第二节
燃烧的条件及应用

一、燃烧条件

燃烧可分为有焰燃烧和无焰燃烧。通常看到的明火都是有焰燃烧；有些固体发生表面燃烧时，有发光发热的现象，但是没有火焰的产生，这种燃烧方式是无焰燃烧。

（一）燃烧的必要条件

燃烧的发生和发展，必须具备三个必要条件，即可燃物（还原剂）、助燃物（氧化剂）和点火源（引火源），通常称为燃烧三要素。上述三个条件必须同时具备，燃烧才能发生，无论缺少哪一个条件，燃烧都不能发生。

1.可燃物（还原剂）

不论是气体、液体还是固体，也不论是金属还是非金属，无机物还是有机物，凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧反应的物质，均称为可燃物，如氢气、乙炔、酒精、汽油、木材、纸张、硫、磷、钾、钠等。可燃物按其化学组成，可分为无机可燃物和有机可燃物两大类；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。

2.助燃物（氧化剂）

凡是与可燃物结合能导致或支持燃烧的物质，都叫做助燃物，如空气（氧气）、氯气、氯酸钾、高锰酸钾、过氧化钠等。空气是最常见的助燃物，本书中如无特别说明，可燃物的燃烧都是指在空气中进行的。在一定条件下，各种不同的可燃物发生燃烧，均有本身固定的最低氧含量要求。氧含量过低，即使其他条件已经具备，燃烧仍不会发生。

3.点火源（引火源）

凡是能引起物质燃烧的点燃能源，统称为点火源。在一定条件下，各种不同的可燃物只有达到一定能量才能引起燃烧。常见的点火源有以下几种。

（1）明火。明火是指生产、生活中的炉火、烛火、焊接火、飞火等。

（2）电弧、电火花。电弧、电火花是指电气设备、电气线路、电气开关及漏电打火，电话、手机等通信工具火花，静电火花等。

（3）雷击。雷击瞬间高压放电能引燃任何可燃物。

（4）高温。高温是指高温加热、烘烤、积热不散、机械设备故障发热、摩擦发热、聚积发热等。

燃烧能发生时，三要素可表示为封闭的三角形，通常称为着火三角形，如图 2-1 所示。

要使燃烧发生，不仅需要满足三要素的条件，而且需要三者达到一定量的要求，并且存在相互作用的过程。对于有焰燃烧，还包括未受抑制的链式反应。

（二）燃烧的充分条件

1.一定的可燃物浓度

可燃气体或蒸气只有达到一定浓度，才会发生燃烧或爆炸。例如，常温下用明火接触煤油，煤油并不立即燃烧；灯用煤油在 40 ℃以下、甲醇在低于 7 ℃时，液体表面的蒸气量均不能达到燃烧所需的浓度。

2.一定的助燃物浓度

各种可燃物燃烧，均有本身固定的最低氧含量要求。例如，汽油的最低氧含量要求为14.4%，煤油为 15.0%，乙醚为 12.0%，低于这个值，即使其他必要条件已经具备，燃烧仍不会发生。常见可燃物燃烧所需要的最低氧含量见表 2-1。

3.一定的点火源能量

无论何种形式的引火源，都必须达到一定的强度才能引起燃烧反应，所需引火源的强度，取决于可燃物质的最小点火能量即引燃温度，低于这一能量，燃烧便不会发生。不同的可燃物质燃烧所需的引燃温度各不相同。如汽油的最小点火能量为 0.2 mJ，乙醚（5.1%）的最小点火能量为 0.19 mJ。常见可燃物的最小点火能量见表 2-2。

4.链式反应自由基

自由基是一种高度活泼的化学基团。能与其他自由基和分子起反应，从而使燃烧按链式反应的形式扩展，也称游离基。

研究表明，大部分燃烧的发生和发展除具备上述三个必要条件外，其燃烧过程中还存在未受抑制的自由基作中间体。多数燃烧反应不是直接进行的，而是通过自由基团和原子这些中间产物瞬间进行的循环链式反应。自由基的链式反应是这些燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象。大部分燃烧发生和发展需要四个必要条件，即可燃物、助燃物（氧化剂）、点火源（温度）和链式反应自由基，燃烧条件可以进一步用着火四面体来表示，如图 2-2 所示。四个必要条件分别对应图中四面体的四个面。

二、燃烧条件在消防中的应用

根据燃烧发生的条件，便可确定防火和灭火的基本原理。对于防火则主要是防止着火条件的形成；而对于灭火，则要破坏已形成的燃烧条件。正确应用燃烧条件是进行火灾预防和扑救的基础。

（一）根据燃烧的必要条件进行火灾预防

火灾预防就是防止火灾发生和（或）限制燃烧条件互相结合、互相作用。

1.控制可燃物

在生产生活中，可根据不同情况采取不同措施进行火灾预防。用不燃或难燃的材料代替易燃或可燃的材料；用防火涂料刷涂可燃材料，改变其燃烧性能；对于具有火灾、爆炸危险性的厂房，采取通风方法以降低易燃气体、蒸气和粉尘在厂房空气中的浓度，使之不超过最高允许浓度；将相互作用能产生可燃气体或蒸气的物质分开存放；在森林中采用防火隔离林等。

2.隔绝空气

涉及易燃、易爆物质的生产过程，应在密闭设备中进行；对有异常危险的操作过程，停产后或检修前，用惰性气体吹洗置换；对乙炔生产、甲醇氧化、TNT球磨等特别危险的生产，可充装氮气保护；隔绝空气储存某些易燃、易爆物质等。

3.消除点火源

在生活、生产中，可燃物和空气是客观存在的，绝大多数可燃物即使暴露在空气中，若没有点火源作用，也是不能着火（爆炸）的。从这个意义上来说，控制和消除点火源是防止火灾发生的关键。比如，在易产生可燃性气体的场所，应采用防爆电器，同时禁止一切火种等。

4.防止形成新的燃烧条件，阻止火势扩散蔓延

一旦发生火灾，应千方百计迅速把火灾或爆炸限制在较小的范围内，防止火势蔓延扩大。限制火灾爆炸扩散的措施，应在城乡建筑、生产工艺设计开始时就要加以统筹考虑。对于建筑的布局、结构以及防火防烟分区、工艺装置和各种消防设施的布局与配置等，不仅要考虑节省土地和投资，有利于生产、方便生活，而且更要确保安全。根据不同情况，可采取下列措施：在建筑物内设置防火防烟分区；建筑间筑防火墙、留防火间距；对危险性较大的设备和装置，采取分区隔离、露天布置和远距离操作的方法；在能形成可爆介质的厂房、库房、工段，设泄压门窗、轻质屋盖；安装安全可靠的液封井、水封井、阻火器、单向阀、阻火闸门、火星熄灭器等阻火设备；装置一定的火灾自动报警、自动灭火设备或固定、半固定的灭火设施，以便及时发现和扑救初起火灾等。

（二）根据燃烧的充分条件选择灭火方法

灭火就是控制和破坏已经形成的燃烧条件，或者使燃烧反应中的游离基消失，以迅速阻止物质的燃烧，最大限度地减少火灾损失。根据燃烧条件和同火灾做斗争的实践经验，灭火的基本原理有以下 4 种。

1.隔离法

隔离法就是将正在燃烧的物质与未燃烧的物质隔开或疏散到安全地点，燃烧会因缺乏可燃物而熄灭。这是扑灭火灾比较常用的方法，适用于扑救各种火灾。

在灭火中，根据不同情况，可具体采取下列方法：

关闭可燃气体、液体管道的阀门，以减少和阻止可燃物进入燃烧区；将火源附近的可燃、易燃、易爆和助燃物品搬走；排除生产装置、容器内的可燃气体或液体；设法阻挡流散的液体；拆除与火源毗连的易燃建（构）筑物，形成阻止火势蔓延的空间地带；用高压密集射流封闭的方法扑救井喷火灾等。

2.窒息法

窒息法就是隔绝空气或稀释燃烧区的空气含氧量，使可燃物得不到足够的氧气而停止燃烧。它适用于扑救容易封闭的容器设备、房间、洞室或船舱内的火灾。

在灭火中根据不同情况，可具体采取下列方法：

用干砂、石棉被、帆布等不燃或难燃物捂盖燃烧物，阻止空气进入燃烧区，使已燃烧的物质得不到足够的氧气而熄灭；用水蒸气或惰性气体灌注容器设备稀释空气；条件允许时，也可用水淹没的窒息方法灭火；密闭起火的建筑、设备的孔洞和洞室；用泡沫覆盖在燃烧物上使之得不到氧气而熄灭。

3.冷却法

冷却法就是将灭火剂直接喷射到燃烧物上，让燃烧物的温度降到低于燃点，使燃烧停止；或者将灭火剂喷洒在火源附近的物体上，使其不受火焰辐射热的威胁，避免形成新的火点，将火灾迅速控制和消灭。最常见的方法，就是用水来冷却灭火。比如，一般房屋、家具、木柴、棉花、布匹等可燃物质都可以用水来冷却灭火。二氧化碳灭火剂的冷却效果也很好，可以用来扑灭精密仪器、文书档案等贵重物品的初期火灾，还可用水冷却建（构）筑物、生产装置、设备容器，以减弱或清除火焰辐射热的影响。但采用水冷却灭火时，应首先掌握“不见明火不射水”，当明火焰熄灭后，应不再大量用水灭火，防止水渍引发的损失。同时，对不能用水扑救的火灾，切忌用水灭火。

4.化学抑制法

化学抑制法基于燃烧是一种链式反应的原理，使灭火剂参与燃烧的链式反应，销毁燃烧过程中产生的游离基，并形成稳定分子或低活性游离基，从而使燃烧反应终止，以达到灭火目的。

在火场上究竟采用哪种灭火方法，应根据燃烧物质的性质、燃烧特点和火场的具体情况以及消防装备的性能进行选择。有些火场往往需要同时使用几种灭火方法，比如干粉灭火时，还要采用必要的冷却降温措施，以防复燃。

思考题

1.简述燃烧的必要条件和充分条件。

2.火灾预防的基本原理是什么？

3.根据燃烧条件简述灭火的基本原理。 nH3OU9kx5LB0PDUps+72NJfb1PIY1Zk9AVxQH2thph4SWlr8NB+gjcJqhTFhKadJ