1、（一）煤熱解的熱力學,煤熱分解的實質：基本結構單元周圍側鏈的官能團之間的斷鏈，或者游離小分子解離形成揮發性的物質，殘留下來的繼續收縮成半焦。,（1）煤中最易斷裂的鍵是結構單元之間的橋鍵，鍵的斷裂使煤的基本結構單元成為自由基碎片。如-CH2、-CH-、-CH2-O-、-O-、-S-和-S-S-等，這些橋鍵在熱解過程中斷裂。 （2）脂肪側鏈裂解生成氣態烴類，形成初煤氣，如CH4、C2H6等。 （3）含氧官能團裂解。 -COOH：200oC即開始分解，生成CO2與H2O。 -C=O：400oC開始分解，生成CO。 -OH：700800oC開始分解，生成H2。 含氧雜環：500oC開始分解，生成CO。

2、,1,（4）煤中低分子化合物也在700oC時生成煤氣。 （5）脫氫反應在700800oC時最為劇烈，脫出芳香環結構上的氫原子。自由基與氫反應得以穩定或氫化。,2,（二）煤熱解的動力學,煤熱解的化學動力學主要研究各種變質程度的煤熱解過程中發生反應的級數、反應的歷程、反應的速率和反應的動力學參數，其中最重要的參數是反應的活化能。,研究煤的熱解過程可采用熱失重分析。,研究煤的熱解過程也可用熱解反應動力學方程研究。,3,影響材料熱解的因素很多，主要影響因素為以下幾個： （1）進行熱解的物質自身的物理和化學特性； （2）熱解發生的環境； （3）熱解溫度； （4）熱解進行時被加熱的速率； （5）被加工的形

3、狀以及堆積的狀態。,4,第四節 基礎燃燒理論,燃燒,燃燒是指可燃物與氧化劑作用發生的放熱反應，通常伴隨有火焰、發光或發煙現象。 燃燒過程主要是指放出熱量的化學過程。,5,材料,（熱分解）,（吸熱）,可燃性氣體,不燃性氣體,熔融物或焦油,炭化殘渣,（有焰燃燒）,（無焰燃燒）,（熱量反饋）,聚合物燃燒的機理示意,燃燒是劇烈的氧化反應，高聚物燃燒時放出燃燒熱，火焰產生的熱量通過輻射、對流、傳導使聚合物溫度升高，并使聚合物化學鍵裂解，向火焰不斷提供燃料，使得燃燒得以繼續。熱量使得聚合物表面結構破壞、鼓泡或開裂，使得暴露高溫下的固體表面與空氣的接觸面增大，使得更多的氣體進入燃燒區。,6,特殊的氧化-還原

4、反應：發生電子轉移，反應物和生成物在反應前后的化合價發生變化。 比如： 其中單質C從零價變為+4價、單質P從零價變為+6或+10價，它們反應前后的化合價均發生了變化。 特殊性：伴有放熱、發光、火焰和發煙四個特點。,7,（一）燃燒的必要條件 可燃物：凡能與空氣中的氧或其它氧化劑起燃燒反應的物質都稱為可燃物（木材、塑料） 助燃物：凡與可燃物結合能導致和支持燃燒的物質稱助燃物。（氧氣、氯氣、化學品中的氧化劑，如過氧化鈉、過氧化鉀等等） 點火源：凡能引起物質燃燒的點火能源統稱為點火源。（熱能、電能、機械能、化學能）,燃燒的條件,可燃物、助燃物、點火源又稱為燃燒的三要素,8,（二）燃燒的充分條件 （1）

5、一定的可燃物濃度； （2）一定的氧氣含量； （3）一定的點火能量； （4）未受抑制的鏈式反應。,9,閃燃 陰燃 自燃 爆燃,材料遇火時的反應特征,燃燒的形式,10,閃點：在規定的實驗條件下，液體（固體）表面能產生閃燃的最低溫度。 燃點：在規定的實驗條件下，液體或固體能發生持續燃燒的最低溫度。 自燃點：在規定的實驗條件下，可燃物質產生自燃的最低溫度。,11,材料的閃燃,當物質受熱放出可燃氣體，并積聚成燃料-空氣混合物，當混合物與引燃源接觸即可發生閃燃，形成火焰以極快速度傳播。 閃燃是火災的一種特殊形式，是通過燃料-空氣混合物傳播的火焰前沿，是由該燃料-空氣混合物燃燒放出的能量所形成的，而這種燃燒

6、只需一個引燃源即可發生。 閃燃概率高的材料越有可能引發快速傳播的火災。 閃燃也可認為是傳播速度極快的火焰，例如在可燃液體 或可燃氣體上方急馳而過的火焰。極快的傳播速度通常被視為閃燃的一個特征。,12,材料的陰燃,陰燃是指材料的無焰燃燒，一般具有灼熱特征，生煙量中等。 陰燃能持續較長時間，它可能轉變為明燃，但也可能經一定時間后熄滅。 陰燃可以認為是燃燒波通過多孔材料的緩慢傳播，其特征是溫度較低和氧化反應不完全。 陰燃由氧氣經多孔燃料的擴散速度所控制。 陰燃通常需要有多孔材料的存在，而炭則可能是陰燃的前提。,陰燃敏感性： ：指材料能在其內部維持陰燃的趨勢，它表征材料陰燃時是否能放出足夠的熱量，并在

7、一定條件下是否能將自身或鄰近的材料引燃。,陰燃敏感性,13,材料的自燃,可燃物在沒有外部明火等火源的作用下，因受熱或自身發熱并蓄熱所產生的自行燃燒現象稱為“自燃”。 自燃的主要方式有7種： 氧化發熱； 分解放熱； 聚合放熱； 吸附放熱； 發酵放熱； 活性物放熱； 可燃物與強氧化劑的混合。,14,常見物質的燃燒特點,（1）可燃液體的燃燒特點,可燃液體的燃燒實際上是可燃蒸氣的燃燒，因此，液體能否發生燃燒、燃燒速率的高低等與液體的蒸氣壓、閃點、沸點和蒸發速率等性質有關。 液體燃燒還有一個重要的現象，就是“突沸”。 突沸現象：是指液體在燃燒過程中，由于不斷向液層內傳熱，會使含有水分、粘度大、沸點在10

8、0oC以上的液體產生沸溢和噴濺現象，造成大面積火災。,15,固體可燃物必須經過受熱、蒸發、熱分解，使固體上方可燃氣體濃度達到燃燒極限，才能持續不斷地發生燃燒。 燃燒方式：蒸發燃燒、分解燃燒、表面燃燒、陰燃。,（2）可燃固體的燃燒特點,16,燃燒的過程,（1）可燃氣體 可燃氣體在火源作用下加熱到著火點（燃點）就能氧化分解燃燒，是最容易燃燒的物質狀態。如：,（2）可燃液體 可燃液體在火源作用的燃燒要經歷如下過程： 可燃液體可燃蒸氣燃燒,（液體蒸氣）,17,（3）可燃固體 可燃氣體的燃燒可用如下兩種歷程表示：, 可燃固體熔融狀態可燃蒸氣燃燒,S（固） S（熔融） S（蒸氣）燃燒, 可燃固體直接析出可

9、燃氣體燃燒,木材H2、CH4燃燒,18,第五節 爆炸的基本理論,爆炸,爆炸是物質系統的一種極為迅速的物理的或化學的能量釋放或轉化過程，是系統蘊藏的或瞬間形成的大量能量在有限的體積和極短的時間內驟然釋放或轉化的現象。 在這種釋放或轉化的過程中，系統的能量將轉化為機械功以及光和熱的輻射等。 爆炸通常由熱爆炸和支鏈反應造成。,19,（1）熱爆炸 如果一個放熱反應在有限的空間內進行，由于放熱使反應物的溫度增加，從而使反應速率加快，而反應速率提高后，導致放出更多的熱量，這樣惡性循環的結果導致爆炸。,（2）支鏈反應 在支鏈反應過程中，由于活化中心不斷增殖，使反應速率不斷加快。而當反應速率增大后，活化中心濃

10、度增加得更快，從而使反應速率急劇地增大，直至爆炸。,20,爆炸的分類,按照反應方式，爆炸可分為三類：,（1）物理爆炸 由于液體變成蒸氣或者氣體迅速膨脹，壓力急速增加，并大大超過容器的極限壓力而發生的爆炸。,（2）化學爆炸 因物質本身其化學反應，產生大量氣體和高溫而發生的爆炸。,（3）核爆炸 是由于核裂變或核聚變反應所釋放出的巨大核能引起的爆炸。,21,按爆炸速率來分，爆炸可分為三類： （1）輕爆：燃燒速率小于10m/s。 （2）爆炸：燃燒速率為10100m/s。 （3）爆轟：燃燒速率為100010000m/s。,按反應物來分，爆炸可分為三類： （1）可燃氣體（純）的爆炸 （2）可燃氣體混合物爆

11、炸 （3）可燃粉塵爆炸 （4）可燃蒸氣爆炸 （5）可燃液霧滴爆炸,22,爆炸過程表現為兩個階段：,第一階段：物質的（或系統的）潛在能以一定的方式轉化為強烈的壓縮能； 第二階段：急劇膨脹、對外做功，從而引起周圍介質的變形、移動和破壞。,爆炸過程中伴隨著兩種能量的轉化過程，即： 物質通過爆炸反應釋放的化學能變成爆炸反應產物的熱能； 產物的熱能再轉化為對環境介質所做的機械功。,23,24,第六節 火災的基本理論,火災,在時間和空間上失去控制的燃燒所造成的災害。,25,火災研究的主要方向,（1）從現象方面研究 針對火災過程中不同階段所表現的主要現象，如起火、火蔓延、煙氣流動等進行研究。 （2）研究火災特殊現象和關鍵現象，洞察火災現象細節 火災特殊現象：只有在火災系統中才會發生的特殊燃燒現象（如陰燃、轟燃、火旋風、飛火等）。,26,火災的階段,起始階段,發展階段,全盛階段,熄滅階段,27,第七節 熱解、燃燒、爆炸、火災的聯系和區別, 熱解是物質在低于燃點的溫度下受熱時發生的比較平緩的熱行為； 燃燒是可燃物在燃點或高于燃點的溫度下發生的交劇烈的反應； 當燃燒放出的熱量導致燃燒環境溫度升高到一定程度時，可燃物或者燃燒產物急劇地進一步燃燒從而導