燃烧的条件及特性

（一）燃烧及燃烧条件

燃烧是同时伴有热和光发生的剧烈氧化还原反应。在氧化还原反应中，一种物质失去电子被氧化，而另一种物质则得到电子被还原，两种物质得失电子的数量相等。例如，金属镁在空气中燃烧时失去两个电子被氧化，氧则得到两个电子被还原。

在日常生活和生产中常见的燃烧现象，大多是可燃物质和空气中的氧进行剧烈氧化还原反应，但燃烧反应并非都要有氧参加。例如，铁或氢在氯气中的燃烧，氯得到了电子被还原，而铁和氢失去电子被氧化。这里的氧化剂是氯气，其他的氧化剂与可燃物接触也有可能发生剧烈氧化还原反应而引起燃烧。从化学原理看，一切燃烧现象均是氧化还原反应，但氧化还原反应并不都属于燃烧现象。

燃烧必须具有三个特征：剧烈的氧化还原反应；放出大量热；发出光。

根据这三个特征可以把燃烧现象和其他现象区别开来。例如，铜与硝酸反应生成硝酸铜是氧化还原反应，在反应中没有放出大量热并同时发出光，故不属燃烧反应，钨丝灯泡通电后发出光并有热量产生，但没有发生氧化还原反应，也不属燃烧。

燃烧现象发生必须具备三个条件：

（1）有可燃物存在。它们可以是固态的，如硫磺、金属粉末等；或是液态的，如酒精、汽油、苯等；也可以是气态的，如氢气、乙炔、一氧化碳等。

（2）有助燃物存在，即有氧化剂存在。常见的氧化剂有空气（其中的氧）、纯氧或其他具有氧化性的物质。

（3）有能导致着火的能源，即点火源。如明火、摩擦撞击火花、高温表面、电气火花、静电火花、化学反应热、绝热压缩、光和射线、雷电火花等。

燃烧的三个条件也称为燃烧三要素，缺一不可。但有时三个条件都具备了，燃烧也不一定发生。这是因为可燃物未达到一定的浓度，助燃物数量不够，点火源没有足够的强度（温度和热量）等。

近代燃烧理论认为燃烧是一种自由基的连锁反应，燃烧除具备上述二要素外，还必须保证可燃物和助燃物之问的连锁反应不受干扰，即“不受抑制的连锁反应”，这便是燃烧的第四个条件。

若控制或消除燃烧条件的任何一个或达不到上述要求，燃烧便会停止。根据这个原理就可以设法防火和灭火。

（二）燃烧的形式

可燃物质由于状态不同，在空气中燃烧的形式也不完全相同。

可燃气体按燃烧过程，可分为混合燃烧和扩散燃烧两种。可燃气体和空气或氧气预先混合后的燃烧，称为混合燃烧。混合燃烧的速度快，温度也高，通常混合气体的爆炸就属于这一种。可燃气体从管中放出，与空气中的氧分子互相扩散，边混合边燃烧，这种称为扩散燃烧。

可燃液体通常不是液体本身直接燃烧，而是在热源作用下液体蒸发产生的蒸气与空气（氧气）混合发生氧化着火燃烧，这种形式的燃烧称蒸发燃烧。

很多固体和不挥发性液体，受热后先分解产生可燃气体，再与氧气发生氧化反应而燃烧，这种燃烧称分解燃烧。

有些固体物质如木材，热分解后剩下碳时，其燃烧是在表面上进行的，这种称为表面燃烧。金属的燃烧属于这一类。木材的燃烧是分解燃烧与表面燃烧交替进行的。

前面几种燃烧都有火焰产生，表面燃烧一般不产生火焰。

（三）燃烧过程

由于可燃物质的燃烧一般是在气相状态下进行的，不同状态的物质其燃烧过程也有所差异。气体受热后，直接与氧气发生氧化、分解，并使其达到着火点而燃烧。气体最易燃烧，可在短时间内全部烧尽。液体在火源作用下，先蒸发成蒸气，再氧化、分解、燃烧。固体燃烧，若是简单固体物质，如硫、磷受热后先熔化（并有蒸发），继而蒸发为蒸气而燃烧；对复杂的固体物质，如木材受热后先熔化、蒸发或分解，生成气态或液态物质，然后气态和液态产物的蒸气再氧化燃烧。

（四）燃烧的种类

燃烧按照瞬间发生的特点及要素构成的条件，可分为着火、闪燃、自燃三种类型。了解每种燃烧的特性，对评定可燃物质火灾危险性及采取相应的防火措施具有重要意义。(www.xing528.com)

1.着火

可燃物质在有空气存在的情况下，受到外界火源直接作用而发生持续燃烧的现象叫着火。着火是日常生活中最常见的一种燃烧现象，通常以出现火焰为特征。

可燃物质开始持续燃烧所需的最低温度，叫做该物质的着火点或燃点。例如，木材的燃点为295℃。燃点不是物质固定的物理常数，而随着一些外界条件变化而变化。如测试方式、物质物理状态、环境条件等。

2.闪燃

任何液体表面都有蒸气存在，其浓度取决于液体的温度。可燃液体表面上的蒸气与空气形成的混合可燃气体，遇明火发生瞬间火苗或闪火的现象叫闪燃。闪燃是由于液体表面上的蒸气瞬间燃烧后，新的蒸气来不及补充，故燃烧瞬间熄灭。

可燃液体发生闪燃时液体的最低温度叫闪点。液体的温度达到闪点时只发生瞬间燃烧，当温度升高时可能发生持续燃烧，液体能发生持续燃烧的最低温度叫燃点，故液体的燃点高于其闪点。对于易燃液体来说，二者一般只相差1～5℃，而可燃液体可能相差几十摄氏度。

闪点是评价可燃液体燃烧危险性大小的重要参数。在《危险货物分类和品名编号》中的第3类易燃液体就是以闪点划分的，规定：闭杯闪点不高于60.5℃、开杯闪点不高于65.6℃的液体或液体混合物，或是在溶液或悬浮液中含有固体的液体，都为易燃液体即危险物质。

闪点是对可燃液体而言的，但某些固体在室温下或略高于室温即能蒸发或升华的也有闪点，如硫、萘和樟脑等。

可燃液体闪点可用实验方法测定，常用的闪点测定仪有开杯式和闭杯式两种，因此闪点有开杯闪点和闭杯闪点之分。开杯式是盛装样品的容器在测试过程中是敞口的，而闭杯式则是封闭的。一般来说同一液体的开杯闪点高于其闭杯闪点。

3.自燃

可燃物质在无外界火源的直接作用下，由于受热或自行发热而引起持续燃烧的现象叫自燃。自燃由于热源的不同，分为受热自燃和自热自燃两种。

1）受热自燃

可燃物质虽未与火源直接接触，但在外部热源作用下，由于传热而使温度升高，当热量积蓄，温度升高达到一定值而着火燃烧的现象叫受热自燃。例如，可燃物质接触高温设备、烘烤过度、熬炼油料、机械转动部件润滑不良摩擦生热、电气设备过载而引起温度升高等，都可能引起自燃的发生。

2）自热自燃

某些物质在没有任何外界热源作用下，由于其内部发生的物理、化学或生化反应过程放出热量，这些热量在适当条件下逐渐积累，温度升高，当达到一定温度而自行燃烧的现象称自热自燃。自燃物质都是指这一类。

自热自燃的物质按发热原因可分为四类。

（1）氧化发热引起的自燃。如油脂类，主要是不饱和油脂，当棉纱、木屑等被其浸渍过后，很容易在空气中发生自燃；金属硫化物（如硫化铁）极易在空气中氧化放热而引起自燃；化工生产过程，如果有硫化氢存在，铁制设备和容器容易受腐蚀而生成硫化铁，遇到空气时，便有可能引起自燃，如果设备内有爆炸性物质，还会引起爆炸。

（2）分解放热引起的自燃。如硝化棉，由于本身不稳定，在常温下即能分解放热，当热量积累，温度升高到180℃时，就会自燃起火。所以市售或储存的硝化棉应浸润在乙醇或异丙醇溶液中，提高其稳定性，防止发生自燃。

（3）聚合、发酵热引起的自燃。例如，丁二烯、苯乙烯、丙烯酸等一些高分子单体，在储存中由于未加阻聚剂或加入量不足，会发生自聚，放出大量热量，使系统压力升高，导致容器或管道破裂，高温物料泄漏出来遇空气而自燃。受热、接触空气或氧气会加速聚合，故在储存时应采取氮封、加阻聚剂、设冷却降温设施、尽量缩短储存时间等措施，防止聚合。潮湿的木屑、干草、饲料、鱼粉等物质堆积在一起，因细菌活动放出热量，当散热不良时，热量积累，温度升高到一定值也会发生自燃。

（4）其他化学类物质的自燃。这类自燃物质有三种类型：一是接触空气而自行燃烧，这些物质一般自燃点较低，遇空气会迅速氧化并放出大量热量，如黄磷、磷化氢遇空气即会自燃；二是忌水性物质，这类物质接触水分会激烈反应，放热产生高温并放出可燃气体，从而引起燃烧，如金属钾、钠、磷化氢、硼氢化物等遇水都会燃烧；三是相互混合能引起自燃，这类一般发生在强氧化剂和可燃的还原剂、有机物的混合接触，如压缩氧、硝酸、过氧化钠、漂白粉等氧化剂遇到有机物时会发生剧烈的氧化还原反应，因反应剧烈放热而使有机物燃烧。

可燃物质发生自燃的最低温度称该物质的自燃点，也叫引燃温度。能发生自燃的物质，其自燃点越低，越易引起自燃，火灾危险性越大。但自燃点不是一个恒定的物理常数，随压力、组成、催化剂、固体物料的粉碎度、点火延迟时间等因素的变化而变化。如压力越高，物质的自燃点越低。固体可燃物粉碎得越细，其自燃点越低。可燃气体与空气混合，其组成不同，自燃点不完全相同，当组成处在化学计量浓度时，自燃点最低。活性催化剂能降低物质的自燃点，而钝性催化剂则提高物质的自燃点。点火延迟时间是指在测定自燃点时，把试样投进样品瓶的时间和样品在烧瓶中开始着火的时间之差。点火延迟时间的对数与物质的自燃点（用T/K表示）成反比。