2019年初級消防設(shè)施操作員基礎(chǔ)講義四

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燃燒的本質(zhì)與條件

一、燃燒的定義

在國家標(biāo)準(zhǔn)《消防基本術(shù)語·第一部分》(GB5907-86)中將燃燒定義為：可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應(yīng)，通常伴有火焰、發(fā)光和(或)發(fā)煙的現(xiàn)象。燃燒應(yīng)具備三個(gè)特征，即化學(xué)反立、放熱和發(fā)光。燃燒過程中的化學(xué)反應(yīng)十分復(fù)雜?？扇嘉镔|(zhì)在燃燒過程中，生成了與原來完全不同的新物質(zhì)。燃燒不僅在空氣(氧)存在時(shí)能發(fā)生，有的可燃物在其他氧化劑中也能發(fā)生燃燒。

二、燃燒的本質(zhì)

近代連鎖反應(yīng)理論認(rèn)為：燃燒是一種游離基的連鎖反應(yīng)(也稱鏈反立)，即由游離基在瞬間進(jìn)行的循環(huán)連續(xù)反應(yīng)。游離基又稱自由基或自由原子，是化合物或單質(zhì)分子中的共價(jià)鍵在外界因素(如光、熱)的影響下，分裂而成含有不成對電子的原子或原子基團(tuán)，它們的化學(xué)活性非常強(qiáng)，在一般條件下是不穩(wěn)定的，容易自行結(jié)合成穩(wěn)定分子或與其他物質(zhì)的分子反立生成新的游離基。當(dāng)反立物產(chǎn)生少量的活化中心一游離基時(shí)，即可發(fā)生鏈反應(yīng)。只要反應(yīng)一經(jīng)開始，就可經(jīng)過許多連鎖步驟行加速發(fā)展下去(瞬間自發(fā)進(jìn)行若干次)，直至反應(yīng)物燃盡為止。當(dāng)活化中心全部消失(即游離基消失)時(shí)，鏈反應(yīng)就會(huì)終止。鏈反應(yīng)機(jī)理大致分為鏈引發(fā)、鏈傳遞和鏈終止三個(gè)階段。

綜上所述，物質(zhì)燃燒是氧化反應(yīng)，而氧化反應(yīng)不一定是燃燒，能被氧化的物質(zhì)不一定都是能夠燃燒的物質(zhì)?？扇嘉镔|(zhì)的多數(shù)氧化反應(yīng)不是直接進(jìn)行的，而是經(jīng)過一列復(fù)雜的中間反立階段，不是氧化整個(gè)分子，而是氧化鏈反應(yīng)中間產(chǎn)物一一游離基或原子?？梢姡紵且环N極其復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，游離基的鏈反應(yīng)是燃燒反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，光和熱是燃燒過程中發(fā)生的物理現(xiàn)象。

三、燃燒的條件

(一)燃燒的必要條件

燃燒現(xiàn)象十分普遍，但任何物質(zhì)發(fā)生燃燒，都有一個(gè)由未燃燒狀態(tài)轉(zhuǎn)向燃燒狀態(tài)的過程。燃燒過程的發(fā)生和發(fā)展都必須具備以下三個(gè)必要條件，即：可燃物、助燃物(又稱氧化劑)和引火源。上述三個(gè)條件通常被稱為燃燒三要素。只有這=個(gè)要素同時(shí)具備的情況下可燃物才能夠發(fā)生燃燒，無論缺少哪一個(gè)，燃燒都不能發(fā)生。燃燒的三個(gè)必要條件可用“燃燒三角形”來表示。

1.可燃物

(1)可燃物的含義

凡是能與空氣中的氧或其他氧化劑起燃燒反應(yīng)的物質(zhì)，均稱為可燃物。

(2)可燃物的類型

自然界中的可燃物種類繁多，若按其物理狀態(tài)分，有固體、液體和氣體三大類可燃物.不同狀態(tài)的同一種物質(zhì)燃燒性能是不同的。一般來講，氣體比較容易燃燒，其次是液體，第三是固體。

凡是遇明火、熱源能在空氣(氧化劑)中燃燒的固體物質(zhì)，都稱為可燃固體。如棉、麻、木材稻草等天然纖維，稻谷、大豆、苞米等谷物及其制品，滌綸、維綸、錦綸、腈綸等合成纖維及其制品，聚乙烯、聚丙烯聚苯乙烯等合成樹脂及其制品，天然橡膠、合成橡膠及其制品等。

凡是在空氣中能發(fā)生燃燒的液體，都稱為可燃液體。液體可燃物大多數(shù)是有機(jī)化合物，分子中都含有碳、氫原子，有些還含有氧原子。其中有不少是石油化工產(chǎn)品，有的產(chǎn)品本身或其燃燒時(shí)分解產(chǎn)物都具有一定的毒性。

凡是在空氣中能發(fā)生燃燒的氣體，都稱為可燃?xì)怏w?？扇?xì)怏w在空氣中需要與空氣的混合比在一定濃度范圍內(nèi)(即燃燒最低濃度)，并還要一定的溫度(即著火溫度)才能發(fā)生燃燒。

2.助燃物

凡與可燃物質(zhì)相結(jié)合能導(dǎo)致燃燒的物質(zhì)稱為助燃物(也稱氧化劑)。通常燃燒過程中的助燃物主要是氧，它包括游離的氧或化合物中的氧?？諝庵泻写蠹s 21%的氧，可燃物在空氣中的燃燒以游離的氧作為氧化劑，這種燃燒是最普遍的。此外，某些物質(zhì)也可作為燃燒反應(yīng)的助燃物，如氯、氟、氯酸鉀等。也有少數(shù)可燃物，如低氮硝化纖維、硝酸纖維的賽璐珞等含氧物質(zhì)，一旦受熱后，能自動(dòng)釋放出氧，不需外部助燃物就可發(fā)生燃燒。

3.引火源

凡使物質(zhì)開始燃燒的外部熱源，統(tǒng)稱為引火源(也稱著火源)。引火源溫度越高，越容易點(diǎn)燃可燃物質(zhì)。根據(jù)引起物質(zhì)著火的能量來源不同，在生產(chǎn)生活實(shí)踐中引火源通常有明火、高溫物體、化學(xué)熱能、電熱能、機(jī)械熱能、生物能、光能和核能等。

(二)燃燒的充分條件

具備了燃燒的必要條件，并不意味著燃燒必然發(fā)生。發(fā)生燃燒還應(yīng)有“量”方面的要求，這就是發(fā)生燃燒或持續(xù)燃燒的充分條件?？梢姡?ldquo;三要素”彼此要達(dá)到一定的量變才能發(fā)生質(zhì)變。燃燒發(fā)生的充分條件是：

1.一定的可燃物濃度

可燃?xì)怏w或蒸氣只有達(dá)到一定濃度，才會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。例如，在常溫下用火柴等明火接觸煤油，煤油并不立即燃燒，這是因?yàn)樵诔叵旅河捅砻鎿]發(fā)的煤油蒸氣量不多，沒有達(dá)到燃燒所需的濃度，雖有足夠的空氣和火源接觸，也不能發(fā)生燃燒。

2.一定的氧氣含量

實(shí)驗(yàn)證明，各種不同可燃物發(fā)生燃燒，均有本身固定的最低氧含量要求。低于這一濃度，雖然燃燒的其他條件全部具備，但燃燒仍然不能發(fā)生。如將點(diǎn)燃的蠟燭用玻璃罩罩起來，不使周圍空氣進(jìn)入，這樣經(jīng)過較短的時(shí)間，蠟燭火焰就會(huì)熄滅。因此，可燃物發(fā)生燃燒需要有一個(gè)最低氧含量要求，低于這一濃度，燃燒就不會(huì)發(fā)生?？扇嘉镔|(zhì)不同，燃燒所需要的含氧量也不同，如汽油燃燒的最低含氧量要求為 14.4%，煤油為 15%。

3.一定的點(diǎn)火能量

不管何種形式的引火源，都必須達(dá)到一定的強(qiáng)度才能引起燃燒反應(yīng)。所需引火源的強(qiáng)度，取決于可燃物質(zhì)的最小點(diǎn)火能量即引燃溫度，低于這一能量，燃燒便不會(huì)發(fā)生。不同可燃物質(zhì)燃燒所需的引燃溫度各不相同。例如汽油的最小點(diǎn)火能量為 0.2mJ，乙醚最小點(diǎn)火能量為0.19mJ。

4.相互作用

燃燒不僅需具備必要和充分條件，而且還必須使燃燒條件相互結(jié)合、相互作用，燃燒才會(huì)發(fā)生或持續(xù)。否則，燃燒也不能發(fā)生。例如在辦公室里有桌、椅、門、窗簾等可燃物，有充滿空間的空氣，有滅源(電源)，存在燃燒的基本要素，可并沒有發(fā)生燃燒現(xiàn)象，這就是因?yàn)檫@些條件沒有相互結(jié)合、相互作用的緣故。

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