应的燃烧方式同

3、存。微弱气一气同相反应，它能 使温度值升高一些；但固一气的异相反应占主导地位。当阴燃传播方向与外 加风速方向相同时，阴燃速度、温度都会随外加风速的增加而增大，有可能 向有焰火发生转化。当阴燃传播方向与外加风速方向相反时，阴燃总是以大 致不变的速度向前传播。不管外加风速如何变化，都不会出现有焰。在垂直 阴燃中，浮力的作用有影响。在向上反向阴燃中，当向下的风速刚好与向上 的浮力作用平衡时，会导致阴燃的滞止熄灭。从无焰燃烧转移为有焰燃烧的机理，以及在实验观察到是因某种扰乱 （吸入空气等）而产生热点（高温点），然后产生热分解气、一氧化碳与空 气混合后形成可燃性混合气时，热点变成高温物体起作用，与热点接

4、触的部 分出现预混合火焰，发展为有焰燃烧。结果表明，固体可燃物的种类、状态、尺寸、阴燃条件，特别是氧气浓度对 阴燃转变规律有显著影响。这种影响主要表现在阴燃状态、换热规律与热解、 气化规律之间的相互关系上。日本东京消防厅笠原孝一通过在燃烧室内进行实验观察，将香烟作为火 源，使用气流调节器来设定换气量，用携带式热线风速计测量局部风速分布。 设置数字录像机30格/ s录制燃烧状况。观测烟头在棉被上持续无焰燃烧后， 转移为有焰燃烧的条件(周围的风及可燃物的影响)，以及转移为有焰燃烧 的机理。从实验中观察到，持续无焰燃烧的棉被，在风速0-1.4m/s的环境下， 不会发展为有焰燃烧；在风速1.4-1.6

5、m/s下发展为有焰燃烧。因此可以确 定棉被在持续无焰燃烧后，造成火焰的界限风速是1.4-1.6m/s。彭磊等人在自然扩散条件下阴燃向有焰火转化的数理模式研究中，采用 积分方法求解各个移动区域的质量和能量积分守恒方程，建立了自然扩散条 件下的阴燃模型，推导出了阴燃稳定传播时的速度和出现有焰火所需条件的 数学表达式：(1)自然对流条件下阴然速度将趋于一定，这时阴燃稳定传播，其速度为：(2 )氧气的浓度和残炭层的厚度影响阴燃传播的速度，氧气浓度越大，阴燃 速度越大，残炭层越厚，阴燃速度越小。(3)阴燃向有焰火转化的最低条件满足：二.阴燃的特征1、大部分阴燃物是有机的，并全部是固体，而且除了碳本身以外

6、，没有一 样是纯化合物，而是复杂的天然聚合物或合成的聚合物，既能产生挥发可燃 物，又能产生刚性多孔的碳结构。阴燃材料的种类、状态、尺寸、阴燃条件，特别是氧气浓度对阴燃转变 规律有显著影响。这种影响主要表现在阴燃状态、换热规律与热解、气化规 律之间的相互关系上。阴燃材料有两个基本判据：一个他必定是疏松的，二是在高温热分解时 必然产生刚性多孔的碳结构。根据这个基本判据，固体材料可分为积炭型和 非积炭型，非积炭型几乎能完全燃烧，很少有残留物存在；而积炭型的热解 和燃烧有很大区别，随着热解和燃烧过程的进行，含有大量的残留物覆盖在 固体材料的表面，会使表面热阻增大，表面温度上升，并在内部形成温度梯 度，

7、从而影响热解和燃烧速率。2、在加热强度比较小的条件下如遗留烟头发生阴燃，氧化反应速度很 低，相应的最高温度及传播速度都很低；3、在其析出过程中，部分组分由于低蒸汽压而凝结成为微小的液相 颗粒，形成白色烟雾。可在低氧浓度环境中传播，每单位质量的物质在阴燃 状态下产生的烟量、有毒气体及可燃性气体的量比较多。4、反应区的厚度同有焰燃烧相比较大。例如：当烟头的阴燃将某个物 品烧穿，形成一个烧穿洞，烧穿区向物品厚度延伸，周围有一个很明显的碳 化区域，碳化区的上表面常常有一个向烧穿洞倾斜的表面。由于氧化反应的 速度很小，相应的最高温度及传播速度都很低，碳化区的厚度同有焰燃烧相 比则比较大，近似圆形痕。氧气

8、的浓度和残炭层的厚度影响阴燃传播的速度, 氧气浓度越大，阴燃速度越大；残炭层越厚，阴燃速度越慢。这些碳化区域， 因长时间的燃烧得很彻底，可在碳化区域里找到灰化区。一种材料的火灾危险可用热释放速率和点火时间来进行评价，前者与火 灾的发展有关，后者与火灾的发生有关。在阴燃火灾调查中我们只要了解了 阴燃起火的机理，掌握阴燃所形成痕迹和特征，就能准确的认定火灾原因。5、输运过程控制的化学反应，氧化反应仅发生在固体的表面。6、可以在比较低的氧气浓度环境中传播。7、散热条件差、热量比较容易积累，对阴燃的发生和传播有利。8、阴燃在一定条件下可以转化为明火。3香烟的燃烧香烟的燃烧是阴燃的典型代表，用x射线测量

9、，抽烟过程中，边界表面 温度达到850-900 C，不抽时，温度转到烟的中心为775 C，边界温度 在300 C左右。在家庭因吸烟引起的火灾中，以掉落在床垫、沙发等软垫物品上起火居 多、软垫物品为多孔性固体物，因为空气可以渗入到这种物质的内部，而所 产生的热却因物质的隔热性而包裹在内积聚起来。如床垫上的香烟无意中被 床单被子盖住，这就增加了香烟着火的可能性。酒后在床上吸烟留下的阴燃痕迹及烟蒂。香烟掉在棉被上的阴燃状态是从上往下蔓延的阴燃状态。随着阴燃前锋 不断扩展，燃料表面的热解区域和炭化区域逐渐扩大，热解产生的烟尘和可 燃挥发份逐渐增多，同时炭化区域保持着较高的温度，当挥发份产生速率和 阴燃

10、区通风速率超过某个确定的临界值时，燃料表面就可能出现明火。一般 受热后可生成固态炭的多孔材料能够发生自我维持的阴燃，这些材料包括 纸、纤维纺织物、锯屑、纤维板等植物材料、胶乳橡胶以及一些膨胀型的热 固塑料等。沙发由纤维素织物、棉毯填充料、聚氨酯、乳胶泡沫塑料这些可燃材料所组 成，一般香烟容易掉落在沙发的缝隙，比在家具的水平表面容易发生阴燃， 但如果发生为有焰燃烧，则从放下香烟到冒出火焰时间，有报道从20分钟 至几个小时不等。它产生的热以及CO、CO2、HCI、HCN、NO2等产物的毒性 效应，成为火灾中造成人员伤亡的重要原因。阴燃可将某个阴燃物烧穿，形成一个空间，其作用力就像一个烟囱，造 成一

11、个气流上浮的通道，导致气流向阴燃急剧增加，促使其向有焰燃烧转化， 烧穿区周围有一个碳化区域，烧穿区向物品厚度延伸。碳化区的上表面常常 有一个向烧穿洞倾斜的表面，这些碳化区域，因长时间的燃烧得很彻底，我 们会在碳化区域里找到灰化区，来证明阴燃火灾的存在。由于氧化反应的速度很小，相应的最高温度及传播速度都很低，碳化 区的厚度同有焰燃烧相比则比较大，近似圆形痕。当烟头的阴燃将某个物品烧穿，形成一个烧穿洞，烧穿区向物品厚度延 伸，周围有一个很明显的碳化区域，碳化区的上表面常常有一个向烧穿洞倾 斜的表面。 线香： 有供佛用及防蚊用两种。 下列情形可以作为认定为烟蒂、蚊香等无焰火源起火原因的根据: （一）

12、证人证实起火部位处有人吸烟、使用蚊香等无焰火源，并 与起火时间相符； （二）起火物为纸张、纤维植物等相对疏松物质； （三）起火点处炭化或者灰化痕迹明显； （四）有的存在从白色、灰色到黑色的灰化或者炭化过渡区； （五）其他阴燃特征。询问要点1、有无吸烟行为；2、吸烟的颗数，种类、点火用具;3、吸烟时间、场所；4、有无烟灰缸、位置、形状、材质、大小、烟头的量;5、着火点处存在的可燃物材质；6、日常吸烟烟头的处理方法；7、周围过往人员情况 参考文献-1微小火源火灾原因调查与研究笠原孝一2005年度火灾调查年会会议手册 台湾2006 2火灾过程中火源热释放速率模型及其实验测试方法程远平，陈亮，张孟君火 灾科学2002,11 3装潢家具的火灾模式：阴燃与有焰燃烧RAOgle J.L.Sch nacher 4自然扩散条件下阴燃向有焰火转化的数理模式彭磊，邹祥辉，周建军火灾 科学2004.1 5阴燃火灾调查林松消防科学与技术200年7期作者简介：林松（1953-），女，浙江，广西区公安厅消防局高级工程师，广西南宁 市东葛东路111号，530022