消防安全技術(shù)實(shí)務(wù)：燃燒基礎(chǔ)知識(shí)

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內(nèi)容摘要：第一章 燃燒基礎(chǔ)知識(shí)

學(xué)習(xí)要求

通過本章學(xué)習(xí)，應(yīng)了解燃燒的必要條件和充分條件,掌握燃燒的四種類型,熟悉氣體、液體、固體燃燒的特點(diǎn)以及燃燒產(chǎn)物的概念和幾種典型物質(zhì)的燃燒產(chǎn)物。

燃燒基礎(chǔ)知識(shí)主要包括燃燒條件、燃燒類型、燃燒方式與特點(diǎn)及燃燒產(chǎn)物等相關(guān)內(nèi)容，是關(guān)于火災(zāi)機(jī)理及燃燒過程等最基礎(chǔ)、最本質(zhì)的知識(shí)。

第一節(jié) 燃燒條件

所謂燃燒，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。燃燒過程中，燃燒區(qū)的溫度較高，使其中白熾的固體粒子和某些不穩(wěn)定（或受激發(fā)）的中間物質(zhì)分子內(nèi)電子發(fā)生能級(jí)躍遷，從而發(fā)出各種波長的光；發(fā)光的氣相燃燒區(qū)就是火焰，它是燃燒過程中最明顯的標(biāo)志；由于燃燒不完全等原因，會(huì)使產(chǎn)物中混有一些小顆粒，這樣就形成了煙。

一、燃燒的必要條件

燃燒可分為有焰燃燒和無焰燃燒。通常看到的明火都是有焰燃燒；有些固體發(fā)生表面燃燒時(shí)，有發(fā)光發(fā)熱的現(xiàn)象，但是沒有火焰產(chǎn)生，這種燃燒方式則是無焰燃燒，例如木炭的燃燒。

燃燒的發(fā)生和發(fā)展，必須具備三個(gè)必要條件，即可燃物、氧化劑和溫度（引火源）。當(dāng)燃燒發(fā)生時(shí)，上述三個(gè)條件必須同時(shí)具備，如果有一個(gè)條件不具備，那么燃燒就不會(huì)發(fā)生或者停止發(fā)生。如圖1-1-1

圖1-1-1 著火三角形

進(jìn)一步研究表明，有焰燃燒的發(fā)生和發(fā)展除了具備上述三個(gè)條件以外，因其燃燒過程中還存在未受抑制的自由基（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）作中間體，因此，有焰燃燒發(fā)生和發(fā)展需要四個(gè)必要條件，即可燃物、氧化劑、溫度和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

（一）可燃物

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)，均稱為可燃物，如木材、氫氣、汽油、煤炭、紙張、硫等?？扇嘉锇雌浠瘜W(xué)組成，分為無機(jī)可燃物和有機(jī)可燃物兩大類。按其所處的狀態(tài)，又可分為可燃固體、可燃液體和可燃?xì)怏w三大類。

（二）氧化劑（助燃物）

凡是與可燃物結(jié)合能導(dǎo)致和支持燃燒的物質(zhì)，稱為助燃物，如廣泛存在于空氣中的氧氣。普通意義上，可燃物的燃燒均指在空氣中進(jìn)行。

（三）引火源

凡是能引起物質(zhì)燃燒的點(diǎn)燃能源，統(tǒng)稱為引火源。一般分直接火源和間接火源兩大類。了解火源的種類和形式，對(duì)有效預(yù)防火災(zāi)事故的發(fā)生具有十分重要的意義。

1．直接火源

（1）明火。指生產(chǎn)、生活中的爐火、燭火、焊接火、吸煙火、撞擊、摩擦打火、機(jī)動(dòng)車輛排氣管火星、飛火等。

（2）電弧、電火花。指電氣設(shè)備、電氣線路、電氣開關(guān)及漏電打火；電話、手機(jī)等通訊工具火花；靜電火花（物體靜電放電、人體衣物靜電打火、人體積聚靜電對(duì)物體放電打火）等。

（3）雷擊。瞬間高壓放電的雷擊能引燃任何可燃物。

2．間接火源

（1）高溫。指高溫加熱、烘烤、積熱不散、機(jī)械設(shè)備故障發(fā)熱、摩擦發(fā)熱、聚焦發(fā)熱等。

（2）自燃起火。是指在既無明火又無外來熱源的情況下，物質(zhì)本身自行發(fā)熱、燃燒起火，如黃磷、烷基鋁在空氣中會(huì)自行起火；鉀、鈉等金屬遇水著火；易燃、可燃物質(zhì)與氧化劑、過氧化物接觸起火等。

（四）鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

很多燃燒反應(yīng)不是直接進(jìn)行的，而是通過游離基團(tuán)和原子這些中間產(chǎn)物在瞬間進(jìn)行的循環(huán)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。游離基的鏈鎖反應(yīng)是燃燒反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，光和熱是燃燒過程中的物理現(xiàn)象。

二、燃燒的充分條件

可燃物、氧化劑和引火源是無焰燃燒的三個(gè)必要條件，但燃燒的發(fā)生需要三個(gè)條件達(dá)到一定量的要求，并且存在相互作用的過程，這就是燃燒的充分條件。對(duì)于有焰燃燒，還包括未受抑制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

（一）一定的可燃物濃度

可燃?xì)怏w或可燃液體的蒸氣與空氣混合只有達(dá)到一定濃度，才會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。例如，常溫下用明火接觸煤油，煤油并不立即燃燒，這是因?yàn)樵诔叵旅河捅砻鎿]發(fā)的煤油蒸氣量不多，沒有達(dá)到燃燒所需的濃度，雖有足夠的空氣和火源接觸，也不能發(fā)生燃燒。燈用煤油在40℃以下、甲醇在低于7℃時(shí)，液體表面的蒸汽量均不能達(dá)到燃燒所需的濃度。

（二）一定的助燃物濃度

各種不同的可燃物發(fā)生燃燒，均有本身固定的最低氧含量要求。氧含量低于這一濃度，即使其他必要條件已經(jīng)具備，燃燒仍不會(huì)發(fā)生。如：汽油的最低氧含量要求為14.4%，煤油為15%，乙醚為12%。

（三）一定的點(diǎn)火能量

各種不同可燃物發(fā)生燃燒，均有本身固定的最小點(diǎn)火能量（見本篇第三章第三節(jié)）要求。達(dá)到這一能量才能引起燃燒反應(yīng)，否則燃燒便不會(huì)發(fā)生。如：汽油的最小點(diǎn)火能量為0.2mJ，乙醚（5.1%）為0.19 mJ，甲醇（2.24%）為0.215 mJ。

（四）燃燒條件的相互作用

燃燒要發(fā)生，必須使以上三個(gè)條件相互作用。要求每種條件都要達(dá)到一定的量，而且其中一個(gè)量的變化又會(huì)影響燃燒時(shí)對(duì)其他條件量的要求。如氧濃度的變化就會(huì)改變可燃?xì)怏w、液體和部分可燃物的燃點(diǎn)。在實(shí)際情況下，對(duì)燃燒產(chǎn)生影響的條件還有很多：比如液態(tài)和氣態(tài)可燃物，壓力和溫度對(duì)燃燒的影響就較大，當(dāng)點(diǎn)火能量是電火花時(shí)，還要考慮電極間隙距離。又比如一般情況下，相同質(zhì)量的固態(tài)可燃物與空氣接觸的表面積越大，燃燒所需的點(diǎn)火能量就越小。

（五）未受抑制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

對(duì)有焰燃燒，根據(jù)燃燒的鏈鎖反應(yīng)理論，因燃燒過程中存在未受抑制的游離基（自由基）作中間體，考慮游離基參加燃燒反應(yīng)的附加維，從而形成著火四面體。自由基是一種高度活潑的化學(xué)基團(tuán)，能與其他的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。因此，有焰燃燒的發(fā)生需要未受抑制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。