第二章:燃烧的基本原理与灭火的基本的方法
第一节:燃烧的基本原理
火灾是在时间和空间上失去控制的燃烧,因此,火灾是一种燃烧现象,研究火灾就必须研究燃烧现象。
一、燃烧的本质
燃烧,俗称“着火”。人们通过长期用火实践和大量的科学实验证明,燃烧是可燃物质与氧化剂作用发生的一种放热发光的剧烈化学反应,通俗地说燃烧就是放热发光的化学反应过程。
因此,国标(GB5907—86)规定:燃烧是可燃物与氧化剂发生作用的放热反应,通常伴有火焰、发光和发烟现象。可燃物在燃烧过程中,生成了与原来物质完全不同的新物质。
C + O 燃烧  CO2
2H2 + O  燃烧 2H2O
CH4 + 2O 燃烧    CO+ 2H2O
燃烧不仅在空气中(氧)存在时能发生,有的可燃物在其它氧化剂中也能发生燃烧。例如,氢就能在中燃烧:
              H2 + CL2   燃烧  2HCL
燃烧具有三个特征,即化学反应、放热和发光。通电的电炉和灯泡虽然有发光和放热现象,但没有进行化学反应,只是进行了能量的转化,故不是燃烧;生石灰遇水发生了化学反应,并且放出了大量的热,但它没有发光现象,它也不是燃烧。这些现象虽然不是燃烧,但在一定条件下,可作为着火源引起燃烧或引发火灾。
二、燃烧的基本条件
燃烧需要一定的条件,如果不具备一定的条件,燃烧就不会发生。人们在同火灾长期斗争的实践中发现,任何物质灭火的基本方法是要发生燃烧,必须具备下列三个基本条件(亦称三要素):即可燃物、氧化剂和温度(着火源)
    (一)可燃物
    凡能在空气、氧气或其它氧化剂中发生燃烧反应的物质,都称为可燃物。如木材、氢气、汽油、煤碳、纸张、硫等等。可燃物如果按其化学组成,可分为无机可燃物和有机可燃物两大类;从数量上讲,绝大部分可燃物为有机物,少部分为无机物。按其所处的状态,又可分为可燃固体、可燃液体和可燃气体三大类。对于这三种状态的可燃物来说,其燃烧难易程度是不同的,一般是气体比较容易燃烧,其次是液体,最后是固体。可燃物是燃烧不可缺少的一个首要条件,是燃烧的内因,没有可燃物,燃烧根本不能发生。
    (二)助燃物(氧化剂)
    凡是与可燃物质相结合并能帮助、支持和导致着火或爆炸的物质,称为助燃物。助燃物,实质上是氧化剂,氧化剂是一种能氧化其它物质而本身被还原的物质。氧化剂的种类很多,最常见的就是氧气。空气、氯、溴、氯酸钾、过氧化钠等都是氧化剂,都能帮助和支持燃烧。
    人们通常所说的助燃物是指空气,因为空气中存在约五分之一(约21%)体积的氧,故一般可燃物在空气中遇点火源都能燃烧。燃烧时,可燃物与氧化剂发生剧烈地氧化还原反应,在反应中,可燃    物被氧化,氧化剂被还原。
    (三)点火源
    凡是能够使可燃物与助燃物发生燃烧反应的能量来源统称为点火源。这种能量既可以是热能、光能、电能、化学能,也可以是机械能。点火源温度越高,越容易引起可燃物燃烧。根据点火源产生能量的来源不同,点火源一般可分为直接火源和简接火源:
1、直接火源
(1)、明火:指生产、生活中的炉火、焊接火、吸烟火,撞击、磨擦产生的火,机动车排气管的火星、飞火等。明火是最常见而且是比较强的点火源,也是最危险的点火源。
(2)、电弧、电火花:指电器设备、电气线路、电气开关短路或漏电产生的火花;电话、手机、BP机等通信工具开关产生的电火花等;还有静电火花,如人体与化纤衣服摩擦产生的静电火花。这些电火花都能引起可燃性气体、液体蒸气和易燃固体物质着火。
(3)、雷电:瞬间高压放电的雷击能引燃任何可燃物。
2、间接火源
(1)、高温:指高温加热、烘烤、积热不散、机械故障发热等由于蓄热而产生较高温度,如金属焊割时的熔渣、发热的白炽灯、烧红的铁块、长时间通电的电熨斗等。
(2)、光辐射:如太阳光、凸玻璃聚光热等。这种热能只要具有足够的温度,就能点燃可燃物质,从而引发火灾。
(3)、自燃起火:指既无明火又无外来热源的情况下,物质本身自行发热、燃烧起火。如黄磷在空气中会自行起火,钾、钠等金属遇水会着火。
    (四)、燃烧的充分条件
要发生燃烧必须同时具备燃烧的三个要素,缺一不可。但是在某些情况下,虽然具备了燃烧的三个要素,也不一定能发生燃烧。如果可燃物的数量不够,氧气不足或点火源的热量不大,温度不够,燃烧也不能发生。所以,要发生燃烧,除了上述三个基本条件外,还必须具备以下充分条件。
第一,一定数量的可燃物
首先,要发生燃烧,必须有足够数量的可燃物质。如果在空气中的可燃气体或蒸气的浓度不够,燃烧就不会发生。例如:在一般气温下用火柴去点汽油和柴油时,汽油立即燃烧起来,而柴油却不能燃烧。为什么柴油不能燃烧呢?这是因为柴油在一定气温下挥发到空气中的蒸气数量很少,还没有达到燃烧的浓度。也就是说,虽有可燃物质,但其浓度不够,即使有空气(氧)和引火源的接触,也不能发生燃烧。
第二,一定比例的助燃物
    要使可燃物质燃烧,必须供给足够的助燃物,否则,燃烧就会逐渐减弱,直至熄灭,也就是说助燃物质的数量不够,也不能发生燃烧。例如:点燃的蜡烛用玻璃钟罩罩起来,不让周围的空气进入,这样经过较短的时间,蜡烛就会熄灭。通过对玻璃罩内的气体的分析,发现这些气体中还含有16%的氧气,这说明一般可燃物在空气中的含氧量低于16%的条件下,就不能发生燃烧。
    第三,一定能量的点火源
    要发生燃烧,引火源必须有一定的温度和足够的热量,否则燃烧也不能发生。例如:从
烟囱冒出来的火星温度约为600℃如果这些火星落在易燃的柴草或刨花上,就能引起燃烧,这说明这些火星所具有的温度和热量能引燃这些物质。如果这些火星落在大块木材上,就会很快熄灭,不能引起燃烧,这说明落在大块木材上的火星虽有相当高的温度。但缺乏足够的热量。因此不能引起大块木材燃烧。
第四,要发生燃烧,必须使燃烧的三个要素相互结合、相互作用,否则燃烧就不能发生。譬如,在我们房间内有桌椅、窗等可燃物质,有充满空间的空气,有火源、电源,构成了燃烧的三个要素,可是并没有发生燃烧现象。这就是因为这些条件没有互相作用,火源没有点燃桌椅板凳等可燃物质,火当然就烧不起来。