火场可燃物热解着火特性研究

火灾是指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。热解和着火过程是控制火灾发生和发展的重要因素，其中热解过程作为火灾过程的初始阶段直接控制着火过程，而着火过程同时控制着随后的火蔓延过程，因此热解和着火过程是火灾安全科学研究的重要对象。 为了对可燃物的热解着火特性有更深入的了解，本文在改进的可燃物热解着火特性试验台上对多种类型的可燃物进行了试验，包括天然木材，人工板材，树叶草等。获得了各种材料在辐射热流范围为20-70 kW／m2下的着火时间、着火温度等重要参数，测得了各种材料在不同辐射热流下表面温度、质量损失速率、主要烟气组分随时间的变化关系，探讨了几者之间的内在联系。 试验结果表明：随着辐射热流的增大，着火时间缩短，着火温度降低。这表明高热流下更易发生火灾，对火灾的预防具有了一定的指导意义。在低辐射热流下CO的析出速率较快，产生的CO较多，对火场被困人员和火灾营救人员都是非常危险的；而在高热流下，CO2产生速率较快，产生的CO2量较大，容易使人窒息。同时，在这种情况下耗氧速率也较低热流快，火场被困人员和火灾营救人员也很易因缺氧窒息而死。显而易见，这为火场人员的逃生和营救提供了理论依据。 随着辐射热流的增加，质量损失逐渐增大，烟气产生速率变快，O2含量越来越低。烟气中的CO2浓度与木材失重速率变化趋势相似，而与烟气中O2含量的变化近似对称相反。对于五种实木建材，在20到60 kW／m2之间，总体来说，密度大的样品在低辐射热流的工况下其耗氧速率较低，CO2浓度较低；在高辐射热流下其耗氧速率较高，CO2浓度较高。密度小的样品与此相反。这是样品密度和质量相互耦合作用的结果。 利用热重分析在不同升温速率和反应气氛下对几种木材的热失重行为进行了研究。根据热重实验数据，利用Coats-Redfem近似积分法和DAEM模型求解了几种木材的动力学参数。Coats-Redfern法把热解看作单一反应，因而求出的活化能值是热解过程活化能变化的平均值，且较DAEM法求出的活化能值低。活化能分布反映木材在热解、气化、燃烧过程中不同阶段的反应活性变化规律，有助于了解木材的热解、燃烧机理。另外，两种方法获得的活化能大小趋势具有着一致性：在空气气氛下，几种木材的活化能都是在低温段较低，在高温段较高。