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防火防爆技术燃烧发生必要条件的分析

时间:2026-01-26 理论教育 晴浪 版权反馈
【摘要】:燃烧的条件是指制约燃烧发生和发展变化的因素。燃烧反应想要发生,必须要有氧化剂和还原剂参加,另外还要有发生燃烧的能源。可燃物、助燃物和点火源是构成燃烧的三个要素,缺一不可。这说明燃烧要想发生,既要具备“质”的方面的条件,也要具备“量”的方面的条件才能进行。

经过后续科学家的不断研究,指出燃烧是可燃物与氧化剂作用产生的放热反应,通常伴有火焰、发光和(或)发烟现象;简而言之,燃烧是一种放热、发光的化学反应。它服从于化学动力学、化学热力学定律以及质量守恒和能量守恒等基本定律,但其放热、发光、发烟等基本特征表明它不同于一般的氧化还原反应,根据这些特征,可以区别燃烧现象与其他氧化现象。

例如日常常见的灯泡中的钨丝通电后,会同时发光、放热,但这并不是一种燃烧现象,因为它没有发生化学反应。又如铁生锈,虽然发生了氧化反应放出热量,但放出的热量不足以使产物发光,所以也不是燃烧现象。而像煤、木炭点着后即发生碳、氢等元素的氧化反应,同时放热、发光、产生新物质,这就是一种燃烧现象。

燃烧的条件是指制约燃烧发生和发展变化的因素。燃烧反应想要发生,必须要有氧化剂和还原剂参加,另外还要有发生燃烧的能源。也就是说,燃烧必须具备以下要素:①要有可燃物;②要有助燃物;③要有点火源。

1.可燃物

一般说来,不论是固体、液体还是气体,凡是能在空气、氧气或其他氧化剂中发生燃烧反应的物质都称为可燃物,否则称不燃物。可燃物既可以是单质,如碳、硫、磷、氢、钠、铁等;也可以是化合物或混合物,如乙醇、甲烷、木材、煤炭、棉花、纸、汽油等。

从广义上讲,可燃物应当是指所有能够燃烧的物质,但是在实际工作中,可燃物与不燃物的概念对某些物质来讲却不易划分。物质燃烧的难易程度随外界条件变化而变化,其中有两个重要影响因素:一是物质本身的表面积与体积比,如块状铝材在空气中是非燃烧体,而粉状铝不仅能燃烧,而且会发生爆炸;二是空气中的含氧量,增大空气中的含氧量,很多难燃材料会变成易燃材料,减少空气中的含氧量,易燃材料会变成难燃材料,如在纯氧中铁会发生剧烈的燃烧,而在大气环境条件下是不会燃烧的,所以习惯上还是称其为不燃物。因而从狭义上讲,可燃物应当是指在标准状态下的空气中能够燃烧的物质。

可燃物按照物理形态可以分为气体可燃物、液体可燃物和固体可燃物。

(1)气体可燃物。凡是在空气中能发生燃烧的气体,都称为可燃气体。

(2)液体可燃物。凡是在空气中能发生燃烧的液体,都称为可燃液体。

(3)固体可燃物。凡遇明火、热源能在空气(氧化剂)中燃烧的固体物质,都称为可燃固体。(https://www.xing528.com)

2.助燃物

凡能帮助和支持燃烧的物质,即能与可燃物发生反应的物质都称为助燃物,它是引起燃烧反应必不可少的条件。

燃烧是一种氧化还原反应,由氧化还原反应理论得知:失去电子的过程称为氧化,得到电子的过程称为还原;失去电子的物质称还原剂,得到电子的物质称氧化剂。因此,助燃物就是氧化剂,是直接“参与”燃烧的一些处于高氧化态、具有强氧化性的物质。其特点是易于分解并放出氧和热量,本身不一定可燃,但能导致可燃物燃烧。

常见的助燃物有空气和氧气,还有一些卤族元素(氟、氯、溴、碘)以及一些化合物如硝酸盐、氯酸盐、重铬酸盐、高锰酸盐及过氧化物等。根据它们生产储存时的火灾危险性,这些氧化剂可分为甲、乙两类。甲类的氧化剂有氯酸钠、氯酸钾、过氧化氢、过氧化钠、过氧化钾以及次氯酸钙等;乙类的氧化剂有发烟硫酸、发烟硝酸、高锰酸钾和重铬酸钠等。空气助燃的助燃性能会随着空气中的氧含量变化而变化。如空气中的氧含量大约在21%左右,当空气中的氧含量逐渐降低时,燃烧反应会逐渐减弱;当空气中氧含量降至14%左右时燃烧反应较为困难;当其中氧含量降至14%以下时,燃烧反应就很难维持;而在纯氧条件下,燃烧会变得非常猛烈,甚至能使一些平时不会燃烧的铁、铝等金属产生剧烈的燃烧。

3.点火源

点火源是指能够引起可燃物与助燃物发生燃烧反应的能量来源,有时也称着火源。点火源这一燃烧要素的实质是提供一个初始能量,在这种能量激发下,使可燃物与氧化剂发生剧烈的氧化还原反应,引起燃烧。

点火源的种类很多,常见的是热能,还有其他能量如电能、化学能、光能和机械能等,都可以起到点火源的作用。例如,常见的火焰、火星、电火花、高温物体等,都是直接释放热能的点火源;而静电放电、化学反应放热、光线照射与聚焦、撞击与摩擦、绝热压缩等则是其他能量(如电能、化学能、光能、机械能)转化成热能的点火源。已经燃烧的物质,就可成为它附近可燃物的点火源。还有一种点火源,没有明显的外部特征,而是自可燃物内部发热,由于热量不能及时失散而引起温度升高导致燃烧。这种情况可视为“内部点火源”。这类点火源造成的燃烧现象通常叫自燃。

可燃物、助燃物和点火源是构成燃烧的三个要素,缺一不可。但是,上述三个条件即使同时存在,燃烧也不一定会发生。例如,用一根火柴可以引燃一张纸,却不能引燃一块木板;再如,点燃的蜡烛用玻璃罩罩住后,不使空气进入,一会儿蜡烛就会熄灭。这说明燃烧要想发生,既要具备“质”的方面的条件,也要具备“量”的方面的条件才能进行。

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