1 引言
炎對于我們每個人來說,都是再熟悉不過了。從古至今,火的利用為人類社會的進步和發展作出了巨大的貢獻,便同時也引發了許多人們不希望看到的災難——火災。這種人類最早懂得利用的能源形式,人們至今也難以很理想地駕馭和把握它。通過大量的火災事故分析,我們不難看出造成火災的一個直接原因就是當事人缺乏燃燒的相關知識,或在認識上存在一些誤區,從而導致火災的發生和在火災發生的初期驚慌失措,致使火災范圍擴大,最終釀成慘劇。
2 燃燒歷程
在了解燃燒過程之前,我們必需明晰兩個概念,那就是氣相燃燒和固相燃燒。根據可燃物質燃燒時的狀態不同。燃燒分為氣相和固相燃燒兩種。
氣相燃燒是指在進行燃燒反應過程中,可燃物和助燃物均為氣體,這種燃燒的特點是有火焰產生。氣相燃燒是一種最基本的燃燒形式,因為絕大多數可燃物質(包括氣態、液態和固態可燃物質)的燃燒都是在氣態下進行的。比如可燃液體的燃燒并不是液相與空氣直接反應而燃燒,它一般是先蒸發為蒸氣,然后再與空氣混合而燃燒。某些可燃固體(如硫、磷、石蠟)的燃燒是先受熱熔融,再氣化為蒸氣,而后與空氣混合發生燃燒。
固相燃燒是指在燃燒反應過程中,可燃物質為固態,這種燃燒亦稱表面燃燒。燃燒特征是燃燒時沒有火焰產生,只呈現光和熱。如可燃固體焦碳不能成為氣態的物質,在燃燒時呈熾熱狀態,而不呈現火焰。金屬燃燒亦屬于表面燃燒,無氣化過程,燃燒溫度較高。
有些物質在燃燒過程中,同時存在氣相燃燒和固相燃燒。如天然纖維物,這類物質受熱時不熔融,而是首先分解出可燃氣體進行氣相燃燒,最后剩下的碳不能再分解了,則發生固相燃燒。物質的燃燒過程如圖1所示。
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圖1 物質的燃燒過程
曾經有一種錯誤認識,即“怕油不怕氣”,比如一個汽油桶,如果里面裝滿汽油,則人們就認為很危險,若是空的,就以為沒有危險的。實質恰恰相反,汽油發生燃燒是其揮發出的蒸氣在燃燒,而不是液體的汽油蒸氣占全部體積的1.4%時,就可以發生爆炸。因此,在電焊空的汽油灌時,必須用火堿反復清洗;若罐內裝有汽油,則焊點離液面越近,危險性就越大。再比如液化石油氣蒸發生其體積會增大235倍,冰箱的啟動火花即可將其引燃。
3 燃燒類型
燃燒可分為自然、閃燃和著火三種類型,每種類型的燃燒都有其各自的特點。
3.1 自然
可燃物質受熱升溫而不需要明火作用就能自行燃燒的現象成為自燃。引起自燃的最低溫度稱為自燃點,自燃點越低火災危險性越大。自燃又分為受熱自燃和本身自燃兩種。
可燃物由于外界加熱溫度升高至自燃點而發生自行燃燒的現象,稱為受熱淚盈眶自燃。例如炒菜鍋內的油溫度如果過高,就會發生自燃;取暖設備與可燃物距離過所,由于長時間烘烤,可燃物就會自行燃燒。
可燃物由于本身的化學反應、物理或生物作用等所產生的熱量,使溫度升高至自燃點而發生自行燃燒的現象稱為本身自燃。由于本身自燃不需要外部熱源,在常溫或低溫下也能發生自燃,因此其危險性更大。例如浸滿豆油的破布,當纖維與油脂的比例為6:3時,經過14個小時即可發生自燃;氧氣瓶(氧氣含量>99.2%)內的高壓氧氣與油接觸會發生劇烈的氧化反應,并放出大量的熱,使可燃物發生自燃,若與人體接觸,由于有機體分泌油脂,因此也會使人體灼傷。
自燃的危險性就在于它不需要明火的作用,只要溫度達到自燃點就可以發生燃燒,因此不易被察覺和對其進行控制。
3.2 閃燃
閃燃是可燃液體的特征之一,但對于少數固體,如萘、樟腦、石蠟等能在室溫下揮發或緩慢蒸發出可燃氣體,也有閃燃現象。
閃燃是指在溫度不高時,液面或固體表面揮發出少量的可燃蒸氣與空氣混合后遇火源而發生一閃即滅(延續時間少于5秒)的燃燒現象。可以發生閃燃的最低溫度稱為閃點。閃點越低,則危險性越大,如車用汽油的閃點為-39℃,乙醇閃點為11℃。
可燃物質發生一閃即滅的閃燃現象,是因為在閃點的溫度下,蒸發速度較慢,所以蒸發出來的蒸氣僅能維持短時間的燃燒,而來不及提供足夠的蒸氣補充維持穩定的燃燒,所以閃燃一下就滅了,但閃燃往往是持續燃燒的先兆,當可燃性液體溫度高于閃點時隨時都有被點燃的危險。
3.3 著火
可燃物質與明火直接接觸,引起燃燒,在火源移去后仍能保持現象稱為著火,發生著火的最低溫度為著火點或燃點。例如木材的著火點為295℃,紙張為130℃。在生產和生活過程中最常用的就是這種類型的燃燒。
以上介紹了三種不同的燃燒類型,它們之間的區別是:對可燃液體,其燃點高于閃點,在溫度達到燃點時液體已經可以提供保持燃燒的蒸氣,即移去火源,仍可以繼續燃燒,而不是一閃即滅;可燃物質發生著火時,其整體溫度并不高,只有在與明火直接接觸的局部地區溫度很快升高而引起燃燒,然后依據火焰傳播特性向可燃物的其他部分傳播;可燃物質發生自燃時,可燃物由于受到外界熱源間接加熱或自身作用放熱,受熱比較均勻,發生燃燒時可燃物整體溫度較高,燃燒幾乎是在整個可燃物或相當大的范圍內同時發生。
4 結語
從以上內容可以看到,燃燒并不是一個簡單的現象,氣相和固相燃燒,閃點、燃點和自燃點,這些概念不是孤立的,其間存在著密切的聯系,只有把它們弄清楚,仔細分析可燃物可能發生燃燒的種種情況,才能有針對性地采取有效防護措施和正確的操作方式,避免悲劇的發生。
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