第三节 燃烧过程及特点
第三节 燃烧过程及特点
一、 可燃物的燃烧过程
当可燃物与其周围相接触的空气达到可燃物的点燃温度时， 外层部分就会熔解、 蒸发或分解并发生燃烧， 在燃烧过程中放出热量和光。 这些释放出来的热量又加热边缘的下一 层， 使其达到点燃温度， 于是燃烧过程就不断地持续。
固体、液体和气体这三种状态的物质，其燃烧过程是不同的。固体和液体发生燃烧，需要经过分解和蒸发， 生成气体， 然后由这些气体与氧化剂作用发生燃烧。 而气体物质不需要经过蒸发，可以直接燃烧。
二、 可燃物的燃烧特点
(一)固体物质的燃烧特点
固体可燃物在自然界中广泛存在， 由于其分子结构的复杂性、 物理性质的不同， 其燃烧方式也不相同。主要有下列四种方式: 1.表面燃烧
蒸气压非常小或者难于热分解的可燃固体， 不能发生蒸发燃烧或分解燃烧， 当氧气包围物质的表层时，呈炽热状态发生无焰燃烧现象，称为表面燃烧。其过程属于非均相燃烧，特点是表面发红而无火焰。如木炭、焦炭以及铁、 铜等的燃烧则属于表面燃烧形式 。
2.阴燃
阴燃是指物质无可见光的缓慢燃烧， 通常产生烟和温度升高的迹象。
某些固体可燃物在空气不流通、 加热温度较低或含水分较高时就会发生阴燃。 这种燃烧看不见火苗，可持续数天，不易发现。易发生阴燃的物质，如成捆堆放的纸张、棉、麻以及大堆垛的煤、草、湿木材等。
阴燃和有焰燃烧在一定条件下能相互转化。如在密闭或通风不良的场所发生火灾， 由于燃烧消耗了氧， 氧浓度降低， 燃烧速度减慢， 分解出的气体量减少，即可由有焰燃烧转为阴燃。 阴燃在一定条件下， 如果改变通风条件， 增加供氧量或可燃物中的水分蒸发到一定程度， 也可能转变为有焰燃烧。火场上的复燃现象和固体阴燃引起的火灾等都是阴燃在一定条件下转化为有焰分解燃烧的例子。 3
3.分解燃烧
分子结构复杂的固体可燃物， 由于受热分解而产生可燃气体后发生的有焰燃烧现象， 称为分解燃烧。如木材、纸张、棉、麻、毛、丝以及合成高分子的热固性塑料、合成橡胶等的燃烧就属这类形式。
4.蒸发燃烧
熔点较低的可燃固体受热后融熔， 然后与可燃液体一样蒸发成蒸气而发生的有焰燃烧现象， 称为蒸发燃烧。如石蜡、松香、硫、钾、磷、沥青和热塑性高分子材料等的燃烧就属这类形式。
(二)液体物质的燃烧特点
1. 蒸发燃烧
易燃可燃液体在燃烧过程中， 并不是液体本身在燃烧， 而是液体受热时蒸发出来的液体蒸气被分解、氧化达到燃点而燃烧，即蒸发燃烧。其燃烧速度，主要取决于液体的蒸发速度，而蒸发速度又取决于液体接受的热量。 接受热量愈多， 蒸发量愈大， 则燃烧速度愈快。
2. 动力燃烧
动力燃烧是指燃烧性液体的蒸发、 低闪点液雾预先与空气或氧气混合， 遇火源产生带有冲击力的燃烧 。 如雾化汽油、 煤油等挥发性较强的烃类在气缸中的燃烧就属于这种形式。
3. 沸溢燃烧
含水的重质油品(如重油、原油)发生火灾，由于液面从火焰接受热量产生热波，热波向液体深层移动速度大于线性燃烧速度， 而热波的温度远高于水的沸点 。 因此， 热波在向液层深部移动过程中， 使油层温度升上， 油品黏度变小， 油品中的乳化水滴在向下沉积的同时受向上运动的热油作用而蒸发成蒸气泡， 这种表面包含有油品的气泡， 比原来的水体积扩大千倍以上， 气泡被油薄膜包围形成大量油泡群， 液面上下像开锅一样沸腾， 到储罐容纳不下时， 油品就会像 “跑锅” 一样溢出罐外， 这种现象称为沸溢。
4.喷溅燃烧
重质油品储罐的下部有水垫层时， 发生火灾后， 由于热波往下传递， 若将储罐底部的沉积水的温度加热到汽化温度， 则沉积水将变成水素气， 体积扩大， 当形成的蒸汽压力大到足以把其上面的油层抬起， 最后冲破油层将燃烧着的油滴和包油的油气抛向上空， 向四周喷溅燃烧。 重质油品储罐发生沸溢和喷溅的典型征兆是: 罐壁会发生剧烈抖动， 伴有强烈的噪声， 烟雾减少，火焰更加发亮，火舌尺寸变大，形似火箭。发生沸溢和喷溅会对灭火救援人员及消防器材装备等的安全产生巨大的威胁，因此，储罐一旦出现沸溢和喷溅的征兆，火场有关人员必须立即撤到安全地带， 并应采取必要的技术措施，防止喷溅时油品流散、火势蔓延和扩大。
(三)气体物质的燃烧特点
可燃气体的燃烧不像固体、 液体物质那样经熔化、 蒸发等相变过程， 而在常温常压下就可以任意比例与氧化剂相互扩散混合， 完成燃烧反应的准备阶段 。 气体在燃烧时所需热量仅用于氧化或分解， 或将气体加热到燃点， 因此容易燃烧且燃烧速度快。
根据气体物质燃烧过程的控制因素不同，其燃烧有以下两种形式:
1.扩散燃烧
可燃气体从喷口(管道口或容器泄漏口)喷出，在喷口处与空气中的氧边扩散混合、边燃烧的现象，称为扩散燃烧。其燃烧速度主要取决于可燃气体的扩散速度。气体(蒸气)扩散多少，就烧掉多少， 这类燃烧比较稳定。 例如， 管道、 容器泄漏口发生的燃烧， 天然气井口发生的井喷燃烧等均属于扩散燃烧。 扩散燃烧特点为扩散火焰不运动， 可燃气体与气体氧化剂的混合在可燃气体喷口进行。对于稳定的扩散燃烧，只要控制得好，便不至于造成火灾， 一旦发生火灾也易扑救。
2.预混燃烧
可燃气体与助燃气体在燃烧之前混合， 并形成一定浓度的可燃混合气体， 被引火源点燃所引起的燃烧现象，称为预混燃烧。这类燃烧往往造成爆炸，也称爆炸式燃烧或动力燃烧。影响气体燃烧速度的因素主要包括气体的组成、 可燃气体的浓度、 可燃混合气体的初始温度、 管道直径、 管道材质等。 许多火灾、 爆炸事故是由预混燃烧引起的， 如制气系统检修前不进行置換就烧焊， 燃气系统开车前不进行吹扫就点火等。
