物质燃烧基础知识

前言：
火是人类赖以生存和发展的一种自然力，它 能给人类带来幸福，也能给人们带来灾害，它不 仅顷刻之间烧掉大量物质财富，毁灭无法补偿的 历史文化珍宝，甚至危及人们的生命安全，总之， 用火不慎造成火灾给人类带来的是破坏，是苦难， 是死亡。因此，加大消防监督管理力度，加强全 民的消防安全教育，提高全民的消防安全意识， 是遏制火灾发生的有效途径。
（3）高分子材料的热塑性塑料，受热后变开、熔融，由 固体变为液体，继而蒸发燃烧；（4）萘和樟脑这类具的 升华性质的物质，则在受热后不经熔融而直接变为可燃 性蒸气燃烧。
2、分解燃烧：分子结构复杂的固体可燃烧物，在受热 分解出其组成成分及与加热温度相应的热分解产物，分 解产物再氧化燃烧，成为分解燃烧。
在某些情况下，虽然具备了燃烧的三个必要条 件，但由于可燃物的数量不够，氧气不足，着火源 的热量不大，温度不够，燃烧也不能发生，因此， 燃烧的充分条件是：
（一）一定的可燃物浓度：可燃气体（蒸气）只有 达到一定浓度，才会发生燃烧（爆炸）。
（二）一定的氧气含量：虽有氧气存在，但浓度不 够，燃烧也不会发生。
2、链传递：游离基作用于其他参与反应的物质 分子，产生新的游离基；
3、链的终止：即游离基的消失，使链的反应终 止。
二、燃烧的必要条件
任何物质发生燃烧，都有一个由未燃状态转向燃烧状 态的过程。这一过程的发生必须具备三个条件：即可燃物、 助燃物（氧化剂）、着火源。
（一）可燃物：凡是能与空气中的氧或其他氧化剂发生 化学反应的物质称可燃物。可燃物按其物理状态分为气 体、液体和固体三类，列举如表1-1-1。
第一章 燃 烧
第一节 燃烧的本质与条件
一、燃烧的本质
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(一) 燃烧：俗称着火，系指可燃物与氧或氧化剂作 用发生的放热反应，通常伴有火苗和（或）发烟的 现象。是一种放热发光的化学反应。燃烧过程中的 化学反应十分复杂，有化合反应，有分解反应。复 杂物质的燃烧先是受热分解，然后发生氧化反应。
常见的燃烧反应有：
（一）燃烧产物
物质在燃烧时生成的气体、液体、固体物质称 为燃烧产物。
散发在空气中能被人们看见的燃烧产物叫烟雾。 它是由燃烧产生的悬浮固体、液体粒子和气体的 混合物。其一粒一般在0.01~10微米之间。
（二）不同物质的燃烧产物
燃烧产物的数量、构成等随物质的化学组成以及温 度、空气的供给等燃烧条件不同而有所不同。
燃烧分为两大类：
1、扩散燃烧：是指可燃气体从喷口（管口或容器 泄漏口）喷出，在喷口处与空气中的氧边扩散混合、 边燃烧的现象。
2、预混燃烧：是指可燃气体与氧在燃烧前混合， 并形成一定浓度的可燃混合气体，被火源点燃所引 起的燃烧，这类燃烧往往是爆炸式的燃烧，也叫动 力燃烧，即通常所说的气体爆炸。
（二）液体物质的燃烧
（三）固体物质的燃烧 固体可燃物由于其分子结构的复杂性，物理性
质的不同，其燃烧方式也不同，有蒸发燃烧、分 解燃烧、表面燃烧和阴燃（或称熏烟燃烧）四种：
1、蒸发燃烧：是指熔点较低的可燃固体，受热后熔融， 然后像可液体一样蒸发成蒸气而燃烧。（1）硫、磷、钾 等单质固体物质先熔融而后燃烧；（2）沥青、石蜡、松 香等先熔融，后蒸发成蒸气，分解、氧化燃烧；
氢气的燃烧：2H2+O2=2H2O
甲烷的燃烧：CH4+O2=CO2+2H2O
木炭的燃烧：C+O2=CO2 吉林辽源医院火灾
近代链锁反应理论认为燃烧是一种游离基的链锁 反应。链锁反应机理大致可分为三段：
1、链引发：即生成游离基，使链式反应开始。 生成的方法有热分解、光化法、放射线照射法、 氧化-还原法、催化法等；
气体
物燃烧历程示意图 热
液体
固体
蒸发
熔融、蒸发（或分解）
氧化分解
自
燃
燃
烧
热
二、完全燃烧和不完全燃烧
在燃烧反应过程中，如果生成的燃烧产物不能再燃烧， 则称为完全燃烧，其燃烧产物为完全燃烧产物。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，其燃烧产物为不完全燃烧产物。
燃烧完全与否不仅与空气供给量有关，并且还与 其他可燃物扩散混合的均匀程度有关。如空气供给 量足，并与可燃物混合非常均匀，则燃烧反应近于 完全燃烧。
为火情侦察提供依据。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、流动方 向也是不一样的。通过烟的这些特征， 大致可以判断燃烧物质的种类、火灾发 展阶段、火势蔓延方向等。
2、不利方面：
1）引起人员中毒、窒息；燃烧产物中有不少为毒性 气体，妨碍正常的呼吸、逃生。有麻痹、窒息、刺激 的功能作用。
3、表面燃烧：有些固体可燃物的蒸气压非常小或都难于 发生热分解，不能发生蒸发燃烧或分解燃烧，当氧气包 围物质的表层时，呈炽热状态发生无火焰燃烧，即表面 燃烧。
4、阴燃：是指某些固体可燃物在空气不流通，加热温 度较低或可燃物含水份较多等条件下发生的只冒烟、无 火焰的燃烧现象。有焰燃烧和阴燃在一定条件下会相互 转化。 在气体、液体、固体物质中气体燃烧速度最快，其次是 液体，再次是固体。
2、分解燃烧：分子结构复杂的固体可燃烧物，在受热分 解出其组成成分及与加热温度相应的热分解产物，分解 产物再氧化燃烧，成为分解燃烧。
3、表面燃烧：有些固体可燃物的蒸气压非常小或都难于 发生热分解，不能发生蒸发燃烧或分解燃烧，当氧气包围 物质的表层时，呈炽热状态发生无火焰燃烧，即表面燃烧。
4、阴燃：是指某些固体可燃物在空气不流通，加 热温度较低或可燃物含水份较多等条件下发生的只 冒烟、无火焰的燃烧现象。有焰燃烧和阴燃在一定 条件下会相互转化。 在气体、液体、固体物质中气体燃烧速度最快，其 次是液体，再次是固体。
易燃和可燃液体在燃烧过程中，并不是液体本 身在燃烧，而是液体受热时蒸发出来的气体被分解、 氧化达到燃点而燃烧，称蒸发燃烧。可燃、易燃液 体的蒸发与可燃气体的燃烧特点相同，也分扩散燃 烧和预混燃烧。
液体物质燃烧的速度取决于液体蒸发速度，而 蒸发速度又取决于接受的热量，受热愈多，蒸发 量愈大，燃烧速度就愈快。
一切可燃固体和液体燃烧时形成的火焰，都有焰心、 内焰和外焰。在火场上，固体表面的形状不同，堆放 的方法不同，火焰的形状也不同，此外，还受风力等 因素的影响，也使火焰的形状有所不同。
➢控制可燃物：以难燃或不燃的材料代替易燃或 可燃的材料；
➢隔绝空气：使用易燃易爆物质的生产应在密闭 设备中进行；
➢消除着火源：如隔离、控温、接地、避雷、安 装防爆灯等；
➢阻止火势蔓延：在建筑物之间筑防火墙、设防 火间距，不使新的燃烧条件形成，防止火灾扩大。
二、根据物质燃烧的原理和同火灾作斗争的实践经验， 现行的灭火基本方法的四种： ❖隔离法灭火法：就是将火源处或周围的可燃物质隔离 或移开，燃烧会因隔离可燃物而停止；（破拆）（关 闭可燃气体、液体管道的阀门，以减少和阻止可燃物 质进入燃烧区，设置防火墙、防火堤等就是隔离灭火 的方法。）
1、明火；2、高温物体；3、化学热能；4、电
热能；5、机械热能；6、生物能；7、光能；8、核
能。
什么是火灾：
火灾是指在时间上或 空间是失去控制的燃烧所 造成的灾害。
湖南常德市桥南市场的
12.21特大火灾。经过消防官兵 24小时连续奋战，火灾于12月 22日早晨8时10分被扑灭。
三、燃烧的充分条件
2）会使人员受伤；燃烧产生的烟气中载有大量的热， 人在这种高温、湿热环境中极易被烫伤。
3）影响视线；燃烧产生大量烟雾，影响人的视线， 能见度降低，人在浓烟中会辨不清方向。
4）成为火势发展、蔓延的因素。燃烧有很高的热能， 极易造成轰然或因对流或热辐射引起新的火点。
四、火焰、燃烧热值与燃烧温度
（一）火焰
1）单质的燃烧产物； 2）一般化合物的燃烧产物； 3）木材燃烧产物； 4）合成高分子材料燃烧产物。
（三）燃烧产物对灭火工作的影响
燃烧产物与灭火工作有密切的关系。它对 灭火工作既有有利的方面，也有不利的方面：
1、有利方面：
在一定条件下的阻燃作用；完全燃烧的 燃烧产物都是不燃的隋性气体，如在室内能 相对减少空气中的氧浓度，就能减慢燃烧的 速度。
可燃物
物理状态
气态
氢 一氧化碳 甲烷 乙烯 乙炔 丙烷 丁烷 其他
液态
酒精 汽油
苯 乙醚 香蕉水 丙酮 油漆 松节油
表1-1-1
固态
木材 纸
棉花 麻 糖
塑料 谷物 其他
气态
氢 一氧化碳 甲烷 乙烯 乙炔 丙烷 丁烷 其他
可燃物
物理状态
液态
酒精 汽油
苯 乙醚 香蕉水 丙酮 油漆 松节油
表1-1-1
固态
3、固体可燃物：凡遇明火、热源能在空气中燃 烧的固体物质称为可燃固体。在固体物质中，有 一些燃点较低、燃烧剧烈的称为易燃固体。
（二）助燃物（氧化剂）： 能帮助支持可燃物燃 烧的物质，即能与可燃物发生反应的物质称为助 燃物（氧化剂）。如空气、氧气或其他氧化剂。
（三）着火源：着火源是指供给可燃物与氧或助 燃物发生燃烧反应的能量，常见的是热能。其他 还有化学能、电能、机械能和核能等转变成的热 能。根据着火源的能量来源不同，着火源可分为：
木材 纸
棉花 麻 糖
塑料 谷物 其他
1、气体可燃物：凡是在空气中能燃烧的气体都 称为可燃气体。可燃气体在空气中燃烧一样要求 与空气的混合比在一定范围—燃烧（爆炸）范围， 并需要一定的温度（着火温度）引发反应。
2、液体可燃物：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。液 体可燃物中有不少是石油化工产品。
❖窒息法灭火法：就是隔绝空气，阻止空气流入 燃烧区或用不燃物质冲淡空气，使燃烧物得不到 足够的氧气而熄灭；
❖冷却灭火法：就是将灭火剂直接喷射到燃烧物 上，以降低燃烧物的温度于燃点之下，使燃烧停 止；或者将灭火剂喷洒在火源附近的物体上，使 其不受火焰辐射热的威胁，避免形成新的火点；
❖抑制灭火法：就是使灭火剂参与到燃烧反应历 程中去，使燃烧过程中产生的游离基消失，而形 成稳定分子或低活性的游离基，使燃烧停止。
（三）一定的着火能量：不管何种形式的点火能量 必须达到一定的强度才能引起燃烧反应。 （四）相互作用：以上三个条件相互作用，燃烧才 会发生和持续。
温度
氧气
火
可燃物
常德市桥南市场的12.21特大火灾
四、燃烧条件在消防工作中的利用
一、根据物质燃烧的原理和同火灾作斗争的实践经验，防止火灾发生的基本措施包括：
1、火焰的定义：正在燃烧的可燃气体（蒸气）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征。
2、火焰的构造：可燃物在燃烧时，根据其状态的不 同和助燃物的供给方式等因素的不同，火焰的结构也 不完全相同。
1）气态可燃物火焰。以本生灯为例，其火焰结构如图
由一次空气供氧所形成的火焰峰面在内层，称内焰；由 二次空气供氧所形成的火焰峰面在外层，称外焰。这种 火焰比较稳定，温度较高。
（2）内焰：为包围在焰心外部较明亮的圆锥体 部分。在这层火焰中气态可燃物进一步分解， 因氧供应不足，所以燃烧也不甚完全，但温度 较焰心高。因火焰中的微小碳粒子受热发出较 明亮的光，所以，内焰的亮度最强。
（3）外焰：为包围在内焰外面亮度较暗的圆锥体。 在这层火焰中，氧供给充足，因此，燃烧完全，燃烧 温度高。在外焰燃烧的往往是一氧化碳和氢气，炽热 的碳粒很少，因此，几乎没有光亮。
第二节 燃烧过程 一、不同状态物质的燃烧方式
可燃物的聚集状态不同，供氧情况不同，受热后发生 不同的变化，其燃烧的方式和速度也都不同，绝大多数可 燃物质燃烧都是在蒸气或气态下进行，并出现火焰，也有 些物质不呈气体燃烧，而是呈现炽热状，则不出现火焰。
（一）气体物质的燃烧
可燃气体燃烧不需要像固体、液体那样经 溶化、蒸发过程，所需热量仅用于氧化或分解 气体，或将气体加热到燃点，因此，可燃气体 容易燃烧、燃烧速度快。根据燃烧前可燃气体 与氧混合状况不同，
2）液态可燃物火焰。
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内焰 二次空气 一次空气
外焰 2006年6月24日下午1 时30分，兰州西固区 寺儿沟村一私营液化 气置换点，由于接触
二次空气 明火发生液化气罐爆 炸事故 引发火灾。
一次空气 煤气
外焰
内焰 焰心
空气
空 气
液态可燃物的火焰由焰心、内焰和外焰组成。（1）焰 心：是最内层亮度较暗的圆锥体部分，由可燃物受热蒸 发和分解出的气态可燃物构成。由于内层含氧浓度较低， 所以燃烧不完全，温度较低。