第二節(jié)燃燒類型及其特點(diǎn)

知識(shí)點(diǎn)：燃燒類型及其特點(diǎn)

一、按燃燒發(fā)生瞬間的特點(diǎn)分類

可燃物在與空氣共存的條件下，當(dāng)達(dá)到某一溫度時(shí)，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。

(一)著火方式

1.點(diǎn)燃

2.自燃——可燃物質(zhì)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(chǎn)生的自然燃燒，稱為自燃。即物質(zhì)在無外界引火源條件下，由于其本身內(nèi)部所發(fā)生的生物、物理或化學(xué)變化而產(chǎn)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(diǎn)是指可燃物發(fā)生自燃的最低溫度。

(1)化學(xué)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。

(2)熱自燃

如果將可燃物和氧化劑的混合物預(yù)先均勻地加熱，隨著溫度的升高，當(dāng)混合物加熱到某一溫度時(shí)便會(huì)自動(dòng)著火(這時(shí)著火發(fā)生在混合物的整個(gè)容積中)，這種著火方式習(xí)慣上稱為熱自燃。

(二)爆炸

爆炸是指物質(zhì)由一種狀態(tài)迅速地轉(zhuǎn)變成另一種狀態(tài)，并在瞬間以機(jī)械功的形式釋放出巨大的能量，或是氣體、蒸氣在瞬間發(fā)生的劇烈膨脹等現(xiàn)象。爆炸最重要的一個(gè)特征是爆炸點(diǎn)周圍發(fā)生劇烈的壓力突變，這種壓力突變就是爆炸產(chǎn)生破壞作用的原因。作為燃燒類型之一的爆炸主要指化學(xué)爆炸，關(guān)于爆炸的具體分類及其特點(diǎn)見本篇第三章第一節(jié)。

【例題·單選】物質(zhì)在無外界引火源條件下，由于其本身內(nèi)部所進(jìn)行的()過程而產(chǎn)生熱量，使溫度上升，產(chǎn)生自行燃燒的現(xiàn)象稱為自燃。

A.物理、化學(xué)

B.化學(xué)、生物

C.物理、生物

D.生物、物理、化學(xué)

『正確答案』D

『答案解析』可燃物質(zhì)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(chǎn)生的自然燃燒，稱為自燃。即物質(zhì)在無外界引火源條件下，由于其本身內(nèi)部所發(fā)生的生物、物理或化學(xué)變化而產(chǎn)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(diǎn)是指可燃物發(fā)生自燃的最低溫度。

【例題2·單選】可燃物質(zhì)與空氣共存，達(dá)到某一溫度時(shí)與火源接觸即發(fā)生燃燒，將火源移去后，仍能繼續(xù)燃燒，直至可燃物燃盡為止，這種持續(xù)燃燒的現(xiàn)象叫做()。

A.自燃

B.閃燃

C.著火

D.爆炸

『正確答案』C

『答案解析』可燃物在與空氣共存的條件下，當(dāng)達(dá)到某一溫度時(shí)，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。

二、按燃燒物形態(tài)分類

燃燒物形態(tài)：氣體、液體、固體

(一)氣體燃燒

可燃?xì)怏w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?qū)怏w加熱到燃點(diǎn)。因此容易燃燒且燃燒速度快。根據(jù)燃燒前可燃?xì)怏w與氧混合狀況不同，其燃燒方式分為擴(kuò)散燃燒和預(yù)混燃燒。

1.擴(kuò)散燃燒

擴(kuò)散燃燒即可燃性氣體和蒸氣分子與氣體氧化劑互相擴(kuò)散，邊混合邊燃燒。在擴(kuò)散燃燒中，可燃?xì)怏w與空氣或氧氣的混合是靠氣體的擴(kuò)散作用來實(shí)現(xiàn)的，混合過程要比燃燒反應(yīng)過程慢得多，燃燒過程處于擴(kuò)散區(qū)域內(nèi)，整個(gè)燃燒速度的快慢由物理混合速度決定。

擴(kuò)散燃燒的特點(diǎn)為：

燃燒比較穩(wěn)定，火焰溫度相對(duì)較低，擴(kuò)散火焰不運(yùn)動(dòng)，可燃?xì)怏w與氣體氧化劑的混合在可燃?xì)怏w噴口進(jìn)行，燃燒過程不發(fā)生回火現(xiàn)象(火焰縮入火孔內(nèi)部的現(xiàn)象)。對(duì)穩(wěn)定的擴(kuò)散燃燒，只要控制得好，就不會(huì)造成火災(zāi)，一旦發(fā)生火災(zāi)也較易撲救。

2.預(yù)混燃燒

預(yù)混燃燒是指可燃?xì)怏w、蒸氣預(yù)先同空氣(或氧)混合，遇引火源產(chǎn)生帶有沖擊力的燃燒。預(yù)混燃燒一般發(fā)生在封閉體系中或在混合氣體向周圍擴(kuò)散的速度遠(yuǎn)小于燃燒速度的敞開體系中，燃燒放熱造成產(chǎn)物體積迅速膨脹，壓力升高，壓強(qiáng)可達(dá)～?；鹧嬖陬A(yù)混氣中傳播，存在正?；鹧?zhèn)鞑ズ捅Z兩種方式。

預(yù)混燃燒的特點(diǎn)為：

燃燒反應(yīng)快，溫度高，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，反?yīng)混合氣體不擴(kuò)散，在可燃混合氣中引入一火源即產(chǎn)生一個(gè)火焰中心，成為熱量與化學(xué)活性粒子集中源。

【例題·單選】天然氣井口發(fā)生的井噴燃燒屬于()。

A.預(yù)混燃燒

B.擴(kuò)散燃燒

C.蒸發(fā)燃燒

D.分解燃燒

『正確答案』B

『答案解析』氣體(蒸氣)擴(kuò)散多少，就燒掉多少。人們?cè)谏a(chǎn)、生活中的用火(如燃?xì)庾鲲垺Ⅻc(diǎn)氣照明、燒氣焊等)均屬這種形式的燃燒。

(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(shí)蒸發(fā)出來的液體蒸氣被分解、氧化達(dá)到燃點(diǎn)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(diǎn)、沸點(diǎn)和蒸發(fā)速率等性質(zhì)密切相關(guān)。

可燃液體會(huì)產(chǎn)生閃燃的現(xiàn)象，發(fā)生閃燃時(shí)的最低溫度稱為閃點(diǎn)。

可燃液態(tài)烴類燃燒時(shí)，通常產(chǎn)生橘色火焰并散發(fā)濃密的黑色煙云。醇類燃燒時(shí)，通常產(chǎn)生透明的藍(lán)色火焰，幾乎不產(chǎn)生煙霧。某些醚類燃燒時(shí)，液體表面伴有明顯的沸騰狀，這類物質(zhì)的火災(zāi)較難撲滅。在含有水分、黏度較大的重質(zhì)石油產(chǎn)品，如原油、重油、瀝青油等燃燒時(shí)，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(yáng)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、萘等)揮發(fā)出來的蒸氣分子與空氣混合后，達(dá)到一定的濃度時(shí)，遇引火源產(chǎn)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(bǔ)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(zāi)事故的先兆之一。閃點(diǎn)則是指易燃或可燃液體表面產(chǎn)生閃燃的最低溫度。

2.沸溢

以原油為例，其黏度比較大，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(yùn)輸過程中，原油中的水由于強(qiáng)力攪拌成細(xì)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(zhì)油品產(chǎn)生熱波，在熱波向液體深層運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于溫度遠(yuǎn)高于水的沸點(diǎn)，因而熱波會(huì)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(dòng)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(shí)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)象稱為沸溢。

從沸溢過程說明，沸溢形成必須具備三個(gè)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(zhì)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(dāng)熱波達(dá)到水墊時(shí)，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(shí)間早得多。發(fā)生沸溢的時(shí)間與原油的種類、水分含量有關(guān)。根據(jù)試驗(yàn)，含有1%水分的石油，經(jīng)45～60min燃燒就會(huì)發(fā)生沸溢。噴濺發(fā)生的時(shí)間與油層厚度、熱波移動(dòng)速度以及油的燃燒線速度有關(guān)。

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(guān)，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(zhuǎn)變?yōu)橐旱稳紵隣顟B(tài)，改變了燃燒條件，燃燒強(qiáng)度和危險(xiǎn)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(zāi)的迅速擴(kuò)大，影響周邊其他可燃物及人員、設(shè)備等，造成傷亡和損失，所以，對(duì)油池火災(zāi)而言，要避免噴濺現(xiàn)象的發(fā)生。

【試題·單選】汽油閃點(diǎn)低，易揮發(fā)，流動(dòng)性好，存有汽油的儲(chǔ)罐受熱不會(huì)()。

A.整齊燃燒及爆炸

B.容器爆炸

C.泄露產(chǎn)生流淌火

D.沸溢和噴濺

『正確答案』D

『答案解析』在含有水分、黏度較大的重質(zhì)石油產(chǎn)品，如原油、重油、瀝青油等燃燒時(shí)，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(yáng)沸(沸溢和噴濺)。

(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(diǎn)。

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(shí)，先熔融蒸發(fā)，隨后蒸氣與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)，這種形式的燃燒一般稱為蒸發(fā)燃燒。樟腦、萘等易升華物質(zhì)，在燃燒時(shí)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(yīng)是在其表面由氧和物質(zhì)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(shí)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(shí)，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(yīng)，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(zhì)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?yàn)檫@些材料受熱分解后能產(chǎn)生剛性結(jié)構(gòu)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，陰燃需要有一個(gè)供熱強(qiáng)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(dòng)力燃燒(爆炸)

動(dòng)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?xì)怏w，當(dāng)其以適當(dāng)比例與空氣混合后再遇火源時(shí)，發(fā)生的爆炸式預(yù)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(shí)，常會(huì)產(chǎn)生轟燃現(xiàn)象。建筑室內(nèi)火災(zāi)發(fā)生過程中可能會(huì)產(chǎn)生該現(xiàn)象，具體內(nèi)容見本篇第二章第三節(jié)。

【試題·單選】對(duì)于原油儲(chǔ)罐，當(dāng)罐內(nèi)原油發(fā)生燃燒時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生()。

A.閃燃

B.熱波

C.蒸發(fā)燃燒

D.陰燃

『正確答案』D

『答案解析』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。

這里需要指出的是，上述各種燃燒形式的劃分不是絕對(duì)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(dāng)?shù)耐饨鐥l件下，木材、棉、麻、紙張等的燃燒會(huì)明顯地存在分解燃燒、陰燃、表面燃燒等形式。

知識(shí)點(diǎn)：閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、自燃點(diǎn)的概念

氣體、液體、固體物質(zhì)的燃燒各有特點(diǎn)，通常根據(jù)不同燃燒類型，用不同的燃燒性能參數(shù)來分別衡量氣體、液體、固體可燃物的燃燒特性。

(一)閃點(diǎn)

1.閃點(diǎn)的定義

在規(guī)定的試驗(yàn)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(diǎn)。

2.閃點(diǎn)的意義

閃點(diǎn)是可燃性液體性質(zhì)的主要標(biāo)志之一，是衡量液體火災(zāi)危險(xiǎn)性大小的重要參數(shù)。閃點(diǎn)越低，火災(zāi)危險(xiǎn)性越大，反之則越小。閃點(diǎn)與可燃性液體的飽和蒸氣壓有關(guān)，飽和蒸氣壓越高，閃點(diǎn)越低。在一定條件下，當(dāng)液體的溫度高于其閃點(diǎn)時(shí)，液體隨時(shí)有可能被火源引燃或發(fā)生自燃，若液體的溫度低于閃點(diǎn)，則液體是不會(huì)發(fā)生閃燃的，更不會(huì)著火。

3.閃點(diǎn)在消防上的應(yīng)用

閃點(diǎn)是判斷液體火災(zāi)危險(xiǎn)性大小以及對(duì)可燃性液體進(jìn)行分類的主要依據(jù)?？扇夹砸后w的閃點(diǎn)越低，其火災(zāi)危險(xiǎn)性也越大。例如，汽油的閃點(diǎn)為-50℃，煤油的閃點(diǎn)為38～74℃，顯然汽油的火災(zāi)危險(xiǎn)性就比煤油大。根據(jù)閃點(diǎn)的高低，可以確定生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存可燃性液體場所的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別：

閃點(diǎn)<28℃的為甲類;28℃≤閃點(diǎn)<60℃的為乙類;閃點(diǎn)≥60℃的為丙類(詳見教材第二篇第二章)。

(二)燃點(diǎn)

1.燃點(diǎn)的定義

在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，應(yīng)用外部熱源使物質(zhì)表面起火并持續(xù)燃燒一定時(shí)間所需的最低溫度，稱為燃點(diǎn)。

2.常見可燃物的燃點(diǎn)

一定條件下，物質(zhì)的燃點(diǎn)越低，越易著火。

3.燃點(diǎn)與閃點(diǎn)的關(guān)系

易燃液體的燃點(diǎn)一般高出其閃點(diǎn)1～5℃，并且閃點(diǎn)越低，這一差值越小，特別是在敞開的容器中很難將閃點(diǎn)和燃點(diǎn)區(qū)分開來。因此，評(píng)定這類液體火災(zāi)危險(xiǎn)性大小時(shí)，一般用閃點(diǎn)。固體的火災(zāi)危險(xiǎn)性大小一般用燃點(diǎn)來衡量。

(三)自燃點(diǎn)

1.自燃點(diǎn)的定義

在規(guī)定的條件下，可燃物質(zhì)產(chǎn)生自燃的最低溫度，稱為自燃點(diǎn)。在這一溫度時(shí)，物質(zhì)與空氣(氧)接觸，不需要明火的作用，就能發(fā)生燃燒。

2.常見可燃物的自燃點(diǎn)

自燃點(diǎn)是衡量可燃物質(zhì)受熱升溫導(dǎo)致自燃危險(xiǎn)的依據(jù)?？扇嘉锏淖匀键c(diǎn)越低，發(fā)生自燃的危險(xiǎn)性就越大。

3.影響自燃點(diǎn)變化的規(guī)律

不同的可燃物有不同的自燃點(diǎn)，同一種可燃物在不同的條件下自燃點(diǎn)也會(huì)發(fā)生變化?？扇嘉锏淖匀键c(diǎn)越低，發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性就越大。

對(duì)于液體、氣體可燃物，其自燃點(diǎn)受壓力、氧濃度、催化、容器的材質(zhì)和表面積與體積比等因素的影響。而固體可燃物的自燃點(diǎn)，則受受熱熔融、揮發(fā)物的數(shù)量、固體的顆粒度、受熱時(shí)間等因素的影響。