第一节 燃烧条件

基本概念：

燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟现象。

烟是指由燃烧或热解作用所产生的悬浮于大气中可见的固体和（或）液、气体微粒。

燃烧可根据有无火焰分为有焰燃烧和无焰燃烧。

无焰燃烧根据有无可燃气可分为阴燃与无焰燃烧。

燃烧必须具备三个必要条件即可燃物、助燃物和引火源，通常称为燃烧三要素。

燃烧的充分条件可表述为具备足够数量或浓度的可燃物；具备足够数据或浓度的助燃物；具备足够能量的引火源。

一、可燃物

可燃物指凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起化学反应的物质，如木材、氢气、汽油、煤炭、纸张、硫等。

按化学组成，可分为无机可燃物和有机可燃物；

按所处状态，可分为可燃固体、可燃液体、可燃气体。

二、助燃物

助燃物指凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质，如空气中的氧气。

其他助燃物如：H2 + F2 = 2HF

H2 + Cl2 = 2HCl

2Na + Cl2 = 2NaCl

2P + 3Cl2 = 2PCl3

三、引火源

引火源指可以使物质开始燃烧的外部热源（能源）。常见的火源有：

化学火源：炉火、烛火、焊接火、吸烟火、机动车排气管火星、飞火等

电气火源：电弧、电火花（电气设备、电气线路、电气开关及漏电打火、固定电话、手机等通讯工具火花、静电火花）、雷击等。

高温火源：高温加热、烘烤、积热不散、机械设备故障发热、摩擦发热、聚热发热等

冲击火源：冲击不摩擦，绝热压缩

四、链式反应自由基

自由基是一种高度活泼的化学基团，能与其他自由基和分子起反应，从而使燃烧按链式反应的形式扩展，也称游离基。

H2 + Br2 —>2HBr

M + Br2 —> 2Br. + M 链引发

Br. + H2 —>HBr + H. 链传递

H. + Br2 —>HBr + Br.

H. + HBr —>H2 + Br.

大部分燃烧发生和发展需要四个必要条件，即可燃物、助燃物、引火源和链式反应自由基。

第二节 燃烧类型及其特点

一、按燃烧发生瞬间的特点分类

燃烧可分为着火和爆炸

（一）着火

着火是指可燃物与助燃物共存的条件下，与引火源接触引起燃烧，并在引火源离开后仍能持续燃烧的现象；着火方式一般可分为点燃与自燃

1.点燃（或称强迫着火）

点燃是指从外部能源（电热线圈、电火花、炽热质点、点火火焰等）得到能量，使混气的局部范围受到强烈的加热而着火。

2.自燃

自燃是指可燃物质在没有外部火源的作用时，因受热或自身发热并蓄热所产生的燃烧。

（1）化学自燃，不需要加热，根据自身的化学反应发生的，如火柴受摩擦着火、炸药受撞击而爆炸

（2）热自燃，将可燃物与助燃物的混合物预先均匀加热，随着温度升高到一定程度便会自动燃烧（这时着火发生在混合物的整个容积中）

（二）爆炸

爆炸是指物质由一种状态迅速转变成另一种状态，并在瞬间以机械功的形式释放出巨大的能量，或是气体、蒸气在瞬间发生剧烈膨胀等现象。

二、按燃烧物形态分类

燃烧物按形态分为气体燃烧、液体燃烧和固体燃烧。

（一）气体燃烧

可燃气体容易燃烧且速度快，根据可燃气体与氧混合的状态不同，分为扩散燃烧和预混燃烧。

1.扩散燃烧

扩散燃烧指可燃性气体和蒸气分子与气体氧化剂互相扩散，边混合边燃烧。

扩散燃烧的特点为：燃烧比较稳定，火焰温度相对较低，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，燃烧过程不发生回火现象（火焰缩入火孔内部的现象）

2、预混燃烧

预混燃烧是指可燃气体、蒸气预先同空气（或氧）混合，遇引火源产生带有冲击力的燃烧。火焰在预混气中传播，存在正常火焰传播和爆轰两种方式。按照混合程度不同，可分为部分预混燃烧和完全预混燃烧。

预混燃烧的特点为：燃烧反应快，温度高，火焰传播速度快，反应混合气体不扩散，在可燃混合气体中引入一个火源即产生一个火焰中心，成为热量与化学活性粒子集中源。

（二）液体燃烧

易燃、可燃液体在燃烧过程中，并不是液体本身在燃烧，而是液体受热时蒸发出来的液体蒸气被分解、氧化达到燃点而燃烧，即蒸发燃烧。因此，液体能否发生燃烧、燃烧速率高低，与液体的蒸气压、闪点、沸点和蒸发速率等性质密切相关。

1、闪燃

闪燃是指可燃液体挥发出来的蒸气与空气混合到一定浓度或者可燃固体加热到一定温度后，遇到明火发生一闪即灭的燃烧。蒸发速度小于燃烧速度。

闪点是指易燃或可燃液体表面产生闪燃的最低温度。

2、沸溢

沸溢（扬沸和喷溅）是指含有水分、黏度较大的重质石油产品，如原油、重油、沥青油等燃烧时，其中的水汽化不易挥发形成膨胀气体使液面沸腾，沸腾的水蒸气带着燃烧的油向空中飞溅的现象。

从沸溢过程说明，沸溢形成必须具备三个条件：

1）原油具有形成热波的特性，即沸程宽，密度相差较大；

2）原油中含有乳化水，水遇热波变成蒸汽；

3）原油黏度较大，使水蒸气不容易从下向上穿过油层。

3、喷溅

喷溅现象主要表现为，在重质油品燃烧进行过程中，随着热波温度的逐渐升高，热波向下传播的距离也加大，当热波达到水垫时，水垫的水大量蒸发，蒸汽体积迅速膨胀，以至把水垫上面的液体层抛向空中，向外喷射。

一般情况下，发生沸溢要比发生喷溅的时间早的多。沸溢发生的时间与原油的种类、水分含量有关。喷溅发生的时间与油层厚度、热波移动速度及油的线燃烧速度有关。

（三）固体燃烧

根据各类可燃固体的燃烧方式和燃烧特性，固体燃烧的形式大致可分为蒸发燃烧、表面燃烧、分解燃烧、熏烟燃烧（阴燃）

1、蒸发燃烧

硫、钾、磷、钠、蜡烛、松香、沥青等可燃固体，在受到火源加热时，先熔融蒸发，随后蒸气与氧气发生燃烧反应，这种形式的燃烧一般称为蒸发燃烧。樟脑、萘等易升华物质，在燃烧时不经过熔融过程，但其燃烧现象也可看作一种蒸发燃烧。

2、表面燃烧

可燃固体，如木炭、焦炭、铁、铜等的燃烧反应是在其表面由氧和物质直接作用而发生的表面燃烧，这是一种无焰的燃烧，也称异相燃烧。

3、分解燃烧

可燃固体，如木材、煤、合成塑料、钙塑材料等，在受到火源加热时，先发生热分解，随后分解出的可燃挥发分与氧发生燃烧反应，这种形式的燃烧一般称为分解燃烧。

4、熏烟燃烧（阴燃）

可燃固体，如木材、煤、合成塑料、钙塑材料等，在受到火源加热时，先发生热分解，随后分解出的可燃挥发分与氧发生燃烧反应，这种形式的燃烧一般称为分解燃烧。

5、动力燃烧

动力燃烧是指可燃固体或其分解析出的可燃挥发分遇火源所发生的爆炸式燃烧，主要包括可燃粉尘爆炸、炸药爆炸、轰燃等几种情形。

轰燃是指可燃固体由于受热分解或不完全燃烧析出可燃气体，当其以适当比例与空气混合后再遇火源时，发生的爆炸式预混燃烧。

例如，能析出一氧化碳的赛璐珞、能析出氰化氢的聚氨酯等，在大量堆积燃烧时，常会产生轰燃现象。

三、闪点、燃点、自燃点的概念

（一）闪点

1、闪点的定义

根据《消防词汇：第1部分：通用术语》（GB5907.1-2014），闪点是指在规定的试验条件下，可燃性液体或固体表面产生的蒸气在试验火焰作用下发生闪燃的最低温度。

2、闪点的意义

闪点是可燃性液体性质的主要标志之一，是衡量液体火灾危险性大小的重要参数。闪点越低，火灾危险性越大；反之则越小。闪点与可燃性液体的饱和蒸气压有关，饱和蒸气压越高，闪点越低。

3、闪点在消防上的应用

闪点是判断液体火灾危险性大小及对可燃性液体进行分类的主要依据。可燃性液体的闪点越低，其火灾危险性越大。

根据消防工程设计及应用，根据闪点的不同将可燃液体分为了三大种类。即：

甲类液体：闪点小于28℃的液体。（如原油、汽油等）

乙类液体：闪点大于或等于28℃但小于60℃的液体。（如喷气燃料、灯用煤油）

丙类液体：闪点大于或等于60℃以上的液体。（重油、柴油、润滑油等）

（二）燃点

1、燃点的定义

在规定的试验条件下，物质在外部引火源作用下表面起火并持续燃烧一定时间所需的最低温度，称为燃点。

2、常见可燃物的燃点

物质名称燃点物质名称燃点

蜡烛190棉花210~255

松香216布匹200

橡胶120木材250~300

纸张130~230豆油220

3、燃点与闪点的关系

易燃液体的燃点一般比其闪点高1~5℃，并且闪点越低，这一差值越小，特别是在敞开的容器中很难将闪点和燃点区分开来。因此，一般用闪点评定易燃液体火灾危险性大小，用燃点衡量固体的火灾危险性大小。

（三）自燃点

1、自燃点的定义

在规定条件下，可燃物质产生自燃的最低温度称为自燃点。在这一温度时，物质与空气接触，不需要明火的作用就能发生燃烧。

2、常见可燃物的自燃点

自燃点是衡量可燃物质受热升温导致自燃危险的依据。可燃物的自燃点越低，发生自燃的危险性越大。

物质名称自燃点物质名称自燃点

氢气400丁烷405

一氧化碳610乙醚160

硫化氢260汽油530~685

乙炔305乙醇423

3、影响自燃点变化的规律

不同的可燃物有不同的自燃点，同一种可燃物在不同的条件下自燃点也会发生变化。可燃物的自燃点越低，发生火灾的危险性就越大。

对于液体、气体可燃物，其自燃点受压力、氧浓度、催化、容器的材质和表面积与体积比等因素的影响。而固体可燃物的自燃点，则受受热熔融、挥发物的数量、固体的颗粒度、受热时间等因素的影响。

第三节 燃烧产物

燃烧产生的物质，其成分取决于可燃物的组成和燃烧条件。大部分可燃物属于有机化合物，主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，燃烧生成的气体一般有一氧化碳、二氧化碳、丙烯醛、氯化氢、二氧化硫等。

一、燃烧产物的概念

由燃烧或热解作用产生的全部物质称为燃烧产物，分为完全燃烧产物和不完全燃烧产物。完全燃烧产物是指可燃物中的C被氧化成CO2、H被氧化成H2O、S被氧化生成SO2等；而CO、NH3、醇类、醛类、醚类等是不完全燃烧产物。燃烧产物的数量、组成等随物质的化学组成及温度、空气的供给情况等的变化而不同。

二、几类典型物质的燃烧产物

（一）高聚物的燃烧产物

有机高分子化合物（高聚物），主要以煤、石油、天然气为原料制得，如塑料、橡胶、合成纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，塑料、橡胶等合成纤维是人们熟知的三大合成有机高分子化合物，其应用广泛且容易燃烧。

高聚物的燃烧分为受热软化熔融、热分解、着火燃烧等阶段。

热分解是高聚物燃烧的关键阶段，主要是分解产物中的可燃性气体的燃烧。

高聚物燃烧具有发热量较高、燃烧速度较快、发烟量大等特点，并且在燃烧过程中产生CO、NOX（氮氧化物），HCl、HF、SO2及COCl2（光气）等有害气体。

只含有碳和氢的高聚物，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯燃烧时有熔滴，易产生CO气体；

含有氧的高聚物，如有机玻璃、赛璐珞等，燃烧时变软，无熔滴，同样产生CO气体；

含有氮的高聚物，如三聚氰胺甲醛树脂、尼龙等，燃烧情况比较复杂，燃烧时有熔滴，会产生CO、NO、HCN等有毒气体；

含有氯的高聚物，如聚氯乙烯等，燃烧时无熔滴，有炭瘤，并产生HCl气体。

（二）木材和煤的燃烧产物

木材和煤是典型的固体可燃物质。它们是由多种元素组成的、复杂天然高聚物的混合物，成分不单一，并且是非均质的。

1、木材的燃烧产物

木材的主要成分是纤维素，半纤维素和木质素，由碳、氧、氢和氮等元素组成。木材的燃烧分为两个阶段：一是有焰燃烧阶段，即木材的热分解物的燃烧；二是无焰燃烧阶段，即木炭的表面燃烧。

木材在不同温度下分解产生的气体组成

温度/℃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、煤的燃烧产物

煤主要由碳、氢、氧、氮和硫等元素组成。煤的燃烧过程几乎同时存在有焰燃烧与无焰燃烧，主要受炭化程度、颗粒度、岩石学组成、风化情况及含水量等多种因素影响。

（三）金属的燃烧产物

金属燃烧通常热值大、温度高、某些金属燃烧时火焰具有特征颜色。根据熔点和沸点不同，通常将金属分为挥发金属和不挥发金属。

金属名称NaKCaBaSrCuMg

火焰颜色黄色紫色砖红色绿色红色蓝色白色

挥发金属（如Li、Na、K、Mg、Ca等）在空气中容易着火燃烧，熔融成金属液体，它们的沸点一般低于其氧化物的熔点（K除外），因此在其表面能够生成固体氧化物。

不挥发的金属（如Al、Ti、Zr等）因其氧化物的熔点低于金属的沸点，则在燃烧时熔融金属表面形成一层氧化物。氧化物在很大程度上阻碍了金属和空气中的接触，从而减缓金属被氧化。这类金属在粉末状、气熔胶状、刨花状时，在空气中燃烧的很激烈，并且不生成烟。

三、燃烧产物的危害性

统计资料表明，火灾中死亡人员中的大约75%是由于吸入毒性气体而致死的。燃烧产物中含有大量的有害成分，如CO、HCN、SO2、NO2等。这些气体均对人体有不同程度的危害。

二氧化碳达到一定浓度时，会刺激人的呼吸中枢，导致呼吸急促、烟气吸入量增加，并且还会引起头痛、神志不清等症状。

一氧化碳是火灾中致死的主要燃烧产物之一，其毒性在于对血液中血红蛋白的高亲和性，是氧气的250倍。

除毒性外，燃烧产物的烟气还具有一定的减光性。烟气在火场上弥漫，会严重影响人们的视线