一、燃燒類型分類
按照燃燒形成的條件和發(fā)生瞬間的特點(diǎn),可分為四種類型。
(一)閃燃
閃燃是指易燃或可燃液體(包括可熔化的少量固體,如石蠟、樟腦、萘等)揮發(fā)出來的蒸氣分子與空氣混合后,達(dá)到一定的濃度時(shí),遇火源產(chǎn)生一閃即滅的現(xiàn)象。發(fā)生閃燃的原因是:易燃或可燃液體在閃燃溫度下蒸發(fā)的速度比較慢,蒸發(fā)出來的蒸氣僅能維持一剎那的燃燒,來不及補(bǔ)充新的蒸氣維持穩(wěn)定的燃燒,因而一閃就滅了。但閃燃卻是引起火災(zāi)事故的先兆之一。閃點(diǎn)即是指易燃或可燃液體表面產(chǎn)生閃燃的最低溫度。
(二)著火
可燃物在與空氣共存的條件下,當(dāng)達(dá)到某一溫度時(shí),與著火源接觸即能引起燃燒,并在著火源離開后仍能持續(xù)燃燒,這種持續(xù)燃燒的現(xiàn)象叫著火。著火就是燃燒的開始,并且以出現(xiàn)火焰為特征。著火是日常生活中最常見的燃燒現(xiàn)象。如用火柴去點(diǎn)柴草、汽油、液化石油氣等,就會(huì)引起它們著火??扇嘉镩_始持續(xù)燃燒所需的最低溫度稱為著火點(diǎn),即燃點(diǎn)。
(三)自燃
可燃物質(zhì)在沒有外部火花、火焰等火源的作用下,因受熱或自身發(fā)熱并蓄熱所產(chǎn)生的自然燃燒,稱為自燃。即物質(zhì)在無外界引火源條件下,由于其本身內(nèi)部所發(fā)生的生物、物理或化學(xué)變化而產(chǎn)生熱量并積蓄,使溫度不斷上升,自然燃燒起來的現(xiàn)象。自燃點(diǎn)是指可燃物發(fā)生自燃的最低溫度。
根據(jù)熱的來源不同,可將自燃分為受熱自燃和本身自燃兩種。受熱自燃是指沒有外界明火的直接作用,而是受外界熱源影響引起的自燃。引起受熱自燃的主要原因有接觸灼熱物體、直接用火加熱、摩擦生熱、化學(xué)反應(yīng)、絕熱壓縮、熱輻射作用。本身自燃是指沒有外界熱源作用,靠物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生生物、物理、化學(xué)等作用產(chǎn)生熱量引起的自燃。引起本身自燃的原因有氧化生熱、分解生熱、聚合生熱、吸附生熱、發(fā)酵生熱。黃磷暴露于空氣中自燃是最典型的本身自燃現(xiàn)象。
部分植物或其產(chǎn)物,如干草、谷草、麥秸、稻草、三葉草、樹葉、麥芽、鋸末、甘蔗渣、苞米芯、原棉、苧麻等,部分浸油物品,如浸有油脂的棉花、棉紗、棉布、紙、麻、毛、絲綢和金屬粉末等,是常見的自燃物質(zhì)。
(四)爆炸
爆炸是指物質(zhì)由一種狀態(tài)迅速地轉(zhuǎn)變成另一種狀態(tài),并在瞬間以機(jī)械功的形式釋放出巨大的能量,或是氣體、蒸氣在瞬間發(fā)生的劇烈膨脹等現(xiàn)象。爆炸最重要的一個(gè)特征是爆炸點(diǎn)周圍發(fā)生劇烈的壓力突變,這種壓力突變就是爆炸產(chǎn)生破壞作用的原因。作為燃燒類型之一的爆炸主要指化學(xué)爆炸,關(guān)于爆炸的具體分類及其各自特點(diǎn)詳見本篇第三章第一節(jié)。
二、閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、自燃點(diǎn)的概念
氣體、液體、固體物質(zhì)的燃燒各有特點(diǎn),通常根據(jù)不同燃燒類型,用不同的燃燒性能參數(shù)來分別衡量氣體、液體、固體可燃物的燃燒特性。
(一)閃點(diǎn)
1.閃點(diǎn)的定義
在規(guī)定的試驗(yàn)條件下,液體揮發(fā)的蒸氣與空氣形成的混合物,遇火源能夠閃燃的液體最低溫度(采用閉杯法測定),稱為閃點(diǎn)。
2.閃點(diǎn)的意義
閃點(diǎn)是可燃性液體性質(zhì)的主要標(biāo)志之一,是衡量液體火災(zāi)危險(xiǎn)性大小的重要參數(shù)。閃點(diǎn)越低,火災(zāi)危險(xiǎn)性越大,反之則越小。閃點(diǎn)與可燃性液體的飽和蒸氣壓有關(guān),飽和蒸氣壓越高,閃點(diǎn)越低。當(dāng)液體的溫度高于其閃點(diǎn)時(shí),液體隨時(shí)有可能被火源引燃或發(fā)生自燃,若液體的溫度低于閃點(diǎn),則液體是不會(huì)發(fā)生閃燃的,更不會(huì)發(fā)生著火。常見的幾種易燃或可燃液體的閃點(diǎn)如表1-1-1所示。
表1-1-1?常見的幾種易燃或可燃液體的閃點(diǎn)
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名稱 | 閃點(diǎn)(℃) | 名稱 | 閃點(diǎn)(℃) |
汽油 | -50 | 二硫化碳 | -30 |
煤油 | 38~74 | 甲醇 | 11 |
酒精 | 12 | 丙酮 | -18 |
苯 | -14 | 乙醛 | -38 |
乙醚 | -45 | 松節(jié)油 | 35 |
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3.閃點(diǎn)在消防上的應(yīng)用
閃點(diǎn)是判斷液體火災(zāi)危險(xiǎn)性大小以及對(duì)可燃性液體進(jìn)行分類的主要依據(jù)??扇夹砸后w的閃點(diǎn)越低,其火災(zāi)危險(xiǎn)性也越大。例如,汽油的閃點(diǎn)為-50℃,煤油的閃點(diǎn)為38~74℃,顯然汽油的火災(zāi)危險(xiǎn)性就比煤油大。根據(jù)閃點(diǎn)的高低,可以確定生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存可燃性液體場所的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別:閃點(diǎn)<28℃的為甲類;閃點(diǎn)≥28℃至<60℃的為乙類;閃點(diǎn)≥60℃的為丙類(詳見第二篇第二章)。
(二)燃點(diǎn)
1.燃點(diǎn)的定義
在規(guī)定的試驗(yàn)條件下,應(yīng)用外部熱源使物質(zhì)表面起火并持續(xù)燃燒一定時(shí)間所需的最低溫度,稱為燃點(diǎn)。
2.常見可燃物的燃點(diǎn)
可燃物的溫度沒有達(dá)到燃點(diǎn)時(shí)是不會(huì)著火的,物質(zhì)的燃點(diǎn)越低,越易著火。某些常見可燃物的燃點(diǎn)如表1-1-2所示。
表1-1-2?幾種常見可燃物的燃點(diǎn)
物質(zhì)名稱 | 燃點(diǎn)(℃) | 物質(zhì)名稱 | 燃點(diǎn)(℃) |
蠟燭 | 190 | 棉花 | 210~255 |
松香 | 216 | 布匹 | 200 |
橡膠 | 120 | 木材 | 250~300 |
紙張 | 130~230 | 豆油 | 220 |
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3.燃點(diǎn)與閃點(diǎn)的關(guān)系
易燃液體的燃點(diǎn)一般高出其閃點(diǎn)1~5℃,且閃點(diǎn)越低,這一差值越小,特別是在敞開的容器中很難將閃點(diǎn)和燃點(diǎn)區(qū)分開來。因此,評(píng)定這類液體火災(zāi)危險(xiǎn)性大小時(shí),一般用閃點(diǎn)。對(duì)于閃點(diǎn)在100℃以上的可燃液體,閃點(diǎn)和燃點(diǎn)差值達(dá)30℃,這類液體一般情況下不易發(fā)生閃燃,也不宜用閃點(diǎn)去衡量它們的火災(zāi)危險(xiǎn)性。固體的火災(zāi)危險(xiǎn)性大小一般用燃點(diǎn)來衡量。
(三)自燃點(diǎn)
1.自燃點(diǎn)的定義
在規(guī)定的條件下,可燃物質(zhì)產(chǎn)生自燃的最低溫度,稱為自燃點(diǎn)。在這一溫度時(shí),物質(zhì)與空氣(氧)接觸,不需要明火的作用,就能發(fā)生燃燒。
2.常見可燃物的自燃點(diǎn)
自燃點(diǎn)是衡量可燃物質(zhì)受熱升溫導(dǎo)致自燃危險(xiǎn)的依據(jù)??扇嘉锏淖匀键c(diǎn)越低,發(fā)生自燃的危險(xiǎn)性就越大。某些常見可燃物在空氣中的自燃點(diǎn)如表1-1-3所示。
表1-1-3 某些常見可燃物在空氣中的自燃點(diǎn)
物質(zhì)名稱 | 自燃點(diǎn)(℃) | 物質(zhì)名稱 | 自燃點(diǎn)(℃) |
氫氣 | 400 | 丁烷 | 405 |
一氧化碳 | 610 | 乙醚 | 160 |
硫化氫 | 260 | 汽油 | 530~685 |
乙炔 | 305 | 乙醇 | 423 |
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3.影響自燃點(diǎn)變化的規(guī)律
不同的可燃物有不同的自燃點(diǎn),同一種可燃物在不同的條件下自燃點(diǎn)也會(huì)發(fā)生變化??扇嘉锏淖匀键c(diǎn)越低,發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性就越大。
對(duì)于液體、氣體可燃物,其自燃點(diǎn)受壓力、氧濃度、催化、容器的材質(zhì)和內(nèi)徑等因素的影響。而固體可燃物的自燃點(diǎn),則受受熱熔融、揮發(fā)物的數(shù)量、固體的顆粒度、受熱時(shí)間等因素的影響。
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可燃物質(zhì)受熱后,因其聚集狀態(tài)的不同,而發(fā)生不同的變化。絕大多數(shù)可燃物質(zhì)的燃燒都是在蒸氣或氣體的狀態(tài)下進(jìn)行的,并出現(xiàn)火焰。而有的物質(zhì)則不能成為氣態(tài),其燃燒發(fā)生在固相中,如焦炭燃燒時(shí),呈灼熱狀態(tài),而不呈現(xiàn)火焰。由于可燃物質(zhì)的性質(zhì)、狀態(tài)不同,燃燒的特點(diǎn)也不一樣。
一、氣體燃燒的特點(diǎn)
可燃?xì)怏w的燃燒不需像固體、液體那樣需經(jīng)熔化、蒸發(fā)過程,所需熱量僅用于氧化或分解,或?qū)怏w加熱到燃點(diǎn),因此容易燃燒且燃燒速度快。根據(jù)燃燒前可燃?xì)怏w與氧混合狀況不同,其燃燒方式分為擴(kuò)散燃燒和預(yù)混燃燒。
(一)擴(kuò)散燃燒
即可燃性氣體和蒸氣分子與氣體氧化劑互相擴(kuò)散,邊混合邊燃燒。在擴(kuò)散燃燒中,化學(xué)反應(yīng)速度要比氣體混合擴(kuò)散速度快得多。整個(gè)燃燒速度的快慢由物理混合速度決定。氣體(蒸氣)擴(kuò)散多少,就燒掉多少。人們?cè)谏a(chǎn)、生活中的用火(如燃?xì)庾鲲?、點(diǎn)氣照明、燒氣焊等)均屬這種形式的燃燒。
擴(kuò)散燃燒的特點(diǎn)為:燃燒比較穩(wěn)定,擴(kuò)散火焰不運(yùn)動(dòng),可燃?xì)怏w與氧化劑氣體的混合在可燃?xì)怏w噴口進(jìn)行。對(duì)穩(wěn)定的擴(kuò)散燃燒,只要控制得好,就不至于造成火災(zāi),一旦發(fā)生火災(zāi)也較易撲救。
(二)預(yù)混燃燒
又稱動(dòng)力燃燒或爆炸式燃燒。它是指可燃?xì)怏w、蒸氣或粉塵預(yù)先同空氣(或氧)混合,遇火源產(chǎn)生帶有沖擊力的燃燒。預(yù)混燃燒一般發(fā)生在封閉體系中或在混合氣體向周圍擴(kuò)散的速度遠(yuǎn)小于燃燒速度的敞開體系中,燃燒放熱造成產(chǎn)物體積迅速膨脹,壓力升高,壓強(qiáng)可達(dá)709.1~810.4kPa。通常的爆炸反應(yīng)即屬此種。
預(yù)混燃燒的特點(diǎn)為:燃燒反應(yīng)快,溫度高,火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤磻?yīng)混合氣體不擴(kuò)散,在可燃混氣中引入一火源即產(chǎn)生一個(gè)火焰中心,成為熱量與化學(xué)活性粒子集中源。如果預(yù)混氣體從管口噴出發(fā)生動(dòng)力燃燒,若流速大于燃燒速度,則在管中形成穩(wěn)定的燃燒火焰,由于燃燒充分,燃燒速度快,燃燒區(qū)呈高溫白熾狀,如汽燈的燃燒即是如此。若混氣在管口流速小于燃燒速度,則會(huì)發(fā)生“回火”。如制氣系統(tǒng)檢修前不進(jìn)行置換就燒焊,燃?xì)庀到y(tǒng)開車前不進(jìn)行吹掃就點(diǎn)火,用氣系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)壓回火或者漏氣未被發(fā)現(xiàn)而用火時(shí),往往形成動(dòng)力燃燒,有可能造成設(shè)備的損壞和人員傷亡。
二、液體燃燒的特點(diǎn)
易燃、可燃液體在燃燒過程中,并不是液體本身在燃燒,而是液體受熱時(shí)蒸發(fā)出來的液體蒸氣被分解、氧化達(dá)到燃點(diǎn)而燃燒,即蒸發(fā)燃燒。因此,液體能否發(fā)生燃燒、燃燒速率高低,與液體的蒸氣壓、閃點(diǎn)、沸點(diǎn)和蒸發(fā)速率等性質(zhì)密切相關(guān)。
常見的可燃液體中,液態(tài)烴類燃燒時(shí),通常具有橘色火焰并散發(fā)濃密的黑色煙云。醇類燃燒時(shí),通常具有透明的藍(lán)色火焰,幾乎不產(chǎn)生煙霧。某些醚類燃燒時(shí),液體表面伴有明顯的沸騰狀,這類物質(zhì)的火災(zāi)較難撲滅。在含有水分、粘度較大的重質(zhì)石油產(chǎn)品,如原油、重油、瀝青油等發(fā)生燃燒時(shí),有可能產(chǎn)生沸溢現(xiàn)象和噴濺現(xiàn)象。
(一)沸溢
以原油為例,其粘度比較大,且都含有一定的水分,以乳化水和水墊兩種形式存在。所謂乳化水是原油在開采運(yùn)輸過程中,原油中的水由于強(qiáng)力攪拌成細(xì)小的水珠懸浮于油中而成。放置久后,油水分離,水因比重大而沉降在底部形成水墊。