第2章燃烧基础知识.

第二章燃烧基础知识第一节燃烧的本质与条件第二节燃烧类型第三节燃烧过程及特点第四节燃烧产物第五节影响火灾发展变化的主要因素第六节防火与灭火的基本原理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)中讲燃烧定义为：可燃物与氧化剂用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和或）发烟现象。燃烧应具备三个特征，即化学反应、放热和发光。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），即游离基在瞬间进行的循环反应。可燃物质的多数氧化反应不是直接进行的，而是经过一系列发杂的中间反应阶段，不是氧化整个分子，而是氧化链反应中间产物——游离基或原子。可见，燃烧室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，光和热室燃烧过程中的物理现象。三、燃烧的条件（一）燃烧的必要条件燃烧的现象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、和引火源。只有这三个要素同时具备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。燃烧的三个必要条件可用“燃烧三角形”来表示。助燃物燃烧三角形1.可燃物（1）可燃物的含义凡是能与空气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，都成为可燃固体。如谷物及其制品，纤维及其制品，橡胶及其制品。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毒性。气体可燃物:凡是在空气中能发生燃烧得气体，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，并还要一定温度（即着火温度）才能发生燃烧。特殊情况：有些物质在通常情况下不燃烧，但在一定条件下又可以燃烧。如：1、赤热的铁在纯氧中能发生剧烈燃烧；2、赤热的铜能在氯气中发生剧烈燃烧；3、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过程的助燃物主要是氧，它包括游离的氧或化合物中的氧。（可燃物在空气中燃烧以游离的氧作为氧化剂，这种燃烧最普遍。）A、有些物质也可作为燃烧反应的助燃物，如氯、氟氯酸钾等。B、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，并不意味这燃烧必然发生。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。“三要素”彼此要达到一定的量变才能发生质变。1.一定的可燃物浓度可燃气体蒸汽只有达到一定浓度，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汽量不多，煤油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，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0.2mJ，乙醚最小点火能量为0.19mJ。4.互相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。第二节燃烧类型燃烧按其发生瞬间特点的不同分为闪燃、着火、自燃、爆炸四种类型。一、闪燃（1）闪燃的含义在液体表面上能产生足够的可燃蒸汽，欲火能产生一闪即灭的燃烧现象称为闪燃。在一定温度条件下，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，形成一种瞬间燃烧的现象。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，所蒸发出来的蒸汽仅能维持短时间的燃烧，而来不及提供足够的蒸汽补充维持稳定的燃烧，古闪燃一下就熄灭了。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，液体蒸发的蒸汽与空气形成混合物，遇火源能够产生闪燃的液体最低温度，称为闪点，以“ºC”表示。闪点是评定液体火灾危险大小的重要参数。闪点越低，火灾危险性就越大：反之，则越小。（表2-1列出了部分易燃和可燃液体的闪点。）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（闪电低于18ºC的液体）、乙（闪点高于28ºC，但低于60ºC的液体）、丙（闪点高于（等于）60ºC的液体）三个类别，以便根据其火灾危险性的大小采取相应的消防安全措施。表2-1部分易燃和可燃液体的闪点名称闪点（ºC）名称闪点（ºC）名称闪点（ºC）汽油-50甲醇11.1苯-14煤油37.8乙醇12.78甲苯5.5柴油60正丙醇23.5乙苯23.5原油-6.7乙烷-20丁苯30.5二、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1.燃点的含义在规定的试验条件下，应用外不热原始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“ºC”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。（1）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；（2）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。表2-2部分可燃物质的燃点名称燃点（ºC）名称燃点（ºC）名称燃点（ºC）松节油53漆布165松木250樟脑70蜡烛190有机玻璃260赛露露100麦草200醋酸纤维320纸130豆油220涤纶纤维390棉花150粘胶纤维235聚氯乙烯391三、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的作用下，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，是温度不断升高，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起火灾。（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。）表2-3部分可燃物质的燃点名称燃点名称燃点名称燃点黄磷34-35乙醚170棉籽油370三硫化四磷100溶剂油235桐油410赛璐璐150-180煤油240-290芝麻油410赤磷200-250汽油280花生油445松香240石油沥青270-300菜籽油446锌粉360柴油350-380豆油460丙酮570重油柴油380-420亚麻仁油343四、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、压力增加或两者同地增加的现象，称为爆炸。爆炸是物质从一种状态迅速转变成另一种状态，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，这些高压气体随之作机械功，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，均属于物理爆炸。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、压力增加或两者同地增加而形成的爆炸现象。其主要特点：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，并发出巨大的声响。化学爆炸能直接造成火灾，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、中子弹的爆炸就属于核爆炸。爆炸极限1、爆炸浓度极限爆炸浓度极限是指可燃气体，或粉尘与空气混合后，遇火会产生爆炸的最高或最低浓度。可燃气体的爆炸极限，通常以体积百分比表示;粉尘通常用单位体积中的质量（g/m^3）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、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。爆炸温度极限爆炸温度极限是指可燃液体受热蒸发出来的蒸汽浓度等于爆炸浓度极限时的温度范围。由于液体的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。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。）表2-4常见液体爆炸浓度极限与爆炸温度极限的比较液体名称爆炸浓度极（%）爆炸温度极（`C）下限上限下限上限乙醇3.318.011.040.0甲苯1.57.05.531.0松节油0.862.033.553.0车用汽油1.77.2-28.0-8.0灯用煤油1.47.540.086.0乙醚1.940.0-45.013.0苯1.59.5-14.019第三节、燃烧过程及特点一、可燃物的燃烧过程当可燃物与其周围相接触的空气达到可燃物的点燃温度时，外层部分就会溶解、蒸发或分解并发生燃烧，在燃烧过程中放出热量和光。这些释放出来的热量又加热边缘的下一层，使其达到点燃温度，于是燃烧过程就不断地持续。固体、液体和气体这三种状态的物质，其燃烧过程是不同的。固体和液体发生燃烧，需要经过分解和蒸发，生成气体，然后由这些气体与氧化剂作用发生燃烧。而气体物质不需要经过蒸发，可以直接燃烧。二、可燃物的燃烧特点（一）固体物质的燃烧特点固体可燃物在自然界中广泛存在，由于其分子结构的复杂性、物理性质