0 引言

近年来，艾灸养生方兴未艾，各种艾灸养生馆数量逐年增加，这些养生馆多为人员密集场所，且存有一定量的易燃可燃物，如果艾灸操作人员使用不当，燃烧的艾条可能引燃附近可燃物，引发火灾事故。此外，艾条燃烧属于无明火的阴燃，在艾灸结束后，如果艾条未完全熄灭，内部处于阴燃状态的艾条在一定条件下也有可能引燃附近可燃物进而导致火灾。目前，由艾条引发的火灾事故虽然报道不多，但由于艾条阴燃时间长、燃烧初始速度慢等特点，在起火点处很难留有引火源或与引火源有关的物体，因此，火调人员很难找到可以直接证明起火原因的证据。虽然针对艾条燃烧生成物毒性的研究较多，但是针对其烟密度、燃烧速度、热分解性能等燃烧性能的研究还较少[1-4]。因此，对艾条的燃烧性能进行试验研究，对于预防艾条火灾、火灾原因调查等工作具有重要意义。本文选取三种不同艾绒纯度的艾条进行燃烧性能分析，测定在不同风速条件下艾条的燃烧速率，以及艾绒纯度对艾条热分解性能的影响，并建立不同纯度艾绒的主要热分解阶段的动力学模型，计算其动力学参数。

1 试验部分

1.1 试验仪器及材料

试验所用仪器有：水平垂直燃烧测定仪CZF-3(南京江宁分析仪器有限公司)，热重分析仪TGA851(瑞士梅特勒公司)。试验材料为艾条，直径12 mm，艾绒纯度分别为5∶1，10∶1，35∶1，均为某一厂家生产，网上购买。

1.2 试验方法与步骤

对于塑料制品，可以根据国家标准《塑料 燃烧性能的测定 水平法和垂直法》(GB/T 2408—2008)[5]对燃烧性能进行分析，而艾条的燃烧属于无焰燃烧，因此，试验中将对艾条阴燃速率进行测定，从而分析艾条的燃烧性能。

为测定不同风速条件下，艾条燃烧速率的变化情况，对水平垂直燃烧测定进行了简单的改进，将电风扇置于不同距离以改变燃烧室内的风速，并用风速测试仪测试风速。将艾条截成长度为200 mm的待测样品，并每隔20 mm(或50 mm，用于垂直燃烧测试)标记一条刻度线，将标记好的试样固定在铁架台上，如图1～2所示。调节火焰长度和试样位置高度，分别进行水平燃烧测试和垂直燃烧测试，改变风速条件，每个工况测量三次，取平均值。

图1 艾条水平燃烧测试图

图2 艾条垂直燃烧测试图

称量5 mg左右的艾绒，氮气气氛，升温速率为20 ℃·min-1，从30 ℃升温至800 ℃后自然冷却至室温，对比分析艾绒纯度对热分解性能的影响，并建立艾绒的热解动力学模型，计算动力学参数。

2 试验结果与分析

2.1 不同工况下艾条燃烧速度的对比研究

取艾绒纯度为35∶1的艾条，改变风速分别为0，0.25，0.40，0.50 m·s-1，艾条燃烧长度均为20 mm，测量不同风速下，水平放置艾条的燃烧时间，进而比较其燃烧性能。不同风速下艾绒纯度为35∶1艾条的燃烧时间、燃烧速度、烟灰颜色、燃烧均匀性的平均值如表1所示，为了分析包装纸对艾绒燃烧速度的影响，做了一组无外包装纸的试验进行对比。

从表1可以看出，无风条件下，艾条水平燃烧速度受包装纸的影响较大，除去包装纸的艾条燃烧速率较快，分析原因一方面是艾绒较包装纸更易燃，另一方面除去包装纸后艾绒与空气的接触面积更大所致。此外，除去包装纸的艾条燃烧产物颜色为灰色，带有包装纸的为灰黑色，因包装纸炭化后颜色为黑色所致。除去包装纸的艾条燃烧不均匀，因缺乏包装纸束缚后松散程度不一致。

表1 不同风速下艾条的水平燃烧性能测量参数风速/m·s-1有无外包装纸燃烧长度/mm燃烧时间/min燃烧速率/mm·min-1烟灰颜色燃烧均匀性0无204.14.9灰色不均匀0有207.82.5灰黑均匀0.25有206.92.9灰黑均匀0.40有205.33.8灰黑均匀0.50有203.85.3灰黑均匀

从表1还可以看出，风速从0升至0.5 m·s-1时，艾条的燃烧时间从7.8 min降低到3.8 min，燃烧速率从2.5 mm·min-1升高至5.3 mm·min-1。艾条的燃烧性能受风速影响较大，燃烧时间随风速升高逐渐降低，且风速越大，这种降低的趋势越明显；燃烧速率则随风速升高逐渐增大，且风速越大，这种增大的趋势越明显。

在试验过程中还发现，艾条外包装纸与艾条的燃烧速度必须相匹配，能够基本达到同步燃烧，才能获得较为理想的燃烧效果。如果外包装纸的阴燃速度大于艾条的阴燃速度，则此时在艾条燃烧处，艾绒头不能成灰；如果外包装纸的阴燃速度小于艾条的引燃速度，则燃烧端的艾绒头会缩进外包装纸中，最终艾条因缺乏氧气供应而造成艾条熄灭。燃烧速度过快的话，会加剧燃烧锥内部缺氧，导致有害成份产生。因此，在外包装纸适应艾条燃烧速度的前提下，应使艾条向着均匀燃烧的方向发展。

文章来源：《水动力学研究与进展》 网址: http://www.sdlxyjyjzzz.cn/qikandaodu/2021/0313/551.html

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