燃烧特性

防火与灭火基础知识燃烧特性培训人王强2012年2月8日燃烧的形式燃烧有两种表现形式，即有焰型燃烧和无焰型（又称表面燃烧型，即炽热）。可燃气体和液体只发生有焰型燃烧。有些固体物质，如木材、纸张、稻草等，则存在两种燃烧形式。例如，一根火柴燃烧时，开始是有焰型燃烧，然后有焰型和无焰型燃烧同时出现，在熄灭前只是无焰型燃烧。香烟、焦炭等被点燃后，仅在炽热状态下燃烧，没有火焰。磷、硫磺及镁、铝等金属末燃烧时，虽然有发光现象，但没有火焰出现。一、火焰的定义正在燃烧的可燃气体或可燃液体蒸发所占据的发光、放热的空间范围称为火焰，俗称火苗。它是可燃物产生有焰燃烧的基本特性。气态可燃物燃烧时直接形成火焰，有预混火焰和扩散火焰两种。液体可燃物和固体可燃燃烧时由分解或发出的气体形成火焰，一般为扩散火焰。火焰的构成可燃物在燃烧时，根据其状态、助燃物供给方式等因素的不同，火焰的结构也不完全相同。一般情况下，液体或固体的火焰是由焰心、内焰和外焰三个不同部分组成的。对于气态可燃物的火焰，由一次空气供氧所形成的火焰峰面在内层，称为内焰。由二次空气供氧所形成的火焰峰面在外层，称为外焰。这种火焰比较稳定，温度较高，气焊炬等火焰属于这一类。有的火焰无一次空气进入，只有一层圆锥形火焰，即只有外焰，如天然气井喷火焰，可燃气体容器或管路破裂时在泄露出形成的喷流火焰等。1、焰心是指火焰内部靠近焰蕊较暗的圆锥部分。它是由可燃物质受高温作用后蒸发和分解的气体可燃物构成的。在焰心里，由于空气不足，温度较低，所以不发生燃烧，只是向外层部分输送可燃气体。2、内焰内焰是指包围在焰心外部的明亮的圆锥体部分，在这里气体产物进一步分解，产生氢气和许多微小的炭粒，并局部燃烧，温度较高。3、外焰是包围在内焰外面没有光亮的部分。由于这里空气充足，因而形成完全燃烧。在外焰里燃烧的往往是一氧化碳和氢气，同时这里灼热的炭粒也很少，因此几乎没有光亮。外焰的温度比内焰高。火焰的颜色火焰的颜色取决于燃烧物质的化学成分、助燃物供应强度和燃烧温度。大部分物质燃烧时火焰是橙红色的，但有些物质燃烧时火焰具有特殊的颜色，如硫磺燃烧的火焰是蓝色的，磷和钠燃烧的火焰是黄色的，氢气燃烧时火焰就不显光。同一种物质燃烧的火焰颜色与燃烧温度有关，燃烧温度越高，火焰就接近蓝白色。例如，乙炔在空气中燃烧，温度为2127摄氏度，火焰为橙红色。当乙炔在纯净的氧气中燃烧时，温度可达3250摄氏度，火焰呈蓝白色。火焰的颜色还与可燃物质的含氧量及含碳量有关。燃烧物质的含氧量越高，火焰越暗，燃烧物质的含氧量达到50%以上时，火焰几乎无光。例如在较强的光照下，甲醇、一氧化碳等含氧物质的燃烧就几乎看不到火焰。相反，如果燃烧物质的含碳量达到60%以上，火焰就显光，而且会出现烟雾。燃烧的产物物质燃烧后产生的气体、蒸汽或固体等新物质称为燃烧产物。其中能被人们看见的燃烧产物产物烟雾，它实际上是燃烧产生的悬浮固体、液体粒子和气体的混合物，其粒径一般为0.01—10UM。燃烧产物又分为完全燃烧产物和不完全燃烧产物。（一）完全燃烧产物不完全燃烧产物在燃烧反应过程中，如果生成的燃烧产物不能在燃烧，则称为完全燃烧，其燃烧的产物称为完全燃烧产物。如果生成的燃烧产物还能继续燃烧，则这种燃烧称为不完全燃烧，其燃烧的产物称为不完全燃烧产物。燃烧完全与否不仅与空气供给量有关，而且还与其他可燃物扩散混合的均匀程度有关。如供氧供给量充足，并与可燃物混合非常均匀，则燃烧的反应近于完全燃烧。燃烧产物对灭火救援的影响燃烧产物对灭火工作既有有利的影响，又有不利的影响。1、有利的影响燃烧产物对灭火救援工作的有利影响主要包括以下几个方面：（1）有利于阻止燃烧的进行。完全燃烧产物在一定的条件下有阻燃作用，完全燃烧的燃烧产物都是惰性气体，如水蒸气等。如果室内火灾，随着这些惰性物质的增加，就能相对减小空气中的氧浓度，燃烧速度也会减慢，如果能关闭通风的门窗、孔洞，就会使燃烧速度减慢，直到停止燃烧。（2）有利于现场火情侦察。不同的物质燃烧，不同的燃烧温度，在不同的风向条件下，烟的气味、颜色、浓度、流动的方向也是不一样的。在火场上，烟雾的流动方向往往是火势的发展方向，可以根据烟雾的流动方向和温度、浓度来寻找火源。燃烧物质的化学性质不同，燃烧时所产生的烟雾的颜色和气味也有所不同，火场上可根据这些特征来识别燃烧物质。通过烟的这些特征，消防人员可以大致判断燃烧物质的种类、火灾阶段、火势蔓延的方向等，为火情侦查提供依据。不利影响燃烧产物对灭火救援工作的不利影响主要包括以下几个方面：1、妨碍灭火救援行动。燃烧产生的大量烟雾影响人的视线，使能见度大大降低，而且烟雾中还有队人体有刺激性作用的气体，使人眼流泪，不易睁开，从而进一步影响人的视觉，灭火救援人员看不清方向，不便于抢救人员和物资，给灭火救援工作带来困难。2、威胁现场人员安全。烟雾会严重降低现场空气中的氧含量而引起人员窒息。许多物质，如含有硫、磷等元素的化合物，燃烧时能产生有毒气体，如co、hci、hcn等对人体有麻醉、窒息、刺激作用，这些燃烧产物妨碍人们的正常呼吸和逃生，也给消防人员的灭火工作带来困难，严重的会使被困在火场和参加灭火救援的人员产生中毒。另外，燃烧产物的烟气中还有大量的热能，人在这种高温、湿热的环境中极易被烫伤。3、造成火势蔓延。燃烧产物具有很高的热能是造成火势蔓延的重要因素，极易造成轰然，或因对流或热辐射引起新的火点，使火势扩散蔓延。有些不完全燃烧产物还能与空气形成爆炸性混合物，遇到火源即发生爆炸，使火场情况更加复杂，并造成人员伤忙的危险。燃烧的速度和温度物质的燃烧速度是由可燃物和助燃物发生化学反应的能力决定的。可燃物与助燃物反应的能力越强，其燃烧速度越快，反之越慢。可见，可燃物的燃烧速度越快，其发生火灾的扑救难度越大。（一）气体的燃烧速度从物质的燃烧过程，我们已经知道气体的燃烧不需要像固体和液体那样经过熔化、蒸发等过程，而在常温下就具备了气相燃烧条件，所以他的燃烧速度与固体、液体的燃烧速度相比就比较快。气体的燃烧速度还和它的燃烧方式有关，扩散燃烧的气体燃烧速度取决于气体分子间的扩散速度，因而比较慢，而混合燃烧因可燃气和助燃气已混合均匀构成预混气，它的燃烧速度主要取决于本身化学反应进行的速度，因而比扩散燃烧的速度快得多。（二）液体的燃烧速度可热液体的燃烧速度有重量速度和直线速度两种表示形势。重量速度是以单位时间内每平方米面积上烧掉的液体重量来表示，而直线速度是以单位时间内烧掉的液层高度来表示。（三）固体的燃烧烧掉固体物质的燃烧速度一般小于可燃气体和液体的燃烧速度。不同组成、不同结构的固体物质其燃烧速度有很大的差别。燃烧的温度和热量（一）燃烧温度燃烧温度是指可燃物质燃烧所产生的热量将燃烧产物加热到最高温度。就火焰型燃烧来说，由于热量是从物质燃烧的火焰中释放出来的，因而火焰的温度就是燃烧的温度。（二）燃烧热量物质燃烧时都会放出一定的热量，也称为热能。这些热能被消耗在加热燃烧产物中并向其周围扩散。（三）热能地传播燃烧的整个过程始终伴随着热能地传播过程，热能传播除了火焰直接接触外，还有三个途径：热传导、热对流和热辐射。热传导：热能通过载体从温度较高的部位向温度较低的部位传递的方式称为热传导。热对流：热能通过流动介质将热量由空间中的一处传到另一处的现象称为热对流。热辐射：以电磁波形式传递热量的现象称为热辐射。