在燃燒學(xué)中,在一定條件下發(fā)生的無(wú)可見(jiàn)光的緩慢燃燒現(xiàn)象稱為陰燃。紙張、鋸末、纖維織物、纖維素板、膠乳橡膠以及某些多孔熱固性塑料等,都有可能發(fā)生陰燃。陰燃是固體物質(zhì)特有的一種燃燒現(xiàn)象,最大的特點(diǎn)是沒(méi)有火焰,因而具有隱蔽性,容易被忽視。但陰燃并不是純粹的無(wú)焰燃燒,與無(wú)焰燃燒的區(qū)別是,可以熱分解出可燃?xì)怏w。在一定條件下,陰燃又可轉(zhuǎn)化成有焰燃燒。所以,陰燃潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)性較大,稍有不慎,就可能導(dǎo)致大型火災(zāi)發(fā)生。搞清楚陰燃的發(fā)生機(jī)制,對(duì)我們預(yù)防火災(zāi)具有非常大的參考價(jià)值。
陰燃的條件和機(jī)理
一、陰燃的燃燒條件
1.發(fā)生陰燃的內(nèi)部條件是,可燃物必須是受熱分解后能產(chǎn)生剛性結(jié)構(gòu)的多孔碳的固體物質(zhì),即物質(zhì)結(jié)構(gòu)不塌陷,如蚊香和香煙燃燒后的灰燼還保持原來(lái)形狀。如果可燃物受熱分解產(chǎn)生非剛性結(jié)構(gòu)的碳,如受熱分解后的產(chǎn)物呈流動(dòng)焦油狀,就不能發(fā)生陰燃。
2.發(fā)生陰燃的外部條件一般是,缺氧環(huán)境中有一個(gè)適合供熱強(qiáng)度的熱源。所謂適合的供熱強(qiáng)度,是指能夠引發(fā)陰燃的適合溫度和適合的供熱速率。
常見(jiàn)的能引起陰燃的熱源有3 種:自燃熱源。在一些稻草堆垛、糧食堆垛發(fā)生自燃時(shí),由于內(nèi)部環(huán)境缺氧,所以燃燒初期是陰燃;陰燃熱源。陰燃本身可以成為引起其他物質(zhì)陰燃的熱源,比如煙頭可以引起地毯被褥的陰燃;有焰燃燒熄火后的陰燃。
二、陰燃的燃燒機(jī)理
1、在加熱強(qiáng)度比較小的情況下,也可能發(fā)生陰燃;2、氧化反應(yīng)的速度很小,相應(yīng)的最高溫度及傳播速度都很低;3、反應(yīng)區(qū)的厚度比有焰燃燒的大;4、陰燃可以在比較低的氧氣濃度環(huán)境中傳播;5、單位質(zhì)量的物質(zhì)在陰燃狀態(tài)下,能產(chǎn)生較多的煙塵、有毒性氣體及可燃性氣體;6、短時(shí)間的大流速氣流很難將陰燃吹滅;7、當(dāng)散熱條件較差,熱量比較容易積累時(shí),對(duì)陰燃的發(fā)生和傳播反而較為有利;8、當(dāng)陰燃燃燒區(qū)隨著明燃的傳播不斷擴(kuò)大時(shí),就可能轉(zhuǎn)變?yōu)橛醒嫒紵?br />
如此看來(lái),陰燃是一種不安分的燃燒現(xiàn)象,即使微小的變化,都可能引起不同的燃燒現(xiàn)象。那究竟哪些因素的影響會(huì)引起陰燃的變化呢?
1、固體材料的性質(zhì)和尺寸。
粉塵層尺寸對(duì)陰燃的影響可從厚度和粒徑兩個(gè)方面說(shuō)明。在一定范圍內(nèi),對(duì)于細(xì)小粒徑的粉塵層,隨著厚度減小,陰燃的傳播速度增加,但厚度減小到一定程度后,陰燃的傳播速度反而減小,而且保持維持粉塵層陰燃的厚度下限。這種影響可解釋為:厚度較大,空氣較難進(jìn)入陰燃區(qū);反之,則熱量損失太大。
一定厚度的粉塵層,隨著粒徑的減小,陰燃的傳播速度緩慢增加。盡管粒徑減小,空氣進(jìn)入陰燃區(qū)的難度增大,但由于減少了熱量損失,因而傳播速度仍有增加。另外,粉塵層堆積密度減小,陰燃的傳播速度也會(huì)增加。
實(shí)驗(yàn)表明,像棉花這種質(zhì)地松軟、細(xì)微、雜質(zhì)少的材料,這是由于保溫性能和隔熱性能都比較好,熱量不容易散失,因而陰燃性能好。
2、風(fēng)流速度。
總體上陰燃傳播速度與風(fēng)速成正比。當(dāng)風(fēng)速較低時(shí),陰燃傳播速度較低,隨著風(fēng)速的增大而緩慢上升;當(dāng)風(fēng)速較高時(shí),陰燃傳播速度上升較快。風(fēng)速對(duì)陰燃傳播速度的影響主要體現(xiàn)在供氧量。在低風(fēng)速條件下,供氧量較少,盡管陰燃可以持續(xù),但速度較低,隨著風(fēng)速的加大,供氧量及向未燃區(qū)的傳熱量增加,使得反應(yīng)加速。
3、陰燃的傳播方向
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),對(duì)于向上傳播的陰燃,燃燒或熱解產(chǎn)物受浮力作用會(huì)流向材料未燃部分,對(duì)其起到預(yù)熱作用,而且這種情況下,氧進(jìn)入熱解與化學(xué)反應(yīng)區(qū)域的阻礙作用較小;反之,向下傳播的陰燃就不存在這種“預(yù)熱”作用,而且氧氣進(jìn)入難度較大;水平傳播的陰燃情況居中。所以,以此可知,相同的固體材料在相同的環(huán)境條件下,向上傳播的陰燃速度最快,水平傳播的陰燃次之,向下傳播的陰燃速度最慢。
除了上述影響因素外,固體材料的陰燃特性還受到材料中雜質(zhì)的影響。另外,濕度對(duì)陰燃不利,這是因?yàn)闈穸仁共牧系奈慈疾糠譄崛菰龃螅篃岱纸鈱?duì)熱量的需求增加,限制了陰燃傳播。例如,潮濕的香煙或蚊香總是較難點(diǎn)著。
陰燃如何轉(zhuǎn)變?yōu)槊骰鹑紵?br />
陰燃雖然沒(méi)有火焰,但在一定條件下,可轉(zhuǎn)變?yōu)槊骰鹑紵|c(diǎn)著的蚊香并不令人擔(dān)心,我們所需擔(dān)心的是蚊香點(diǎn)燃其他物質(zhì),從而引起有焰燃燒。那陰燃在怎樣的情況下會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槊骰鹑紵?
1、陰燃從材料堆垛內(nèi)部傳播到外部時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橛醒嫒紵?br />
堆垛發(fā)生自燃時(shí),由于內(nèi)部是缺氧環(huán)境,所以燃燒初期是陰燃。當(dāng)陰燃逐漸傳播到燃燒物質(zhì)外部時(shí),由于氧氣供給充足,就會(huì)變?yōu)槊骰鹑紵?br />
2、加熱溫度增高,陰燃轉(zhuǎn)變?yōu)橛醒嫒紵?br />
實(shí)驗(yàn)表明,杉木、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫在低溫時(shí),只能發(fā)生陰燃,當(dāng)加熱溫度增高到一定程度后,很快會(huì)發(fā)生有焰燃燒。
3、密閉空間內(nèi)材料的陰燃轉(zhuǎn)變?yōu)橛醒嫒紵?br />
在密閉空間內(nèi)進(jìn)行的陰燃,當(dāng)打開(kāi)門(mén)窗時(shí),空氣突然進(jìn)入,受氧氣的增加和風(fēng)速的影響,陰燃會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛醒嫒紵!?/p>
由以上陰燃的的詳細(xì)解釋我們可以得出結(jié)論,對(duì)有明顯陰燃階段的火災(zāi),使用煙感探測(cè)器可以很好的提前發(fā)現(xiàn)和預(yù)防,尤其是在那些堆放很多可燃物而人員密度很小的倉(cāng)庫(kù)、廠房等。


