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一级消防工程师消防安全技术实务知识点:燃烧类型

    由于可燃物质存在的状态不同,可分为均一系燃烧和非均一系燃烧。均一系燃烧指的是燃烧反应在同一相中进行,如氢气在氧气中燃烧。与其相反的燃烧反应在两相间即是非均一系燃烧,如石油、木材和塑料等液体和固体的燃烧。
    可燃性气体的燃烧有混合燃烧和扩散燃烧之分。可燃性气体预先同空气(或氧气)混合,而后进行的燃烧即为混合燃烧。若可燃性气体与周围空气一边混合一边燃烧,则称为扩散燃烧,如可燃性气体自管中喷出在管口发生的燃烧,即为扩散燃烧。混合燃烧反应迅速,火焰传播速度也快,化学爆炸即属于这种形式。在扩散燃烧中,由于氧进入反应带只是部分参与反应,所以常产生不完全燃烧的碳黑。
    可燃液体的燃烧有蒸发燃烧和分解燃烧之分。液体蒸发产生的蒸气进行燃烧叫蒸发燃烧。难挥发可燃液体的燃烧是受热后分解产生的可燃性气体进行燃烧,故称为分解燃烧。液体的蒸发燃烧和分解燃烧的机理和气体燃烧是相同的。
    可燃固体燃烧,如木材和煤的燃烧,是由分解产生的可燃气体的燃烧,因此属于分解燃烧。像硫磺和萘这类可燃固体的燃烧,是先熔融蒸发而后进行燃烧。因此可看作蒸发燃烧。固体燃烧一般有火焰产生,故又称火焰型燃烧。当可燃固体燃烧到最后,分解不出可燃气体时,就剩下炭,此时没有可见火焰,燃烧转为表面燃烧或叫均热型燃烧。金属的燃烧也是一种表面燃烧。此外根据燃烧的起因和剧烈程度的不同,又有闪燃、着火以及自燃的区别。
    根据燃烧的起因不同,燃烧可分为闪燃、着火和自燃三类。
(1)闪燃与闪点
    可燃液体的蒸气(包括可升华固体的蒸气)与空气混合后,遇到明火而引起瞬间(延续时间少于5s)燃烧,称为闪燃。液体能发生闪燃的最低温度,称为该液体的闪点。闪燃往往是着火先兆,可燃液体的闪点越低,越易着火,火灾危险性越大。
    一般称闪点小于或等于45℃的液体为易燃液体,闪点大于45℃的液体为可燃液体。

液体根据闪点分类分级

种 类 级别 闪点(℃) 举 例
易燃液体 T≤2 汽油、甲醇、乙醚、苯、丙酮、二硫化碳、煤油、丙醇等
  28<T≤4
可燃液体 45<T≤120 戊醇、柴油、重油等
  T>120 植物油、矿物油、甘油等

    可燃液体之所以会发生一闪即灭的闪燃现象,是因为它在闪点的温度下蒸发速度较慢,所蒸发出来的蒸气仅能维持短时间的燃烧,来不及提供足够的蒸气补充维护稳定的燃烧。
    除了可燃液体外,某些能蒸发出蒸气固体,如石蜡、樟脑、萘等,其表面上所产生的蒸气可以达到一定的浓度,与空气混合而成为可燃气体混合物,若与明火接触,也能出现闪燃现象。
(2)着火与燃烧
    可燃物质在空气充足的条件下,达到一定温度与火源接触即行着火,移去火源后仍能持续燃烧达5min以上,这种现象称为点燃。点燃的最低温度称为着火点。如木材的着火点为295℃。

物质名称 燃点(℃) 物质名称 燃点(℃)
黄磷 34-60 布匹 200
松节油 5 麦草 200
樟脑 70 20
灯油 8 豆油 220
赛璐珞 100 烟叶 220
橡胶 120 松木 250
纸张 130 胶布 32
漆布 16 涤纶纤维 390
蜡烛 190 棉花 2

    可燃液体的闪点与燃点的区别:在燃点时燃烧的不仅是蒸气,而是液体(即液体已达到燃烧的温度,可提供保持稳定燃烧的蒸气)。在闪点时移去火源后闪燃即熄灭,而在燃点时则能继续燃烧。
    控制可燃物质的温度在燃点以下是预防发生火灾的措施之一。在火场上,如果有两种燃点不同的物质处在相同的条件下,受到火源作用时,燃点低的物质首先着火。用冷却法灭火,其原理就是将燃烧物质的温度降到燃点以下,使燃烧停止。
(3)自燃和自燃点
    自燃:可燃物质受热升温而不需明火作用就能自行燃烧的现象。
    自燃点:自燃的最低温度称为自燃点。
    自燃现象可分为受热自燃和本身自燃两种。
    a、受热自燃。可燃物质虽然未与明火接触,但在外部热源的作用下使温度达到其自燃点而发生着火燃烧的现象称作受热自燃。
    在石油化工生产中,由于可燃物靠近高温设备管道,加热或烘烤过度,或者可燃物料泄漏到未保温的高温设备管道等原因,均可导致可燃物自燃着火。
    b、本身自燃。某些物质在没有外来热源的作用下,由于物质内部所发生的化学或生化的过程而产生热量,这些热量在适当的条件下会逐渐积聚,使物质温度上升,达到自燃点而燃烧。这种现象称为本身自燃或自热燃烧。能引起本身自燃的物质有植物油、油脂类、煤、硫化铁等其它化学物质。
    影响自燃点的因素有压力、组分、催化剂、可燃物质的化学结构等。一般来说,压力越高,自燃点越低;活性催化剂能降低物质的自燃点;混合气体中氧浓度增高,将使自燃点降低;各种固体粉碎的越细,自燃点也越低;饱和碳氢化合物的自燃点高于其相应的不饱和化合物的自燃点;芳香族碳氢化合物的自燃点高于含有同数碳原子脂肪族碳氢化合物的自燃点,正位结构物质的自燃点低于异构物质的自燃点。
    物质的燃点、自燃点和闪点的关系:
    易燃液体的燃点比闪点约高1~5℃,而闪点愈低,二者的差距愈小。苯、二硫化碳、丙酮等的闪点都低于0℃。在开口的容器中作实验时,很难区别出它们的闪点与着火。可燃液体中闪点在100℃以上者,燃点与闪点的差数可达30℃或更高。
    由于易燃液体的燃点与闪点很接近,所以在估计这类液体有火灾危险性时,只考虑闪点就可以了。一般来说,液体燃料的密度越小,闪点越低,而自燃点越高;液体燃料的密度越大,闪点越高,而自燃点越低。

几种液体燃料的自燃点和闪点比较

物质 闪点/℃ 自燃点/℃
汽油 <2 510-530
煤油 28-4 380-42
轻柴油 45-120 350-380
重柴油 >120 300-330
蜡油 >120 300-320
渣油 >120 230-240