消防安全技術實務考點：燃燒方式與特點

引導語：燃燒分為不同的燃燒方式，每一種都有其特點，以下是小編整理的消防安全技術實務考點：燃燒方式與特點，歡迎參考!

可燃物質受熱後，因其聚集狀態的不同，而發生不同的變化。絕大多數可燃物質的燃燒都是在蒸氣或氣體的狀態下進行的，並出現火焰。而有的物質則不能成為氣態，其燃燒發生在固相中，如焦炭燃燒時，呈灼熱狀態，而不呈現火焰。由於可燃物質的性質、狀態不同，燃燒的特點也不一樣。

　　一、氣體燃燒的特點

可燃氣體的燃燒不需像固體、液體那樣需經熔化、蒸發過程，所需熱量僅用於氧化或分解，或將氣體加熱到燃點，因此容易燃燒且燃燒速度快。根據燃燒前可燃氣體與氧混合狀況不同，其燃燒方式分為擴散燃燒和預混燃燒。

　(一)擴散燃燒

即可燃性氣體和蒸氣分子與氣體氧化劑互相擴散，邊混合邊燃燒。在擴散燃燒中，化學反應速度要比氣體混合擴散速度快得多。整個燃燒速度的快慢由物理混合速度決定。氣體(蒸氣)擴散多少，就燒掉多少。人們在生產、生活中的用火(如燃氣做飯、點氣照明、燒氣焊等)均屬這種形式的燃燒。

擴散燃燒的特點為：燃燒比較穩定，擴散火焰不運動，可燃氣體與氧化劑氣體的混合在可燃氣體噴口進行。對穩定的擴散燃燒，只要控制得好，就不至於造成火災，一旦發生火災也較易撲救。

　　(二)預混燃燒

又稱動力燃燒或爆炸式燃燒。它是指可燃氣體、蒸氣或粉塵預先同空氣(或氧)混合，遇火源產生帶有衝擊力的燃燒。預混燃燒一般發生在封閉體系中或在混合氣體向周圍擴散的速度遠小於燃燒速度的敞開體系中，燃燒放熱造成產物體積迅速膨脹，壓力升高，壓強可達709.1～810.4kPa。通常的爆炸反應即屬此種。

預混燃燒的特點為：燃燒反應快，温度高，火焰傳播速度快，反應混合氣體不擴散，在可燃混氣中引入一火源即產生一個火焰中心，成為熱量與化學活性粒子集中源。如果預混氣體從管口噴出發生動力燃燒，若流速大於燃燒速度，則在管中形成穩定的燃燒火焰，由於燃燒充分，燃燒速度快，燃燒區呈高温白熾狀，如汽燈的燃燒即是如此。若混氣在管口流速小於燃燒速度，則會發生“回火”。如制氣系統檢修前不進行置換就燒焊，燃氣系統開車前不進行吹掃就點火，用氣系統產生負壓回火或者漏氣未被發現而用火時，往往形成動力燃燒，有可能造成設備的損壞和人員傷亡。

　　二、液體燃燒的特點

易燃、可燃液體在燃燒過程中，並不是液體本身在燃燒，而是液體受熱時蒸發出來的液體蒸氣被分解、氧化達到燃點而燃燒，即蒸發燃燒。因此，液體能否發生燃燒、燃燒速率高低，與液體的蒸氣壓、閃點、沸點和蒸發速率等性質密切相關。

常見的可燃液體中，液態烴類燃燒時，通常具有橘色火焰並散發濃密的黑色煙雲。醇類燃燒時，通常具有透明的'藍色火焰，幾乎不產生煙霧。某些醚類燃燒時，液體表面伴有明顯的沸騰狀，這類物質的火災較難撲滅。在含有水分、粘度較大的重質石油產品，如原油、重油、瀝青油等發生燃燒時，有可能產生沸溢現象和噴濺現象。

　　(一)沸溢

以原油為例，其粘度比較大，且都含有一定的水分，以乳化水和水墊兩種形式存在。所謂乳化水是原油在開採運輸過程中，原油中的水由於強力攪拌成細小的水珠懸浮於油中而成。放置久後，油水分離，水因比重大而沉降在底部形成水墊。

燃燒過程中，這些沸程較寬的重質油品產生熱波，在熱波向液體深層運動時，由於温度遠高於水的沸點，因而熱波會使油品中的乳化水氣化，大量的蒸氣就要穿過油層向液麪上浮，在向上移動過程中形成油包氣的氣泡，即油的一部分形成了含有大量蒸氣氣泡的泡沫。這樣，必然使液體體積膨脹，向外溢出，同時部分未形成泡沫的油品也被下面的蒸氣膨脹力拋出罐外，使液麪猛烈沸騰起來，就像“跑鍋”一樣，這種現象叫沸溢。

從沸溢過程説明，沸溢形成必須具備三個條件：

①原油具有形成熱波的特性，即沸程寬，比重相差較大;

②原油中含有乳化水，水遇熱波變成蒸氣;

③原油粘度較大，使水蒸汽不容易從下向上穿過油層。

　　(二)噴濺

在重質油品燃燒進行過程中，隨着熱波温度的逐漸升高，熱波向下傳播的距離也加大，當熱波達到水墊時，水墊的水大量蒸發，蒸氣體積迅速膨脹，以至把水墊上面的液體層拋向空中，向罐外噴射，這種現象叫噴濺。

一般情況下，發生沸溢要比發生噴濺的時間早的多。發生沸溢的時間與原油的種類、水分含量有關。根據實驗，含有1%水分的石油，經45～60min燃燒就會發生沸溢。噴濺發生的時間與油層厚度、熱波移動速度以及油的燃燒線速度有關。

　　三、固體燃燒的特點

固體可燃物由於其分子結構的複雜性、物理性質的不同，其燃燒方式也不相同。主要有下列四種。

　　(一)蒸發燃燒

可熔化的可燃性固體受熱昇華或熔化後蒸發，產生可燃氣體進而發生的有焰燃燒，稱為蒸發燃燒。發生蒸發燃燒的固體，在燃燒前受熱只發生相變，而成分不發生變化。一旦火焰穩定下來，火焰傳熱給蒸發表面，促使固體不斷蒸發或昇華燃燒，直至燃盡為止。分子晶體、揮發性金屬晶體和有些低熔點的無定形固體的燃燒，如石蠟、松香、硫、鉀、磷、瀝青和熱塑性高分子材料等燃燒，均為蒸發燃燒。燃燒過程總保持邊熔化、邊蒸發、邊燃燒形式，固體有蒸發面的部分都會有火焰出現，燃燒速度較快。鉀、鈉、鎂等之所以稱為揮發金屬，因其燃燒屬蒸發式燃燒，而生成白色濃煙是揮發金屬蒸發式燃燒的特徵。

　　(二)分解燃燒

分子結構複雜的固體可燃物，在受熱後分解出其組成成分及與加熱温度相應的熱分解產物，這些分解產物再氧化燃燒，稱為分解燃燒。如木材、紙張、棉、麻、毛、絲、以及合成高分子的熱固性塑料、合成橡膠等燃燒。

煤、木材、紙張、棉花、農副產品等成分複雜的固體有機物，受熱不發生整體相變，而是分解釋放出可燃氣體，燃燒產生明亮的火焰，火焰的熱量又促使固體未燃部分的分解和均相燃燒。當固體完全分解且析出可燃氣體全部燒盡後，留下的碳質固體殘渣才開始無火焰的表面燃燒。

塑料、橡膠、化纖等高聚物，是由許多重複的較小結構單位(鏈節)所組成的大分子。絕大多數高分子材料都是易燃的，而且大部分發生分解式燃燒，燃燒放出的熱量很大。一般説來，高聚物的燃燒過程包括受熱軟化熔融、解聚分解、氧化燃燒。分解產物隨分解時的温度、氧濃度及高聚物本身的組成和結構不同而異。所有高聚物在分解過程中都會產生可燃氣體，分解產生的較大分子會隨燃燒温度的提高進一步蒸發熱解或不完全燃燒。高聚物在火災的高温下邊熔化、邊分解，邊呈有焰均相燃燒，燃着的熔滴可把火焰從一個區域擴展到另一個區域，從而促使火熱蔓延發展。

　　(三)表面燃燒

可燃物受熱不發生熱分解和相變，可燃物質在被加熱的表面上吸附氧，從表面開始呈餘燼的燃燒狀態叫表面燃燒(也叫無火焰的非均相燃燒)。

這類燃燒的典型例子，如焦炭、木炭和不揮發金屬等的燃燒。表面燃燒速度取決於氧氣擴散到固體表面的速度，並受表面上化學反應速度的影響。焦炭、木炭為多孔性結構的簡單固體，即使在高温下也不會熔融、昇華或分解產生可燃氣體。氧擴散到固體物質的表面，被高温表面吸附，發生氣固非均相燃燒，反應的產物從固體表面解吸擴散，帶着熱量離開固體表面。整個燃燒過程中固體表面呈高温熾熱發光而無火焰，燃燒速度小於蒸發速度。

鋁、鐵等不揮發金屬的燃燒也為表面燃燒。不揮發金屬的氧化物熔點低於該金屬的沸點。燃燒的高温尚未達到金屬沸點且無大量高熱金屬蒸氣產生時，其表面的氧化物層已熔化退去，使金屬直接與氧氣接觸，發生無火焰的表面燃燒。由於金屬氧化物的熔化消耗了一部分熱量，減緩了金屬被氧化，致使燃燒速度不快，固體表面呈熾熱發光。這類金屬在粉末狀、氣熔膠狀、刨花狀時，燃燒進行得很激烈，且無煙生成。

　　(四)陰燃

陰燃是指物質無可見光的緩慢燃燒，通常產生煙和温度升高的跡象。這種燃燒看不見火苗，可持續數天甚至數十天，不易發現。

1.容易發生陰燃的狀況

一些固體可燃物在空氣不流通、加熱温度較低或濕度較大的條件下發生乾餾分解，產生的揮發成分未能發生有焰燃燒;固體材料受熱分解，必須能產生剛性結構多孔性炭化材料。常見易發生陰燃物質，如成捆堆放的棉、麻、紙張及大量堆放的煤、雜草、濕木材、布匹等。

2.陰燃和有焰分解燃燒的相互轉化

在缺氧或濕度較大條件下發生火災，由於燃燒消耗氧氣及水蒸氣的蒸發耗能，使燃燒體系氧氣濃度和温度均降低，燃燒速度減慢，固體分解出的氣體量減少，火焰逐漸熄滅，由有焰燃燒轉為陰燃。如果通風條件改變，當持續的陰燃完全穿透固體材料時，由於對流的加強，會使空氣流入量相對增大，供氧量增加，或可燃物中水分蒸發到一定程度，也可能由陰燃轉變為有火焰的分解燃燒甚至爆燃。火場上的復燃現象和由於固體陰燃引起的火災等，都是陰燃在一定條件下轉化為有焰分解燃燒的例子。

固體的上述四種燃燒形式中，蒸發燃燒和分解燃燒都是有火焰的均相燃燒，只是可燃氣體的來源不同。蒸發燃燒的可燃氣體是相變產物，分解燃燒的可燃氣體來自固體的熱分解。固體的表面燃燒和陰燃，都是發生在固體表面與空氣的界面上，呈無火焰的非均相燃燒。陰燃和表面燃燒的區別，就在於表面燃燒的過程中固體不發生分解。