燃烧现象和燃烧条件

出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第一卷》第175页（3346字）

(一)氧化与燃烧

1．物质的氧化与燃烧现象

物质的氧化反应现象是普遍存在的，由于反应的速度不同，可以体现为一般的氧化现象和燃烧现象。当氧化反应速度比较慢时，例如油脂或煤堆在空气中缓慢与氧的化合，铁的氧化生锈等，虽然在氧化反应时也是放热的，但同时又很快散失掉，因而没有发光现象。如果是剧烈的氧化反应，放出光和热，即是燃烧。例如由于散热不良，热量积聚，不断加快煤堆的氧化速度，使温度升高至自燃点而导致煤堆的燃烧；铁在通常情况下被认为是不可燃物质，然而赤热的铁块在纯氧中却会剧烈氧化燃烧，等等。这就是说，氧化和燃烧都是同一种化学反应，只是反应的速度和发生的物理现象(热和光)不同。在生产和日常生活中发生的燃烧现象，大都是可燃物质与空气(氧)的化合反应，也有的是分解反应。

简单的可燃物质燃烧时，只是该物质与氧的化合，例如炭和硫的燃烧反应。其反应式为：

C+O₂→CO₂+Q

S+O₂→SO₂+Q

复杂物质的燃烧，先是物质受热分解，然后发生化合反应。例如，丙烷和乙炔的燃烧反应：

而含氧的炸药燃烧时，则是一个复杂的分解反应。例如，硝化甘油的燃烧反应：

4C₃H₅(ONO₂)₃=12CO₂+10H₂O+O₂+6N₂

2．燃烧的氧化反应

现已知道，燃烧是一种放热放光的氧化反应，例如：

最初，氧化被认为仅是氧气与物质的化合，但现在则被理解为：凡是物质的元素失去电子的反应就是氧化反应。反应中，失掉电子的物质被氧化，而获得电子的物质被还原。以氯和氢的化合为例，其反应式如下：

氯从氢中取得一个电子，因此，氯在此反应中即为氧化剂。这就是说，氢被氯所氧化并放出热量和呈现出火焰，此时虽然没有氧气参与反应，但发生了燃烧。又如铁能在硫中燃烧，铜能在氯中燃烧，虽然铁和铜没有和氧化合，但所发生的反应是激烈的氧化反应，并伴有热和光发生。

放热、发光和氧化反应是燃烧现象的三个特征，据此可区别燃烧现象与其他的氧化现象。例如，灯泡中的灯丝当电流通时时，虽然同时放热发光，但没有氧化反应，而是由电能转化为电阻热能的能量转换，属物理现象。还有前述铁的缓慢氧化，没有同时放热发光现象，都不属于燃烧。

(二)燃烧的条件

1．燃烧的必要条件

燃烧是有条件的，它必须是可燃物质、氧化剂和火源这三个基本条件同时存在并且相互作用才能发生。也就是说，发生燃烧的条件必须是可燃物质和氧化剂共同存在，并构成一个燃烧系统；同时，要有导致着火的火源。

(1)可燃物。物质被分成可燃物质、难燃物质和不可燃物质三类。可燃物质是指在火源作用下能被点燃，并且当火源移去后能继续燃烧，直到燃尽的物质，如汽油、木材、纸张等。难燃物质是在火源作用下能被点燃并阴燃，当火源移去后不能继续燃烧的物质，如聚氯乙烯、酚醛塑料等。不可燃物质是在正常情况下不会被点燃的物质，如钢筋、水泥、砖、瓦、灰、砂、石等。可燃物质是防爆与防火的主要研究对象。

凡是能与空气、氧气和其他氧化剂发生剧烈氧化反应的物质，都称为可燃物质。可燃物的种类繁多，按其状态不同可分为气态、液态和固态三类，一般是气体较易燃烧，其次是液体，再次是固体；按其组成不同可分为无机可燃物质和有机可燃物质两类。可燃物较多为有机物，少数为无机物。

无机可燃物质主要包括某些金属单质如生产中常见的铝、镁、钠、钾、钙，以及某些非金属单质，如磷、硫、碳；此外，还有一氧化碳、氢气等。有机可燃物质种类繁多，大部分都含有碳、氢、氧元素，有些还含有少量的氮、硫、磷等。其中，碳是主要成分，其次是氢，它们在燃烧时放出大量热量。硫和磷的燃烧产物会污染环境，对人体有害。

(2)氧化剂。凡具有较强的氧化性能，能与可燃物发生氧化反应的物质称为氧化剂。

氧气是最常见的一种氧化剂，由于空气中含有21%的氧气，因此，人们的生产和生活空间，普遍被这种氧化剂所包围。多数可燃物能在空气中燃烧，也就是说，燃烧的氧化剂这个条件广泛存在着，而且采取防火措施时，在人们工作和生活的场所，它不便被消除。此外，生产中的许多元素和物质如氯、氟、溴、碘，以及硝酸盐、氯酸盐、高锰酸盐、双氧水等，都是氧化剂。

(3)着火源。具有一定温度和热量的能源，或者说能引起可燃物质着火的能源称为着火源。

生产和生活中常用的多种能源都有可能转化为着火源。例如，化学能转化为化合热、分解热、聚合热、着火热、自燃热；电能转化为电阻热、电火花、电弧、感应发热、静电发热、雷击发热；机械能转化为摩擦热、压缩热、撞击热；光能转化为热能，以及核能转化为热能。同时，这些能源的能量转化可能形成各种高温表面，如灯泡、汽车排气管、暖气管、烟囱等。还有自然界存在的地热、火山爆发，等等。几种着火源的温度见表2－3－8。

表2－3－8 几种着火源的温度

2．燃烧的充分条件

在研究燃烧的条件时还应当注意到，上述燃烧三个基本条件在数量上的变化，也会直接影响燃烧能否发生和持续进行。例如，氧在空气中的浓度降低到16%～14%时，木材的燃烧即停止。又如，着火源如果不具备一定的温度和足够的热量，燃烧也不会发生。例如，锻件加热炉燃煤炭时飞贱出的火星可以点燃油棉丝或刨花，但如果溅落在大块木材上，就会发现它很快熄灭了，不能引起木材的燃烧，这是因为火星虽然有超过木材着火的温度，但却缺乏足够热量的缘故。实际上，燃烧反应在可燃物、氧化剂和着火源等方面都存在着极限值。因此，燃烧的充分条件有以下几方面。

(1)一定的可燃物浓度。可燃气体或蒸气只有达到一定的浓度时才会发生燃烧。例如，氢气的浓度低于4%时，便不能点燃；煤油在20℃时，接触明火也不会燃烧，这是因为在此温度下，煤油蒸气的数量还没有达到燃烧所需浓度的缘故。

(2)一定的含氧量。几种可燃物质燃烧所需要的最低含氧量如表2－3－9所示。

表2－3－9 几种可燃物燃烧所需要的最低含氧量

(3)一定的着火源能量，即能引起可燃物质燃烧的最小着火能量。某些可燃物的最小着火能量如表2－3－10所示。

表2－3－10 某些可燃物的最小着火能量

(4)相互作用。燃烧的三个基本条件须相互作用，燃烧才能发生和持续进行。

综上所述，燃烧必须在必要、充分的条件下才能进行。