燃烧的条件 1.燃烧的必要条件 燃烧过程的发生和发展都必须具备以下三个必要条件,即可燃物、助燃物和引火源,这三个条件通常被称 为“燃烧三要素”。
2.燃烧的充分条件
(1)一定数量或浓度的可燃物
(2)一定含量的助燃物
(3)一定能量的引火源
(4)相互作用
按照燃烧发生瞬间的特点不同,燃烧分为着火和爆炸两种类型。
1.着火
着火又称起火,它是日常生产、生活中最常见的燃烧现象,与是否由外部热源引发无关,并以出现火焰为 特征。可燃物着火一般有引燃和自燃两种方式。
(1)影响自燃发生的因素。主要有以下三种:一是产生热量的速率。自燃过程中热量产生的速率很慢,若发生自燃,自燃性物质产生热量的速率就应快 于物质向周围环境散热或传热的速率。当自燃性物质的温度升高时,升高的温度会导致热量产生速率的增 加。二是通风效果。自燃需要有适量的空气可供氧化,因为良好的通风条件又会造成自燃产生的热量损失,从 而阻断自燃。三是物质周围环境的保温条件。
2.爆炸
(1)爆炸的分类。爆炸按照产生的原因和性质不间,分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。化学爆炸,按照 爆炸物质不同,分为气体爆炸、粉尘爆炸和炸药爆炸;按照爆炸传播速率不同,又分为爆燃、爆炸和爆轰。
3.按燃烧物形态不同分类
按燃烧物形态不同,燃烧分为固体物质燃烧、液体物质燃烧和气体物质燃烧三种类型。
(1)固体物质燃烧
根据固体物质的燃烧特性,其主要有以下四种燃烧方式:
1)阴燃。
2)蒸发燃烧。
3)分解燃烧。
4)表面燃烧。
(2)液体物质燃烧
根据液体物质的燃烧特性,其燃烧方式主要有以下四种:
1)闪燃 。
2)蒸发燃烧。
3)沸溢燃烧 。
4)喷溅燃烧 。
(3)气体物质燃烧 根据气体物质燃烧过程的控制因素不同,其有以下两种燃烧方式:
1)扩散燃烧。
2)预混燃烧。
1.燃烧产物的分类
(1)完全燃烧产物 可燃物质在燃烧过程中,如果生成的产物不能再燃烧,则称为完全燃烧,其产物为完全燃烧产物,例如二 氧化碳、二氧化硫等。
(2)不完全燃烧产物 可燃物质在燃烧过程中,如果生成的产物还能继续燃烧,则称为不完全燃烧,其产物为不完全燃烧产物, 例如一氧化碳、醇类、醚类、醛类等。
2.不同物质的燃烧严物
燃烧产物的数量及成分,随物质的化学组成以及温度、空气(氧)的供给情况等变化而有所不同。
(1)单质的燃烧产物
(2)化合物的燃烧产物
(3)木材的燃烧产物
(4)高聚物的燃烧产物
3.燃烧产物的毒性及其危害 燃烧产物大多是有毒有害气体,例如一氧化碳、氰化氢、二氧化硫等均对人体有不同程度的危害,往往会 通过呼吸道侵入或刺激眼结膜、皮肤黏膜使人中毒甚至死亡。据统计,在火灾中死亡的人约 75%是由于吸人 毒性气体中毒而致死的。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 亲和力。建筑物内广泛使用的合成高分子等物质燃烧时,不仅会产生一氧化碳、二氧化碳,而且还会分解 出乙醛、氯化氢、氰化氢等有毒气体,给人的生命安全造成更大的。
4.烟气
(1)烟气的成分 火灾烟气的主要成分有:燃烧和热分解所生成的气体,例如一氧化碳、二氧化碳、氰化氢、氯化氢、硫化 氢、乙醛、丙醛、光气、苯、甲苯、氯气、氨气、氮氧化合物等;悬浮在空气中的液体微粒,例如蒸气冷 凝而成的均匀分散的焦油类粒子和高沸点物质的凝缩液滴等;固态微粒,例如燃料充分燃烧后残留下来的 灰烬和炭黑固体粒子。
(2)烟气的危害性
1)毒害性;
2)窒息性;
3)减光性;
4)高温性;
5)爆炸性;
6)恐怖性。
(3)烟气的流动和蔓延 火灾产生的高温烟气的密度比冷空气小,因此,烟气在建筑物内向上升腾,但因受到建筑结构、开口和通 风条件等限制,遇到水平楼板或顶棚时,即改为水平方向流动,所以烟气在流动扩散过程中通常呈水平方 向和竖直方向流动扩散蔓延。研究表明,烟气的蔓延速度与火灾燃烧阶段、烟气温度和蔓延方向有关。据 测试,水平方向烟气流动扩散速度,在火灾初期为 0.1-0.3m/s,在火灾中期为 0.5-0.8rn/s;而在竖直方 向烟气流动扩散速度可达 1-8m/s。通常,在建筑内部烟气流动扩散一般有三条路线:第一条路线是着火房间→走廊→楼梯间→上部各楼层→室外;第二条路线是着火房间→室外;第三条路线是着火房间→相邻上层房间→室外。5.火焰、燃烧热和燃烧温度
(1)火焰
1)火焰的构成。
对于固体和液体可燃物而言,火焰由焰心、内焰、外焰三部分构成。焰心是指最内层亮度 较暗的圆锥体部分,由可燃物受热蒸发或分解产生的气态可燃物构成。由于内层氧气浓度较低,所以燃烧 不完全,温度较低。内焰是指包围在焰心外部较明亮的圆锥体部分。内焰中气态可燃物进一步分解,因氧 气供应不足,燃烧不是很完全,但温度较焰心高,亮度也比焰心强。外焰是指包围在内焰外面亮度较暗的 圆锥体。外焰中,氧气供给充足,因此燃烧完全,燃烧温度最高。由于外焰燃烧的往往是一氧化碳和氢气, 炽热的碳粒很少,因此,外焰几乎没有光亮。对于气体可燃物而言,其燃烧形成的火焰只有内焰和外焰两 个区域,而没有焰心区域,这是由于气体的燃烧一般无相变过程。
2)火焰的特征。火焰具有以下基本特征:
a.火焰具有放热性。
b.火焰具有颜色和发光性。
c.火焰具有电离特性。
d.火焰具有自行传播的特征。
(2)燃烧热 燃烧热是指在 25℃、101kPa 时,1mol 可燃物完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量。燃烧热值越高的物 质燃烧时火势越猛,温度越高,辐射出的热量也越多。物质燃烧时,都能放出热量。这些热量被消耗于加 热燃烧产物,并向周围扩散。可燃物质的发热量取决于物质的化学组成和温度。
(3)燃烧温度 燃烧温度是指燃烧产物被加热的温度。不同可燃物质在同样条件下燃烧时,燃烧速度快的比燃烧速度慢的 燃烧温度高。在同样大小的火焰下,燃烧温度越高,向周围辐射出的热量就越多,火灾蔓延的速度就越快。