第一節 燃燒條件

基本概念：

燃燒是指可燃物與氧化劑作用發生的放熱反應，通常伴有火焰、發光和（或）發煙現象。

煙是指由燃燒或熱解作用所產生的懸浮于大氣中可見的固體和（或）液、氣體微粒。

燃燒可根據有無火焰分為有焰燃燒和無焰燃燒。

無焰燃燒根據有無可燃氣可分為陰燃與無焰燃燒。

燃燒必須具備三個必要條件即可燃物、助燃物和引火源，通常稱為燃燒三要素。

燃燒的充分條件可表述為具備足夠數量或濃度的可燃物；具備足夠數據或濃度的助燃物；具備足夠能量的引火源。

一、可燃物

可燃物指凡是能與空氣中的氧或其他氧化劑起化學反應的物質，如木材、氫氣、汽油、煤炭、紙張、硫等。

按化學組成，可分為無機可燃物和有機可燃物；

按所處狀態，可分為可燃固體、可燃液體、可燃氣體。

二、助燃物

助燃物指凡是與可燃物結合能導致和支持燃燒的物質，如空氣中的氧氣。

其他助燃物如：H2 + F2 = 2HF

H2 + Cl2 = 2HCl

2Na + Cl2 = 2NaCl

2P + 3Cl2 = 2PCl3

三、引火源

引火源指可以使物質開始燃燒的外部熱源（能源）。常見的火源有：

化學火源：爐火、燭火、焊接火、吸煙火、機動車排氣管火星、飛火等

電氣火源：電弧、電火花（電氣設備、電氣線路、電氣開關及漏電打火、固定電話、手機等通訊工具火花、靜電火花）、雷擊等。

高溫火源：高溫加熱、烘烤、積熱不散、機械設備故障發熱、摩擦發熱、聚熱發熱等

沖擊火源：沖擊不摩擦，絕熱壓縮

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。

H2 + Br2 —>2HBr

M + Br2 —> 2Br. + M 鏈引發

Br. + H2 —>HBr + H. 鏈傳遞

H. + Br2 —>HBr + Br.

H. + HBr —>H2 + Br.

大部分燃燒發生和發展需要四個必要條件，即可燃物、助燃物、引火源和鏈式反應自由基。

第二節 燃燒類型及其特點

一、按燃燒發生瞬間的特點分類

燃燒可分為著火和爆炸

（一）著火

著火是指可燃物與助燃物共存的條件下，與引火源接觸引起燃燒，并在引火源離開后仍能持續燃燒的現象；著火方式一般可分為點燃與自燃

1.點燃（或稱強迫著火）

點燃是指從外部能源（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。

2.自燃

自燃是指可燃物質在沒有外部火源的作用時，因受熱或自身發熱并蓄熱所產生的燃燒。

（1）化學自燃，不需要加熱，根據自身的化學反應發生的，如火柴受摩擦著火、炸藥受撞擊而爆炸

（2）熱自燃，將可燃物與助燃物的混合物預先均勻加熱，隨著溫度升高到一定程度便會自動燃燒（這時著火發生在混合物的整個容積中）

（二）爆炸

爆炸是指物質由一種狀態迅速轉變成另一種狀態，并在瞬間以機械功的形式釋放出巨大的能量，或是氣體、蒸氣在瞬間發生劇烈膨脹等現象。

二、按燃燒物形態分類

燃燒物按形態分為氣體燃燒、液體燃燒和固體燃燒。

（一）氣體燃燒

可燃氣體容易燃燒且速度快，根據可燃氣體與氧混合的狀態不同，分為擴散燃燒和預混燃燒。

1.擴散燃燒

擴散燃燒指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。

擴散燃燒的特點為：燃燒比較穩定，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，燃燒過程不發生回火現象（火焰縮入火孔內部的現象）

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。火焰在預混氣中傳播，存在正常火焰傳播和爆轟兩種方式。按照混合程度不同，可分為部分預混燃燒和完全預混燃燒。

預混燃燒的特點為：燃燒反應快，溫度高，火焰傳播速度快，反應混合氣體不擴散，在可燃混合氣體中引入一個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。

（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出來的液體蒸氣被分解、氧化達到燃點而燃燒，即蒸發燃燒。因此，液體能否發生燃燒、燃燒速率高低，與液體的蒸氣壓、閃點、沸點和蒸發速率等性質密切相關。

1、閃燃

閃燃是指可燃液體揮發出來的蒸氣與空氣混合到一定濃度或者可燃固體加熱到一定溫度后，遇到明火發生一閃即滅的燃燒。蒸發速度小于燃燒速度。

閃點是指易燃或可燃液體表面產生閃燃的最低溫度。

2、沸溢

沸溢（揚沸和噴濺）是指含有水分、黏度較大的重質石油產品，如原油、重油、瀝青油等燃燒時，其中的水汽化不易揮發形成膨脹氣體使液面沸騰，沸騰的水蒸氣帶著燃燒的油向空中飛濺的現象。

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

噴濺現象主要表現為，在重質油品燃燒進行過程中，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，蒸汽體積迅速膨脹，以至把水墊上面的液體層拋向空中，向外噴射。

一般情況下，發生沸溢要比發生噴濺的時間早的多。沸溢發生的時間與原油的種類、水分含量有關。噴濺發生的時間與油層厚度、熱波移動速度及油的線燃燒速度有關。

（三）固體燃燒

根據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蒸發燃燒、表面燃燒、分解燃燒、熏煙燃燒（陰燃）

1、蒸發燃燒

硫、鉀、磷、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，隨后蒸氣與氧氣發生燃燒反應，這種形式的燃燒一般稱為蒸發燃燒。樟腦、萘等易升華物質，在燃燒時不經過熔融過程，但其燃燒現象也可看作一種蒸發燃燒。

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生的表面燃燒，這是一種無焰的燃燒，也稱異相燃燒。

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，先發生熱分解，隨后分解出的可燃揮發分與氧發生燃燒反應，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，如木材、煤、合成塑料、鈣塑材料等，在受到火源加熱時，先發生熱分解，隨后分解出的可燃揮發分與氧發生燃燒反應，這種形式的燃燒一般稱為分解燃燒。

5、動力燃燒

動力燃燒是指可燃固體或其分解析出的可燃揮發分遇火源所發生的爆炸式燃燒，主要包括可燃粉塵爆炸、炸藥爆炸、轟燃等幾種情形。

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、能析出氰化氫的聚氨酯等，在大量堆積燃燒時，常會產生轟燃現象。

三、閃點、燃點、自燃點的概念

（一）閃點

1、閃點的定義

根據《消防詞匯：第1部分：通用術語》（GB5907.1-2014），閃點是指在規定的試驗條件下，可燃性液體或固體表面產生的蒸氣在試驗火焰作用下發生閃燃的最低溫度。

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。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。

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。可燃性液體的閃點越低，其火災危險性越大。

根據消防工程設計及應用，根據閃點的不同將可燃液體分為了三大種類。即：

甲類液體：閃點小于28℃的液體。（如原油、汽油等）

乙類液體：閃點大于或等于28℃但小于60℃的液體。（如噴氣燃料、燈用煤油）

丙類液體：閃點大于或等于60℃以上的液體。（重油、柴油、潤滑油等）

（二）燃點

1、燃點的定義

在規定的試驗條件下，物質在外部引火源作用下表面起火并持續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

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130~230豆油220

3、燃點與閃點的關系

易燃液體的燃點一般比其閃點高1~5℃，并且閃點越低，這一差值越小，特別是在敞開的容器中很難將閃點和燃點區分開來。因此，一般用閃點評定易燃液體火災危險性大小，用燃點衡量固體的火災危險性大小。

（三）自燃點

1、自燃點的定義

在規定條件下，可燃物質產生自燃的最低溫度稱為自燃點。在這一溫度時，物質與空氣接觸，不需要明火的作用就能發生燃燒。

2、常見可燃物的自燃點

自燃點是衡量可燃物質受熱升溫導致自燃危險的依據。可燃物的自燃點越低，發生自燃的危險性越大。

物質名稱自燃點物質名稱自燃點

氫氣400丁烷405

一氧化碳610乙醚160

硫化氫260汽油530~685

乙炔305乙醇423

3、影響自燃點變化的規律

不同的可燃物有不同的自燃點，同一種可燃物在不同的條件下自燃點也會發生變化。可燃物的自燃點越低，發生火災的危險性就越大。

對于液體、氣體可燃物，其自燃點受壓力、氧濃度、催化、容器的材質和表面積與體積比等因素的影響。而固體可燃物的自燃點，則受受熱熔融、揮發物的數量、固體的顆粒度、受熱時間等因素的影響。

第三節 燃燒產物

燃燒產生的物質，其成分取決于可燃物的組成和燃燒條件。大部分可燃物屬于有機化合物，主要由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成，燃燒生成的氣體一般有一氧化碳、二氧化碳、丙烯醛、氯化氫、二氧化硫等。

一、燃燒產物的概念

由燃燒或熱解作用產生的全部物質稱為燃燒產物，分為完全燃燒產物和不完全燃燒產物。完全燃燒產物是指可燃物中的C被氧化成CO2、H被氧化成H2O、S被氧化生成SO2等；而CO、NH3、醇類、醛類、醚類等是不完全燃燒產物。燃燒產物的數量、組成等隨物質的化學組成及溫度、空氣的供給情況等的變化而不同。

二、幾類典型物質的燃燒產物

（一）高聚物的燃燒產物

有機高分子化合物（高聚物），主要以煤、石油、天然氣為原料制得，如塑料、橡膠、合成纖維、薄膜、膠粘劑和涂料等。其中，塑料、橡膠等合成纖維是人們熟知的三大合成有機高分子化合物，其應用廣泛且容易燃燒。

高聚物的燃燒分為受熱軟化熔融、熱分解、著火燃燒等階段。

熱分解是高聚物燃燒的關鍵階段，主要是分解產物中的可燃性氣體的燃燒。

高聚物燃燒具有發熱量較高、燃燒速度較快、發煙量大等特點，并且在燃燒過程中產生CO、NOX（氮氧化物），HCl、HF、SO2及COCl2（光氣）等有害氣體。

只含有碳和氫的高聚物，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯燃燒時有熔滴，易產生CO氣體；

含有氧的高聚物，如有機玻璃、賽璐珞等，燃燒時變軟，無熔滴，同樣產生CO氣體；

含有氮的高聚物，如三聚氰胺甲醛樹脂、尼龍等，燃燒情況比較復雜，燃燒時有熔滴，會產生CO、NO、HCN等有毒氣體；

含有氯的高聚物，如聚氯乙烯等，燃燒時無熔滴，有炭瘤，并產生HCl氣體。

（二）木材和煤的燃燒產物

木材和煤是典型的固體可燃物質。它們是由多種元素組成的、復雜天然高聚物的混合物，成分不單一，并且是非均質的。

1、木材的燃燒產物

木材的主要成分是纖維素，半纖維素和木質素，由碳、氧、氫和氮等元素組成。木材的燃燒分為兩個階段：一是有焰燃燒階段，即木材的熱分解物的燃燒；二是無焰燃燒階段，即木炭的表面燃燒。

木材在不同溫度下分解產生的氣體組成

溫度/℃CO2COCH4C2H4H2

30056.7040.173.76--

40049.3634.0014.310.861.47

50043.2029.0121.723.682.34

60040.9827.2023.425.742.66

70038.5625.1924.948.502.81

2、煤的燃燒產物

煤主要由碳、氫、氧、氮和硫等元素組成。煤的燃燒過程幾乎同時存在有焰燃燒與無焰燃燒，主要受炭化程度、顆粒度、巖石學組成、風化情況及含水量等多種因素影響。

（三）金屬的燃燒產物

金屬燃燒通常熱值大、溫度高、某些金屬燃燒時火焰具有特征顏色。根據熔點和沸點不同，通常將金屬分為揮發金屬和不揮發金屬。

金屬名稱NaKCaBaSrCuMg

火焰顏色黃色紫色磚紅色綠色紅色藍色白色

揮發金屬（如Li、Na、K、Mg、Ca等）在空氣中容易著火燃燒，熔融成金屬液體，它們的沸點一般低于其氧化物的熔點（K除外），因此在其表面能夠生成固體氧化物。

不揮發的金屬（如Al、Ti、Zr等）因其氧化物的熔點低于金屬的沸點，則在燃燒時熔融金屬表面形成一層氧化物。氧化物在很大程度上阻礙了金屬和空氣中的接觸，從而減緩金屬被氧化。這類金屬在粉末狀、氣熔膠狀、刨花狀時，在空氣中燃燒的很激烈，并且不生成煙。

三、燃燒產物的危害性

統計資料表明，火災中死亡人員中的大約75%是由于吸入毒性氣體而致死的。燃燒產物中含有大量的有害成分，如CO、HCN、SO2、NO2等。這些氣體均對人體有不同程度的危害。

二氧化碳達到一定濃度時，會刺激人的呼吸中樞，導致呼吸急促、煙氣吸入量增加，并且還會引起頭痛、神志不清等癥狀。

一氧化碳是火災中致死的主要燃燒產物之一，其毒性在于對血液中血紅蛋白的高親和性，是氧氣的250倍。

除毒性外，燃燒產物的煙氣還具有一定的減光性。煙氣在火場上彌漫，會嚴重影響人們的視線