第一节 燃烧的本质
燃烧是一种剧烈的氧化反应。燃烧作为一种化学反应，由可燃物与氧化剂作用发生，光、热、烟是燃烧过程典型的现象，燃烧与火焰之间并无直接关系。
燃烧的发生必须具备一定的条件，在火灾科学中被称为燃烧三要素。燃烧三要素同时存在，相互作用，燃烧就会发生。
一、燃烧三要素
1.可燃物（还原剂）
可燃物是指能与空气中的氧或其他氧化剂发生燃烧反应的物质，包括木材、纸张、塑料、纺织品、橡胶、氢气、乙炔、酒精、汽油、硫、磷、钾、钠等。
2.助燃物（氧化剂）
助燃物是指能与可燃物结合，支持燃烧反应的物质，包括空气、氧气、氯气、氯酸钾、高锰酸钾、过氧化钠等。
3.点火源
点火源是指能点燃物质，引起燃烧的能源，包括明火、高温、电火花、光热射线等。点火源形成的温度越高，可点燃的可燃物越多，几种常见的点火源温度如表1-1所示。
表1-1 常见的点火源温度
二、燃烧的种类
物质种类不同，燃烧方式、现象大相径庭。常见的燃烧类型包括闪燃、着火、自燃、爆炸、阴燃和轰燃。
（一）闪燃
1.定义
闪燃是指易燃或可燃液体（包括可熔化的少量固体，如石蜡、萘等）挥发出来的蒸气分子与空气混合后，达到一定的浓度时遇火源产生一闪即灭的现象。闪燃现象的发生主要是由于易燃或可燃液体在闪燃温度下蒸发出一定量的可燃蒸气，但是速度比较慢，蒸气量仅能维持一刹那的燃烧，不足够维持稳定燃烧，一闪即灭。闪燃是火灾事故的先兆之一。物质发生闪燃，环境必须达到最低温度。
2.闪点
闪点是指在规定的试验条件下，液体（固体）表面产生闪燃的最低温度，是可燃性液体性质的主要标志之一，一旦液体的温度高于其闪点，液体随时都有可能被引燃或自燃。闪点与可燃性液体的饱和蒸气压有关，饱和蒸气压越高，闪点越低。一些可燃物的闪点如表1-2所示。
表1-2 常见的可燃物闪点
需要注意的是，部分低熔点固体的闪点低于其熔点，其温度范围一般在70～200℃之间。如多聚甲醛熔点120～170℃，闪点为70℃；萘熔点80℃，而闪点为78℃。有的可燃固体在闪点以上会着火，有的则有爆炸危险。
3.闪点的应用
液体的火灾危险性主要依据是闪点，闪点越低，火灾危险性也越大。《建筑设计防火规范》GB 500016—2014，根据闪点的高低，区分生产、加工、储存可燃性液体场所的火灾危险性类别。根据闪点划分的液体火灾危险性见表1-3。
表1-3 根据闪点划分的液体火灾危险性
可燃物的性质与灭火救援的处置方式密切相关，因此也可以根据闪点确定每秒钟每平方米面积上供给灭火剂的数量，亦即灭火剂的供给强度。闪点越低的液体供给强度越大，《水喷雾灭火系统技术规范》GB 50219—2014中根据液体的闪点以灭火为目的，规定了系统的供给强度，如表1-4所示。
表1-4 系统的供给强度
（二）着火
1.定义
可燃物在与空气共存的条件下，达到某一温度，与火源接触引起燃烧，并在着火源离开后仍能持续燃烧，这种持续燃烧的现象叫着火。着火意味着开始燃烧，出现火焰为着火的基本特征。着火在日常生活很常见，如用火柴去点柴草、液化石油气等，都会着火。
2.燃点
在规定试验条件下，可燃物发生持续燃烧的最低温度，称为着火点。可燃物的燃点越低，越易着火。冷却灭火法通过降低可燃物的温度到燃点以下，实现灭火目的。
一些常见可燃物的燃点如表1-5所示。
表1-5 常见可燃物的燃点
3.燃点与闪点的区别
可燃物的燃点均高于闪点，它们之间的温度差因可燃物性质的不同而不同。易燃液体的燃点一般比闪点高1～5℃，闪点越低的可燃物温度差越小。
闪点在100℃以上的可燃液体，闪点和燃点差值有的高达30℃，这类液体一般不易闪燃，因此不宜用闪点去衡量它们的火灾危险性。固体的闪点一般都比较高，燃点是衡量固体火灾危险性的主要指标。
（三）自燃
1.定义
可燃物质在空气中没有受到外部火花、火焰等火源的作用，靠自身发热或外来热源引发的自行燃烧现象，被称作自燃。
2.自燃的种类
热的来源不同，自燃种类不同，可以分为以下两种。
（1）受热自燃
没有外界明火，受外界热源影响，可燃物发生的自燃现象被称为受热自燃。亦即可燃气体与空气混合或将液体、固体置于空气中缓慢加热，当它们的温度上升到其自燃点时便会自燃。
最常见的是油锅起火、熬炼油或沥青时自燃、机械过热引发自燃等。
（2）自热自燃
自热自燃是指没有外界热源作用，靠物质内部发生生物、物理、化学等作用产生热量，并积聚引起的燃烧现象。自热自燃的物质如表1-6所示。
表1-6 自热自燃的物质
3.自燃点
自燃点是指可燃物发生自燃的最低温度。自燃点越低，越容易燃烧。不同的可燃物有不同的自燃点，同一种可燃物在不同的条件下自燃点也会发生变化。
当可燃物的温度达到自燃点时，与空气接触，不需火源的作用燃烧就会发生。自燃点低的物质，燃烧速度也较快，很容易着火或爆炸。火灾发生时，自燃点低的物质往往成为火灾蔓延的巨大隐患，所以，固体的自燃点越低，火灾危险性越大。
液体和气体的自燃点与压力、浓度、氧含量等有关。压力越高，自燃点越低；可燃物达到化学计量浓度时自燃点最低；浓度越高越易发生自燃。
对固体而言，固体受热熔化蒸发后，影响自燃点的因素与液体相似；如果固体受热时不熔化，而是分解出可燃气体，则可燃物挥发成分含量越多，粉碎越细，其自燃点越低。一些常见可燃物在空气中的自燃点如表1-7所示。
表1-7 可燃物在空气中的自燃点
（四）爆炸
爆炸是指物质由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间以机械功的形式释放出巨大的能量，或是气体、蒸气在瞬间发生的剧烈膨胀等现象。爆炸点周围发生剧烈的压力突变，是爆炸产生破坏的原因。
预混燃烧失去控制，就会产生爆炸，发生爆炸的可燃气体的最低浓度称为爆炸下限，最高浓度称为爆炸上限。爆炸下限和爆炸上限还和温度条件有关。可燃气体的火灾危险性用爆炸下限（用体积百分比表示）分类。
①甲类：爆炸下限小于10%，如氧气、乙炔、甲烷等。
②乙类：爆炸下限大于等于10%，如一氧化碳、煤气、氨气等。
（五）阴燃
阴燃是指没有可见光的缓慢燃烧，通常会生成烟，同时伴有温度升高。阴燃与有焰燃烧的主要区别是没有火焰，与无焰燃烧的主要区别是能热分解出可燃气。
阴燃的温度较低，燃烧速度慢，不易被发现，一定条件下，阴燃可以转变为有焰燃烧。
（六）轰燃
室内绝大多数可燃物热解、气化，产生大量的可燃挥发性气体，它与室内原有的空气混合，形成了一类预混可燃气，在室内顶棚下方积聚，这部分未燃气体或蒸气突然着火，造成火焰迅速扩展，导致整个房间内火灾迅猛发展，形成轰燃。
轰燃是火势失控的标志，也是火灾向周围蔓延的一个重要的原因，扑救困难，火灾损失一般都相当严重。
1.轰燃判据
工程上应用最广泛的轰燃判据为：①上层热烟气平均温度达到600℃；②地面处的热流密度达到20kW/m2。
该判据会随火灾情景发生变化。有研究表明，放在地板上的纸片，需要17～25kW/m2的热通量方可点燃，6.4mm厚的杉木胶合板，所需的热通量为21～33kW/m2。
顶棚温度接近600℃是通过休格拉德（Huglund）、方（Fang）等人的试验得出，试验中房间高度为2.7m。赫塞尔登（Heselden）等人的试验发现10m高的小型试验模型内，发生轰燃时的顶棚温度为450℃。
因此，轰燃的临界条件受热通量、通风条件、房间尺寸和烟气层的化学性质等影响。
2.轰燃的传热方式
轰燃主要依靠的传热方式是热辐射，来自于火源上方的火焰、房间顶部的热表面、顶棚下的火焰以及积累的燃烧产物，这些因素随时会因环境因素的变化而共同作用，影响火灾进程。
三、防火技术
防火技术措施的主要目的在于，防止燃烧基本条件的产生，避免它们之间的相互作用。
1.控制可燃物和助燃物
建筑领域内应尽量使用难燃或不燃材料代替易燃材料，降低可燃物质（可燃气体、蒸气和粉尘）在空气中的浓度，防止燃烧基础的形成。例如，在材料中掺入阻燃剂，加强易燃易爆物质的生产监管，严格按照操作规程进行作业。
2.消除点火源
实际生产、生活中经常出现的点火源大致有8种，应控制和消除这些点火源。
①生产用火。如电、气焊和喷灯等维修用火，加热、烘烤、熬炼用火，锅炉、焙烧炉、加热炉、电炉等火源。
②生活用火。如炊事用火、取暖用火、吸烟、燃放烟花爆竹、烧荒等。
③自燃。由于物质本身所进行的生物、物理和化学反应产生的热。
④干燥装置。用火直接加热或电加热干燥的装置温度失控。
⑤烟筒、烟道。由于烟筒或烟道过热，可喷出火星或火焰。
⑥电器设备。如开关、电路、电灯、变压器、电热毯、烤箱、电熨斗等电器设备，由于短路、接触不良、过载或长时间通电等原因产生高温、电弧或电火花。
⑦运转机械打火。如装卸机械打火，机械设备的冲击、摩擦等发热，内燃机的排气管、胶带打滑及梳棉机、搅拌机中进入石子、钉子等杂物打火等。
⑧静电火花、雷击和其他火源。如输送中因物料摩擦产生的静电放电，操作人员或其他人员穿戴化纤衣服产生的静电等。
根据不同情况，控制这些火源的产生和使用范围，采取严密的防范措施，严格用火制度，对防火防爆十分重要。