燃烧形式：阴燃、扩散燃烧及预混燃烧

2023-10-01 理论教育版权反馈

【摘要】：阴燃是在燃烧条件不充分的情况下发生的缓慢燃烧，是固体物质特有的燃烧形式。扩散燃烧的特点是扩散火焰不运动，也不发生回火现象，可燃气体与气体助燃物（如氧气）的混合在可燃气体喷口进行。许多火灾爆炸事故都是由预混燃烧引起的，如制气系统检修前不进行置换就烧焊，燃气系统开车前不进行吹扫就点火，用气系统产生负压“回火”或漏气未被发现而动火等，往往形成预混燃烧，极易造成设备损坏和人员伤亡事故。

（一）不同可燃物的常见燃烧方式

按燃烧物的物理状态不同，燃烧分为固体物质燃烧、液体物质燃烧和气体物质燃烧三种类型。

1.固体物质燃烧

1）蒸发燃烧

可燃固体受热后升华或熔化后蒸发，随后蒸气与氧气发生的有焰燃烧现象，称为蒸发燃烧。固体的蒸发燃烧是一个熔化、汽化、扩散、燃烧的连续过程，属于有焰的均相燃烧。例如蜡烛、樟脑、松香和硫黄等物质燃烧就是典型的蒸发燃烧。

2）分解燃烧

分子结构复杂的可燃固体，由于受热分解产生可燃气体后发生的有焰燃烧现象，称为分解燃烧。分解燃烧与蒸发燃烧一样，都属于有焰的均相燃烧，只是可燃气体的来源不同：分解燃烧的可燃气体来自固体的热分解，而蒸发燃烧的可燃气体是相变（由固相变为气相）的产物。例如木材、纸张、棉、麻、毛、丝、合成高分子的热固性塑料及合成橡胶等物质的燃烧都属于分解燃烧。

3）阴燃

固体物质无可见光的缓慢燃烧，通常产生烟气并有温度升高的现象，称为阴燃。阴燃是在燃烧条件不充分的情况下发生的缓慢燃烧，是固体物质特有的燃烧形式。固体物质能否发生阴燃，主要取决于固体材料自身的理化性质及其所处的外部环境。例如成捆堆放的纸张、棉、麻，以及大堆垛的煤、草和锯末等固体可燃物，在空气不流通、加热温度较低或含水分较高时可能会发生阴燃。

阴燃和有焰燃烧在一定条件下能相互转化。有焰燃烧可转化为阴燃，如在密闭或通风不良的场所发生火灾，由于燃烧消耗了氧气，氧浓度降低，燃烧速度减慢，分解出的气体量减少，火焰逐渐熄灭，此时有焰燃烧可能转为阴燃。但如果改变通风条件，增加供氧量或可燃物中的水分蒸发到一定程度，也可能由阴燃转变为有焰燃烧。火场上的复燃现象和固体阴燃引起的火灾等都是阴燃在一定条件下转化为有焰燃烧的例子。

4）表面燃烧

可燃固体的表面直接吸附氧气而发生的燃烧，称为表面燃烧。这种燃烧方式的特点是，在发生表面燃烧的过程中，固体物质既不熔化或汽化，也不发生分解，只是在其表面直接吸附氧气进行燃烧反应，固体表面呈高温、炽热、发红、发光而无火焰的状态。例如木炭、焦炭等物质燃烧就属于典型的表面燃烧。

2.液体物质燃烧

1）蒸发燃烧

蒸发燃烧是指可燃液体受热后一边蒸发一边与空气相互扩散混合，遇引火源后发生燃烧，呈现有火焰的气相燃烧形式。可燃性液体在燃烧过程中，并不是液体本身在燃烧，而是液体受热时蒸发出来的液体蒸气被分解、氧化达到燃点而燃烧。因此，液体能否发生燃烧、燃烧速率高低，与液体的蒸气压、闪点、沸点和蒸发速率等密切相关。

2）闪燃

闪燃是指可燃液体挥发的蒸气与空气混合达到一定浓度后，遇明火发生一闪即灭的燃烧现象。闪燃的形成过程，是在一定温度条件下，可燃液体表面会产生可燃蒸气，这些可燃蒸气与空气混合形成一定浓度的可燃性气体，当其浓度不足以维持持续燃烧时，遇火源能产生一闪即灭的火苗或火光，形成一种瞬间燃烧现象。可燃液体之所以会发生一闪即灭的闪燃现象，是因为液体在闪燃温度下蒸发的速度较慢，所蒸发出来的蒸气仅能维持一刹那的燃烧，而来不及提供足够的蒸气维持稳定的燃烧，故闪燃一下就熄灭了。闪燃往往是可燃液体发生着火的先兆，因此，从消防角度来说，发生闪燃就是危险的警告。

3.气体物质燃烧

1）扩散燃烧

可燃气体或蒸气与气体助燃物（如氧气）在扩散时，边混合边燃烧的现象，称为扩散燃烧。例如天然气井口的井喷燃烧、工业装置及容器破裂口喷出燃烧等均属于扩散燃烧。扩散燃烧的特点是扩散火焰不运动，也不发生回火现象，可燃气体与气体助燃物（如氧气）的混合在可燃气体喷口进行。气体扩散多少，就烧掉多少，这类燃烧比较稳定。

2）预混燃烧

可燃气体或蒸气预先同气体助燃物（如氧气）混合，遇引火源产生带有冲击力的燃烧现象，称为预混燃烧。这类燃烧往往造成爆炸，因此也称爆炸式燃烧或动力燃烧。预混燃烧的特点是燃烧反应快，温度高，火焰传播速度快。

预混燃烧一般发生在封闭体系或混合气体向周围扩散的速度远小于燃烧速度的敞开体系中。当大量可燃气体泄漏到空气中，或者大量可燃液体泄漏并迅速蒸发产生蒸气，则会在大范围空间内与空气混合形成可燃性混合气体，若遇引火源就会立即发生爆炸。许多火灾爆炸事故都是由预混燃烧引起的，如制气系统检修前不进行置换就烧焊，燃气系统开车前不进行吹扫就点火，用气系统产生负压“回火”或漏气未被发现而动火等，往往形成预混燃烧，极易造成设备损坏和人员伤亡事故。

（二）特殊的燃烧现象

1.自燃

1）自燃的定义

可燃物在没有外部火源的作用时，因受热或自身发热并蓄热所产生的燃烧，称为自燃。

2）自燃的类型

根据热源不同，自燃分为自热自燃和受热自燃两种类型：

（1）自热自燃。可燃物在没有外来热源作用的情况下，由于其本身内部的物理作用（如吸附、辐射）、化学作用（如氧化、分解、聚合）或生物作用（如发酵）而产生热，热量积聚导致升温，当可燃物达到一定温度时，未与明火直接接触而发生燃烧，这种现象称为自热自燃。例如煤堆、油脂类、赛璐珞和黄磷等物质自燃就属于自热自燃。

（2）受热自燃。可燃物被外部热源间接加热达到一定温度时，未与明火直接接触就发生燃烧，这种现象称为受热自燃。例如油锅加热、沥青熬制过程中，受热介质因达到一定温度而着火，就属于受热自燃。

自热自燃和受热自燃的本质是一样的，都是可燃物在不接触明火的情况下自动发生的燃烧。它们的区别在于导致可燃物升温的热源不同，前者是物质本身的热效应，后者是外部加热的结果。

2.轰燃

1）轰燃的定义

某一空间内，所有可燃物的表面全部卷入燃烧的瞬变过程，称为轰燃。

2）轰燃的形成原因

轰燃是燃烧释放的热量在室内逐渐累积与对外散热共同作用、燃烧速率急剧增大的结果。轰燃是一种瞬态过程，其中包含室内温度、燃烧范围和气体浓度等参数的剧烈变化。

3）轰燃的征兆

大量火场实践表明，建筑火灾即将发生轰燃之前可能会出现以下征兆：

（1）室内顶棚的热烟气层开始出现火焰；

（2）热烟气从门窗口上部喷出，并出现滚燃现象；

（3）热烟气层突然下降且距离地面很近；

（4）室内温度突然上升。

4）轰燃的危害性

主要体现在以下方面：

（1）易加速火势蔓延。轰燃发生后，喷出的火焰是造成建筑物层间及建筑与建筑之间火势蔓延的主要驱动力，不仅直接危害着火房间以上的楼层，而且严重威胁毗邻建筑的安全。

（2）能导致建筑坍塌。轰燃发生后，建筑的承重结构会受到火势侵袭，使承重能力降低，导致建筑倾斜或倒塌破坏。

（3）对人员疏散逃生危害大。轰燃发生后，室内氧气的浓度会下降到3％左右，在缺氧的条件下人会失去活动能力，从而来不及逃离火场就中毒窒息致死。

（4）增加了火灾扑灭难度。轰燃的发生标志着建筑火灾的失控，室内可燃物出现全面燃烧，室温急剧上升，火焰和高温烟气在火风压的作用下从房间的门窗、孔洞等处大量涌出，沿走廊、吊顶迅速向水平方向蔓延扩散。同时由于烟囱效应的作用，火势会通过竖井、共享空间等向上蔓延，形成全面立体燃烧，给消防救援人员扑灭火灾带来很大困难。

3.回燃

1）回燃的定义

当室内通风不良、燃烧处于缺氧状态时，由于氧气的引入导致热烟气发生的爆炸性或快速的燃烧现象，称为回燃。

2）回燃的形成原因

回燃通常发生在通风不良的室内火灾门窗被打开或破坏时。在通风不良的室内环境中，长时间燃烧后聚集了大量具有可燃性的不完全燃烧产物和热解产物，它们组成了可燃气相混合物。由于室内通风不良、供氧不足，氧气的浓度低于可燃气相混合物爆炸的临界氧浓度，因此，不会发生爆炸。然而，当房间的门窗被突然打开，或者因火场环境受到破坏，大量空气随之涌入，室内氧气浓度迅速升高，使可燃气相混合物达到爆炸极限范围，从而发生爆炸性或快速的燃烧。

3）回燃的征兆

身处室外向室内观察，可能观察到的征兆包括：

（1）着火房间开口较少，通风不良，蓄积大量烟气；

（2）着火房间的门或窗户上有油状沉积物；

（3）门窗及其把手温度高；

（4）开口处流出脉动式热烟气；

（5）有烟气被倒吸入室内的现象。

身处室内观察，可能观察到的征兆包括：

（1）室内热烟气层中出现蓝色火焰；

（2）听到吸气声或呼啸声。

4）回燃的危害性

回燃是建筑火灾过程中发生的具有爆炸性的特殊燃烧现象。回燃发生时，室内燃烧气体受热膨胀从开口逸出，在高压冲击波的作用下形成喷出火球。回燃产生的高温高压和喷出火球不仅会对人身安全产生极大威胁，而且会对建筑结构本身造成较强破坏。因此，在灭火救援过程中，如果出现回燃征兆，在未做好充分的灭火和防护准备前，那么不要轻易打开门窗，以免新鲜空气流入导致回燃的发生。

4.爆炸

1）爆炸的定义

在周围介质中瞬间形成高压的化学反应或状态变化，通常伴有强烈放热、发光和声响的现象，称为爆炸。

2）爆炸的分类

爆炸按照产生的原因和性质不同，分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。化学爆炸，按照爆炸物质不同，分为气体爆炸、粉尘爆炸和炸药爆炸；按照爆炸传播速率不同，又分为爆燃、爆炸和爆轰。

（1）物理爆炸。装在容器内的液体或气体，由于物理变化（温度、体积和压力等因素的变化）引起体积迅速膨胀，导致容器压力急剧增加，因超压或应力变化使容器发生爆炸，且在爆炸前后物质的性质及化学成分均不改变的现象，称为物理爆炸。物理爆炸本身虽然没有进行燃烧反应，但是由于气体或蒸气等介质潜藏的能量在瞬间释放出来，其产生的冲击力可直接或间接地造成火灾。例如锅炉爆炸就是典型的物理爆炸，其原因是过热的水迅速蒸发出大量蒸汽，使蒸汽压力不断升高，当压力超过锅炉的耐压强度时，就会发生爆炸。

（2）化学爆炸。由于物质在瞬间急剧氧化或分解（即物质本身发生化学反应）导致温度、压力增加或两者同时增加而形成爆炸，且爆炸前后物质的化学成分和性质均发生了根本变化的现象，称为化学爆炸。化学爆炸反应速度快，爆炸时能发出巨大的声响，产生大量的热能和很高的气体压力，具有很大的火灾危险性，能够直接造成火灾，是消防工作中预防的重点。

燃烧形式：阴燃、扩散燃烧及预混燃烧

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