燃烧过程及形成机理分析

（一）燃烧过程

可燃物质燃烧实际上是物质受热分解出的可燃性气体在空气中燃烧，因此可燃物质的燃烧多在气态下进行。

由于可燃物质的聚集状态不同，当其接近火源时变化也不同。气体最容易燃烧，其燃烧所需的热量只用于本身的氧化分解，并使其达到燃点。液体在火源作用下，首先使其蒸发，然后可燃气体氧化、分解进行燃烧。在固体燃烧中，如果是简单物质硫、磷等，受热时首先熔化，然后蒸发成蒸汽进行燃烧，并有分解过程。如果是复杂物质，在受热时首先分解，析出气态和液态产物，然后气态产物和液态产物的蒸汽着火燃烧。

诱导期在安全上有实用价值。在可燃气体存在的车间中使用的防爆照明，当灯管破裂或密封性丧失时，即使能自动切断电路熄灭，但灼热的灯丝自3000℃冷到室温还需要一定的时间，此时爆炸的可能性取决于可燃气体的诱导期。对于诱导期较长的甲烷或汽油蒸气（数秒），普通灯丝不致有危险，但对于诱导期很短的氢（0.01s）就需要寻求冷却得特别快的特殊材料做灯丝，才能保证安全。

（二）燃烧形式

由于可燃物质存在的状态不同，可分为均一系燃烧和非均一系燃烧。均一系燃烧指的是燃烧反应在同一相中进行，如氢气在氧气中燃烧。与其相反的燃烧反应在二相间即是非均一系燃烧，如石油、木材和塑料等液体和固体的燃烧。

可燃性气体的燃烧有混合燃烧和扩散燃烧之分。可燃性气体预先同空气（或氧气）混合，而后进行的燃烧即为混合燃烧。若可燃性气体与周围空气一边混合一边燃烧，则称为扩散燃烧，如可燃性气体自管中喷出在管口发生的燃烧，即为扩散燃烧。

混合燃烧反应迅速，火焰传播速度也快，化学爆炸即属于这种形式。在扩散燃烧中，由于氧进入反应带只是部分参与反应，所以常产生不完全燃烧的炭黑。

可燃液体的燃烧有蒸发燃烧和分解燃烧之分。液体蒸发产生的蒸汽进行燃烧叫蒸发燃烧。难挥发可燃液体的燃烧是受热后分解产生的可燃性气体进行燃烧，故称为分解燃烧。液体的蒸发燃烧和分解燃烧的原理和气体燃烧是相同的。

可燃固体燃烧，如木材和煤的燃烧，是由分解产生的可燃气体的燃烧，因此属于分解燃烧。像硫黄和萘这类可燃固体的燃烧，是先熔融蒸发而后进行燃烧。因此可看作蒸发燃烧。固体燃烧一般有火焰产生，故又称火焰型燃烧。当可燃固体燃烧到最后，分解不出可燃气体时，就剩下炭，此时没有可见火焰，燃烧转为表面燃烧或叫均热型燃烧。金属的燃烧也是一种表面燃烧。此外根据燃烧的起因和剧烈程度的不同，又有闪燃、着火以及自燃的区别。

1.着火与着火点

可燃物质在空气充足的条件下，温度超过某个数值时，与火源接触即行着火，火源移去后，仍能继续燃烧。将火源移去后仍能继续燃烧的最低温度称为该物质的着火点或燃点。物质燃点的高低，反映了这个物质火灾危险性的大小。

2.闪燃与闪点

各种液体的表面都有一定量的蒸汽，蒸汽的浓度取决于该液体的温度。在一定温度下，可燃液体的蒸汽与空气混合而成的气体混合物，一遇火源即产生一闪即灭的瞬间燃烧，这种燃烧现象称为闪火或闪燃。液体发生闪燃时最低温度即为液体的闪点，某些液体的闪点如表2-1所示。

一般称闪点小于或等于45℃的液体为易燃液体，闪点大于45℃的液体为可燃液体。(www.xing528.com)

3.自燃与自燃点

可燃物质不需火源接近便能自行着火的现象称自燃，此时的最低温度称为自燃点。某些物质的自燃点见表2-2。

表2-1　某些可燃液体的闪点

表2-2　某些气体及液体的自燃点

自燃现象可分为受热自燃和本身自燃两种。

（1）受热自燃

可燃物质虽然未与明火接触，但在外部热源的作用下使温度达到其自燃点而发生着火燃烧的现象称作受热自燃。

在石油化工生产中，由于可燃物靠近高温设备管道，加热或烘烤过度，或者可燃物料泄漏到未保温的高温设备管道等原因，均可导致可燃物自燃着火。

（2）本身自燃

某些物质在没有外来热源的作用下，由于物质内部所发生的化学或生化的过程而产生热量，这些热量在适当的条件下会逐渐积聚，使物质温度上升，达到自燃点而燃烧。这种现象称为本身自燃或自热燃烧。能引起本身自燃的物质有植物油（油脂类）、煤、硫化铁等其他化学物质。

影响自燃点的因素有压力、组分、催化剂、可燃物质的化学结构等。一般来说，压力越高，自燃点越低；活性催化剂能降低物质的自燃点；混合气体中氧浓度增高，将使自燃点降低；各种固体粉碎得越细，自燃点也越低；饱和碳氢化合物的自燃点高于其相应的不饱和化合物的自燃点；芳香族碳氢化合物的自燃点高于含有同数碳原子脂肪族碳氢化合物的自燃点，正位结构物质的自燃点低于异构物质的自燃点。

（3）物质的燃点、自燃点和闪点的关系

易燃液体的燃点约高于闪点1℃～5℃，而闪点愈低，二者的差距愈小。苯、二硫化碳、丙酮等的闪点都低于0℃，这一差数只有1℃左右。在开口的容器中做实验时，很难区别出它们的闪点与着火。可燃液体中闪点在100℃以上者，燃点与闪点的差数可达30℃或更高。

由于易燃液体的燃点与闪点很接近，所以在估计这类液体有火灾危险性时，只考虑闪点就可以了。一般来说，液体燃料的密度越小，闪点越低，而自燃点越高；液体燃料的密度越大，闪点越高，而自燃点越低。