酒精在常见可燃地面材料燃烧痕迹特征规律研究

易燃液体燃烧痕迹识别对助燃剂放火火灾调查至关重要。选用丙纶地毯和PVC地板革作为纤维和塑料地板的代表,以工业酒精作为易挥发助燃剂的代表,研究酒精用量、灭火方式等对燃烧痕迹形成及痕迹稳定性的影响。通过与未加载酒精的痕迹对比,发现丙纶地毯因热稳定性较差,燃烧后往往能形成烧坑或烧洞,其燃烧轮廓以典型的灰化形式存在,加载酒精的部位熔融严重,与地面紧紧粘连在一起;PVC地板革因为表面光滑,酒精在其表面不断流淌,燃烧后会留下清晰的轮廓,类似于细线状的印痕,而地板革本身基本不会燃烧。燃烧熄灭的方式也会对其炭化程度、燃烧图痕、残余形状产生影响。     

典型固体可燃物燃烧沉积物微观形貌特征的研究

利用火灾现场中燃烧物沉积物所特有的火灾原始信息,可以帮助火灾调查人员准确辨识与鉴别起火部位或起火点附近可燃物分部情况,辅助判断初始起火材料和起火部位的特点,通过燃烧模拟试验,开展了木材、化纤织物、棉织物、PVC制品、聚氨酯泡沫等常见固体可燃物燃烧沉积物微观形貌特征研究。首先,利用SEM 分析了不同材料沉积物中粒子分布、微观形貌等结构性差异。接着,进行了颗粒物的形貌学测量和组成成分测定。最终,得到了样本的量化差异特征。研究结果表明:5种固体可燃材料燃烧沉积物存在结构性差异,但并不显著;对组成粒子进行的形貌学测量和成分测定,可以量化区分材料属性。该方法可以为建立火灾现场起火部位可燃材料的燃烧时序性提供技术支持。     

喷水冷却对混凝土受热痕迹显微结构的影响

模拟火灾现场喷水灭火的情况条件,将高温下的混凝土喷水冷却,用扫描电子显微镜（SEM）分析混凝土的显微结构。研究发现,当受热温度低于300℃时,喷水冷却混凝土的显微结构与空气中自然冷却试样没有明显的差别。当受热温度达到300℃以后,冷却过程中的水会在混凝土中产生新的水化物,显微结构中发现有新的晶体。受热温度越高,新的水化物晶体就越多,同时混凝土的显微结构破坏越严重。这些特征可以用来鉴定火场中遏水冷却混凝土的受热温度。     

不同坡度对正庚烷流淌火燃烧特性的影响

针对液体燃油储运过程中泄漏引发的火灾爆炸事故,设计并搭建流淌槽坡度可调式液体燃油流淌火燃烧试验平台,开展连续泄漏正庚烷流淌火试验。选择水平表面(0°)流淌试验作为基准,改变流淌槽的坡度(0.5°,1°和3°),研究分析不同泄漏速率下连续泄漏正庚烷流淌火的燃烧面积、燃烧速率等燃烧特征参数的变化规律。结果表明:1)连续泄漏正庚烷流淌火燃烧特征参数均随泄漏速率增加而明显增加;2)坡度对连续泄漏正庚烷流淌火燃烧特性影响显著,即使流淌槽坡度增加0.5°,其燃烧特性即发生明显改变;3)连续泄漏正庚烷流淌火的平均稳定燃烧速率随流淌槽坡度的增加反而减小。     

PVC高温烟气对汽车外车身金属面板痕迹影响

为研究不同高温烟气、温度以及室温放置时间等条件下对金属面板产生的影响,选取0 g、5 g、20 g PVC粉末在400℃、600℃、800℃高温热解15 min以模拟实际汽车火灾中不同的高温烟气环境,钢板热蚀后空冷至室温后放置于恒温恒湿箱中0 h、24 h、72 h以及168 h后观察金属面板痕迹特征。结果表明：金属面板锈蚀程度随着PVC含量增高、受辐射热温度增高以及放置时间的增长而逐渐严重,金属面板色差值L变化较小,a、b值逐渐升高,而硬度值逐渐降低,辐射温度800℃,20 g PVC放置168 h后硬度值为43.95HRC,以上研究结果为汽车火灾调查中确定火势蔓延方向、起火部位以及起火点提供依据。     

醇类对甲苯燃烧烟尘的影响研究

甲苯作为重要的化工原料和有机溶剂,在日常生活中有着广泛的应用。甲苯燃烧时会产生大量黑烟,对环境造成污染;而醇类作为清洁燃料,对甲苯燃烧烟尘的生成具有抑制作用。围绕常见的甲醇和乙醇,借助模拟燃烧试验,利用烟密度计、TEM、电子称等设备,通过分析不同混合体积比例下甲苯燃烧烟气的消光系数、烟尘的微观组织及混合燃料的质量损失速率,发现甲醇和乙醇两种醇类对甲苯燃烧烟尘的产生具有抑制作用;这种抑制作用随醇类比例增加而增强。将甲苯-甲醇、甲苯-乙醇两种混合燃料的烟气消光系数和质量损失速率进行比较,发现甲醇的添加比乙醇的添加对甲苯燃烧烟尘产生的抑制作用更加明显。     

阻燃剂对聚乙烯垂直燃烧烟气成分的影响

本文采用烟气成分分析仪、垂直燃烧测试仪对添加几种不同类型阻燃剂的低密度聚乙烯进行实验研究,讨论了不同阻燃剂及其含量对PE燃烧烟气成分的影响.结果表明:PE中添加TBBA、ZB、Mg(OH)2和纯PE相比燃烧产生CO2浓度变小;含量相同时,TBBA、Mg(OH)2较ZB对PE燃烧生成CO2浓度影响大.含ZB、Mg(OH)2的PE燃烧生成CO浓度较纯PE燃烧生成CO浓度小,而添加TBBA对PE燃烧生成CO浓度影响与所添加份数有关.增大阻燃剂含量对抑制烟气中CO、CO2浓度来说并非越多越好.     

典型硼化合物与磷酸二氢铵协效阻燃松木的燃烧性能及热解动力学研究

利用木垛法和热重分析法比较研究了硼酸、硼砂与磷酸二氢铵复配阻燃松木的燃烧性能、热解特性及热解反应动力学。结果表明,单种阻燃剂使用时,磷酸二氢铵的阻燃效果优于硼酸和硼砂;两两复配使用具有明显的协效作用,其中阻燃效果:磷酸二氢铵/硼酸＞磷酸二氢铵/硼砂＞硼酸/硼砂,而硼酸与磷酸二氢铵在质量比为2:3时,协效阻燃效果最好。与未处理松木相比,阻燃剂的加入降低了松木在热解阶段的初始分解温度和峰值分解温度,缩短了热解区间,并降低了松木在主要热解阶段的表观活化能,其中热解阶段活化能越低的阻燃松木在燃烧过程中成炭效果和阻燃性能越好。     

贴面工艺对合成板材燃烧性能的影响

天然木材资源短缺,导致近年来合成板材使用量大大增加,为了了解不同贴面工艺对合成板材燃烧性能的影响。基于锥形量热仪法评定3种经过表面处理的合成板材（胶合板、中密度纤维板、刨花板）,探究表面处理技术对合成板材燃烧性能的影响。研究结果表明:贴薄木片与贴浸渍纸技术明显降低了胶合板的火灾危险性;贴薄木片技术明显降低了中密度板的火灾危险性;贴浸渍纸增加了刨花板与中密度板的火灾危险性。     

孔隙结构对焦碳燃烧影响的数值研究

煤粒在热解过程中,由于不同的加热速度和不同的热解最终温度所产生的孔隙结构也不同,本文建立了多组分并存的情况下,综合考虑化学反应,内外传递过程及颗粒孔结构变化在内的单颗粒焦碳着火燃烧模型,计算出３种不同孔隙结构焦碳的转化率,氧化反应率及比面积的变化,比较了它们之间的差异。     

样品尺寸对热塑性聚氨酯燃烧性能的影响研究

采用锥形量热仪对不同尺寸的热塑性聚氨酯材料进行小尺寸燃烧试验研究,获得了点燃时间、热释放速率、烟气释放速率及燃烧特性指数等参数,分析了样品尺寸对其燃烧性能的影响.结果表明:点燃时间随着材料厚度的增加而延长;材料厚度的增加加长了内部导热过程,使热释放速率峰值和烟气释放速率峰值增大,到达峰值的时间延长;燃烧特性指数中火灾增...     

烟气外循环对焦炉煤气低氮燃烧特性的影响

以JN-60型焦炉为研究对象,基于焦炉烟气外循环、煤气低氮燃烧的思路,设计出模拟焦炉狭长受限空间炉膛结构的燃烧炉及焦炉煤气燃烧实验平台,开展了空气过剩系数α、燃烧负荷和烟气外循环率λ对焦炉煤气燃烧NO_x生成特性的研究。结果表明:合理的α和λ可有效减少该燃烧炉内局部高温区的形成,延缓燃烧反应速率,拉长火焰,使温度场更均匀,实现焦炉煤气的低氮燃烧。在该狭长受限空间炉膛结构的燃烧炉中,将α和λ分别控制在1.20和20%,可有效降低烟气中NO_x的体积分数。     

富氧条件下不同泄爆面积对CH4燃烧诱导快速相变的影响

为了研究富氧条件下不同泄爆面积对CH4燃烧诱导快速相变的影响,基于自主设计搭建的CH4燃烧诱导快速相变试验台,通过改变富氧系数和泄爆面积对CH4燃烧的压力振荡特性进行研究,分析了不同富氧系数E(0.21,0.3,0.4,0.6)及泄爆面积比(0,0.25,0.5,0.75,1)下CH4燃烧的压力峰值、到达压力峰值的时间及特征时间等参数的变化趋势。结果表明,随富氧系数增大,爆炸压力峰值逐渐增大。富氧系数E=0.21时,压力峰值低于相应的绝热压力,无压力振荡;当E=0.3时,压力峰值低于相应的绝热压力且伴随压力振荡。当E为0.4、0.6时,压力峰值高于相应绝热压力且伴随压力振荡;在泄爆条件下,随富氧系数增加,到达压力峰值的时间逐渐减小。通过分析不锈钢管道中的燃烧诱导快速相变现象,发现泄爆可以有效降低爆炸压力峰值,且随泄爆面积比增大,到达压力峰值的时间提前。     

挤塑聚苯板密度和阻燃剂含量对其燃烧性能的影响

通过氧指数测定方法、单体燃烧试验、热释放速率试验测定了不同密度,不同阻燃剂含量添加情况下,挤塑聚苯板的燃烧性能变化情况,结果发现阻燃剂添加量在0—4%区间内,对阻燃性能的影响明显,超过4%的添加量后,增量对阻燃性能影响较小。密度对挤塑板燃烧性能有一定影响,密度提高氧指数提高,但其他燃烧性能指标变差。通过对试验结果的整理,为生产满足GB 8624-2012所要求的防火等级的挤塑聚苯板提供了指导依据。     

狭长空间内通风对航空煤油池火燃烧速率的影响

在风速0～2.3 m/s、5.6 m×0.8 m×0.8 m的低湍流狭长风洞内对边长3～9 cm的正方形航空煤油池火进行燃烧试验,结合FDS数值模拟,研究了狭长空间内通风和油盘尺寸对正方形航空煤油池火燃烧速率的影响,并做出相应的分析.结果表明,数值模拟结果和试验结果吻合得较好.航空煤油的燃烧速率随风速的增大而升高,且油盘下风侧壁面对燃料的导热加强是促进燃烧的主要因素.随着油盘尺寸的增大,油池获得的热反馈增强,航空煤油燃烧加剧.     

烟道不同沉积部位油垢的热解燃烧试验研究

烟道火灾的发展蔓延决定于烟道内不同部位沉积油垢的热解燃烧特性。利用气质联用仪和热重分析仪,对典型中式厨房烟道入口及出口部位的油垢进行了主要成分和热解燃烧特性分析。结果表明:烟道不同部位油垢的热解燃烧性能差异很大,位于出口部位的油垢,其主成分相对分子质量小,热分解起始温度和起火温度低,热解燃烧第一阶段活化能低,会首先起火;位于入口部位的油垢,其综合燃烧性能高,燃烧猛烈,氧气的供给量对燃烧影响不大。烟道火灾防治工作需综合考虑入口部位与出口部位油垢的不同热解燃烧特性。     

非线性拉伸对甲烷-空气预混火焰燃烧特性的影响

使用定容燃烧弹与高速纹影照相系统研究了不同当量比下甲烷-空气预混气体的层流火焰燃烧特性。实验数据同时应用传统线性模型和非线性模型分析了不同当量比对球形扩展火焰的传播速率和马克斯坦长度的影响。结果显示:随着当量比的增加,层流燃烧速率先增大后减小,直到当量比为1.1时,火焰速率达到最大值。马克斯坦长度始终为正值,且随着当量比的增大而增大。在所有当量比条件下,线性和非线性方法计算的火焰速率大致相同,差值小于0.01 m/s;线性方法得到的马克斯坦长度均大于非线性模型计算的结果,并随着当量比的增大,两种方法得到的马克斯坦长度的差值更加显著。     

近墙乙醇池火热反馈对燃烧速率的影响

为了定量评估近墙乙醇池火燃烧的危险性,根据乙醇池火燃烧辐射热平衡方程,建立了简化的墙体点源辐射计算模型,与火焰高度、近墙距离等参数相关联,进而得到近墙乙醇池火墙壁热反馈下燃烧速率的理论增量,并考虑到火焰辐射的增量对燃烧速率的影响,计算得到火焰对燃烧速率的理论增量。同时,在标准燃烧室进行了5种尺寸、不同近墙距离的方形乙醇池火的验证试验。结果表明,近墙乙醇池火的平均火焰高度和燃烧速率随油盘直径增大而增大,随距墙边距离减小而增大。与距墙边30 cm的墙边火平均火焰高度相比,紧贴墙壁的平均火焰高度上升16%~20%;与距墙边30 cm的墙边火燃烧速率相比,紧贴墙壁的燃烧速率上升12%~16%。乙醇墙边池火的燃烧速率理论增量与实际测量值的偏差在5%~34%,二者具有较好的一致性,充分说明近墙乙醇池火燃烧速率的增量主要是墙壁的热反馈和火焰的热反馈共同作用的结果。     

插板对正庚烷油池火燃烧行为的影响研究

海上石油泄漏常规的处理方法是原位燃烧,加速其燃烧并使其燃尽是降低其对生态环境影响的重要措施之一。以正庚烷为燃料,在油池内插入竖直铝板,研究不同高度铝板对池火燃烧行为的影响。结果表明,插板对池火燃烧速率以及火焰高度具有明显的增强作用,随着板的高度的增加,增强作用先增大后减小,当H_p/D(板高与油池直径之比)为3.5时,增强作用最大。火焰高度、板的温度、热通量以及燃烧速率的变化趋势一致,它们的临界点均在H_p/D=3.5附近。插板后燃烧速率增大主要是因为插板自身的热传导导致了燃料的核态沸腾,使燃料接受的热反馈增大,从而加快了燃料的蒸发,增大了燃烧速率。     

Arrhenius燃烧模型对离散网络的限制

在火蔓延过程的数值模拟中，如果采用Arrhenius燃烧模型，对网格的划分有一定的限制条件。本文作者分别在层流工况和弱湍流工况下通过对油－沙池表面火蔓延过程的数值模拟研究，发现：如果采用Arrhenius燃烧模型，则不合适的网格划分会影响火焰的传播。通过对火焰传播机理的分析，提出一无量纲网格生成准则数π。如果网格划分的网格准则数π大于其临界准则数π0，则网格的划分不会影响火焰传播过程，即网格的划分是合适的，反之，若π＜π0，则所划分的网格就是不合适的，须重新生成网格。