第一節(jié) 燃燒條件

基本概念：

燃燒是指可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應(yīng)，通常伴有火焰、發(fā)光和（或）發(fā)煙現(xiàn)象。

煙是指由燃燒或熱解作用所產(chǎn)生的懸浮于大氣中可見的固體和（或）液、氣體微粒。

燃燒可根據(jù)有無火焰分為有焰燃燒和無焰燃燒。

無焰燃燒根據(jù)有無可燃?xì)饪煞譃殛幦寂c無焰燃燒。

燃燒必須具備三個(gè)必要條件即可燃物、助燃物和引火源，通常稱為燃燒三要素。

燃燒的充分條件可表述為具備足夠數(shù)量或濃度的可燃物；具備足夠數(shù)據(jù)或濃度的助燃物；具備足夠能量的引火源。

一、可燃物

可燃物指凡是能與空氣中的氧或其他氧化劑起化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，如木材、氫氣、汽油、煤炭、紙張、硫等。

按化學(xué)組成，可分為無機(jī)可燃物和有機(jī)可燃物；

按所處狀態(tài)，可分為可燃固體、可燃液體、可燃?xì)怏w。

二、助燃物

助燃物指凡是與可燃物結(jié)合能導(dǎo)致和支持燃燒的物質(zhì)，如空氣中的氧氣。

其他助燃物如：H2 + F2 = 2HF

H2 + Cl2 = 2HCl

2Na + Cl2 = 2NaCl

2P + 3Cl2 = 2PCl3

三、引火源

引火源指可以使物質(zhì)開始燃燒的外部熱源（能源）。常見的火源有：

化學(xué)火源：爐火、燭火、焊接火、吸煙火、機(jī)動(dòng)車排氣管火星、飛火等

電氣火源：電弧、電火花（電氣設(shè)備、電氣線路、電氣開關(guān)及漏電打火、固定電話、手機(jī)等通訊工具火花、靜電火花）、雷擊等。

高溫火源：高溫加熱、烘烤、積熱不散、機(jī)械設(shè)備故障發(fā)熱、摩擦發(fā)熱、聚熱發(fā)熱等

沖擊火源：沖擊不摩擦，絕熱壓縮

四、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)自由基

自由基是一種高度活潑的化學(xué)基團(tuán)，能與其他自由基和分子起反應(yīng)，從而使燃燒按鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的形式擴(kuò)展，也稱游離基。

H2 + Br2 —>2HBr

M + Br2 —> 2Br. + M 鏈引發(fā)

Br. + H2 —>HBr + H. 鏈傳遞

H. + Br2 —>HBr + Br.

H. + HBr —>H2 + Br.

大部分燃燒發(fā)生和發(fā)展需要四個(gè)必要條件，即可燃物、助燃物、引火源和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)自由基。

第二節(jié) 燃燒類型及其特點(diǎn)

一、按燃燒發(fā)生瞬間的特點(diǎn)分類

燃燒可分為著火和爆炸

（一）著火

著火是指可燃物與助燃物共存的條件下，與引火源接觸引起燃燒，并在引火源離開后仍能持續(xù)燃燒的現(xiàn)象；著火方式一般可分為點(diǎn)燃與自燃

1.點(diǎn)燃（或稱強(qiáng)迫著火）

點(diǎn)燃是指從外部能源（電熱線圈、電火花、熾熱質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)火火焰等）得到能量，使混氣的局部范圍受到強(qiáng)烈的加熱而著火。

2.自燃

自燃是指可燃物質(zhì)在沒有外部火源的作用時(shí)，因受熱或自身發(fā)熱并蓄熱所產(chǎn)生的燃燒。

（1）化學(xué)自燃，不需要加熱，根據(jù)自身的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的，如火柴受摩擦著火、炸藥受撞擊而爆炸

（2）熱自燃，將可燃物與助燃物的混合物預(yù)先均勻加熱，隨著溫度升高到一定程度便會(huì)自動(dòng)燃燒（這時(shí)著火發(fā)生在混合物的整個(gè)容積中）

（二）爆炸

爆炸是指物質(zhì)由一種狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)變成另一種狀態(tài)，并在瞬間以機(jī)械功的形式釋放出巨大的能量，或是氣體、蒸氣在瞬間發(fā)生劇烈膨脹等現(xiàn)象。

二、按燃燒物形態(tài)分類

燃燒物按形態(tài)分為氣體燃燒、液體燃燒和固體燃燒。

（一）氣體燃燒

可燃?xì)怏w容易燃燒且速度快，根據(jù)可燃?xì)怏w與氧混合的狀態(tài)不同，分為擴(kuò)散燃燒和預(yù)混燃燒。

1.擴(kuò)散燃燒

擴(kuò)散燃燒指可燃性氣體和蒸氣分子與氣體氧化劑互相擴(kuò)散，邊混合邊燃燒。

擴(kuò)散燃燒的特點(diǎn)為：燃燒比較穩(wěn)定，火焰溫度相對(duì)較低，擴(kuò)散火焰不運(yùn)動(dòng)?？扇?xì)怏w與氣體氧化劑的混合在可燃?xì)怏w噴口進(jìn)行，燃燒過程不發(fā)生回火現(xiàn)象（火焰縮入火孔內(nèi)部的現(xiàn)象）

2、預(yù)混燃燒

預(yù)混燃燒是指可燃?xì)怏w、蒸氣預(yù)先同空氣（或氧）混合，遇引火源產(chǎn)生帶有沖擊力的燃燒?；鹧嬖陬A(yù)混氣中傳播，存在正?；鹧?zhèn)鞑ズ捅Z兩種方式。按照混合程度不同，可分為部分預(yù)混燃燒和完全預(yù)混燃燒。

預(yù)混燃燒的特點(diǎn)為：燃燒反應(yīng)快，溫度高，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，反?yīng)混合氣體不擴(kuò)散，在可燃混合氣體中引入一個(gè)火源即產(chǎn)生一個(gè)火焰中心，成為熱量與化學(xué)活性粒子集中源。

（二）液體燃燒

易燃、可燃液體在燃燒過程中，并不是液體本身在燃燒，而是液體受熱時(shí)蒸發(fā)出來的液體蒸氣被分解、氧化達(dá)到燃點(diǎn)而燃燒，即蒸發(fā)燃燒。因此，液體能否發(fā)生燃燒、燃燒速率高低，與液體的蒸氣壓、閃點(diǎn)、沸點(diǎn)和蒸發(fā)速率等性質(zhì)密切相關(guān)。

1、閃燃

閃燃是指可燃液體揮發(fā)出來的蒸氣與空氣混合到一定濃度或者可燃固體加熱到一定溫度后，遇到明火發(fā)生一閃即滅的燃燒。蒸發(fā)速度小于燃燒速度。

閃點(diǎn)是指易燃或可燃液體表面產(chǎn)生閃燃的最低溫度。

2、沸溢

沸溢（揚(yáng)沸和噴濺）是指含有水分、黏度較大的重質(zhì)石油產(chǎn)品，如原油、重油、瀝青油等燃燒時(shí)，其中的水汽化不易揮發(fā)形成膨脹氣體使液面沸騰，沸騰的水蒸氣帶著燃燒的油向空中飛濺的現(xiàn)象。

從沸溢過程說明，沸溢形成必須具備三個(gè)條件：

1）原油具有形成熱波的特性，即沸程寬，密度相差較大；

2）原油中含有乳化水，水遇熱波變成蒸汽；

3）原油黏度較大，使水蒸氣不容易從下向上穿過油層。

3、噴濺

噴濺現(xiàn)象主要表現(xiàn)為，在重質(zhì)油品燃燒進(jìn)行過程中，隨著熱波溫度的逐漸升高，熱波向下傳播的距離也加大，當(dāng)熱波達(dá)到水墊時(shí)，水墊的水大量蒸發(fā)，蒸汽體積迅速膨脹，以至把水墊上面的液體層拋向空中，向外噴射。

一般情況下，發(fā)生沸溢要比發(fā)生噴濺的時(shí)間早的多。沸溢發(fā)生的時(shí)間與原油的種類、水分含量有關(guān)。噴濺發(fā)生的時(shí)間與油層厚度、熱波移動(dòng)速度及油的線燃燒速度有關(guān)。

（三）固體燃燒

根據(jù)各類可燃固體的燃燒方式和燃燒特性，固體燃燒的形式大致可分為蒸發(fā)燃燒、表面燃燒、分解燃燒、熏煙燃燒（陰燃）

1、蒸發(fā)燃燒

硫、鉀、磷、鈉、蠟燭、松香、瀝青等可燃固體，在受到火源加熱時(shí)，先熔融蒸發(fā)，隨后蒸氣與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，這種形式的燃燒一般稱為蒸發(fā)燃燒。樟腦、萘等易升華物質(zhì)，在燃燒時(shí)不經(jīng)過熔融過程，但其燃燒現(xiàn)象也可看作一種蒸發(fā)燃燒。

2、表面燃燒

可燃固體，如木炭、焦炭、鐵、銅等的燃燒反應(yīng)是在其表面由氧和物質(zhì)直接作用而發(fā)生的表面燃燒，這是一種無焰的燃燒，也稱異相燃燒。

3、分解燃燒

可燃固體，如木材、煤、合成塑料、鈣塑材料等，在受到火源加熱時(shí)，先發(fā)生熱分解，隨后分解出的可燃揮發(fā)分與氧發(fā)生燃燒反應(yīng)，這種形式的燃燒一般稱為分解燃燒。

4、熏煙燃燒（陰燃）

可燃固體，如木材、煤、合成塑料、鈣塑材料等，在受到火源加熱時(shí)，先發(fā)生熱分解，隨后分解出的可燃揮發(fā)分與氧發(fā)生燃燒反應(yīng)，這種形式的燃燒一般稱為分解燃燒。

5、動(dòng)力燃燒

動(dòng)力燃燒是指可燃固體或其分解析出的可燃揮發(fā)分遇火源所發(fā)生的爆炸式燃燒，主要包括可燃粉塵爆炸、炸藥爆炸、轟燃等幾種情形。

轟燃是指可燃固體由于受熱分解或不完全燃燒析出可燃?xì)怏w，當(dāng)其以適當(dāng)比例與空氣混合后再遇火源時(shí)，發(fā)生的爆炸式預(yù)混燃燒。

例如，能析出一氧化碳的賽璐珞、能析出氰化氫的聚氨酯等，在大量堆積燃燒時(shí)，常會(huì)產(chǎn)生轟燃現(xiàn)象。

三、閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、自燃點(diǎn)的概念

（一）閃點(diǎn)

1、閃點(diǎn)的定義

根據(jù)《消防詞匯：第1部分：通用術(shù)語》（GB5907.1-2014），閃點(diǎn)是指在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，可燃性液體或固體表面產(chǎn)生的蒸氣在試驗(yàn)火焰作用下發(fā)生閃燃的最低溫度。

2、閃點(diǎn)的意義

閃點(diǎn)是可燃性液體性質(zhì)的主要標(biāo)志之一，是衡量液體火災(zāi)危險(xiǎn)性大小的重要參數(shù)。閃點(diǎn)越低，火災(zāi)危險(xiǎn)性越大；反之則越小。閃點(diǎn)與可燃性液體的飽和蒸氣壓有關(guān)，飽和蒸氣壓越高，閃點(diǎn)越低。

3、閃點(diǎn)在消防上的應(yīng)用

閃點(diǎn)是判斷液體火災(zāi)危險(xiǎn)性大小及對(duì)可燃性液體進(jìn)行分類的主要依據(jù)?？扇夹砸后w的閃點(diǎn)越低，其火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。

根據(jù)消防工程設(shè)計(jì)及應(yīng)用，根據(jù)閃點(diǎn)的不同將可燃液體分為了三大種類。即：

甲類液體：閃點(diǎn)小于28℃的液體。（如原油、汽油等）

乙類液體：閃點(diǎn)大于或等于28℃但小于60℃的液體。（如噴氣燃料、燈用煤油）

丙類液體：閃點(diǎn)大于或等于60℃以上的液體。（重油、柴油、潤滑油等）

（二）燃點(diǎn)

1、燃點(diǎn)的定義

在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，物質(zhì)在外部引火源作用下表面起火并持續(xù)燃燒一定時(shí)間所需的最低溫度，稱為燃點(diǎn)。

2、常見可燃物的燃點(diǎn)

物質(zhì)名稱燃點(diǎn)物質(zhì)名稱燃點(diǎn)

蠟燭190棉花210~255

松香216布匹200

橡膠120木材250~300

紙張130~230豆油220

3、燃點(diǎn)與閃點(diǎn)的關(guān)系

易燃液體的燃點(diǎn)一般比其閃點(diǎn)高1~5℃，并且閃點(diǎn)越低，這一差值越小，特別是在敞開的容器中很難將閃點(diǎn)和燃點(diǎn)區(qū)分開來。因此，一般用閃點(diǎn)評(píng)定易燃液體火災(zāi)危險(xiǎn)性大小，用燃點(diǎn)衡量固體的火災(zāi)危險(xiǎn)性大小。

（三）自燃點(diǎn)

1、自燃點(diǎn)的定義

在規(guī)定條件下，可燃物質(zhì)產(chǎn)生自燃的最低溫度稱為自燃點(diǎn)。在這一溫度時(shí)，物質(zhì)與空氣接觸，不需要明火的作用就能發(fā)生燃燒。

2、常見可燃物的自燃點(diǎn)

自燃點(diǎn)是衡量可燃物質(zhì)受熱升溫導(dǎo)致自燃危險(xiǎn)的依據(jù)。可燃物的自燃點(diǎn)越低，發(fā)生自燃的危險(xiǎn)性越大。

物質(zhì)名稱自燃點(diǎn)物質(zhì)名稱自燃點(diǎn)

氫氣400丁烷405

一氧化碳610乙醚160

硫化氫260汽油530~685

乙炔305乙醇423

3、影響自燃點(diǎn)變化的規(guī)律

不同的可燃物有不同的自燃點(diǎn)，同一種可燃物在不同的條件下自燃點(diǎn)也會(huì)發(fā)生變化。可燃物的自燃點(diǎn)越低，發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性就越大。

對(duì)于液體、氣體可燃物，其自燃點(diǎn)受壓力、氧濃度、催化、容器的材質(zhì)和表面積與體積比等因素的影響。而固體可燃物的自燃點(diǎn)，則受受熱熔融、揮發(fā)物的數(shù)量、固體的顆粒度、受熱時(shí)間等因素的影響。

第三節(jié) 燃燒產(chǎn)物

燃燒產(chǎn)生的物質(zhì)，其成分取決于可燃物的組成和燃燒條件。大部分可燃物屬于有機(jī)化合物，主要由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成，燃燒生成的氣體一般有一氧化碳、二氧化碳、丙烯醛、氯化氫、二氧化硫等。

一、燃燒產(chǎn)物的概念

由燃燒或熱解作用產(chǎn)生的全部物質(zhì)稱為燃燒產(chǎn)物，分為完全燃燒產(chǎn)物和不完全燃燒產(chǎn)物。完全燃燒產(chǎn)物是指可燃物中的C被氧化成CO2、H被氧化成H2O、S被氧化生成SO2等；而CO、NH3、醇類、醛類、醚類等是不完全燃燒產(chǎn)物。燃燒產(chǎn)物的數(shù)量、組成等隨物質(zhì)的化學(xué)組成及溫度、空氣的供給情況等的變化而不同。

二、幾類典型物質(zhì)的燃燒產(chǎn)物

（一）高聚物的燃燒產(chǎn)物

有機(jī)高分子化合物（高聚物），主要以煤、石油、天然氣為原料制得，如塑料、橡膠、合成纖維、薄膜、膠粘劑和涂料等。其中，塑料、橡膠等合成纖維是人們熟知的三大合成有機(jī)高分子化合物，其應(yīng)用廣泛且容易燃燒。

高聚物的燃燒分為受熱軟化熔融、熱分解、著火燃燒等階段。

熱分解是高聚物燃燒的關(guān)鍵階段，主要是分解產(chǎn)物中的可燃性氣體的燃燒。

高聚物燃燒具有發(fā)熱量較高、燃燒速度較快、發(fā)煙量大等特點(diǎn)，并且在燃燒過程中產(chǎn)生CO、NOX（氮氧化物），HCl、HF、SO2及COCl2（光氣）等有害氣體。

只含有碳和氫的高聚物，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯燃燒時(shí)有熔滴，易產(chǎn)生CO氣體；

含有氧的高聚物，如有機(jī)玻璃、賽璐珞等，燃燒時(shí)變軟，無熔滴，同樣產(chǎn)生CO氣體；

含有氮的高聚物，如三聚氰胺甲醛樹脂、尼龍等，燃燒情況比較復(fù)雜，燃燒時(shí)有熔滴，會(huì)產(chǎn)生CO、NO、HCN等有毒氣體；

含有氯的高聚物，如聚氯乙烯等，燃燒時(shí)無熔滴，有炭瘤，并產(chǎn)生HCl氣體。

（二）木材和煤的燃燒產(chǎn)物

木材和煤是典型的固體可燃物質(zhì)。它們是由多種元素組成的、復(fù)雜天然高聚物的混合物，成分不單一，并且是非均質(zhì)的。

1、木材的燃燒產(chǎn)物

木材的主要成分是纖維素，半纖維素和木質(zhì)素，由碳、氧、氫和氮等元素組成。木材的燃燒分為兩個(gè)階段：一是有焰燃燒階段，即木材的熱分解物的燃燒；二是無焰燃燒階段，即木炭的表面燃燒。

木材在不同溫度下分解產(chǎn)生的氣體組成

溫度/℃CO2COCH4C2H4H2

30056.7040.173.76--

40049.3634.0014.310.861.47

50043.2029.0121.723.682.34

60040.9827.2023.425.742.66

70038.5625.1924.948.502.81

2、煤的燃燒產(chǎn)物

煤主要由碳、氫、氧、氮和硫等元素組成。煤的燃燒過程幾乎同時(shí)存在有焰燃燒與無焰燃燒，主要受炭化程度、顆粒度、巖石學(xué)組成、風(fēng)化情況及含水量等多種因素影響。

（三）金屬的燃燒產(chǎn)物

金屬燃燒通常熱值大、溫度高、某些金屬燃燒時(shí)火焰具有特征顏色。根據(jù)熔點(diǎn)和沸點(diǎn)不同，通常將金屬分為揮發(fā)金屬和不揮發(fā)金屬。

金屬名稱NaKCaBaSrCuMg

火焰顏色黃色紫色磚紅色綠色紅色藍(lán)色白色

揮發(fā)金屬（如Li、Na、K、Mg、Ca等）在空氣中容易著火燃燒，熔融成金屬液體，它們的沸點(diǎn)一般低于其氧化物的熔點(diǎn)（K除外），因此在其表面能夠生成固體氧化物。

不揮發(fā)的金屬（如Al、Ti、Zr等）因其氧化物的熔點(diǎn)低于金屬的沸點(diǎn)，則在燃燒時(shí)熔融金屬表面形成一層氧化物。氧化物在很大程度上阻礙了金屬和空氣中的接觸，從而減緩金屬被氧化。這類金屬在粉末狀、氣熔膠狀、刨花狀時(shí)，在空氣中燃燒的很激烈，并且不生成煙。

三、燃燒產(chǎn)物的危害性

統(tǒng)計(jì)資料表明，火災(zāi)中死亡人員中的大約75%是由于吸入毒性氣體而致死的。燃燒產(chǎn)物中含有大量的有害成分，如CO、HCN、SO2、NO2等。這些氣體均對(duì)人體有不同程度的危害。

二氧化碳達(dá)到一定濃度時(shí)，會(huì)刺激人的呼吸中樞，導(dǎo)致呼吸急促、煙氣吸入量增加，并且還會(huì)引起頭痛、神志不清等癥狀。

一氧化碳是火災(zāi)中致死的主要燃燒產(chǎn)物之一，其毒性在于對(duì)血液中血紅蛋白的高親和性，是氧氣的250倍。

除毒性外，燃燒產(chǎn)物的煙氣還具有一定的減光性。煙氣在火場上彌漫，會(huì)嚴(yán)重影響人們的視線