物质燃烧需要同时具备可燃物、助燃物和着火源这三要素。燃烧,是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光、发烟的现象。燃烧是一种放热发光的化学反应,其反应过程极其复杂,游离基的链锁反应是燃烧反应的实质,光和热是燃烧过程中发生的物理现象。
充分条件指燃烧发生需要的必要条件达到一定量的要求,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。
1.一定的可燃物浓度
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,液体表面的蒸汽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。如:汽油的最低氧含量要求为14.4%,煤油为15%,乙醚为12%。低于这个值,即使其他必要条件已经具备,燃烧仍不会发生。
3.一定的点火能量
各种不同可燃物发生燃烧,均有本身固定的最小点火能量要求。如汽油的最小点火能量为0.2mj,乙醚(5.1%)0.19mj。
4.燃烧条件的相互作用
燃烧要发生,必须使以上三个条件相互作用。如氧浓度的变化就会改变可燃气体、液体和部分可燃物的燃点等。
5.未受抑制的链式反应
对有焰燃烧,根据燃烧的链锁反应理论,因燃烧过程中存在未受抑制的游离基(自由基)作中间,使燃烧扩展。
按照燃烧形成的条件和发生瞬间的特点,燃烧可分为着火和爆炸。
(一)着火
可燃物在与空气共存的条件下,当达到某一温度时,与引火源接触即能引起燃烧,并在引火源离开后仍能持续燃烧,这种持续燃烧的现象叫着火。着火就是燃烧的开始,并且以出现火焰为特征。着火是日常生活中常见的燃烧现象。可燃物的着火方式一般分为下列几类:
1.点燃(或称强迫着火)
点燃是指从外部能源,诸如电热线圈、电火花、炽热质点、点火火焰等得到能量,使混气的局部范围受到强烈的加热而着火。这时就会在靠近点火源处引发火焰,然后依靠燃烧波传播到整个可燃混合物中,这种着火方式习惯上称为引燃。
2.自燃
可燃物质在没有外部火花、火焰等引火源的作用下,因受热或自身发热并蓄热所产生的自然燃烧,称为自燃。即物质在无外界引火源条件下,由于其本身内部所发生的生物、物理或化学变化而产生热量并积蓄,使温度不断上升,自然燃烧起来的现象。自燃点是指可燃物发生自燃的最低温度。
(1) 化学自燃。例如火柴受摩擦而着火;炸药受撞击而爆炸;金属钠在空气中自燃;煤因堆积过高而自燃等。这类着火现象通常不需要外界加热,而是在常温下依据自身的化学反应发生的,因此习惯上称为化学自燃。
(2) 热自燃。如果将可燃物和氧化剂的混合物预先均匀地加热,随着温度的升高,当混合物加热到某一温度时便会自动着火(这时着火发生在混合物的整个容积中),这种着火方式习惯上称为热自燃。
(二)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、蒸气在瞬间发生剧烈膨胀等现象。爆炸最重要的一个特征是爆炸点周围发生剧烈的压力突变,这种压力突变就是爆炸产生破坏作用的原因。作为燃烧类型之一的爆炸主要是指化学爆炸。