一 燃烧及其特性
燃烧是指可燃物与助燃物相互作用发生的放热反应。燃烧的三个典型特征是发光、发热和生成新物质。
1.燃烧的三个必要条件燃烧的发生必须具有可燃物、助燃物(氧化剂)和点火源(温度)三种条件:
(1)可燃物凡是能和空气中氧气或其他氧化剂起燃烧反应的物质都被定义为可燃物,例如固态存在的煤、木材、纸张、蚊帐、衣物、棉被等,液体如汽油、柴油、酒精、甲醇、苯和油漆等,气体如氢气、一氧化碳、煤气、天然气(沼气)、液化气等。
(2)助燃物(氧化剂)凡是能帮助和支持可燃物燃烧的物质均为助燃物,即能与可燃物发生燃烧反应的物质。常见的助燃物有空气、氧气、氯气和氯酸钾等氧化剂。
(3)点火源(温度)凡供给可燃物和助燃物发生燃烧反应的能源,统一被称作点火源。例如明火、撞击、摩擦和化学反应等。
但是,具备这三种条件,燃烧也不一定发生,因为燃烧反应与温度、压力、可燃物和助燃物的浓度都有关系,存在一定的极限值。例如氢气在空气中的浓度小于4%的体积分数就不能点燃;一般可燃物在空气中氧气浓度小于14%时,也不会发生燃烧。
二 燃烧的类型
燃烧按其形成的条件和瞬间发生的特点以及燃烧的现象,可分为闪燃、阴燃、自燃、点燃四种类型。
(1)闪燃及闪点液体表面都有一定的蒸气存在,由于蒸气压的大小取决于液体的本身性质和所处的温度,所以蒸气的浓度也由液体的温度所决定。闪燃是指易燃或可燃液体表面挥发出来的蒸气与空气混合后,遇火源发生一闪即灭的燃烧现象。发生闪燃现象的最低温度称为闪点。可燃液体的温度高于其闪点时,随时有被点燃的危险。
闪点这个概念主要适用于可燃液体。某些可燃固体如樟脑和萘等,也能蒸发或升华为蒸气,因此也有闪点。由于闪燃往往是着火的先兆,所以物质的闪点越低,越容易着火,火灾的危险性也越大。
(2)阴燃阴燃是指一些固体可燃物在空气不流通,加热温度低或可燃物含水多等条件下发生的只冒烟无火焰的燃烧现象。阴燃是一种没有明火的缓慢燃烧现象,它是可燃固体由于供氧不足而形成的一种缓慢氧化反应。阴燃属于火灾的初起阶段,由于没有明火,只是冒烟,一般不会引人注意,一旦遇到合适条件,就会迅速转化为明火,造成更大危害。
(3)自燃及自燃点自燃指可燃物在没有外来明火源的作用下,靠受热或自身发热导致热量积聚达到一定的温度时而自行发生的燃烧现象。在规定条件下,可燃物在空气中发生自燃的最低温度,叫作自燃点。当温度达到自燃点时,可燃物与空气接触不需要明火的作用就能发生燃烧。物质的自燃点越低,发生火灾的危险性就越大。
自燃分为受热自燃和自热自燃两种类型。受热自燃是当有空气或氧气存在时,可燃物虽未与明火直接接触,但在外部热源的作用下,由于传热而导致可燃物的温度上升,达到自燃点而着火燃烧。自热自燃是某些物质在没有外部热源作用下,由于物质内部发生的物理、化学或生化反应而产生热量,这些热量在适当的条件下会逐渐聚集,致使物质温度升高,达到自燃点而着火燃烧。
受热自燃和自热自燃的区别在于热的来源不同。受热自燃的热源来源于外部,而自热自燃的热源来自物质本身的热效应。自热自燃有以下几种类型:由于氧化热积蓄引起的自燃、由于分解发热而引起的自燃、由于聚合热或发酵热引起的自燃、由于化学品混合接触而引起的自燃等。受热自燃的火焰是由外而内,自热自燃的火焰大都是由内而外。因自热自燃不需要外部热源,在常温或低温下也能发生自燃,所以其火灾危险性更大。
(4)点燃和燃点点燃指可燃物在空气中受到外界火源直接作用,移去火源后仍能持续燃烧的现象。可燃物开始起火持续燃烧的最低温度称为燃点。和闪点相同,物质的燃点越低,越容易着火,火灾的危险性也越大。
三 燃烧的产物与危害
燃烧产物主要是可燃物发生燃烧时产生的气体、烟雾等物质。燃烧产物的组成取决于可燃物的组成和燃烧条件。按照燃烧的完全程度,分为完全燃烧产物和不完全燃烧产物。可燃物燃烧后的产物不能继续燃烧的称为完全燃烧产物。可燃物燃烧后的产物还能继续燃烧的称为不完全燃烧产物。绝大多数的可燃物的燃烧产物包括二氧化碳、一氧化碳、水蒸气、硫氧化物、氮氧化物、氰化氢等。一些有机物在不同的条件下燃烧,会生成醇类、酮类、醛类、醚类等化合物以及其他复杂化合物。
燃烧产物的主要成分是烟气,烟气对人体最大的危害是烧伤、窒息和吸入有毒气体中毒。燃烧产生的高温烟气可导致人体循环系统受损甚至衰竭,呼吸道黏膜充血起水泡,组织坏死,导致肺水肿而窒息死亡。大量事实表明,火灾死亡人数中,八成以上是因为吸人了有毒气体而窒息死亡,有些不完全燃烧产物还能与空气形成爆炸性混合物而造成二次灾害。