第二節　燃燒特性分析

一、燃燒條件

燃燒必須同時具備下列三個條件：

（1）具備一定數量的可燃物　在一定條件下，可燃物若不具備足夠的數量，就不會發生燃燒。例如在同樣溫度（如20℃）下，用明火瞬間接觸汽油和煤油時，汽油會立刻燃燒起來，煤油則不會。這是因為汽油的蒸氣量已經達到了燃燒所需濃度（數量），而煤油的蒸氣量沒有達到燃燒所需濃度，雖有足夠的空氣（氧氣）和點火源的作用，也不會發生燃燒。

（2）有足夠數量的氧化劑　要使可燃物質燃燒，或使可燃物質不間斷燃燒，必須供給足夠數量的空氣（氧氣），否則燃燒不能持續進行。實驗證明，氧氣在空氣中的濃度降低到14%～18%時，一般的可燃物質就不能燃燒。

（3）點火源要達到一定的能量　要使可燃物發生燃燒，點火源必須具有足以將可燃物加熱到能發生燃燒的溫度（燃點或自燃點）。對不同的可燃物來說，燃點或自燃點不同，所需的最低點火能也不同。如一根火柴可點燃一張紙而不能點燃一塊木頭；又如電、氣焊火花可以將達到一定濃度的可燃氣與空氣的混合氣體引燃爆炸，但卻不能將木塊、煤塊引燃。

二、燃燒形式

可燃物質和助燃物質存在的相態、混合程度和燃燒過程不盡相同，其燃燒形式是多種多樣的。由于絕大多數火災事故是在大氣條件下發生的，因此人們主要研究可燃物質在空氣中的燃燒情況，可燃物質的聚集狀態分為氣態、液態和固態三種形態，在空氣中燃燒時一般有五種燃燒形式，即擴散燃燒、蒸發燃燒、分解燃燒、表面燃燒和混合燃燒。

1．擴散燃燒

當可燃氣體（如氫、乙炔、汽油蒸氣等）從管口、管道和容器的裂縫等處流向空氣時，由于可燃氣體分子和空氣分子互相擴散、混合，當濃度達到可燃極限范圍時，形成火焰使燃燒繼續進行下去的現象，稱為擴散燃燒。擴散燃燒的速度取決于擴散速度，一般燃燒較慢。在擴散燃燒中，由于與可燃氣體接觸的氧氣量偏低，通常會產生不完全燃燒的炭黑。

2．蒸發燃燒

可燃性液體，如汽油、酒精、乙醚、苯等，它們的燃燒就是由于液體蒸發產生的蒸氣被點燃起火而形成的。蒸氣點燃產生了火焰，所放出的熱量進一步加熱液體表面，從而促使液體持續蒸發，使燃燒繼續下去。萘、硫黃等在常溫下雖為固體，但在受熱后會升華產生蒸氣或熔融后產生蒸氣，同樣是蒸發燃燒。

3．分解燃燒

指在燃燒過程中可燃物首先遇熱分解，再由熱分解產物和氧反應產生火焰的燃燒，如木材、煤、紙等固體可燃物的燃燒屬于此類，油、脂等高沸點液體和蠟、瀝青等低熔點固體烴類的燃燒也屬此類。木材在空氣中燃燒時，火源加熱木材首先使木材失去水分而干燥，然后發生熱分解，放出可燃性氣體，該氣體被點燃產生火焰，并放出熱量，燃燒放出的熱量不斷地加熱木材，使木材不斷地分解，從而使燃燒繼續下去。其他固體可燃物的分解燃燒大體也是如此。

4．表面燃燒

當可燃固體燃燒至分解不出可燃氣體時，便沒有火焰，燃燒繼續在所剩固體的表面進行，稱為表面燃燒。燃燒在空氣和固體表面接觸部位進行。例如木材燃燒，最后分解不出可燃氣體，只剩下固體炭，燃燒在空氣和固體炭表面接觸部分進行，能產生紅熱的表面，不產生火焰。鋁、鎂、鐵等金屬燃燒即屬表面燃燒，無氣化過程，無須吸收蒸發熱，燃燒溫度較高。

5．混合燃燒

可燃氣體與助燃氣體在容器內或空間中充分擴散混合，其濃度在爆炸范圍內，此時遇火源即會發生燃燒，這種燃燒在混合氣所分布的空間中快速進行，稱為混合燃燒。混合燃燒速度由化學反應控制，溫度高，速度快，也稱動力燃燒，一般爆炸反應屬于這種形式。

三、燃燒特征

燃燒是一種放熱、發光的化學反應，在燃燒過程中，物質會改變原有的性質而變成新的物質，因此燃燒反應通常具有如下三個特征：

1．生成新的物質

物質在燃燒前后性質發生了根本變化，生成了與原來完全不同的新物質。化學反應是這個過程的本質，如木材燃燒后生成木炭、灰燼以及CO₂和水蒸氣。

2．放熱

凡是燃燒反應都有熱量生成。這是因為燃燒反應都是氧化還原反應。氧化還原反應在進行時總是有舊鍵的斷裂和新鍵的生成，斷鍵時要吸收能量，成鍵時又放出能量。在燃燒反應中，斷鍵時吸收的能量要比成鍵時放出的能量少，所以燃燒反應都是放熱反應。

3．發光和（或）發煙

大部分燃燒現象伴有發光和（或）發煙的現象，但也有少數燃燒只發煙而無光產生。燃燒發光是由燃燒時火焰中白熾的炭粒等固體粒子和某些不穩定的中間物質的生成所致。

四、熱輻射危害

在火災的全盛期，火焰溫度通常在1000℃以上，輻射傳熱是傳播的主要形式[12]，在它的作用范圍內，可以導致大多數可燃物（如木材、紡織品、可燃液體等）達到自燃點溫度而燃燒起來。例如，油罐著火時，火焰對油面輻射傳熱是石油產品發生突沸現象的能量來源；在著火油罐周圍百米以內的其他油罐會受到嚴重的影響而溫度升高，也有可能因接受輻射熱而發生火災或爆炸事故，繼而產生多米諾骨牌效應，造成事故范圍和破壞程度增大。熱輻射作為油罐揚沸火災的主要危害之一，可直接或間接造成人員傷亡和油罐間火災蔓延。