第一節燃燒
一、燃燒及燃燒條件
(一)燃燒
燃燒是一種放熱發光的化學反應，也就是化學能轉變成熱能的過程。在日常生活、生產中所見的燃燒現象，大都是可燃物質與空氣(氧)或其它氧化劑進行劇烈化合反應而發生發熱發光的現象。實際上燃燒有的是化合反應，也有的是分解反應。
簡單可燃物質的燃燒，只是元素與氧的化合。
例：c+o2=co2；s+o2=so2
複雜物質的燃燒，則先是物質的受熱分解，後是化合反應。
例：ch4+2o2=co2+2h2o
燃燒的化學反應具有放熱、發光、生成新物質三個特徵，這是區分燃燒和非燃燒現象的依據。例如，電燈在照明時放出了光和熱，但這是物理現象，因為它沒有發生化學反應，沒有新物質生成，所以，不能稱為燃燒；銅和稀硝酸反應雖然生成了新物質硝酸銅，但沒有產生光和熱，也不叫燃燒。燃燒也不只限於可燃物與氧的化合，金屬鈉、赤熱的鐵在氧氣中反應，具有放熱、發光、生成新物質等三個特徵，所以也叫燃燒。
然而可燃物和空氣中的氧所起的反應畢竟是最普遍的，在火災**事故的原因中也是最常見的。
(二)燃燒的條件
燃燒的發生，必須同時具備三個條件：
(1)可燃物。凡是能與空氣中的氧或其它氧化劑起燃燒反應的物質，均稱為可燃物。如汽油、液化石油氣、木材等。
(2)助燃物。凡是能幫助和支援燃燒的物質，均稱為助燃物。如空氣、氧氣、高錳酸鉀等，常見的有空氣和氧氣。
(3)著火源。凡是能引起可燃物質發生燃燒的熱能源，均稱作著火源。如明火、摩擦、撞擊、高溫表面、自然發熱、化學能、電火花、聚集的日光和射線等。
實際發生燃燒不僅要具備三個要素，還要求可燃物和助燃物達到適當的比例，著火源必須具有一定的強度，否則即使同時具備了上述三個條件燃燒也不能發生。
首先，要燃燒就必須使可燃物與氧達到一定的比例，如果空氣中的可燃物數量不足，燃燒就不會發生。如：在室溫(20℃)的同樣條件下用火柴去點汽油和柴油時，汽油會立刻燃燒，柴油則不燃，這是因為柴油在室溫下蒸氣濃度(數量)不足，還沒有達到燃燒的濃度。
雖有可燃物質，但其揮發的氣體或蒸汽量不足夠，即使有空氣和著火源的接觸，也不會發生燃燒。
其次，要使可燃物質燃燒，必須供給足夠的助燃物，否則，燃燒就會逐漸減弱，直至熄滅。如：點燃的蠟燭用玻璃罩罩起來，不使空氣進入，短時間內，蠟燭就會熄滅。
通過對玻璃罩內氣體的分析，發現還含有16％的氧氣。這說明，一般可燃物質在空氣中的氧含量低於16％時，就不能發生燃燒。
再次，要發生燃燒，著火源必須有一定的溫度和足夠的能量，否則燃燒就不能發生。例如，從煙囪冒出來的碳火星，溫度約有600℃，已超過了一般可燃物的燃點，如果這些火星落在易燃的柴草或刨花上，就能引起燃燒，這說明這種火星所具有的溫度和熱量能引起這些物質的燃燒；如果這些火星落在大塊木料上，就會很快熄滅，不能引起燃燒，這就說明這種火星雖有相當高的溫度，但缺乏足夠的熱量，因此不能引起大塊木料的燃燒。
總之，要使可燃物質燃燒，不僅要具備燃燒的三個條件，而且每乙個條件都要具有一定的量，並且彼此相互作用，否則就不會發生燃燒。對於正在進行著的燃燒，若消除其中任何乙個條件，燃燒便會終止，這就是滅火的基本原理。
二、燃燒過程及形成
(一)燃燒過程
可燃物質燃燒實際上是物質受熱分解出的可燃性氣體在空氣中燃燒，因此可燃物質的燃燒多在氣態下進行。
由於可燃物質的聚集狀態不同，當其接近火源時變化也不同。氣體最容易燃燒，其燃燒所需的熱量只用於本身的氧化分解，並使其達到燃點。液體在火源作用下，首先使其蒸發，然後可燃氣體氧化、分解進行燃燒。
在固體燃燒中，如果是簡單物質硫、磷等，受熱時首先熔化，然後蒸發成蒸氣進行燃燒，並有分解過程。如果是複雜物質，在受熱時首先分解，析出氣態和液態產物，然後氣態產物和液態產物的蒸汽著火燃燒。各種物質的燃燒過程如圖2—1所示。
圖2—1 物質燃燒過程
物質在受熱燃燒時，其溫度變化也是很複雜的，如圖2—2所示。
圖2—2 物質燃燒時的溫度變化
t初為可燃物開始加熱時的溫度。最初一段時間，加熱的大部分熱量用於熔化或分解，可燃物溫度上公升較緩慢，到t氧(氧化開始溫度)時，可燃物開始氧化。由於溫度尚低，故氧化速度不快，氧化所產生的熱量，還不足以克服系統向外界所放熱量，如果此時停止加熱，仍不能引起燃燒。
如繼續加熱，則溫度上公升很快，到t自氧化產生的熱量和系統向外界散失的熱量相等。若溫度再稍公升高，超過這種平衡狀態，即使停止加熱，溫度亦能自行上公升，到t′自出現火焰而燃燒起來。t自為理論上的自燃點，t′自為開始出現火焰的溫度，即通常測得的自燃點。
t自到t′自這一段延滯時間稱為誘導期。
誘導期在安全上有實用價值。在可燃氣體存在的車間中使用的防爆照明，當燈罩破裂或密封性喪失時，即使能自動切斷電路熄滅，但灼熱的燈絲自3000℃冷到室溫還需要一定的時間，**的可能性取決於可燃氣體的誘導期。對於誘導期較長的甲烷或汽油蒸氣(數秒)，普通燈絲不致有危險，但對於誘導期很短的氫(0．01秒)就需要尋求冷卻得特別快的特殊材料作燈絲，才能保證安全。
(二)燃燒形式
由於可燃物質存在的狀態不同，可分為均一系燃燒和非均一系燃燒。均一系燃燒指的是燃燒反應在同一相中進行，如氫氣在氧氣中燃燒。與其相反的燃燒反應在兩相間即是非均一系燃燒，如石油、木材和塑料等液體和固體的燃燒。
可燃性氣體的燃燒有混合燃燒和擴散燃燒之分。可燃性氣體預先同空氣(或氧氣)混合，而後進行的燃燒即為混合燃燒。若可燃性氣體與周圍空氣一邊混合一邊燃燒，則稱為擴散燃燒，如可燃性氣體自管中噴出在管口發生的燃燒，即為擴散燃燒。
混合燃燒反應迅速，火焰傳播速度也快，化學**即屬於這種形式。在擴散燃燒中，由於氧進入反應帶只是部分參與反應，所以常產生不完全燃燒的碳黑。
可燃液體的燃燒有蒸發燃燒和分解燃燒之分。液體蒸發產生的蒸氣進行燃燒叫蒸發燃燒。難揮發可燃液體的燃燒是受熱後分解產生的可燃性氣體進行燃燒，故稱為分解燃燒。
液體的蒸發燃燒和分解燃燒的機理和氣體燃燒是相同的。
可燃固體燃燒，如木材和煤的燃燒，是由分解產生的可燃氣體的燃燒，因此屬於分解燃燒。像硫磺和萘這類可燃固體的燃燒，是先熔融蒸發而後進行燃燒。因此可看作蒸發燃燒。
固體燃燒一般有火焰產生，故又稱火焰型燃燒。當可燃固體燃燒到最後，分解不出可燃氣體時，就剩下炭，此時沒有可見火焰，燃燒轉為表面燃燒或叫均熱型燃燒。金屬的燃燒也是一種表面燃燒。
此外根據燃燒的起因和劇烈程度的不同，又有閃燃、著火以及自燃的區別。
1．著火與著火點
可燃物質在空氣充足的條件下，溫度超過某個數值時，與火源接觸即行著火，火源移去後，仍能繼續燃燒。我們將火源移去後仍能繼續燃燒的最低溫度稱為該物質的著火點或燃點。物質燃點的高低，反映了這個物質火災危險性的大小。
2．閃燃與閃點
各種液體的表面都有一定量的蒸氣，蒸氣的濃度取決於該液體的溫度。在一定溫度下，可燃液體的蒸氣與空氣混合而成的氣體混合物，一遇火源即產生一閃即滅的瞬間燃燒，這種燃燒現象稱為閃火或閃燃。液體發生閃燃時最低溫度即為液體的閃點。
某些液體的閃點如表2—1所示。
表2—1 某些可燃液體的閃點
一般稱閃點小於或等於45℃的液體為易燃液體，閃點大於45℃的液體為可燃液體。
3．自燃與自燃點
可燃物質不需火源接近便能自行著火的現象稱為自燃，此時的最低溫度稱為自燃點。某些物質的自燃點見表2—2。
表2—2 某些氣體及液體的自燃點
自燃現象可分為受熱自燃和本身自燃兩種。
(1)受熱自燃。可燃物質雖然未與明火接觸，但在外部熱源的作用下使溫度達到其自燃點而發生著火燃燒的現象稱作受熱自燃。
在石油化工生產中，由於可燃物靠近高溫裝置管道，加熱或烘烤過度，或者可燃物料洩漏到未保溫的高溫裝置管道等原因，均可導致可燃物自燃著火。
(2)本身自燃。某些物質在沒有外來熱源的作用下，由於物質內部所發生的化學或生化的過程而產生熱量，這些熱量在適當的條件下會逐漸積聚，使物質溫度上公升，達到自燃點而燃燒。這種現象稱為本身自燃或自熱燃燒。
能引起本身自燃的物質有植物油、油脂類、煤、硫化鐵等其它化學物質。
影響自燃點的因素有壓力、組分、催化劑、可燃物質的化學結構等。一般來說，壓力越高，自燃點越低；活性催化劑能降低物質的自燃點；混合氣體中氧濃度增高，將使自燃點降低；各種固體粉碎的越細，自燃點也越低；飽和碳氫化合物的自燃點高於其相應的不飽和化合物的自燃點；芳香族碳氫化合物的自燃點高於含有同數碳原子脂肪族碳氫化合物的自燃點，正位結構物質的自燃點低於異構物質的自燃點。
(3)物質的燃點、自燃點和閃點的關係
易燃液體的燃點比閃點約高1～5℃，而閃點愈低，二者的差距愈小。苯、二硫化碳、丙酮等的閃點都低於0℃，這一差數只有1t左右。在開口的容器中作實驗時，很難區別出它們的閃點與著火。
可燃液體中閃點在100℃以上者，燃點與閃點的差數可達30℃或更高。
由於易燃液體的燃點與閃點很接近，所以在估計這類液體有火災危險性時，只考慮閃點就可以了。一般來說，液體燃料的密度越小，閃點越低，而自燃點越高；液體燃料的密度越大，閃點越高，而自燃點越低。
三、燃燒速度及熱值
(一)氣體燃燒速度
由於氣體燃燒不需要像固體、液體那樣經過熔化、蒸發等過程，而在常溫下就具備了氣態的燃燒條件，所以燃燒速度很快。氣體的燃燒速度隨物質的組成不同而異。簡單氣體比複雜氣體的燃燒速度要快。
氣體的燃燒速度通常以火焰傳播速度來衡量。一些氣體與空氣的混合物在直徑為25．4mm的管道中，火焰傳播速度的試驗資料如表2—3。
表2—3 某些氣體在空氣中的火焰傳播速度
管子的直徑對火焰傳播速度有明顯的影響。一般隨著管子直徑的增加而增加；但當達到某個極限值時，速度就不再增加；同樣，傳播速度隨著管子直徑的減小而減少，當直徑減小到某個極限值時，火焰就不能傳播，阻火器就是根據當傳播直徑低於某一數值，可以阻止火焰傳播的這一原理製成的。
(二)液體燃燒速度
液體的燃燒速度取決於液體的蒸發。其燃燒速度有兩種表達方式。一種是以每平方公尺面積上每小時燒掉液體的質量來表示，叫作液體燃燒的質量速度；一種是以單位時間內燒掉液體層的高度來表示，叫作液體燃燒的直線速度。
易燃液體的燃燒速度與很多因素有關，如液體的初溫、貯罐直徑、罐內液面的高低及液體中含水量的高低等。初溫越高，貯罐中液面越低，燃燒速度就越快。石油產品含水量越高燃燒速度越慢。
幾種易燃液體的燃燒速度見表2—4。
表2—4 幾種易燃液體的燃燒速度
(三)固體物質的燃燒速度
固體物質的燃燒速度，一般要小於可燃氣體和液體。不同性質的固體物質其燃燒速度有很大差別。例如萘衍生物、三硫化磷、松香等，其燃燒過程是：
受熱熔化、蒸發、分解氧化、**燃燒，一般速度較慢。有的如硝基化合物、含硝化纖維素的製品等，本身含有不穩定的因素，燃燒是分解式的，比較劇烈，速度很快。對於同一固定物質，其燃燒速度還取決於表面積的大小，如果燃燒的表面積越大，則燃燒速度越快。
防火 防爆制度
一 防火制度 1 加強各種可燃物質的管理，大宗燃料應按品種堆放，不得混入硫化物和其他雜質 對酒精 丙酮 油類 甲醇 油漆等易燃物質要妥善儲存，不得靠近火源。2 採取防火技術措施，設計建築物和選用裝置應採用阻燃或不燃材料 油庫和油缸周圍應設定防火牆等。3 配備消防設施，廠區要按規定配備消火栓 消防水源...
電氣防火防爆
火災和 事故往往是重大的人身 和裝置損壞事故。電氣火災和 事故在火災和 事故中占有很大的比例，僅就電氣火災而言，不論是發生頻率還是所造成的經濟損失，在火災中所佔的比例都有上公升的趨勢。配電線路 高低壓開關電器 熔斷器 插座 照明器具 電動機 電熱器具等電氣裝置均可能引 災。電力電容器 電力變壓器 電...
實用防火與防爆技術培訓
課前自評 學習課程 檢視考試結果 360度改進計畫 360度改進評估 改進實施報告 考試得分 100課程考試已完成，現在進入下一步制訂改進計畫！本次考試你獲得6.0學分！窗體頂端 單選題正確 1.閃燃維持時間很短，一般不超過 1.a2秒鐘 2.b3秒鐘 3.c4秒鐘 4.d5秒鐘 正確 2.可燃液體...