第二節(jié)　燃燒特性分析

一、燃燒條件

燃燒必須同時具備下列三個條件：

（1）具備一定數(shù)量的可燃物　在一定條件下，可燃物若不具備足夠的數(shù)量，就不會發(fā)生燃燒。例如在同樣溫度（如20℃）下，用明火瞬間接觸汽油和煤油時，汽油會立刻燃燒起來，煤油則不會。這是因為汽油的蒸氣量已經(jīng)達(dá)到了燃燒所需濃度（數(shù)量），而煤油的蒸氣量沒有達(dá)到燃燒所需濃度，雖有足夠的空氣（氧氣）和點火源的作用，也不會發(fā)生燃燒。

（2）有足夠數(shù)量的氧化劑　要使可燃物質(zhì)燃燒，或使可燃物質(zhì)不間斷燃燒，必須供給足夠數(shù)量的空氣（氧氣），否則燃燒不能持續(xù)進(jìn)行。實驗證明，氧氣在空氣中的濃度降低到14%～18%時，一般的可燃物質(zhì)就不能燃燒。

（3）點火源要達(dá)到一定的能量　要使可燃物發(fā)生燃燒，點火源必須具有足以將可燃物加熱到能發(fā)生燃燒的溫度（燃點或自燃點）。對不同的可燃物來說，燃點或自燃點不同，所需的最低點火能也不同。如一根火柴可點燃一張紙而不能點燃一塊木頭；又如電、氣焊火花可以將達(dá)到一定濃度的可燃?xì)馀c空氣的混合氣體引燃爆炸，但卻不能將木塊、煤塊引燃。

二、燃燒形式

可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)存在的相態(tài)、混合程度和燃燒過程不盡相同，其燃燒形式是多種多樣的。由于絕大多數(shù)火災(zāi)事故是在大氣條件下發(fā)生的，因此人們主要研究可燃物質(zhì)在空氣中的燃燒情況，可燃物質(zhì)的聚集狀態(tài)分為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形態(tài)，在空氣中燃燒時一般有五種燃燒形式，即擴(kuò)散燃燒、蒸發(fā)燃燒、分解燃燒、表面燃燒和混合燃燒。

1．?dāng)U散燃燒

當(dāng)可燃?xì)怏w（如氫、乙炔、汽油蒸氣等）從管口、管道和容器的裂縫等處流向空氣時，由于可燃?xì)怏w分子和空氣分子互相擴(kuò)散、混合，當(dāng)濃度達(dá)到可燃極限范圍時，形成火焰使燃燒繼續(xù)進(jìn)行下去的現(xiàn)象，稱為擴(kuò)散燃燒。擴(kuò)散燃燒的速度取決于擴(kuò)散速度，一般燃燒較慢。在擴(kuò)散燃燒中，由于與可燃?xì)怏w接觸的氧氣量偏低，通常會產(chǎn)生不完全燃燒的炭黑。

2．蒸發(fā)燃燒

可燃性液體，如汽油、酒精、乙醚、苯等，它們的燃燒就是由于液體蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸氣被點燃起火而形成的。蒸氣點燃產(chǎn)生了火焰，所放出的熱量進(jìn)一步加熱液體表面，從而促使液體持續(xù)蒸發(fā)，使燃燒繼續(xù)下去。萘、硫黃等在常溫下雖為固體，但在受熱后會升華產(chǎn)生蒸氣或熔融后產(chǎn)生蒸氣，同樣是蒸發(fā)燃燒。

3．分解燃燒

指在燃燒過程中可燃物首先遇熱分解，再由熱分解產(chǎn)物和氧反應(yīng)產(chǎn)生火焰的燃燒，如木材、煤、紙等固體可燃物的燃燒屬于此類，油、脂等高沸點液體和蠟、瀝青等低熔點固體烴類的燃燒也屬此類。木材在空氣中燃燒時，火源加熱木材首先使木材失去水分而干燥，然后發(fā)生熱分解，放出可燃性氣體，該氣體被點燃產(chǎn)生火焰，并放出熱量，燃燒放出的熱量不斷地加熱木材，使木材不斷地分解，從而使燃燒繼續(xù)下去。其他固體可燃物的分解燃燒大體也是如此。

4．表面燃燒

當(dāng)可燃固體燃燒至分解不出可燃?xì)怏w時，便沒有火焰，燃燒繼續(xù)在所剩固體的表面進(jìn)行，稱為表面燃燒。燃燒在空氣和固體表面接觸部位進(jìn)行。例如木材燃燒，最后分解不出可燃?xì)怏w，只剩下固體炭，燃燒在空氣和固體炭表面接觸部分進(jìn)行，能產(chǎn)生紅熱的表面，不產(chǎn)生火焰。鋁、鎂、鐵等金屬燃燒即屬表面燃燒，無氣化過程，無須吸收蒸發(fā)熱，燃燒溫度較高。

5．混合燃燒

可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w在容器內(nèi)或空間中充分?jǐn)U散混合，其濃度在爆炸范圍內(nèi)，此時遇火源即會發(fā)生燃燒，這種燃燒在混合氣所分布的空間中快速進(jìn)行，稱為混合燃燒?；旌先紵俣扔苫瘜W(xué)反應(yīng)控制，溫度高，速度快，也稱動力燃燒，一般爆炸反應(yīng)屬于這種形式。

三、燃燒特征

燃燒是一種放熱、發(fā)光的化學(xué)反應(yīng)，在燃燒過程中，物質(zhì)會改變原有的性質(zhì)而變成新的物質(zhì)，因此燃燒反應(yīng)通常具有如下三個特征：

1．生成新的物質(zhì)

物質(zhì)在燃燒前后性質(zhì)發(fā)生了根本變化，生成了與原來完全不同的新物質(zhì)?；瘜W(xué)反應(yīng)是這個過程的本質(zhì)，如木材燃燒后生成木炭、灰燼以及CO₂和水蒸氣。

2．放熱

凡是燃燒反應(yīng)都有熱量生成。這是因為燃燒反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)。氧化還原反應(yīng)在進(jìn)行時總是有舊鍵的斷裂和新鍵的生成，斷鍵時要吸收能量，成鍵時又放出能量。在燃燒反應(yīng)中，斷鍵時吸收的能量要比成鍵時放出的能量少，所以燃燒反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。

3．發(fā)光和（或）發(fā)煙

大部分燃燒現(xiàn)象伴有發(fā)光和（或）發(fā)煙的現(xiàn)象，但也有少數(shù)燃燒只發(fā)煙而無光產(chǎn)生。燃燒發(fā)光是由燃燒時火焰中白熾的炭粒等固體粒子和某些不穩(wěn)定的中間物質(zhì)的生成所致。

四、熱輻射危害

在火災(zāi)的全盛期，火焰溫度通常在1000℃以上，輻射傳熱是傳播的主要形式[12]，在它的作用范圍內(nèi)，可以導(dǎo)致大多數(shù)可燃物（如木材、紡織品、可燃液體等）達(dá)到自燃點溫度而燃燒起來。例如，油罐著火時，火焰對油面輻射傳熱是石油產(chǎn)品發(fā)生突沸現(xiàn)象的能量來源；在著火油罐周圍百米以內(nèi)的其他油罐會受到嚴(yán)重的影響而溫度升高，也有可能因接受輻射熱而發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故，繼而產(chǎn)生多米諾骨牌效應(yīng)，造成事故范圍和破壞程度增大。熱輻射作為油罐揚沸火災(zāi)的主要危害之一，可直接或間接造成人員傷亡和油罐間火災(zāi)蔓延。