第一節 燃燒的本質
燃燒是一種劇烈的氧化反應。燃燒作為一種化學反應，由可燃物與氧化劑作用發生，光、熱、煙是燃燒過程典型的現象，燃燒與火焰之間并無直接關系。
燃燒的發生必須具備一定的條件，在火災科學中被稱為燃燒三要素。燃燒三要素同時存在，相互作用，燃燒就會發生。
一、燃燒三要素
1.可燃物（還原劑）
可燃物是指能與空氣中的氧或其他氧化劑發生燃燒反應的物質，包括木材、紙張、塑料、紡織品、橡膠、氫氣、乙炔、酒精、汽油、硫、磷、鉀、鈉等。
2.助燃物（氧化劑）
助燃物是指能與可燃物結合，支持燃燒反應的物質，包括空氣、氧氣、氯氣、氯酸鉀、高錳酸鉀、過氧化鈉等。
3.點火源
點火源是指能點燃物質，引起燃燒的能源，包括明火、高溫、電火花、光熱射線等。點火源形成的溫度越高，可點燃的可燃物越多，幾種常見的點火源溫度如表1-1所示。
表1-1 常見的點火源溫度
二、燃燒的種類
物質種類不同，燃燒方式、現象大相徑庭。常見的燃燒類型包括閃燃、著火、自燃、爆炸、陰燃和轟燃。
（一）閃燃
1.定義
閃燃是指易燃或可燃液體（包括可熔化的少量固體，如石蠟、萘等）揮發出來的蒸氣分子與空氣混合后，達到一定的濃度時遇火源產生一閃即滅的現象。閃燃現象的發生主要是由于易燃或可燃液體在閃燃溫度下蒸發出一定量的可燃蒸氣，但是速度比較慢，蒸氣量僅能維持一剎那的燃燒，不足夠維持穩定燃燒，一閃即滅。閃燃是火災事故的先兆之一。物質發生閃燃，環境必須達到最低溫度。
2.閃點
閃點是指在規定的試驗條件下，液體（固體）表面產生閃燃的最低溫度，是可燃性液體性質的主要標志之一，一旦液體的溫度高于其閃點，液體隨時都有可能被引燃或自燃。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。一些可燃物的閃點如表1-2所示。
表1-2 常見的可燃物閃點
需要注意的是，部分低熔點固體的閃點低于其熔點，其溫度范圍一般在70～200℃之間。如多聚甲醛熔點120～170℃，閃點為70℃；萘熔點80℃，而閃點為78℃。有的可燃固體在閃點以上會著火，有的則有爆炸危險。
3.閃點的應用
液體的火災危險性主要依據是閃點，閃點越低，火災危險性也越大。《建筑設計防火規范》GB 500016—2014，根據閃點的高低，區分生產、加工、儲存可燃性液體場所的火災危險性類別。根據閃點劃分的液體火災危險性見表1-3。
表1-3 根據閃點劃分的液體火災危險性
可燃物的性質與滅火救援的處置方式密切相關，因此也可以根據閃點確定每秒鐘每平方米面積上供給滅火劑的數量，亦即滅火劑的供給強度。閃點越低的液體供給強度越大，《水噴霧滅火系統技術規范》GB 50219—2014中根據液體的閃點以滅火為目的，規定了系統的供給強度，如表1-4所示。
表1-4 系統的供給強度
（二）著火
1.定義
可燃物在與空氣共存的條件下，達到某一溫度，與火源接觸引起燃燒，并在著火源離開后仍能持續燃燒，這種持續燃燒的現象叫著火。著火意味著開始燃燒，出現火焰為著火的基本特征。著火在日常生活很常見，如用火柴去點柴草、液化石油氣等，都會著火。
2.燃點
在規定試驗條件下，可燃物發生持續燃燒的最低溫度，稱為著火點。可燃物的燃點越低，越易著火。冷卻滅火法通過降低可燃物的溫度到燃點以下，實現滅火目的。
一些常見可燃物的燃點如表1-5所示。
表1-5 常見可燃物的燃點
3.燃點與閃點的區別
可燃物的燃點均高于閃點，它們之間的溫度差因可燃物性質的不同而不同。易燃液體的燃點一般比閃點高1～5℃，閃點越低的可燃物溫度差越小。
閃點在100℃以上的可燃液體，閃點和燃點差值有的高達30℃，這類液體一般不易閃燃，因此不宜用閃點去衡量它們的火災危險性。固體的閃點一般都比較高，燃點是衡量固體火災危險性的主要指標。
（三）自燃
1.定義
可燃物質在空氣中沒有受到外部火花、火焰等火源的作用，靠自身發熱或外來熱源引發的自行燃燒現象，被稱作自燃。
2.自燃的種類
熱的來源不同，自燃種類不同，可以分為以下兩種。
（1）受熱自燃
沒有外界明火，受外界熱源影響，可燃物發生的自燃現象被稱為受熱自燃。亦即可燃氣體與空氣混合或將液體、固體置于空氣中緩慢加熱，當它們的溫度上升到其自燃點時便會自燃。
最常見的是油鍋起火、熬煉油或瀝青時自燃、機械過熱引發自燃等。
（2）自熱自燃
自熱自燃是指沒有外界熱源作用，靠物質內部發生生物、物理、化學等作用產生熱量，并積聚引起的燃燒現象。自熱自燃的物質如表1-6所示。
表1-6 自熱自燃的物質
3.自燃點
自燃點是指可燃物發生自燃的最低溫度。自燃點越低，越容易燃燒。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。
當可燃物的溫度達到自燃點時，與空氣接觸，不需火源的作用燃燒就會發生。自燃點低的物質，燃燒速度也較快，很容易著火或爆炸。火災發生時，自燃點低的物質往往成為火災蔓延的巨大隱患，所以，固體的自燃點越低，火災危險性越大。
液體和氣體的自燃點與壓力、濃度、氧含量等有關。壓力越高，自燃點越低；可燃物達到化學計量濃度時自燃點最低；濃度越高越易發生自燃。
對固體而言，固體受熱熔化蒸發后，影響自燃點的因素與液體相似；如果固體受熱時不熔化，而是分解出可燃氣體，則可燃物揮發成分含量越多，粉碎越細，其自燃點越低。一些常見可燃物在空氣中的自燃點如表1-7所示。
表1-7 可燃物在空氣中的自燃點
（四）爆炸
爆炸是指物質由一種狀態迅速地轉變成另一種狀態，并在瞬間以機械功的形式釋放出巨大的能量，或是氣體、蒸氣在瞬間發生的劇烈膨脹等現象。爆炸點周圍發生劇烈的壓力突變，是爆炸產生破壞的原因。
預混燃燒失去控制，就會產生爆炸，發生爆炸的可燃氣體的最低濃度稱為爆炸下限，最高濃度稱為爆炸上限。爆炸下限和爆炸上限還和溫度條件有關。可燃氣體的火災危險性用爆炸下限（用體積百分比表示）分類。
①甲類：爆炸下限小于10%，如氧氣、乙炔、甲烷等。
②乙類：爆炸下限大于等于10%，如一氧化碳、煤氣、氨氣等。
（五）陰燃
陰燃是指沒有可見光的緩慢燃燒，通常會生成煙，同時伴有溫度升高。陰燃與有焰燃燒的主要區別是沒有火焰，與無焰燃燒的主要區別是能熱分解出可燃氣。
陰燃的溫度較低，燃燒速度慢，不易被發現，一定條件下，陰燃可以轉變為有焰燃燒。
（六）轟燃
室內絕大多數可燃物熱解、氣化，產生大量的可燃揮發性氣體，它與室內原有的空氣混合，形成了一類預混可燃氣，在室內頂棚下方積聚，這部分未燃氣體或蒸氣突然著火，造成火焰迅速擴展，導致整個房間內火災迅猛發展，形成轟燃。
轟燃是火勢失控的標志，也是火災向周圍蔓延的一個重要的原因，撲救困難，火災損失一般都相當嚴重。
1.轟燃判據
工程上應用最廣泛的轟燃判據為：①上層熱煙氣平均溫度達到600℃；②地面處的熱流密度達到20kW/m2。
該判據會隨火災情景發生變化。有研究表明，放在地板上的紙片，需要17～25kW/m2的熱通量方可點燃，6.4mm厚的杉木膠合板，所需的熱通量為21～33kW/m2。
頂棚溫度接近600℃是通過休格拉德（Huglund）、方（Fang）等人的試驗得出，試驗中房間高度為2.7m。赫塞爾登（Heselden）等人的試驗發現10m高的小型試驗模型內，發生轟燃時的頂棚溫度為450℃。
因此，轟燃的臨界條件受熱通量、通風條件、房間尺寸和煙氣層的化學性質等影響。
2.轟燃的傳熱方式
轟燃主要依靠的傳熱方式是熱輻射，來自于火源上方的火焰、房間頂部的熱表面、頂棚下的火焰以及積累的燃燒產物，這些因素隨時會因環境因素的變化而共同作用，影響火災進程。
三、防火技術
防火技術措施的主要目的在于，防止燃燒基本條件的產生，避免它們之間的相互作用。
1.控制可燃物和助燃物
建筑領域內應盡量使用難燃或不燃材料代替易燃材料，降低可燃物質（可燃氣體、蒸氣和粉塵）在空氣中的濃度，防止燃燒基礎的形成。例如，在材料中摻入阻燃劑，加強易燃易爆物質的生產監管，嚴格按照操作規程進行作業。
2.消除點火源
實際生產、生活中經常出現的點火源大致有8種，應控制和消除這些點火源。
①生產用火。如電、氣焊和噴燈等維修用火，加熱、烘烤、熬煉用火，鍋爐、焙燒爐、加熱爐、電爐等火源。
②生活用火。如炊事用火、取暖用火、吸煙、燃放煙花爆竹、燒荒等。
③自燃。由于物質本身所進行的生物、物理和化學反應產生的熱。
④干燥裝置。用火直接加熱或電加熱干燥的裝置溫度失控。
⑤煙筒、煙道。由于煙筒或煙道過熱，可噴出火星或火焰。
⑥電器設備。如開關、電路、電燈、變壓器、電熱毯、烤箱、電熨斗等電器設備，由于短路、接觸不良、過載或長時間通電等原因產生高溫、電弧或電火花。
⑦運轉機械打火。如裝卸機械打火，機械設備的沖擊、摩擦等發熱，內燃機的排氣管、膠帶打滑及梳棉機、攪拌機中進入石子、釘子等雜物打火等。
⑧靜電火花、雷擊和其他火源。如輸送中因物料摩擦產生的靜電放電，操作人員或其他人員穿戴化纖衣服產生的靜電等。
根據不同情況，控制這些火源的產生和使用范圍，采取嚴密的防范措施，嚴格用火制度，對防火防爆十分重要。