燃燒的本質(zhì)和條件

1、第一章燃燒的本質(zhì)和條件第一節(jié)燃燒本質(zhì)一、燃燒的本質(zhì)燃燒是可燃物與氧化劑作用產(chǎn)生的放熱反應(yīng)， 通常伴有火焰、 發(fā)光和（或）發(fā)煙現(xiàn)象。簡(jiǎn)而言之，燃燒是一種放熱、 發(fā)光的化學(xué)反應(yīng)。隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展， 近代鏈鎖反應(yīng)理論認(rèn)為： 燃燒是一種游離基的鏈鎖反應(yīng)。 鏈鎖反應(yīng)也稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)， 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(duì)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)定分子或與其它物質(zhì)的分子反應(yīng)生成新的游離基。當(dāng)反應(yīng)物產(chǎn)生少量的活化中心游離基（自由基或自由原

2、子）時(shí)，即可發(fā)生鏈鎖反應(yīng)。只要反應(yīng)一經(jīng)開(kāi)始，就可經(jīng)過(guò)許多鏈鎖步驟自行加速發(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)，鏈鎖反應(yīng)就會(huì)終止。一般認(rèn)為，鏈鎖反應(yīng)機(jī)理大致可分為三個(gè)階段：1、鏈引發(fā)。即生成游離基，使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)開(kāi)始。生成的方法通常有熱離解、光照法、催化法、放射線照射法、加入引發(fā)劑和氧化還原法等。2、鏈傳遞。游離基作用于其它參與反應(yīng)的分子，在生成產(chǎn)物的同時(shí)，產(chǎn)生新的游離基，使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)自行地一個(gè)傳一個(gè)，不斷地進(jìn)行下去。3、鏈終止。即游離基的消失，使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)終止。終止的原因一般是由于雜質(zhì)的影響、抑制劑的摻人、游離基形成穩(wěn)定分子、游離基撞擊器壁或反應(yīng)物全

3、部變完等。鏈反應(yīng)有分支鏈和不分支鏈兩種。核爆炸就是典型的分支鏈反應(yīng)。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(guò)一系列復(fù)雜的中間階段反應(yīng)；不是氧化整個(gè)分子，而是氧化鏈鎖反應(yīng)中間產(chǎn)物游離基和原子?？梢?jiàn)，燃燒是一種極其復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)， 游離基的鏈鎖反應(yīng)是燃燒反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，光和熱是燃燒過(guò)程中發(fā)生的物理現(xiàn)象。第二節(jié)燃燒必須具備的條件一、發(fā)生燃燒的必要條件發(fā)生燃燒所需要的必要條件有三個(gè)，即：可燃物、助燃物（氧化劑）和引火源。（一）可燃物凡是能與空氣中的氧或其他氧化劑發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，都稱為可燃物（也就是

4、一切能夠燃燒的物質(zhì)）?？扇嘉锇雌湮锢頎顟B(tài)分為氣體、液體和固體三類。如下圖所示1、氣體可燃物。凡是在空氣中能發(fā)生燃燒的氣體，都稱為可燃?xì)怏w。2、液體可燃物。凡是在空氣中能發(fā)生燃燒的液體，都稱為可燃液體。3、固體可燃物。凡遇明火、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。（二）助燃物（氧或氧化劑）凡能幫助和支持燃燒的物質(zhì)， 即能與可燃物發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)都稱為助燃物（實(shí)質(zhì)上是氧或氧化劑） 。助燃物主要有兩大類：1、空氣或氧氣2、其他氧化劑。如氯酸甲、高錳酸甲、氯、溴等。（三）引火源（也稱點(diǎn)火源）凡是能引起可燃物與助燃物發(fā)生燃燒反應(yīng)的熱能，都稱為引火源。二、發(fā)生燃燒的充分條件（一）一定的可

5、燃物濃度（二）一定的氧氣（氧化劑）含量實(shí)驗(yàn)證明，雖有空氣（氧氣）存在，但濃度不夠，燃燒也不會(huì)發(fā)生。由于可燃物質(zhì)性質(zhì)不同，燃燒所需要的含氧量也不同；在等量情況下，使某些物質(zhì)完全燃燒，所需要的含氧量也有差異。便如，部分常見(jiàn)物質(zhì)燃燒所需的最低含氧量，如圖所示：部分常見(jiàn)物質(zhì)燃燒所需要最低氧量物質(zhì)名稱含氧量（ %）物質(zhì)名稱含氧量（ %）氣油14.4乙醇15.0煤油15.0橡膠屑13.0氫氣5.9多量棉花8.0（三）一定的引火能量（點(diǎn)火能）不管何種形式的點(diǎn)火能量， 都必須達(dá)到一定的強(qiáng)度才能引起可燃物質(zhì)著火。否則，燃燒就不會(huì)發(fā)生不同可燃物質(zhì)燃燒所需的引火能（點(diǎn)火能）各不相同。幾種常見(jiàn)可燃物燃燒所需要的溫度如

6、表所示物質(zhì)名稱燃點(diǎn)（）物質(zhì)名稱燃點(diǎn)（）松木250照明煤油86棉花210橡油120布匹200麻150紙張130黃磷34-60蠟燭190松節(jié)油53（四）相互作用燃燒不僅必須具備必要條件（三要素）和充分條件，而且還必須使以上條件相互結(jié)合、相互作用，燃燒才會(huì)發(fā)生和持續(xù)，否則，燃燒也不能發(fā)生。對(duì)無(wú)火焰燃燒可用經(jīng)典三角形（如圖1-2-2）表示三者關(guān)系。燃燒三要素（三邊連接）同時(shí)存在、相互作用，燃燒才會(huì)發(fā)生。無(wú)火焰燃燒具有三個(gè)特點(diǎn)：（ 1）無(wú)鏈鎖反應(yīng)。（ 2）氧在可燃燒的界面。（ 3）可燃物為熾熱的固體。對(duì)有火焰燃燒，由于燃燒過(guò)程中存在未受抑制的游離基（自由基）作中間體，所以燃燒三角形增加了一個(gè)空間坐標(biāo)，形

7、成燃燒四面體。如圖 1-2-3 所示。氧溫度溫度氧火溫度燃料鏈反應(yīng)的自由基圖 1-2-2 燃燒三角圖 1-2-3 燃燒四面體第三節(jié)燃燒與火災(zāi)一、火災(zāi)的定義按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB5907-68“消防基本術(shù)語(yǔ)”的定義， “凡在時(shí)間或空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害” ，都稱為火災(zāi)。二、火災(zāi)的分類（一）按火災(zāi)中燃燒物的特性依據(jù)燃燒物特性，火災(zāi)劃分為A、B、C、D 四類。即：A 類火災(zāi)：普通固體可燃物燃燒引起的火災(zāi)。B 類火災(zāi)：油脂及一切可燃液體燃燒引起的火災(zāi)。C 類火災(zāi)：可燃?xì)怏w燃燒引起的火災(zāi)。D 類火災(zāi)：可燃金屬燃燒引起的火災(zāi)。（二）依據(jù)國(guó)務(wù)院令 493 號(hào)的有關(guān)規(guī)定， 自 2007 年 6 月 1 日

8、起，對(duì)火災(zāi)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)由原來(lái)的特大火災(zāi)、 重大火災(zāi)、一般火災(zāi)三個(gè)等級(jí)調(diào)整為特別重大火災(zāi)、 重大火災(zāi)、較大火災(zāi)和一般火災(zāi)四個(gè)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分別為：1、特別重大火災(zāi)：是指造成 30 人以上死亡，或者 100 人以上重傷，或者 1 億元以上直接財(cái)產(chǎn)損失的火災(zāi)。2、重大火災(zāi)：是指造成10 人以上 30 人以下死亡，或者50 人以上 100 人以下重傷，或者 5000 萬(wàn)元以上 1 億元以下直接財(cái)產(chǎn)損失的火災(zāi)。3、較大火災(zāi)：是指造成3 人以上 10 人以下死亡，或者10 人以上 50 以下重傷，或者 1000 萬(wàn)元以上 5000 萬(wàn)元以下直接財(cái)產(chǎn)損失的火災(zāi)。4、一般火災(zāi)：是指造成3 人以下死亡，或者 10 人以下重傷，或者 1000 萬(wàn)元以下直接