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第一节燃烧的本质与条件一、燃烧的定义在国家标准《消防基本术语.第一部分》(GB5907-86)中将燃烧定义为:可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和(或)发烟的现象。燃烧应具备三个特征，即化学反应、放热和发光。燃烧过程中的化学反应十分复杂。可燃物质在燃烧过程中，生成了与原来完全不同的新物质。燃烧不仅在空气(氧)存在时能发生，有的可燃物在其他氧化剂中也能发生燃烧。二、燃烧的本质近代连锁反应理论认为:燃烧是一种游离基的连锁反应(也称链反应)，即由游离基在瞬间进行的循环连续反应。游离基又称自由基或自由原子，是化合物或单质分子中的共价键在外界因素(如光、热)的影响下，分裂而成含有不成对电子的原子或原子基团，它们的化学活性非常强，在一般条件下是不稳定的，容易自行结合成稳定分子或与其他物质的分子反应生成新的游离基。当反应物产生少量的活化中心一一游离基时，即可发生链反应。只要反应一经开始，就可经过许多连锁步骤自行加速发展下去(瞬间自发进行若干次)，直至反应物燃尽为止。当活化中心全部消失(即游离基消失)时，链反应就会终止。链反应机理大致分为链引发、链传递和链终止三个阶段。综上所述，物质燃烧是氧化反应，而氧化反应不一定是燃烧，能被氧化的物质不一定都是能够燃烧的物质。可燃物质的多数氧化反应不是直接进行的，而是经过一系列复杂的中间反应阶段，不是氧化整个分子，而是氧化链反应中间产物一一游离基或原子。可见，燃烧是一种极其复杂的化学反应，游离基的链反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中发生的物理现象。三、燃烧的条件(一)燃烧的必要条件燃烧现象十分普遍，但任何物质发生燃烧，都有一个由未燃烧状态转向燃烧状态的过程。燃烧过程的发生和发展都必须具备以下三个必要条件，即:可燃物、助燃物(又称氧化剂)和引火源。上述三个条件通常被称为燃烧兰要素。只有这三个要素同时具备的情况下可燃物才能够发生燃烧，无论缺少哪一个，燃烧都不能发生。1.可燃物(1)可燃物的含义凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧反应的物质，均称为可燃物。(2)可燃物的类型自然界中的可燃物种类繁多，若按其物理状态分，有固体、液体和气体兰类可燃物。固体可燃物。凡是遇明火、热源能在空气(氧化剂)中燃烧的固体物质，都称为可燃固体。如棉、麻、木材、稻草等天然纤维，稻谷、大豆、苞米等谷物及其制品，涤纶、维纶、锦纶、睛纶等合成纤维及其制品，聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等合成树脂及其制品，天然橡胶、合成橡胶及其制品等。液体可燃物。凡是在空气中能发生燃烧的液体，都称为可燃液体。液体可燃物大多数是有机化合物，分子中都含有碳、氢原子，有些还含有氧原子。其中有不少是石油化工产品，有的产品本身或其燃烧时分解产物都具有一定的毒性。气体可燃物。凡是在空气中能发生燃烧的气体，都称为可燃气体。可燃气体在空气中需要与空气的混合比在一定浓度范围内(即燃烧最低浓度)，并还要一定的温度(即着火温度)才能发生燃烧。此外，有些物质在通常情况下不燃烧，但在一定的条件下又可以燃烧。如:赤热的铁在纯氧中能发生剧烈燃烧;赤热的铜能在纯氯气中发生剧烈燃烧;铁、铝本身不燃，但把铁、铝粉碎成粉末，不但能燃烧，而且在一定条件下还能发生爆炸。2.助燃物凡与可燃物质相结合能导致燃烧的物质称为助燃物(也称氧化剂)。通常燃烧过程中的助燃物主要是氧，它包括游离的氧或化合物中的氧。空气中含有大约219毛的氧，可燃物在空气中的燃烧以游离的氧作为氧化剂，这种燃烧是最普遍的。此外，某些物质也可作为燃烧反应的助燃物，如氯、氟、氯酸饵等。也有少数可燃物，如低氮硝化纤维、硝酸纤维的赛璐珞等含氧物质，一旦受热后，能自动释放出氧，不需外部助燃物就可发生燃烧。3.引火源凡使物质开始燃烧的外部热源，统称为引火源(也称着火源)。引火源温度越高，越容易点燃可燃物质。根据引起物质着火的能量来源不同，在生产生活实践中引火源通常有明火、高温物体、化学热能、电热能、机械热能、生物能、光能和核能等。(二)燃烧的充分条件具备了燃烧的必要条件，并不意味着燃烧必然发生。发生燃烧还应有量方面的要求，这就是发生燃烧或持续燃烧的充分条件。可见，三要素彼此要达到一定的量变才能发生质变。燃烧发生的充分条件是:1.一定的可燃物浓度可燃气体或蒸气只有达到一定浓度，才会发生燃烧或爆炸。例如在常温下用火柴等明火接触煤油，煤油并不立即燃烧，这是因为在常温下煤油表面挥发的煤油蒸气量不多，没有达到燃烧所需的浓度，虽有足够的空气和火源接触，也不能发生燃烧。2.一定的氧气含量实验证明，各种不同可燃物发生燃烧，均有本身固定的最低氧含量要求。低于这一浓度，虽然燃烧的其他条件全部具备，但燃烧仍然不能发生。如将点燃的蜡烛用玻璃罩罩起来，不使周围空气进人，这样经过较短的时间，蜡烛火焰就会熄灭。因此，可燃物发生燃烧需要有一个最低氧含量要求，低于这一浓度，燃烧就不会发生。可燃物质不同，燃烧所需要的含氧量也不同，如汽油燃烧的最低含氧量要求为14.4%，煤油为15%。3.一定的点火能量不管何种形式的引火源，都必须达到一定的强度才能引起燃烧反应。所需引火源的强度，取决于可燃物质的最小点火能量即引燃温度，低于这一能量，燃烧便不会发生。不同可燃物质燃烧所需的引燃温度各不相同。例如汽油的最小点火能量为0.2时，乙酷最小点火能量为0.19m]。4.相互作用燃烧不仅需具备必要和充分条件，而且还必须使燃烧条件相互结合、相互作用，燃烧才会发生或持续。否则，燃烧也不能发生。例如在办公室里有桌、椅、门、窗帘等可燃物，有充满空间的空气，有火源(电源)，存在燃烧的基本要素，可并没有发生燃烧现象，这就是因为这些条件没有相互结合、相互作用的缘故。第二节燃烧类型燃烧按其发生瞬间的特点不同，分为闪燃、着火、自燃、爆炸四种类型。一、闪燃(一)闪燃的含义在液体表面上能产生足够的可燃蒸气，遇火能产生一闪即灭的燃烧现象称为闪燃。在一定温度下条件下，液态可燃物表面会产生可燃蒸气，这些可燃蒸气与空气混合形成一定浓度的可燃性气体，当其浓度不足以维持持续燃烧时，遇火源能产生一闪即灭的火苗或火光，形成一种瞬间燃烧现象。可燃液体之所以会发生一闪即灭的闪燃现象，是因为液体在闪燃温度下蒸发速度较慢，所蒸发出来的蒸气仅能维持短时间的燃烧，而来不及提供足够的蒸气补充维持稳定的燃烧，故闪燃一下就熄灭了。闪燃往往是可燃液体发生着火的先兆。从消防角度来说，闪燃就是危险的警告。(二)物质的闪点1.闪点的含义在规定的试验条件下，液体挥发的蒸气与空气形成棍合物，遇火源能够产生闪燃的液体最低温度，称为闪点，以“℃”表示。闪点是评定液体火灾危险性大小的重要参数。闪点越低，火灾危险'性就越大;反之，则越小。2.闪点在消防上的应用(1)根据闪点，将能燃烧的液体分为易燃液体和可燃液体。(2)根据闪点，将液体生产、加工、储存场所的火灾危险性分为甲(闪点小于28℃的液体)、乙(闪点大于等于28℃，但小于60℃的液体)、丙(闪点大于等于60℃的液体)兰个类别，以便根据其火灾危险性的大小采取相应的消防安全措施。二、着火(一)着火的含义可燃物质在空气中与火源接触，达到某一温度时，开始产生有火焰的燃烧，并在火源移去后仍能持续并不断扩大的燃烧现象，称为着火。着火就是燃烧的开始，且以出现火焰为特征，这是日常生产、生活中最常见的燃烧现象。(二)物质的燃点在规定的试验条件下，应用外部热辉、使物质表面起火并持续燃烧一定时间所需的最低温度，称为燃点或着火点，以℃表示。表2-2中列出部分可燃物质的燃点。根据可燃物的燃点高低，可以衡量其火灾危险程度。物质的燃点越低，则越容易着火，火灾危险性也就越大。一切可燃液体的燃点都高于闪点。燃点对于可燃固体和闪点较高的可燃液体，具有实际意义。控制可燃物质的温度在其燃点以下，就可以防止火灾的发生;用水冷却灭火，其原理就是将着火物质的温度降低到燃点以下。三、自燃(一)自燃的含义可燃物质在没有外部火花、火焰等火源的作用下，因受热或自身发热并蓄热所产生的自然燃烧，称为自燃。即可燃物质在无外界引火源条件下，由于其自身所发生的物理、化学或生物变化而产生热量并积蓄，使温度不断上升，自行燃烧起来的现象。由于热的来源不同，物质自燃可分为受热自燃和本身自燃两类。自燃现象引发火灾在自然界并不少见，如有些含硫、磷成分高的煤炭遇水常常发生氧化反应释放热量，如果煤层堆积过厚积热不散，就容易发生自燃火灾;工厂的油抹布堆积由于氧化发热并蓄热也会发生自燃引发火灾。(二)物质的自燃点在规定的条件下，可燃物质产生自燃的最低温度，称为自燃点。在这一温度时，物质与空气(氧)接触，不需要明火的作用，就能发生燃烧。自燃点是衡量可燃物质受热升温形成自燃危险性的依据。可燃物的自燃点越低，发生自燃的危险性就越大。表2-3列出了部分可燃物的自燃点。四、爆炸(一)爆炸的含义由于物质急剧氧化或分解反应产生温度、压力增加或两者同时增加的现象，称为爆炸。从广义上说，爆炸是物质从一种状态迅速转变成另一状态，并在瞬间放出大量能量，同时产生声响的现象。在发生爆炸时，势能(化学能或机械能)突然转变为动能，有高压气体生成或者释放出高压气体，这些高压气体随之做机械功，如移动、改变或抛射周围的物体。一旦发生爆炸，将会对邻近的物体产生极大的破坏作用，这是由于构成爆炸体系的高压气体作用到周围物体上，使物体受力不平衡，从而遭到破坏。(二)爆炸的分类按爆炸过程的性质不同，通常将爆炸分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸三种类型。1.物理爆炸物理爆炸是指装在容器内的液体或气体，由于物理变化(温度、体积和压力等因素)引起体积迅速膨胀，导致容器压力急剧增加，由于超压或应力变化使容器发生爆炸，且在爆炸前后物质的性质及化学成分均不改变的现象。如蒸汽锅炉、液化气钢瓶等爆炸，均属物理爆炸。物理爆炸本身虽没有进行燃烧反应，但它产生的冲击力有可能直接或间接地造成火灾。2.化学爆炸化学爆炸是指由于物质本身发生化学反应，产生大量气体并使温度、压力增加或两者同时增加而形成的爆炸现象。如可燃气体、蒸气或粉尘与空气形成的混合物遇火源而引起的爆炸，炸药的爆炸等都属于化学爆炸。化学爆炸的主要特点是:反应速度快，爆炸时放出大量的热能，产生大量气体和很大的压力，并发出巨大的响声。化学爆炸能够直接造成火灾，具有很大的破坏性，是消防工作中预防的重点。3.核爆炸核爆炸是指由于原子核裂变或聚变反应，释放出核能所形成的爆炸。如原子弹、氢弹、中子弹的爆炸就属核爆炸。(二)爆炸极限1.爆炸浓度极限爆炸浓度极限(简称爆炸极限)是指可燃的气体、蒸气或粉尘与空气混合后，遇火会产生爆炸的最高或最低的浓度。气体、蒸气的爆炸极限，通常以体积百分比表示;粉尘通常用单位体积中的质量(g/m3)表示。其中遇火会产生爆炸的最低浓度，称为爆炸下限;遇火会产生爆炸的最高浓度，称为爆炸上限。爆炸极限是评定可燃气体、蒸气或粉尘爆炸危险性大小的主要依据。爆炸上、下限值之间的范围越大，爆炸下限越低、爆炸上限越高，爆炸危险性就越大。混合物的浓度低于下限或高于上限时，既不能发生爆炸也不能发生燃烧。2.爆炸温度极限爆炸温度极限是指可燃液体受热蒸发出的蒸气浓度等于爆炸浓度极限时的温度范围。由于液体的蒸气浓度是在一定温度下形成的，所以可燃液体除了有爆炸浓度极限外，还有一个爆炸温度极限。爆炸温度极限也有下限、上限之分。液体在该温度下蒸发出等于爆炸浓度下限的蒸气浓度，此时的温度称为爆炸温度下限(液体的爆炸温度下限就是液体的闪点);液体在该温度下蒸发出等于爆炸浓度上限的蒸气浓度，此时的温度称为爆炸温度上限。爆炸温度上、下限值之间的范围越大，爆炸危险性就越大。例如乙醇的爆炸温度下限是11℃，上限是40℃。在11℃-40℃温度范围之内，乙醇蒸气与空气的温合物都有爆炸危险;乙酷的爆炸温度极限是一45℃-13℃，显然乙酷比乙醇的爆炸危险性大。一氧化碳与空气混合的爆炸极限为12.5%～80%.也就是说CO和空气混合时,CO少于12.5%或多于80%不会发生爆炸.通常所说的爆炸极限，如果没有标明，就是指爆炸浓度极限。表2-4为常见液体爆炸浓度极限与爆炸温度极限的比较。第三节燃烧过程及特点一、可燃物的