可燃物燃燒基礎知識

可燃物燃燒基礎知識

燃燒條件

燃燒是指可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應，通常伴有火焰、

發(fā)光和（或）發(fā)煙現(xiàn)象。燃燒過程中，燃燒區(qū)的溫度較高，使其中

白熾的固體粒子和某些不穩(wěn)定（或受激發(fā)）的中間物質分子內電子

發(fā)生能級躍遷，從而發(fā)出各種波長的光；發(fā)光的氣相燃燒區(qū)就是火

焰，它是燃燒過程中最明顯的標志；由于燃燒不完全等原因，會使

產物中產生一些小顆粒，這樣就形成了煙。

燃燒可分為有焰燃燒和無焰燃燒。通常看到的明火都是有焰燃

燒；有些固體發(fā)生表面燃燒時，有發(fā)光發(fā)熱的現(xiàn)象，但是沒有火焰

產生，這種燃燒方式則是無焰燃燒；燃燒的發(fā)生和發(fā)展，必須具備

三個必要條件，即可燃物、氧化劑和溫度（引火源）。當燃燒發(fā)生

時，上述三個條件必須同時具備，如果有一個條件不具備，那么燃

燒就不會發(fā)生。

一、可燃物

凡是能與空氣中的氧或其他氧化劑起化學反應的物質，均稱為

可燃物，如木材、氫氣、汽油、煤炭、紙張、硫等。可燃物按其化

學組成，分為無機可燃物和有機可燃物兩大類；按其所處的狀態(tài)，

又可分為可燃固體、可燃液體和可燃氣體三大類。

二、助燃物(氧化劑)

凡是與可燃物結合能導致和支持燃燒的物質，稱為助燃物，如

廣泛存在于空氣中的氧氣。普通意義上，可燃物的燃燒均是指在空

氣中進行的燃燒。在一定條件下，各種不同的可燃物發(fā)生燃燒，均

有本身固定的最低氧含量要求，氧含量過低，即使其他必要條件已

經(jīng)具備，燃燒仍不會發(fā)生。

三、引火源(溫度)

凡是能引起物質燃燒的點燃能源，統(tǒng)稱為引火源。在一定條件

下，各種不同可燃物只有達到一定能量才能引起燃燒。常見的引火

源有下列幾種：

(1)明火。明火是指生產、生活中的爐火、燭火、焊接火、吸煙

火，撞擊、摩擦打火，機動車輛排氣管火星、飛火等。

(2)電弧、電火花。電弧、電火花是指電氣設備、電氣線路、電

氣開關及漏電打火，電話、手機等通信工具火花，靜電火花(物體

靜電放電、人體衣物靜電打火、人體積聚靜電對物體放電打火)等。

(3)雷擊。雷擊瞬間高壓放電能引燃任何可燃物。

(4)高溫。高溫是指高溫加熱、烘烤、積熱不散、機械設備故障

發(fā)熱、摩擦發(fā)熱、聚焦發(fā)熱等。

(5)自燃引火源。自燃引火源是指在既無明火又無外來熱源的情

況下，物質本身自行發(fā)熱、燃燒起火，如白磷、烷基鋁在空氣中會

自行起火；鉀、鈉等金屬遇水著火；易燃、可燃物質與氧化劑、過

氧化物接觸起火等。

四、鏈式反應自由基

自由基是一種高度活潑的化學基團，能與其他自由基和分子起

反應，從而使燃燒按鏈式反應的形式擴展，也稱游離基。

研究表明，大部分燃燒的發(fā)生和發(fā)展除了具備上述三個必要條件以

外，其燃燒過程中還存在未受抑制的自由基作中間體。多數(shù)燃燒反

應不是直接進行的，而是通過自由基團和原子這些中間產物瞬間進

行的循環(huán)鏈式反應。自由基的鏈式反應是這些燃燒反應的實質，光

和熱是燃燒過程中的物理現(xiàn)象。因此，完整地論述，大部分燃燒發(fā)

生和發(fā)展需要四個必要條件，即可燃物、助燃物（氧化劑）、引火

源（溫度）和鏈式反應自由基，燃燒條件可以進一步用著火四面體

來表示，

燃燒類型及其特點

燃燒可從著火方式、持續(xù)燃燒形式、燃燒物形態(tài)、燃燒現(xiàn)象等

不同角度做不同的分類。掌握燃燒類型的有關常識，對于了解物質

燃燒機理、火災危險性的評定，有著重要的意義。

一、按燃燒發(fā)生瞬間的特點分類

按照燃燒形成的條件和發(fā)生瞬間的特點，燃燒可分為著火和爆

炸。

（一）著火

可燃物在與空氣共存的條件下，當達到某一溫度時，與引火源

接觸即能引起燃燒，并在引火源離開后仍能持續(xù)燃燒，這種持續(xù)燃

燒的現(xiàn)象叫著火。著火就是燃燒的開始，并且以出現(xiàn)火焰為特征。

著火是日常生活中常見的燃燒現(xiàn)象?？扇嘉锏闹鸱绞揭话惴譃橄?/p>

列幾類：

1.點燃（或稱強迫著火）

點燃是指從外部能源，諸如電熱線圈、電火花、熾熱質點、點

火火焰等得到能量，使混氣的局部范圍受到強烈的加熱而著火。這

時就會在靠近點火源處引發(fā)火焰，然后依靠燃燒波傳播到整個可燃

混合物中，這種著火方式習慣上稱為引燃。

2后燃

可燃物質在沒有外部火花、火焰等引火源的作用下，因受熱或

自身發(fā)熱并蓄熱所產生的自然燃燒，稱為自燃。即物質在無外界引

火源條件下,由于其本身內部所發(fā)生的生物、物理或化學變化而產

生熱量并積蓄，使溫度不斷上升，自然燃燒起來的現(xiàn)象。自燃點是

指可燃物發(fā)生自燃的最低溫度。

（1）化學自燃。例如火柴受摩擦而著火；炸藥受撞擊而爆炸；金

屬鈉在空氣中自燃；煤因堆積過高而自燃等。這類著火現(xiàn)象通常不

需要外界加熱，而是在常溫下依據(jù)自身的化學反應發(fā)生的，因此習

慣上稱為化學自燃。

(2)熱自燃。如果將可燃物和氧化劑的混合物預先均勻地加熱，

隨著溫度的升高，當混合物加熱到某一溫度時便會自動著火(這時

著火發(fā)生在混合物的整個容積中)，這種著火方式習慣上稱為熱自

燃。

(二)爆炸

爆炸是指物質由一種狀態(tài)迅速地轉變成另一種狀態(tài)，并在瞬間

以機械功的形式釋放出巨大的能量，或是氣體、蒸氣在瞬間發(fā)生劇

烈膨脹等現(xiàn)象。爆炸最重要的一個特征是爆炸點周圍發(fā)生劇烈的壓

力突變，這種壓力突變就是爆炸產生破壞作用的原因。作為燃燒類

型之一的爆炸主要是指化學爆炸。

二、按燃燒物形態(tài)分類

燃燒物按燃燒物形態(tài)分為氣體燃燒、液體燃燒和固體燃燒?？?/p>

燃物質受熱后，因其聚集狀態(tài)的不同而發(fā)生不同的變化。絕大多數(shù)

可燃物質的燃燒都是在蒸氣或氣體的狀態(tài)下進行的，并出現(xiàn)火焰。

而有的物質則不能變?yōu)闅鈶B(tài)，其燃燒發(fā)生在固相中，如焦炭燃燒時

呈灼熱狀態(tài)。由于可燃物質的性質、狀態(tài)不同，燃燒的特點也不一

樣。

(-)氣體燃燒

可燃氣體的燃燒不需像固體、液體那樣經(jīng)熔化、蒸發(fā)過程，其

所需熱量僅用于氧化或分解，或者將氣體加熱到燃點，因此容易燃

燒且燃燒速度快。根據(jù)燃燒前可燃氣體與氧混合狀況不同，其燃燒

方式分為擴散燃燒和預混燃燒。

1.擴散燃燒

擴散燃燒即可燃性氣體和蒸氣分子與氣體氧化劑互相擴散,邊

混合邊燃燒。在擴散燃燒中，可燃氣體與空氣或氧氣的混合是靠氣

體的擴散作用來實現(xiàn)的，混合過程要比燃燒反應過程慢得多，燃燒

過程處于擴散區(qū)域內，整個燃燒速度的快慢由物理混合速度決定。

擴散燃燒的特點為：燃燒比較穩(wěn)定，火焰溫度相對較低，擴散

火焰不運動，可燃氣體與氣體氧化劑的混合在可燃氣體噴口進行，

燃燒過程不發(fā)生回火現(xiàn)象（火焰縮入火孔內部的現(xiàn)象）。對穩(wěn)定的擴

散燃燒，只要控制得好，就不會造成火災，一旦發(fā)生火災也較易撲

救。

2.預混燃燒

預混燃燒是指可燃氣體、蒸氣預先同空氣（或氧）混合，遇引

火源產生帶有沖擊力的燃燒。預混燃燒一般發(fā)生在封閉體系中或在

混合氣體向周圍擴散的速度遠小于燃燒速度的敞開體系中，燃燒放

熱造成產物體積迅速膨脹，壓力升高，壓強可達709.1~810.4kPae

火焰在預混氣中傳播，存在正?；鹧?zhèn)鞑ズ捅Z兩種方式。按照混

合程度不同,預混燃燒還可分為部分預混式燃燒和完全預混式燃

燒。

預混燃燒的特點為：燃燒反應快，溫度高，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤?/p>

反應混合氣體不擴散，在可燃混合氣體中引入一火源即產生一個火

焰中心，成為熱量與化學活性粒子集中源。預混氣體從管口噴出發(fā)

生動力燃燒，若流速大于燃燒速度，則在管中形成穩(wěn)定的燃燒火焰，

燃燒充分，燃燒速度快，燃燒區(qū)呈高溫白熾狀，如汽燈的燃燒；若

可燃混合氣體在管口流速小于燃燒速度，則會發(fā)生'回火〃，如制氣

系統(tǒng)檢修前不進行置換就燒焊，燃氣系統(tǒng)于開車前不進行吹掃就點

火，用氣系統(tǒng)產生負壓"回火"或漏氣未被發(fā)現(xiàn)而用火時，往往形成

動力燃燒，有可能造成設備損壞和人員傷亡。

（二）液體燃燒

易燃、可燃液體在燃燒過程中，并不是液體本身在燃燒，而是

液體受熱時蒸發(fā)出來的液體蒸氣被分解、氧化達到燃點而燃燒，即

蒸發(fā)燃燒。因此，液體能否發(fā)生燃燒、燃燒速率高低，與液體的蒸

氣壓、閃點、沸點和蒸發(fā)速率等性質密切相關。可燃液體會產生閃

燃的現(xiàn)象。

可燃液態(tài)羥類燃燒時，通常產生橘色火焰并散發(fā)濃密的黑色煙

云。醇類燃燒時，通常產生透明的藍色火焰，幾乎不產生煙霧。某

些微類燃燒時，液體表面伴有明顯的沸騰狀，這類物質的火災較難

撲滅。在含有水分、黏度較大的重質石油產品，如原油、重油、瀝

青油等燃燒時，沸騰的水蒸氣帶著燃燒的油向空中飛濺，這種現(xiàn)象

稱為揚沸（沸溢和噴濺）。

1.閃燃

閃燃是指易燃或可燃液體（包括可熔化的少量固體，如石蠟、

樟腦、蔡等）揮發(fā)出來的蒸氣分子與空氣混合后，達到一定的濃度

時，遇引火源產生一閃即滅的現(xiàn)象。發(fā)生閃燃的原因是易燃或可燃

液體在閃燃溫度下蒸發(fā)的速度比較慢，蒸發(fā)出來的蒸氣僅能維持一

剎那的燃燒,來不及補充新的蒸氣維持穩(wěn)定的燃燒，因而一閃就滅

了。但閃燃卻是引起火災事故的先兆之一。閃點則是指易燃或可燃

液體表面產生閃燃的最低溫度。

2.沸溢

以原油為例，其黏度比較大，并且都含有一定的水分，以乳化

水和水墊兩種形式存在。所謂乳化水是原油在開采運輸過程中，原

油中的水由于強力攪拌成細小的水珠懸浮于油中而成。放置久后，

油水分離，水因密度大而沉降在底部形成水墊。

燃燒過程中，這些沸程較寬的重質油品產生熱波，在熱波向液

體深層運動時，由于溫度遠高于水的沸點，因而熱波會使油品中的

乳化水汽化，大量的蒸汽就要穿過油層向液面上浮，在向上移動過

程中形成油包氣的氣泡，即油的一部分形成了含有大量蒸汽氣泡的

泡沫。這樣，必然使液體體積膨脹，向外溢出，同時部分未形成泡

沫的油品也被下面的蒸汽膨脹力拋出罐外，使液面猛烈沸騰起來，

就像〃跑鍋〃一樣，這種現(xiàn)象叫沸溢。

從沸溢過程說明，沸溢形成必須具備三個條件：

①原油具有形成熱波的特性，即沸程寬，密度相差較大。

②原油中含有乳化水，水遇熱波變成蒸汽。

③原油黏度較大，使水蒸氣不容易從下向上穿過油層。

3.噴濺

在重質油品燃燒過程中，隨著熱波溫度的逐漸升高，熱波向下

傳播的距離也加大，當熱波達到水墊時，水墊的水大量蒸發(fā)，蒸汽

體積迅速膨脹，以至把水墊上面的液體層拋向空中，向罐外噴射，

這種現(xiàn)象叫噴濺。一般情況下，發(fā)生沸溢要比發(fā)生噴濺的時間早得

多。發(fā)生沸溢的時間與原油的種類、水分含量有關,根據(jù)試驗，含

有1%水分的石油，經(jīng)45~60min燃燒就會發(fā)生沸溢。噴濺發(fā)生的

時間與油層厚度、熱波移動速度及油的燃燒線速度有關。

研究表明，油滴飛濺高度和散落面積與油層厚度、油池直徑有

關，一般散落面積的直徑與油池直徑之比均在10以上。由于噴濺

帶出的燃油從池火燃燒狀態(tài)轉變?yōu)橐旱稳紵隣顟B(tài),改變了燃燒條

件，燃燒強度和危險性隨之增加，并且油滴在飛濺過程中和散落后

將繼續(xù)燃燒，極易造成火災的迅速擴大，影響周邊其他可燃物及人

員、設備等，造成傷亡和損失，所以，對油池火災而言，要避免噴

濺現(xiàn)象的發(fā)生。

（三）固體燃燒

根據(jù)各類可燃固體的燃燒方式和燃燒特性，固體燃燒的形式大

致可分為五種，其燃燒各有特點。

1.蒸發(fā)燃燒

硫、磷、鉀、鈉、蠟燭、松香、瀝青等可燃固體，在受到火源

加熱時，先熔融蒸發(fā)，隨后蒸氣與氧氣發(fā)生燃燒反應，這種形式的

燃燒一般稱為蒸發(fā)燃燒。樟腦、蔡等易升華物質，在燃燒時不經(jīng)過

熔融過程，但其燃燒現(xiàn)象也可看作是一種蒸發(fā)燃燒。

2.表面燃燒

可燃固體（如木炭、焦炭、鐵、銅等）的燃燒反應是在其表面

由氧和物質直接作用而發(fā)生的，稱為表面燃燒。這是一種無火焰的

燃燒，有時又稱之為異相燃燒。

3.分解燃燒

可燃固體，如木材、煤、合成塑料、鈣塑材料等，在受到火源

加熱時，先發(fā)生熱分解，隨后分解出的可燃揮發(fā)分與氧發(fā)生燃燒反

應，這種形式的燃燒一般稱為分解燃燒。

4.熏煙燃燒（陰燃）

可燃固體在空氣不流通、加熱溫度較低、分解出的可燃揮發(fā)分

較少或逸散較快、含水分較多等條件下，往往發(fā)生只冒煙而無火焰

的燃燒現(xiàn)象，這就是熏煙燃燒，又稱陰燃。陰燃是固體材料特有的

燃燒形式，但其能否發(fā)生，主要取決于固體材料自身的理化性質及

其所處的外部環(huán)境。很多固體材料，如紙張、鋸末、纖維織物、膠

乳橡膠等，都能發(fā)生陰燃。這是因為這些材料受熱分解后能產生剛

性結構的多孔炭，從而具備多孔蓄熱并使燃燒持續(xù)下去的條件。此

外，陰燃的發(fā)生需要有一個供熱強度適宜的熱源，通常有自燃熱源、

陰燃本身的熱源和有焰燃燒火焰熄滅后的陰燃等。

5.動力燃燒(爆炸)

動力燃燒是指可燃固體或其分解析出的可燃揮發(fā)分遇火源所發(fā)

生的爆炸式燃燒，主要包括可燃粉塵爆炸、炸藥爆炸、轟燃等幾種

情形。其中，轟燃是指可燃固體由于受熱分解或不完全燃燒析出可

燃氣體，當其以適當比例與空氣混合后再遇火源時，發(fā)生的爆炸式

預混燃燒。例如，能析出一氧化碳的賽璐珞、能析出富化氫的聚氨

酯等，在大量堆積燃燒時，常會產生轟燃現(xiàn)象。建筑室內火災發(fā)生

過程中可能會產生該現(xiàn)象。

這里需要指出的是，上述各種燃燒形式的劃分不是絕對的，有

些可燃固體的燃燒往往包含兩種或兩種以上的形式。例如，在適當

的外界條件下，木材、棉、麻、紙張等的燃燒會明顯地存在分解燃

燒、陰燃、表面燃燒等形式。

三、閃點、燃點、自燃點的概念

不同形態(tài)物質的燃燒各有特點，通常根據(jù)不同燃燒類型，用不

同的燃燒性能參數(shù)來分別衡量不同可燃物的燃燒特性。

(-)閃點

1.閃點的定義

在規(guī)定的試驗條件下,液體揮發(fā)的蒸氣與空氣形成的混合物，

遇引火源能夠閃燃的液體最低溫度（采用閉杯法測定），稱為閃點。

2.閃點的意義

閃點是可燃性液體性質的主要標志之一，是衡量液體火災危險

性大小的重要參數(shù)。閃點越低，火災危險性越大，反之則越小。閃

點與可燃性液體的飽和蒸氣壓有關，飽和蒸氣壓越高，閃點越低。

在一定條件下，當液體的溫度高于其閃點時，液體隨時有可能被引

火源引燃或發(fā)生自燃；若液體的溫度低于閃點，則液體是不會發(fā)生

閃燃的，更不會著火。常見的幾種易燃或可燃液體的閃點見表

1-1-1。

表1-1-1常見的幾種易燃或可燃液體的閃點

名稱閃點（℃）名稱閃點（℃）

汽油-50二硫化碳-30

煤油38-74甲醇11

酒精12丙酮-18

苯-14乙醛-38

乙醛-45松節(jié)油35

3.閃點在消防上的應用

閃點是判斷液體火災危險性大小及對可燃性液體進行分類的主

要依據(jù)?？扇夹砸后w的閃點越低，其火災危險性也越大。例如，汽

油的閃點為-5（TC,煤油的閃點為38~74。（：：，顯然汽油的火災危險

性就比煤油大。根據(jù)閃點的高低，可以用來確定生產、加工、儲存

可燃性液體場所的火災危險性類別：閃點＜28。（：的為甲類；28℃＜

閃點＜60℃的為乙類;閃點260℃的為丙類。

（二）燃點

1.燃點的定義

在規(guī)定的試驗條件下，應用外部熱源使物質表面起火并持續(xù)燃

燒一定時間所需的最低溫度稱為燃點。

2.常見可燃物的燃點

在一定條件下，物質的燃點越低，越易著火。常見可燃物的燃

點見表1-1-2O

表1-1?2幾種常見可燃物的燃點

物質名稱燃點（℃）物質名稱燃點（℃）

蠟燭190棉花210?255

松香216布匹200

橡膠120木材250?300

紙張