燃烧形式与燃烧过程
燃烧基础知识
燃烧基础知识目录一、燃烧概述 (1)二、燃烧要素 (2)1. 可燃物 (3)2. 氧化剂 (4)3. 点火源 (4)三、燃烧过程及阶段 (5)1. 燃烧过程的物理变化 (7)2. 燃烧过程的化学变化 (8)四、燃烧类型 (9)1. 扩散燃烧 (10)2. 预混燃烧 (11)五、燃烧反应方程式及计算 (12)1. 燃烧反应方程式的编写原则和方法 (13)2. 燃烧反应的计算方法与应用实例 (14)六、燃烧的应用与控制系统 (16)一、燃烧概述燃烧是一种化学反应过程，广泛存在于自然界以及人类生产生活中。
燃烧的本质是物质之间的氧化反应，其中包含了能量的转化与释放。
燃烧过程涉及三个基本要素：可燃物、助燃物和点火源。
可燃物是燃烧反应的主体，助燃物主要是氧气，而点火源则是引发燃烧反应的能量来源。
燃烧反应是一种放热反应，意味着在反应过程中会释放热量。
这种热量释放的形式多样，可以表现为火焰、热辐射等。
燃烧反应的速度和强度取决于多种因素，包括可燃物的性质、助燃物的浓度、点火源的能量以及环境温度等。
了解燃烧的基础知识对于防止火灾、控制燃烧过程以及有效利用燃烧产生的能量具有重要意义。
在工业、农业、交通运输以及日常生活等领域，燃烧知识的应用十分广泛。
在发动机中燃烧燃料以产生动力，在烹饪中使用火来加热食物，以及在火灾发生时如何正确使用灭火设备等。
对燃烧基础知识的理解和掌握至关重要，不仅有助于我们更好地利用燃烧带来的好处，还能在紧急情况下采取正确的应对措施，保护生命财产安全。
我们将更详细地介绍燃烧的相关知识和理论。
二、燃烧要素燃烧是一种化学反应，通常涉及燃料、氧气和热量。
要使燃料燃烧，必须同时满足三个基本要素，即燃料、氧气和热量。
燃料：燃料是燃烧过程中产生能量的来源。
它可以是一种固体、液体或气体。
常见的燃料包括煤、石油、天然气、木材、纸张等。
燃料的种类和性质对燃烧过程有很大影响，不同燃料具有不同的燃烧特性和效率。
氧气：氧气是燃烧过程中的必要成分，燃料无法燃烧。
固体的燃烧过程及燃烧形式
燃烧学
③ 高熔点固体受热分解、碳化
产生可燃气体进行有焰燃烧。
④ 不能再分解的高熔点固体 （一般是碳质）进行表面燃烧。
燃烧学
固体的分类及特性
2 3
固体的燃烧过程
固体的燃烧形式
燃烧学
蒸发燃烧
是指可燃性固体受热升华或熔化后蒸发，产生的可燃气
体与空气边混合边着火的有焰燃烧。是一个熔化、汽化、扩 散、燃烧的连续过程。例如：磷、蜡烛、松香等。
燃烧学
表面燃烧
是指固体在其表面上直接吸附氧气而发生的燃烧。 发生表面燃烧时，固体物质受热既不熔化或汽化，也不发生 分解，表面直接吸附氧气进行燃烧反应，所以不能产生火焰，燃 烧速度也较慢。例如：木炭、焦炭、铁、铜等。
燃烧学
【例】木炭的燃烧
结构稳定、熔点较高的可燃性 固体燃烧时，氧气不断扩散到高温 表面被吸附，固体表面呈高温炽热 发光而无火焰的状态，反应产物带 着热量从表面逸出。
燃烧学
——固体的燃烧过程 及燃烧形式
燃烧学
1
固体的分类及特性
固体的燃烧过程
固体的燃烧形式
燃烧学
固体的分类
• 按结构分为晶体和非晶体
晶体是有明确衍射图案的固
体，其原子或分子的排列具有三
维空间的周期性。
燃烧学
燃烧学
燃烧学
非晶体是指组成物质的
原子或分子不呈空间有规则
周期性排列的固体。
燃烧学
燃烧学
低熔点纯净物和低熔点混合物固体的燃烧过程
低熔点纯净物固体（白磷、钠）和低熔点混合物固体（石 蜡、沥青）受热首先经过熔化和汽化，产生的蒸气与空气混合 燃烧。
燃烧学
高熔点混合物固体的燃烧过程
高熔点混合物固体（煤炭）组成和结构复杂，可能包含 上述类型特性的所有可燃物。其燃烧过程为： ① 固体受热在其表面逸出可燃气体进行有焰燃烧。 ② 低熔点固体融化、汽化进行有焰燃烧。
2第二章_燃烧与爆炸
燃 烧 三 要 素
1.1.2 燃烧条件
• 燃烧三要素：燃料、助燃剂（氧化剂）、点火源
• 氧化剂 – 空气 – 氧气 –氟 –氯 – 过氧化氢 – 过氯酸盐 – 金属过氧化物 – 硝酸铵 • 点火源 – 。。。。 – 明火/电火花/静电火花 – 高温表面/冲击与摩擦 – 自燃/绝热压缩/雷电 – 其他 • 燃料（可燃物） – 汽油 –苯 – 木材 – 塑料 – 金属 – 氢气 – 一氧化碳 – 。。。。
• 2000年7月9日零点班接班后，9号车司机赵东芳下井与维修工修理9号车，凌晨 1时多，经试车仍不能正常运行。赵因无活可干便步行到1150计量室，遇见12 号车司机王培元在拉完9车矿石之后因感冒头晕在计量室休息。王培元得知赵东 芳的车未修好，便将12号车借给赵东芳，这时约是凌晨2时。当赵东芳拉完第7 车矿石后，看到车上温度表已达到170℃，便驾车到1138-1118水平的斜坡道岔 口处熄火降温不到10分钟，大约凌晨4时40分再次启动后，发现发动机右后脚下 面着火，就取下车上的灭火器灭火，没有灭掉，就跑到5号车范玉江处，两个各 拿了一个灭火器灭火(有一个灭火器是空的)，但火还是灭不掉。赵东芳又跑到一 工区找灭火器，一工区值班员许发礼说“灭火器是空的”。5时20分，许发礼在 帮助灭火过程中，向矿调度室调度员夏学军作了电话汇报。赵随后找了两个水 桶，与13号车司机刘永宏、5号车司机范玉江提水去灭火，因火势很大，用水灭 火也不起作用。赵东芳又跑到1118维修硐室内找灭火器未找到，赵就让硐室内 的岳小军向计量室打电话(但未打通)，尔后赵又返回现场，试图让铲运机铲断水 管用水灭火，但因铲运机司机不在而未成。这时赵东芳看到巷道内烟很浓，并 感到头痛无力，便摸着巷道走到了1150中段休息片刻后，乘罐车出井，约7时到 地面，再没有向有关部门报告情况。 • 卡车着火时，1118中段作业点共有施工人员59名。7月9日5时30分，临夏 二建六队值班长孔有理在1118中段5号溜井焊钢模时，发现有烟从溜井上面下来， 就跑到6号道，待一会6号道也进来烟后，即组织人员往2号道有通风井的地方跑。 当时有人提出硬冲1118-1138斜坡道，他就制止他们不要去，但仍有好多人不听 制止跑往1118-1138斜坡道，造成17人死亡，2人重伤。其余40人相继撤离到 FV1通风井处而脱险。 • 在事故中死亡的17人中，中国煤炭五公司第二工程处10人，浙江省苍南第 三公司4人，临夏二建工程公司2人，北京中煤矿山工程公司1人。
第三节 燃烧过程
一、固体物质的燃烧 1.1 固体物质的燃烧过程 1.2 固体物质的燃烧形式 1.2.1 表面燃烧 1.2.2 阴燃 1.2.3 分解燃烧 1.2.4 蒸发燃烧
一、固体物质的燃烧
1.1 固体物质的燃烧过程 固体物质的化学结构比较紧凑，在常温 下，以固态存在。熔点小于300℃的固体为低 熔点固体，受热易熔化或由固态直接汽化 （升华）。
线性燃烧速度，而热波的温度（150~310℃）远高于水的沸 点（100℃）。因此，热波在向液层深度移动过程中，使油
层温度上升，油品黏度降低，油品中的乳化水滴向下沉积的
同时受向上运动的热油作用而蒸发成蒸气泡，这种表面包含 有油品的气泡，比原来的水体积扩大千倍以上，气泡被油薄
膜包围形成大量油泡群，液面上下像开锅一样沸腾，到储罐
气体物质的燃烧过程：
3.2.1 扩散燃烧 可燃气体或蒸汽分子与气体氧化剂（氧气）互相扩散， 边混合边燃烧，称为扩散燃烧（也称为稳定燃烧）。在扩散 燃烧过程中，其燃烧速度，主要取决于可燃气体的喷出速度。 气体（蒸气）扩散多少，就烧掉多少。这类燃烧比较稳定， 如用燃气做饭、管道及容器泄漏口发生的燃烧、天然气井口 发生的井喷燃烧等均属于这种形式。扩散燃烧的特点为扩散 火焰不运动，可燃气体与气体氧化剂的混合在可燃气体喷口 进行。对于稳定的扩散燃烧，只要控制好，便不至于造成火 灾，一旦发生火灾也易扑救。
二、液体物质的燃烧
2.1 液体物质的燃烧过程
如原油燃烧时，首先蒸发出沸点较低的组分并燃烧，而
后才是沸点较高的组分。随着燃烧时间的延长，在剩下的液 体中，高沸点组分的含量相对地增加，液体的密度、粘度和
闪点也相对的增高。液体在燃烧过程中还会向深度的加热。
液体的这种燃烧特性，会使含有水分、粘度大的原油和重质 石油产品在燃烧过程中产生沸溢和喷溅现象，从而造成火灾
火的燃烧过程和热量计算
火的燃烧过程和热量计算火是我们生活中常见的现象，它在野外露营、取暖、烹饪等方面扮演着重要的角色。
然而，很少有人真正了解火的燃烧过程以及与之相关的热量计算。
本文将深入探讨火的燃烧过程，并介绍几种常见的热量计算方法。
一、火的燃烧过程火的燃烧是一种化学反应，其基本要素包括燃料、氧气和燃烧温度。
燃料可以是固体、液体或气体，常见的燃料有木材、煤炭、油等。
在燃烧过程中，燃料和氧气发生反应，产生大量的能量、热量、光和其他化学物质。
火的燃烧过程可以分为三个阶段：启动、持续燃烧和熄灭。
1. 启动阶段：启动阶段是点火后的燃烧初始阶段。
在这个阶段，点火源提供足够的能量，使燃料的温度升高到可燃点以上。
一旦达到可燃点，燃料开始释放可燃气体，并与氧气发生反应。
2. 持续燃烧阶段：持续燃烧阶段是火燃烧的最长阶段。
在这个阶段，燃料的可燃气体与大量的氧气发生反应，产生燃烧产物。
同时，燃料源持续提供燃料，保持燃烧的进行。
3. 熄灭阶段：熄灭阶段是火燃烧结束的过程。
当燃料耗尽或者氧气供应不足时，火会逐渐熄灭。
在这个阶段，火的温度和燃烧强度会逐渐减弱，最终完全熄灭。
二、热量计算热量是火的燃烧所释放的能量，通常以焦耳（Joule）或卡路里（Calorie）为单位计量。
热量计算可以基于燃料的种类、燃烧温度、燃烧产物等多个因素。
1. 燃料的热值：燃料的热值是指单位质量或单位容积的燃料所释放的热量。
不同燃料的热值有所差异，常用的燃料热值单位为千焦耳/克（kJ/g）或千卡/克（kcal/g）。
2. 燃料燃烧的热量计算：燃料燃烧的热量可以通过热值和燃烧产物的排放量来计算。
燃料的燃烧方程式可以用来表示燃料和氧气的反应，其中也包含了燃料的热值。
通过计算反应的摩尔数和热值，可以得出燃料燃烧的热量。
3. 火的温度计算：火的温度可以通过热量计算得出。
热量和温度之间的关系可以用热量传递的公式来描述，其中还需要考虑到火的燃烧效率、燃料的种类以及环境因素等因素。
可燃液体的燃烧形式
其他气体分子发生碰撞时，可
能会导致动能减小而凝结。如
果液面空气流动快，蒸发的蒸
气分子很快被带走，减小凝结 的几率，蒸发加快。
燃烧学
蒸发过程的主要参数
• 蒸发热
液体蒸发过程中，液体温
度逐渐降低。液体要保持原有 温度，必须从外界吸热。 使液体在恒温恒压下蒸发 所必须吸收的热量，即为液体
的蒸发热。
燃烧学
快反应速度，降低自燃点。 ③ 容器特性。容器的容积大，造成的热损失小，自燃点相对较 低。 ④ 催化剂。活性催化剂降低自燃点，钝化催化剂升高自燃点。
燃烧学
液体的蒸发与闪燃
2
可燃液体的稳定燃烧 沸溢和喷溅燃烧
3
燃烧学
原油中组分较多，密度小、沸点低的部分烃类被称为轻组 分；密度大、沸点高的部分烃类被称为重组分。 原油粘度比较大，含有一定量的水分，一般以乳化水和水 垫两种形式存在。
燃烧学
查表7-10得，苯在-20℃和-10℃时，其蒸气压分别为990.58Pa
和1950.5Pa。
用插值法求得苯的闪点为
T闪
1498 - 990.58 （ - 20 10） -14.7 ℃ 1950.5 - 990.58
燃烧学
1
2
液体的蒸发与闪燃
可燃液体的稳定燃烧
沸溢和喷溅燃烧
燃烧学
P1、P2—T1 、T2时液体的饱和蒸气压，Pa。
燃烧学
【例】 已知大气压为1.01325×105Pa，求苯的闪点。
解：苯的燃烧反应式 C6H6+7.5O2=6CO2+H2O 则N=15，带入公式计算苯在闪燃时的饱和蒸气压为
P饱 1.01325 105 Pa 1498Pa 1 4.76 (15 1)
燃烧基本原理
• 可燃固体：
①可燃固体 受热 熔融状态 蒸发
可燃蒸气 氧化 燃烧
如：S固 受热 S熔融 蒸发
S蒸气
S蒸气 +O2
• ② 可燃固体
氧化
受热
如：萘 萘蒸气 +O2
SO2+Q 受热 直接析出可燃蒸汽
燃烧
挥发
萘蒸气
CO2+ H2O+ Q
• ③ 可燃固体 受热 分解析出可燃气体
氧化
燃烧
如：木材 受热 析出 T＜295℃:水蒸汽
• 在燃烧反应中，氧分子（O=O）在热能作用下被活化， 双键之一断开，形成过氧基-O-O-，这种过氧基能结 合与可燃物分子上形成过氧化物： • A+O2=A02
• 过氧化物不稳定，是强氧化剂，再次氧化新的可燃物 形成最终的氧化产物： • AO2+A=2AO
6
六、链式反应理论
• 认为物质的燃烧经历以下过程：可燃物或助燃物先吸 收能量而离解为游离基，与其他分子相互作用发生一 系列连锁反应，将燃烧热释放出来。
• ⑴可燃气体：（乙炔）
2C2H2+5O2点燃 4CO2+2H2O+Q
• ⑵ 可燃液体：受热 蒸发 蒸气氧化分解
• 燃烧乙醇
受热蒸发
• （C2H5OH）液
（C2H5OH）蒸气
+3O2=2CO2+3H2O+Q
可燃气体的燃烧形式
• 当可燃气体流入大气中时，在可燃性气 体与助燃性气体的接触面上所发生的燃烧 叫扩散燃烧。 •当可燃性气体和助燃性气体预先混合成一 定浓度范围内的混合气体，然后遇到点火 源而产生的燃烧叫预混燃烧(动力燃烧)。
• 硫、磷、钾、钠等都属于简单的可燃固体，由单质组成。 它们燃烧时，先受热熔化，然后蒸发变成蒸气而燃烧，所以 也属于蒸发燃烧。这类物质只需要较少热量就可变成蒸气， 而且没有分解过程，所以容易着火。
(完整)煤的燃烧过程及燃烧条件
煤的燃烧过程及燃烧条件煤的燃烧是复杂的物理化学过程,煤进入炉内，收到高温烟气的加热，温度逐渐升高,在此期间经历干燥、干馏、挥发分着火燃烧、焦炭燃烧、焦炭燃尽等各个阶段。
1、干燥：煤被加热时，首先是水分不断蒸发,煤被干燥，显然，煤中水分多，干燥多消耗的热量也多,时间也长。
2、干馏：煤被干燥后，继续被加热，达到一定温度就开始析出挥发分，同时生成焦炭，即是煤的干馏过程，每种挥发分越多，开始析出挥发分的温度越低，加热的温度越高，时间越长，析出的挥发分越多，因此，测定挥发分时规定了加热的温度和时间.挥发分多,其中碳氢化合物也越多，重碳氢化合物在高温、缺氧的条件下，会进行热分解，形成微笑的碳粒，称为炭黑。
由于碳粒很小很轻，在炉内不易烧掉而随烟排走，形成黑烟,为了使燃烧充分，不冒黑烟，必须保证挥发分燃烧所需足够高的温度和充足的空气，例如加装二次风。
只有当挥发分达一定浓度,而且到一定温度时,才能着火燃烧，干馏阶段为燃烧前的准备阶段。
煤在燃烧的准备阶段中,非但不放热而且要吸收热量，所以必须组织好热量供应，其热源来自炉膛火焰或高温烟气、炽热的炉墙和炉拱等。
热量供应情况就决定了准备阶段的时间长短。
3、挥发分着火燃烧:煤继续被加热，挥发分不断析出,而且温度也随之提高，挥发分中可燃物质与氧气的化学反应也在逐渐加快,当挥发分达到一定温度和浓度时，化学反应速度急速加快，着火燃烧,形成明亮的黄色火焰,这里，挥发分要加热到一定的温度时个重要条件。
不同的煤的挥发分着火温度时不一样的，通常我们将挥发分着火温度看成煤的着火温度，挥发分燃烧时放出热量,将焦炭加热到赤红程度（已达到能够着火的温度），但是焦炭并不会立刻燃烧，因为挥发分包围了焦炭，挥发分首先遇氧将氧耗掉了，氧气不能扩散到焦炭的表面，焦炭只能被加热而不能燃烧。
挥发分多，着火温度低，着火容易；挥发分少,着火温度高，着火困难.4、焦炭的燃烧：当挥发分基本烧完以后，氧气不能扩散到焦炭表面上，焦炭开始着火燃烧，并发出较短的蓝色火焰。
燃烧的条件与过程
燃烧的条件与过程
燃烧是一种化学反应，它需要适当的条件和过程才能发生。
在这
篇文章中，我们将探讨燃烧的条件和过程，以帮助您更好地理解这个
过程。
首先，让我们看看燃烧的三个必要条件：氧气、可燃物和点火源。
氧气是支持燃烧的必要元素，它为燃烧提供了氧化剂。
在缺乏氧气的
情况下，燃烧将无法进行。
可燃物是指那些可以燃烧的物质，如木材、煤、石油等。
最后，点火源是引起可燃物燃烧的源头，如火柴、电火
花等。
只有当这三个条件共同存在时，燃烧才能发生。
当燃烧开始时，可燃物被加热并释放出气体，在这些气体的化学
反应中，与氧气结合形成二氧化碳、水和其他废气。
这个过程伴随着
释放出大量的热，这是燃烧所具有的显著特征之一。
在燃烧过程中，需要注意的是一定要控制好温度和火焰的大小。
若温度过高或火焰太大，可能会导致原材料过度燃烧，产生有毒废料。
此外，燃烧还产生大量的热能，因此在一些工业领域，燃烧被广泛用
于制造能源、发电、加热和热处理等领域。
总之，燃烧是一种重要的化学反应，必须在适当的条件和有效的
过程下进行。
只有了解这些条件和过程，才能为生产和制造提供更好
的指导。
因此，我们应该深入学习燃烧的基础知识和原理，以更好地
应用它们。
关于燃烧的化学知识
关于燃烧的化学知识燃烧是物体快速氧化，产生光和热的过程。
而燃烧是必需三种东西并存才能发生，分别是可燃物如燃料，助燃物如氧气及温度要达到燃点——热量，称为燃烧三要素——火三角。
一.燃烧的条件有可燃物燃烧的条件可燃物达到着火点与氧气接触（空气）可燃物跟空气中的氧气发生的一种发光发热的剧烈的氧化反应叫做燃烧。
通常讲的燃烧一般是要有氧气参加的，但在一些特殊情况下的燃烧可以在无氧的条件下进行，如氢气在氯气中燃烧、镁条在二氧化碳中的燃烧等.二.燃烧的定义燃烧标准化学定义：燃烧是一种发光发热的剧烈的化学反应。
燃烧的广义定义：燃烧是指任何发光发热的剧烈的化学反应，不一定要有氧气参加，比如金属镁（Mg）和二氧化碳（CO）反应生成氧化镁（MgO）和碳（C），该反应没有氧气参加，但是是剧烈的发光发热的化学反应，2同样属于燃烧范畴。
三.燃烧的种类（1）闪燃闪燃是指易燃或可燃液体挥发出来的蒸气与空气混合后，遇火源发生一闪即灭的燃烧现象。
发生闪燃现象的最低温度点称为闪点。
在消防管理分类上，把闪点小于28℃的液体划为甲类液体也叫易燃液体，闪点大于28℃小于60℃的称为乙类液体，闪点大于60℃的称为丙类液体，乙、丙两类液体又统称可燃液体。
（2）着火着火指可燃物质在空气中受到外界火源直接作用，开始起火持续燃烧的现象。
这个物质开始起火持续燃烧的最低温度点称为燃点。
（3）自燃自燃指可燃物质在空气中没有外来明火源的作用，靠热量的积聚达到一定的温度时而发生的燃烧现象。
自燃的热能来源：a.外部热能的逐步积累，多是物理性的。
b.物质自身产生热量，多是化学性和生物性的。
（4）爆炸爆炸指物质在瞬间急剧氧化或分解反应产生大量的热和气体，并以巨大压力急剧向四周扩散和冲击而发生巨大响声的现象。
液体的燃烧过程及燃烧形式资料
燃烧学
➢ 液体的沸点
是指液体的饱和蒸气压与外界压力相等时的温度。在此 温度时，汽化在整个液体中进行，即为沸腾；而在低于此温 度时的汽化，仅在液面上进行。
因此，液体沸点与外界气压密切相关，液体沸点随外界 气压升高而升高。
燃烧学
➢ 液体的沸点和蒸发热
水在不同压强下的沸点
压强/Pa
沸点/℃
64941
88
初沸点：原油中密度最小的烃类沸腾时的温度。 终沸点：原油中密度最大的烃类沸腾时的温度。 沸程：不同密度不同沸点的所有成分转变为蒸气的最低和 最高沸点的温度范围。单组分液体只有沸点无沸程。
燃烧学
沸程较宽的混合液体，如原油、蜡油、沥青、润滑油等， 由于没有固定的沸点，在燃烧过程中，火焰向液面传递的热量 首先使低沸点组分蒸发并进入燃烧区燃烧，而沸点较高的重质 部分，则携带在表面接受的热量向液体深层沉降，形成一个热 的锋面向液体深层传播，逐渐渗入并加热冷的液层。这一现象 称为液体的热波特性，热的锋面称为热波。
燃烧学
沸溢燃烧：原油粘度比较大，且含有一定量的水分。原油
中的水一般以乳化水和水垫两种形式存在。 乳化水是指在原油开采过程中，原油中的水由于强力搅拌
形成细小的水珠悬浮于油中。放置久后，油水分离，水因密度 大沉降在底部形成水垫。
燃烧学
热波在向液体深沉运动 中，由于热波温度远高于水 的沸点，因而使乳化水汽化， 大量的水蒸气形成气泡穿过 油层向液面逸出，使液面猛 烈沸腾起来，即为沸溢。
轻质液体的蒸发纯属物理过程，液体分子只要吸收一定能量 克服周围分子的引力即可进入气相并进一步氧化分解，发生燃烧。
通常情况下，其燃烧过程为
着火初期，液面 温度不高，蒸发速度 持续 慢，燃烧速度低，产 燃烧 生的火焰不高。
可燃物质的燃烧过程
可燃物质的燃烧过程燃烧是人类生活中常见的现象，无论是炉火旺盛的篝火还是日常生活中的炉灶，都离不开燃烧的过程。
那么，可燃物质的燃烧过程是如何进行的呢？一、燃烧的定义与基本要素燃烧是一种氧化反应，它是指物质与氧气发生化学反应，释放出热能、光能和产生新的物质的过程。
燃烧的基本要素包括可燃物质、氧气和足够高的温度。
二、可燃物质的分类可燃物质可以分为固体、液体和气体三种状态。
固体可燃物质包括木材、纸张等，液体可燃物质包括汽油、酒精等，气体可燃物质包括天然气、丙烷等。
不同状态的可燃物质在燃烧过程中有着不同的特点。
三、燃烧的三要素燃烧的三要素是可燃物质、氧气和足够高的温度。
在燃烧过程中，可燃物质首先要达到燃点，即温度高到足以使其开始燃烧。
然后，可燃物质与氧气发生反应，产生热能和光能。
最后，燃烧产生的热能使周围的可燃物质继续升温，形成火焰。
四、燃烧的过程燃烧的过程可以分为引燃阶段、燃烧阶段和熄灭阶段三个阶段。
1. 引燃阶段：在引燃阶段，可燃物质的温度逐渐升高，达到燃点后开始燃烧。
例如，点燃一根火柴时，火柴头的燃点被点燃，然后火焰迅速蔓延到火柴的其他部分。
2. 燃烧阶段：在燃烧阶段，可燃物质与氧气反应，产生热能和光能。
燃烧过程中，可燃物质的分子被氧气分子中的氧原子取代，形成新的物质。
同时，燃烧产生的热能使周围的可燃物质升温，形成火焰。
火焰是可燃物质燃烧释放的热能和光能的集中表现。
3. 熄灭阶段：在熄灭阶段，可燃物质的供氧不足或温度降低，无法继续燃烧。
此时，燃烧过程停止，火焰熄灭。
例如，将火焰遮挡或用水灭火时，可燃物质的供氧被阻断，火焰无法继续燃烧。
五、燃烧的影响因素燃烧过程受到多种因素的影响，包括可燃物质的性质、氧气浓度、温度和燃烧速率等。
1. 可燃物质的性质：不同的可燃物质具有不同的燃点和燃烧性质。
例如，木材的燃点较低，易燃烧，而石头的燃点较高，不易燃烧。
2. 氧气浓度：氧气是燃烧的必要条件，其浓度越高，燃烧越旺盛。
消防燃烧学 第2版 第4章 可燃液体燃烧
汽化
液体
蒸气
液化
在密闭真空容器中，经过一段时间，气液转化会达到动态平衡 状态，即液体蒸发速率等于蒸气凝结速率。
一、蒸发热
使液体在恒温恒压下气化或蒸发所必须 吸收的热量，被称为液体的 气化热或蒸发热。
一定温度压力下1mol液体的蒸发热称为摩尔蒸发热，以△HV表示。 一般来说，液体分子间引力越大，其蒸发热越大，液体越难蒸发。
（1）液面温度接近但稍低于液体的沸点。
（2）液面加热层很薄。
二、可燃液体的燃烧形式
（三）沸溢式燃烧和喷溅式燃烧 3.原油燃烧时热量在液层的传播特点 原油等沸程较宽的可燃混合液体连续燃烧的过程中，其中沸点较低的轻质部 分首先被蒸发，离开液面进入燃烧区。而沸点较高的重质部分，则携带在表面接 受的热量向液体深层沉降，从而形成一个热的锋面向液体深层传播，逐渐深入并 加热冷的液层。这一现象称为液体的热波特性，热的锋面称为热波。 液体能形成热波的特性称为热波特性。
二、可燃液体的燃烧形式
（三）沸溢式燃烧和喷溅式燃烧 3.原油燃烧时热量在液层的传播特点 热波的初始温度等于液面的温度，等于该时刻原油中最轻组分的沸点。随着 原油的连续燃烧，液面蒸发组分的沸点越来越高，热波的温度会由150℃逐渐上 升到315℃。 热波在液层中向下移动的速率称为热波传播速率，它比液体的直线燃烧速率 （即液面下降速率）快。
蒸发 燃烧
2.可燃液体的喷流式燃烧 在压力作用下，从容器或管道内喷
射出来的可燃液体呈喷流式燃烧（如油 井井喷火灾、高压容器火灾等）。具有 冲击力大，燃烧速率快，火焰高等特点。
二、可燃液体的燃烧形式
（二）动力燃 烧 可燃液体的蒸气、低闪点液雾预先与空气（或氧气）混合，遇火源、煤油等挥发性较强的烃类在汽缸内的燃烧；煤油汽 灯的燃烧速率之所以大于一般煤油灯的燃烧速率，因为它是预混燃烧，氧 化充分，表现出火焰白亮、炽热的燃烧现象。
燃烧形式与燃烧过程
燃烧形式与燃烧过程燃烧是一种化学反应，它涉及燃料与氧气之间的反应，产生热能和光能。
燃烧是我们日常生活中最常见的现象之一，也是驱动工业和能源生产的基础。
在燃烧过程中，燃烧形式和燃烧过程是两个相关但不同的概念。
燃烧形式是指燃烧所采取的方式或形态。
根据燃料的物理状态和氧气的供应方式，燃烧可以分为三种形式：明火燃烧、隐火燃烧和自燃。
明火燃烧是指燃料在氧气供应充足的情况下，燃烧产生明亮的火焰。
这种燃烧形式常见于固体和液体燃料，如木材、石油和天然气。
明火燃烧是由于燃烧产物（如水蒸气和二氧化碳）和燃料之间的热传导和燃烧过程中的气体加热引起的。
明亮的火焰产生了可见光，并释放出大量的热能。
隐火燃烧是指燃料在氧气供应不充足的情况下，燃烧产生的火焰不明亮，难以被肉眼观察到。
这种燃烧形式常见于气体燃料，如一氧化碳和氢气。
在隐火燃烧过程中，氧气的供应不足导致燃料不完全燃烧，产生了一系列有毒的气体，如一氧化碳。
隐火燃烧常常发生在不通风的封闭空间中，可能导致危险的爆炸。
自燃是指燃料在没有外部火焰的情况下自然燃烧的过程。
自燃通常发生在有机物，如油料和煤炭中。
自燃是由于有机物在接触到空气中的氧气时，由于热传导而自我加热，导致自然燃烧。
自燃在煤矿和油田等环境中很常见，可能引发火灾和爆炸。
燃烧过程涉及燃料、氧气和燃烧产物之间的一系列化学反应。
在燃烧过程中，燃料和氧气发生化学反应，产生热能和光能，并产生燃烧产物。
燃料通常是碳氢化合物，而氧气是燃烧过程中的氧化剂。
燃料和氧气反应产生二氧化碳和水，同时释放出大量的热能。
燃料+氧气→二氧化碳+水+热能+光能燃烧过程可以分为三个阶段：引燃、燃烧和熄灭。
引燃是指点燃燃料开始燃烧的过程。
它通常需要一个点火源，如明火或电火花。
一旦燃料被引燃，就会进入燃烧阶段。
在燃烧阶段，燃料与氧气反应，产生热能和光能，并持续释放火焰和烟雾。
燃烧过程中，燃料的表面积和氧气的供应速率对燃烧的效率有很大影响。
最后，当燃料耗尽或氧气供应不足时，燃烧会逐渐减弱并最终熄灭。
燃烧基本原理
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全自动开口闪点测定仪
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全自动闭口闪点测定仪
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• 开杯闪点：适用于闪点较高的可燃液体
• 闭杯闪点：适用于闪点较低，常温下能
闪燃的液体
• 同一种液体的开杯闪点要高于闭杯闪点。
• 闪点随水溶液浓度的下降而升高——用
水灭火的原理之一。
• ⑴可燃气体：（乙炔）
2C2H2+5O2点燃 4CO2+2H2O+Q
• ⑵ 可燃液体：受热 蒸发 蒸气氧化分解
• 燃烧乙醇
受热蒸发
• （C2H5OH）液
（C2H5OH）蒸气
+3O2=2CO2+3H2O+Q
可燃气体的燃烧形式
• 当可燃气体流入大气中时，在可燃性气 体与助燃性气体的接触面上所发生的燃烧 叫扩散燃烧。 •当可燃性气体和助燃性气体预先混合成一 定浓度范围内的混合气体，然后遇到点火 源而产生的燃烧叫预混燃烧(动力燃烧)。
– 1．燃烧性气体的理化特性
• 1）化学活泼性 • 2）比重
– 2．燃烧性液体的理化特性
• 1）液体的燃烧速度 • 2）燃烧性液体的分类
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3.4 燃烧特性
燃烧速度
1、 气体燃烧速度：火焰的传播速度。
影响因素： (1) 气体的组成和结构，单一组分大于复杂气体 (2) 可燃气体含量， (3) 初温， (4) 燃烧形式，动力燃烧大于扩散燃烧 (5) 管道直径，管径增大，速度提高，达到一极限值 (6) 压力和流动状态。
•特点：不需要外来热量，因而火灾危险性更大。
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• 油脂自燃：
• 原理：不饱和脂肪酸自由能较高，室温下能在
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扩散燃烧
当可燃气体（如氢、乙炔、汽油蒸气等）从管口、管道 和容器的裂缝等处流向空气时，由于可燃气体分子和空 气分子互相扩散、混合，当浓度达到可燃极限范围的部 分时，形成火焰使燃烧继续下去的现象。 扩散燃烧的速度取决于扩散速度，一般燃烧较慢。
燃烧区 燃料锥
2.2.2 燃烧形式
2.2.2 燃烧形式
分解燃烧
指在燃烧过程中可燃物首先遇热分解，再由热 分解产物和氧反应产生火焰。木材、煤、纸等 固体可燃物的燃烧属于此类，油、脂等高沸点 液体和蜡、沥青等低熔点的固体烃类的燃烧也 属此类。
2.2.2 燃烧形式
表面燃烧
不能挥发、分解或汽化的木炭、焦碳、金属等 的燃烧，燃烧过程在固体表面进行，通常产生 红热的表面，不产生火焰，叫表面燃烧。
P2图1-2
木材燃烧
木材的组成
木材的种类、产地不同，木材的组成也不同。但 主要成分是碳（约50％）、氢（约6.4%）和氧 （约42.6%）元素，还有少量的氮（0.01～0.2％） 和其它元素（0.8～0.9％），但不含有其它原料 中常有的硫。
木材燃烧
木材燃烧过程
T＜110℃，放出水分，加热到110 ℃，干燥、蒸发出少 量树脂 T~130℃，开始分解，开始分解出水汽、CO2 T~150℃，变色 T ： 150℃~200℃，分解主要放出水和二氧化碳，不燃 烧 T>200℃，放出一氧化碳、氢、碳氢化合物，开始燃烧 T>300℃，析出气体最多，有形结构开始断裂，燃烧最 激烈 分解气体析出完，残留木炭，表面燃烧
2.3.1 链锁反应理论
链锁反应分类
直链反应：在链传递过程中，自由基的数目保 持不变的链锁反应。
总反应：H2 + Cl2 → 2HCl (1) M + Cl2 → 2Cl˙ + M (链引发) (2) Cl˙+ H2 → HCl + H˙ (3) H˙+ Cl2 → HCl +Cl˙ (链传递) (4) H˙+ HCl → H2 +Cl˙ …… (5) M + 2Cl˙ → Cl2 + M (链终止)
气体泄漏燃烧
直接点燃：喷射火 火熄灭再遇火：装置外爆炸 泄漏后点燃：爆炸或闪火 如系统内形成混合系，则 喷射速度大于燃烧速度：喷射火 喷射速度小于燃烧速度：回火爆炸
2.2.2 燃烧形式
2.2.2 燃烧形式
2.2.2 燃烧形式
蒸发燃烧
可燃液体如酒精、乙醚、苯等，它们的燃烧就是 由于液体蒸发产生的蒸气被点燃起火而形成的。 蒸气点燃产生了火焰，它放出的热量进一步加热 液体表面，从而促使液体持续蒸发，使燃烧继续 下去。
2.2.3 燃烧过程
气体燃烧
气体最容易燃烧，在火源作用下加 热到燃点，就能氧化分解燃烧。
固体 熔化 蒸发 分解 液体 蒸发 气体
液体燃烧
可燃液体通常加热蒸发，在气相燃 烧。
固体燃烧
氧化分解 着火 燃烧
加热熔化、蒸发，气相燃烧，如 石蜡、硫等。 加热分解放出气体燃烧，如木材、 橡胶等。 固体表面燃烧：如木炭、焦碳、 金属燃烧，无火焰。
将（2）（3）（4）（5） 相加可得: H˙+ 3H2 +O2 → 2H2O + 3H˙
链锁反应类型判断
H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H
木材燃烧
木材燃烧阶段
木材的燃烧比较明显地存在两个阶段： 一是有焰燃烧阶段，即木材的热分解产物的燃烧。在此过程 中，木材的成份逐渐发生变化，氢、氧含量减少，碳含量增 加。
二是无焰燃烧阶段，即木炭的表面燃烧。木材表面生成的炭 虽然处于灼热状态，但基本上不燃烧，这是由于热分解产物 及其燃烧阻碍了氧向木炭表面扩散，其中在有焰燃烧阶阶段 燃烧时间短、火势扩展快。
直链反应（续）
注： M分子表示用外界加热或光(短波长光)来破坏 氯分子团 造成自由基消失的原因有：自由基相互碰撞生 成分子，自由基撞击器壁将能量散失或被吸附。 压力较高时以前者为主，压力较低时以后者为 主。
2.3.1 连锁反应理论
链锁反应分类 支链反应：在链传递过程中，一个自由基在生成 产物的同时，产生两个或两个以上自由基的链锁 反应。
混合燃烧
可燃气体与助燃气体在容器内或空间中充分扩散混 合，其浓度在爆炸范围内，此时遇火源即会发生燃 烧，这种燃烧在混合气所分布的空间中快速进行， 称为混合燃烧。 燃烧速度由化学反应控制，速度快，也称动力燃烧。 混合燃烧容易进行完全；扩散燃烧不容易进行完全， 有不完全燃烧产物。
2.2.2 燃烧形式
2.2.3 燃烧过程
T
自燃
燃烧
自燃 初温 氧化 诱导期
氧化生成热大于向外 界散失的热量
物质燃烧过程的温度变化
t
2.3 燃烧理论 2.3.1 活化能理论
活化分子 活化能
活 化 能
温度对反应的影响
反 应 热
2.3.1 过氧化物理论
氧分子在热能作用下形成过氧键，这种基团加在被氧化物 上形成过氧化物： R-O-O-H 或 R-O-O-R 过氧化物有强氧化性且不稳定，容易继续发生反应或分解。
该理论部分解释了燃烧可以在较低温度下进行的事实。
例：H2+O2→ H2O2 H2O2 +H2→ 2H2O
2.3.1 链锁反应理论
基本概念
链锁反应：由一个单独分子变化而引起一连串分 子变化的化学反应。 自由基：在链锁反应体系中存在的一种活性中间 物，是链锁反应的载体
链锁反应理论是由前苏联科学家谢苗诺夫提出的。 他认为物质的燃烧经历以下过程：
2.2.3 燃烧过程
例：煤的热解过程
T ＜105℃：析出吸留气体和水分； T ＝200~300℃：软化成塑，析出CO、CO2、CO4 ； T ＝300~550℃：析出焦油、[CH]、CO、CO2 ； T ＝500~750℃：半焦分解，析出含H较多气体； T ＝760~1000℃：半焦成焦炭，析出少量 以H 为主的气体。
可燃物质或助燃物质先吸收能量而离解为自由基。 自由基极其活泼，与其他分子反应，活化能很低。 自由基与其他分子相互作用形成一系列连锁反应，将燃 烧热释放出来。
2.3.1 链锁反应理论
链锁反应历程：
链引发：在热、光或引发剂等的作用下，起始分子吸收展：自由基作用于反应物分子时，产生新的自由基 和产物，使反应一个传一个不断进行下去。 链终止：自由基销毁，使链锁反应不再进行的过程。
2H2 + O2 → 2H2O (总反应)
（1） M + H2 → 2H˙ + M
（2） H˙+ O2 → H˙ + O ˙ （3） O˙+ H2 → H˙ +OH˙ （4） OH˙+ H2 → H˙+ H2O （5） OH˙+H2 → H˙ +H2O
(链引发)
(链传递)
支链反应（续）
（6） H˙ → 器壁破坏 （7） OH˙ → 器壁破坏 （8） OH˙+ H˙ → H2O (链终止)