1-教案-林火原理

第一章 林火管理概论

一、森林防火的基本概念

1、火灾 在时间和空间上失去控制，对财物和人身造成一定损害的燃烧现象叫火灾。火灾的发生、发展过程是很复杂的，它表现出普遍性、随机性和必然性。火灾具有三大危害，即：毁坏物质财富，残害人们生命，给社会带来不良的影响，而且为对付火灾耗费大量的人力、物力。

公安消防分类：

⑴、按照一次火灾事故所造成的人员伤亡、受灾户数和财物损失金额划分为特大火灾（以下情形之一者：死亡10人及以上，重伤20人及以上，死亡、重伤20人及以上，受灾户50户及以上，烧毁财物损失100万元及以上）、重大火灾（以下情形之一者：死亡3人及以上，重伤10人及以上，死亡、重伤10人及以上，受灾户30户及以上，烧毁财物损失30万元及以上）和一般火灾（不具备前两项情形的燃烧事故），这种分类是表明火灾的严重程度和规模大小，也是国家火灾统计的需要。

⑵、根据物质及其燃烧特性划分为A类火灾（固体物质火灾）、B类火灾（液体火灾和可熔化的固体物质的火灾，如汽油、植物油、变压器油、各种溶剂、沥青、石蜡等火灾）、C类火灾（气体火灾）和D类火灾（金属火灾，如钾、钠、铝、镁、铝合金等火灾）、E类、F类。

灾是自然界不可控事件造成的超越一定程度界线的损失。“灾”字本意源于房子被烧，这在古代基本囊括了所有财产，经济损失巨大。不同社会群体定义“灾”的界线标准不同。就火烧而言，也不是见火就称灾，具体损失多少视为灾尚需科学定义。“灾”与“灾害”为同义词。灾害属性即经济属性。每一次火烧都造成巨大的经济损失，包括森林资源和草资源等自然资源和其他商品财产。因此，灾害属性是最先认识到的野火属性，对待野火的政策和措施也是最先从预防和扑救开始。

2、林火：林地自由蔓延的火。它包括林地上受控的火和失控的火。

3、森林火灾：林地上失控的火，它是自由蔓延、超过一定面积、造成一定程度损失的林火。林火是在开放的森林生态系统中失去人为控制的森林燃烧。火在森林生态系统中自由蔓延，对生态系统的结构与功能带来严重破坏，给生命和财产带来一定损失，并在短期内难以恢复，称为林火灾变，在我国又称为森林火灾（见《林火灾变阈值》一文）。

根据国务院发布的《森林防火条例》规定，我国的森林火灾分为：

按照受害森林面积和伤亡人数，森林火灾分为一般森林火灾、较大森林火灾、重大森林火灾和特别重大森林火灾：

一般森林火灾：受害森林面积在1公顷以下或者其他林地起火的，或者死亡1人以上3人以下的，或者重伤1人以上10人以下的；

较大森林火灾：受害森林面积在1公顷以上100公顷以下的，或者死亡3人以上10人以下的，或者重伤10人以上50人以下的；

重大森林火灾：受害森林面积在100公顷以上1000公顷以下的，或者死亡10人以上30人以下的，或者重伤50人以上100人以下的；

特别重大森林火灾：受害森林面积在1000公顷以上的，或者死亡30人以上的，或者重伤100人以上的。

链接：《森林火灾灾害等级划分初探》

周道玮认为野火具有自然属性、灾害属性和工具属性。链接《论野火的三属性》、《森林火灾的自然属性与人为作用探讨》、《人类对火的观察和标记》、《论林火的三重属性》。

4、森林防火：防止森林火灾的发生和蔓延，即对森林火灾进行预防和扑救。 二、人类对林火的认识过程 1、用火阶段 2、防火阶段 3、林火管理阶段 三、森林防火的重要性

1、森林防火是保护森林资源的需要。 2、森林防火是保护生态环境的需要。

3、森林防火是保护林区人民生命财产的需要。 4、森林防火是社会安定的需要。 5、森林防火是国民经济发展的需要。 四、世界森林火灾的特点

1、森林火灾发生的次数多，烧毁的森林面积大。 2、世界上森林火灾的形势越来越严峻。 3、森林资源丰富的国家森林火灾严重。 4、世界各地的森林火灾不均匀。 5、森林火灾随气候变化而波动。

6、对于一般性森林火灾，目前可以预报和扑救，对于特大森林火灾，现在各国都无能为力。 链接：《世界森林火灾状况综述》、《俄罗斯森林火灾现状统计分析》、《澳州森林火灾面面观》、《救火之路 美国采用高科技对付森林火灾》、《扑救森林火灾的新技术》、《澳大利亚森林火灾的管理与火生态的研究》、《2000年美国森林火灾及灾后对策》、《俄罗斯远东地区的森林火灾及其预防》、《夏季森林火灾的严重性及控制对策》、《2000年世界森林火灾概况》、《2002年全球森林火灾概述》

五、世界林火管理存在的问题 1、林火的机理仍没有完全搞清。 2、防火经费投资效果不理想。

3、世界各国森林防火工作仍处于被动局面。 4、缺乏森林防火的专门人才。

链接：《林火研究综述(Ⅲ)——ENSO对森林火灾的影响》、《地球长波辐射与特大森林火灾》、《加拿大森林火灾科学60年》、《地球排气与森林火灾和地震活动》

六、我国森林火灾的特点 1、我国森林火灾严重。

2、我国南方森林火灾发生次数多。我国火灾次数最多的省是云南省，其次是广西、福建、湖南、贵州、广东、四川。

3、森林火灾受害面积北方略多于南方。

4、森林火灾集中在少数多发的省（区）。按火灾面积大小依次为：黑龙江、内蒙古、云南、广西、广东、福建、贵州、湖南、江西、湖北、四川、吉林、安徽等。

5、森林火灾多发的省区，火灾又集中在少数几个地、州或县市范围内。 6、引起森林火灾主要是人为火源。 7、我国一年四季都有森林火灾的发生。

表1-1 我国不同省 (自治区、直辖市) 森林火灾季节分布 月份 地区 黑龙江 吉 林 辽 宁 内蒙古 河 北 天 津 北 京 山 西 陕 西 宁 夏 甘 肃 新 疆 青 海 西 藏 山 东 河 南 江 苏 安 徽 湖 北 上 海 浙 江 江 西 湖 南 四 川 1 ☆ ☆ ☆ ☆ ★ ★ ★ ☆ ☆ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ☆ 2 3 4 5 6 7 8 9 ★ ★ ☆ ☆ 10 ☆ ☆ ★ ☆ ☆ ☆ 11 12 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ☆ ★ ☆ ★ ★ ★ ★ ★ ☆ ★ ☆ ★ ☆ ★ ★ ★ ★ ☆ ★ ★ ☆ ★ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ★ ★ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 福 建 ★ ★ ☆ 广东 ★ ★ ☆ 海南 ★ ★ ☆ 广西 ★ ★ ★ ☆ 贵州 ★ ★ ★ ☆ 云南 ☆ ★ ★ ★ ★ 注：☆— 一般火灾季节；★—防火戒严期。 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ 8、我国森林火灾具有5-6年和10年的准周期。 9、我国森林火灾总的趋势在逐年下降。

链接：《中国森林火灾与对策》、《东北地区特大森林火灾的分布规律探讨》、《我国的森林火灾状况和对策研究》、《我国各省市区森林火灾危害程度排序》、《森林火灾控制能力的综合评价及其应用》、《吉林省森林火灾变化动态的研究》、《中国森林火灾的自组织临界性》、《江西森林火灾与火险天气分析及综合预防技术措施》、《森林火灾的自组织临界行为及其在中国林火数据中的体现》、《河北省森林火灾形势分析与对策》、《陕西省森林火灾发生规律及原因初探》、《云南省森林火灾的特点、扑救方法和战术》、《辽宁省森林火灾发生规律初步分析》、《重庆市森林火灾特点及预防对策》

第二章 林火原理

林火原理是一门阐明森林燃烧机制、林火特征、林火行为、影响林火诸因子之间的相互关系以及林火发生、发展规律的一门学科。因此，林火原理是森林防火、扑火、用火和森林防火评估的重要理论基础。

森林燃烧原理主要研究森林燃烧的基本条件、森林燃烧过程、森林可燃物性质、森林火灾类型等。它是森林火灾的预防、扑救和营林用火的理论基础。

第一节 燃烧的基本概念

一、基本概念

1、燃烧：可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟的现象。燃烧是一种极为复杂的化学和物理反应。虽然人类用火已有多年历史，但直到1777，法国化学家拉瓦西提出了“燃烧——氧化”学说，人们才弄清了燃烧现象的本质。后来科学家们应用热化学、化学热力学、化学反应动力学、传热性质、流体力学研究燃烧，形成了一门新兴的边缘学科——燃烧学。失控的燃烧就是火灾。二十世纪七十年代，发达的国家对火灾的研究从单纯着眼于扑救，发展到研究火灾发生、发展的机理和规律，形成了“火灾科学”。森林火灾的燃烧机理研究起步较晚，主要有美国的林产品实验室、南方林火实验室、北方林火实验室、 西南太平洋林火实验室。我国黑龙江省森保所和东北林业大学、西南林学院、中南林学院、中国林科院也开展了这方面的研究工作。中国科技大学国家重点火灾实验室建成了具有国际先进水平的燃烧风洞，为我国开展森林燃烧机理的研究创造了良好的条件。

2、森林燃烧：森林植物体的剧烈氧化、放热、发光的现象。 3、闪燃、着火与自燃

⑴、闪燃与闪点 液体或固体可燃物加热到一定温度时，液态可燃物表面会产生蒸气，固态可燃物也蒸发、升华或分解产生可燃气体或蒸气。这些可燃气体或蒸气与空气混合而形成混合可燃气体，当遇明火发生时发生着火，但由于可燃气体或蒸气供应不足，产生一闪即灭的火苗或闪光，这种现象称为闪燃。引起闪燃的最低温度称为闪点。

闪燃是液态、固态可燃物发生火灾的危险信号，闪点是衡量物质火灾危险的重要指标。木材的闪点在260摄氏度左右。

闪燃是不能建立火焰的，它是一种不稳定的状态，又是一种瞬时现象。

⑵、着火和着火点 可燃物质在与空气共存的条件下，当达到某一温度时与火源接触，即引起燃烧，并在火源移开后仍能继续燃烧，这种现象叫着火。可燃物质开始持续燃烧所需的最低温度叫做燃点或着火点。

同种物质，越粗燃点越高，如松片的燃点是238摄氏度，而松木粉为196摄氏度。将物质控制在其燃点以下，就可防止火灾的发生。

某些木材闪火温度、着火温度表

树种 栎树 红松 武夷松 榉木 桂树 闪火温度℃ 253 263 262 264 270 着火温度℃ 445 430 437 426 455 通常着火点高于闪点，而达到稳定火焰时的温度即为燃点。

链接：《防火树种着火特性的研究》、《落叶松着火性研究》、《烟叶的燃烧和着火特性的研究》、《不同林分类型着火性的研究》、《煤粒着火及燃烧稳定性》、《秸秆着火及燃烧特性的实验研究》、《稻秆着火及燃烧特性的研究》

⑶、自燃与自燃点 自燃是物质不接触明火就能自发着火燃烧的现象。一般分受热自燃和自热自燃两种。

可燃物质在外部热源作用下，温度升高，当达到自燃点时着火自燃，称为受热自燃。

一些物质在没有外来热源的影响下，由于内部发生化学、物理或生化反应产生的热量，引起物质温度持续上升，达到自燃而燃烧称为自热自燃。如发酵、摩擦引起的自燃。

物质在没有外来火花或火焰的条件下，能自动引起持续燃烧的最低温度叫自燃点。物质的自燃点高于燃点。如落叶松边材的燃点为364摄氏度，自燃点为434摄氏度。

森林可燃物的自燃点受其挥发油和油脂含量、可燃气体的含量、粗细和受热时间的不同而有差异。挥发油和油脂含量多的自燃点较低，细小的、受热时间长的自燃点较低。

自燃点高于燃点。

链接：《煤炭自燃特性与指标气体的优选》、《基于活化能指标的煤自燃倾向性及发火期研究》 4、火焰 正在燃烧的可燃气体或蒸气的发光放热部分所占据的空间范围称为火焰，俗称火苗。火焰有不发光火焰、发光火焰和半发光火焰三种类型。

当气体或没有灰分的燃料完全燃烧时，得到略带蓝色而近于无色的火焰，通常称为不发光火焰。这种火焰主要的辐射成分是二氧化碳和水蒸汽。

液体及预先没有和空气充分混合的气体燃料燃烧时，由于有烃高温裂解成的炭黑粒子是发光火焰的主要辐射成分。随着火焰气流向上流动，炭黑粒子逐渐燃尽，炭黑粒子燃尽部分的火焰不发光。这时，总的火焰辐射取决于发光部分所占的比例。

各种固体燃料燃烧时形成半发光火焰，这种火焰的主要辐射成分是焦炭粒子和灰粒。焦炭粒子是指颗粒状可燃物在逸出水分和挥发物后的剩余部分，焦炭粒子辐射强烈，灰粒也有一定的辐射能力，两者的辐射均无选择性。

发光和半发光火焰除三原子气体的辐射之外还有许多悬浮的固体颗粒（炭黑、焦炭和灰粒），而且火焰辐射主要取决于这些颗粒的辐射。

根据可燃气与空气混合的时间可将气体火焰分为预混火焰、扩散火焰。可燃气与空气预先混合好以后再进行的燃烧称为预混燃烧，其火焰称为预混火焰，可燃气与空气一边进行混合一边进行燃烧称为扩散燃烧，其火焰称扩散火焰。

森林可燃物在燃烧时产生的火焰，是燃烧过程中出现微小而为数众多的炽热碳粒和三原子气体(ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等)的辐射表现。火焰不是单一物质，而是由气体、液滴和固体微粒炭构成，每一种组成都有各自的发射率和不同的温度。ＣＯ２、Ｈ２Ｏ是燃烧过程中向外辐射的主要源泉，ＣＯ２、Ｈ２Ｏ辐射发生红橙光和红外光。如果燃烧时供氧不充分，局部缺氧区就形成自由碳，当可燃物分子的热解速度大于供氧速度时，自由碳大量存在，它（碳粒在高温下辐射出黄色光而使整个火焰呈黄色）和部分灰粒一起在高温使用下，对外发生热辐射，波长0.75-0.86微米，发出红光和红外光。外在表现为火焰红色。

火焰发光的强弱与可燃物种类、空气供应量大小、可燃气体和空气间的混合情况、燃烧温度和压力等有关。以蜡烛火为例，它由焰心、内焰和外焰组成。焰心为最内层亮度较暗的锥体部分，由液态蜡受热蒸发分解出的气态可燃物构成，由于内层氧浓度甚低，所以燃烧不完全，温度较低。内焰包围在焰心外部较明亮的圆锥体部分，在这层火焰中气态可燃物进一步分解，因氧供应仍不足，燃烧也不甚完全，但温度较焰心高，火焰中的微小碳粒子受热发出较明亮的光，所以内焰的亮度最强。外焰为包围在内焰外面亮度较暗的圆锥体，在这层火焰中，氧供给充足，因此燃烧完全，燃烧温度最高，外焰燃烧的往往是一氧化碳和氢气，碳粒较少，因此几乎没有光亮。 火焰颜色和亮度 暗 稍有红色 暗红色 樱红色 鲜明樱红色 橙黄色 鲜明橙黄色 白色 耀眼白色 火焰颜色、亮度、辐射强度与温度的关系 温度(℃) 辐射强度(千焦/平方米·小时) <400 <41000 500 70000 700 180000 900 320000 1000 530000 1100 700000 1200 1000000 1300 960000 >1500 200000 链接：《火焰特性研究及其检测技术》、《煤气火焰传播规律及其加速机理研究》、《W型火焰燃烧的实验研究》、《煤粉燃烧火焰着火判据》

5、燃烧的基本形式：有焰燃烧和无焰燃烧。

有焰燃烧是蒸气或气体状态的燃烧，能见火焰的一种燃烧。森林可燃物在受热后，首先释放出可燃气体，可燃气体燃烧产生火焰，这种燃烧称为有焰燃烧。

无焰燃烧是由固态的碳直接和氧反应的一种燃烧。这种燃烧又称为表面燃烧、隐燃或白炽燃烧。森林可燃物无焰燃烧有三种情况：挥发物已全部燃烧，只剩下木炭时的燃烧；灰分含量高，有机土壤无法形成可燃气的燃烧；容重太低的朽木燃烧。

链接：《森林可燃物有焰燃烧性的研究》、《农作物秸秆粉阴燃热效率的研究》

6、固体物质的一般燃烧方式：蒸发燃烧（如蜡烛燃烧）、分解燃烧（木材燃烧）、表面燃烧（如木炭燃烧）、阴燃（地下火燃烧）、完全燃烧（燃烧过程中生成的燃烧产物不能再发生燃烧）、不完全燃烧（燃烧过程中生成的燃烧产物能再次发生燃烧）。

⑴、熔融蒸发式燃烧 溶点较低的可燃固体，受热熔融，然后像可燃液体一样蒸发成蒸气而燃烧称为蒸发燃烧，如蜡烛、沥青、锂、钠、钾、钙、镁的燃烧。

⑵、分解燃烧 分子结构复杂的固体可燃物，受热后分解出热分解产物，这些分解产物再氧化燃烧称为分解燃烧。如木材、棉花、煤、塑料的燃烧。

⑶、升华式燃烧 有些固体可燃物，如萘、樟脑等，对其加热时直接升华为蒸气，蒸气和空气中的氧进行燃烧变成产物。

这三种燃烧共同点是，最后燃烧的物态都为气体，与助燃剂氧气都属于气相，所以又称为同相燃烧。 ⑷、表面燃烧 有些可燃固体，其蒸汽压非常小或者难于发生热分解，不能发生蒸发燃烧和分解燃烧，当氧气包围这种炙热物质的表面时，发生表面燃烧。其特点是表面发红而无火焰，因此又称为无焰燃烧或辉光燃烧。如木炭及铝、钛、锆燃烧。这类燃烧可燃物为固相，氧气为气相，燃烧存在两个相，所以称为异相燃烧。

木炭燃烧表面温度与含水率和风速有关。T=850+5.08U，T为燃烧木炭表面的温度（℃），U为风速（m/s）。

⑸、阴燃 阴燃（Smouldering combustion）或称熏烧，它还没有一个确切定义。一般认为它是一种热分解和低强度下燃烧状态。反应是在可燃物的一个点或者其表面上开始。在大多数情况下，阴燃不带有有焰火焰，冒大量烟雾。有时它是在热分解后残留物焦炭表面上进行缓慢氧化反应，称为无焰燃烧或灼烧 （golwing combustion），但有时也表现为既不具有无焰燃烧，又不冒烟，此时在可燃物深层处进行十分缓慢的反应。阴燃的速度受扩散作用所控制。阴燃虽然热释放速度缓慢，但它是在深层可燃物内进行，不存在辐射、对流和热传导等形式的损失，一旦热量累积到一定程度，在风的作用下可转为有馅燃烧。

阴燃由于是一种不稳定燃烧过程，对其行为尚未进行深人研究。近年来许多研究者研究了一些影响纤维素物质阴燃的因素，大致归纳如下几点：①引燃火源方面的因素。包括引燃火源的强度（引燃火源的强度高易形成有焰燃烧，强度低易形成阴燃）；火源的持久性（低强度持久性引燃火源易形成阴燃）；

火源的几何形状等；②环境方面的因素。包括可燃物与引燃火源的方向；周围介质的流速和方向；介质的氧含量；周围介质的温度以及相对湿度；③可燃物性质方面的因素。包括可燃物的物理性质和化学性质两部分。物理性质指可燃物粒度大小、密度、堆积情况、孔隙度和渗透性等。化学性质指主要化学组成和次要组成的无机灰分的含量。木材和纯纤维素的化学组成不同，阴燃的情况也不相同，纤维素倾向于形成有焰燃烧，形成阴燃的几率很小。相反，木材因含有一定量木素，易形成大量焦炭，倾向于阴燃。可燃物中次要组成无机灰分的含量对有焰燃烧和阴燃的影响是不同的。有些无机物仅影响有焰燃烧；有些无机物只影响阴燃；而某些无机物则对二者均有影响。例如，大多数无机酸的钠盐通过催化脱水反应，降低了热分解反应的温度，增加焦炭生成量，降低有焰燃烧过程，并促进了阴燃。烟草中含有半纤维素的酸性组分（4—0—甲基葡萄糖醛酸基木聚糖，果胶的主要组成），抑留钠离子和钾离子，促进阴燃过程。又如磷酸铵和硼酸盐等化合物，由于它们与焦炭上活性位置相互作用，阻止了焦炭进一步氧化反应，所以它既能抑制有焰燃烧，又能抑制阴燃。近年来对热分解过程中形成的焦炭进行了大量研究工作，发现生成的焦炭密度对焦炭的阴燃有很大影响。通常，密度大的焦炭有利干阴燃。此外，低温下形成的焦炭其反应活性较在高温下形成的焦炭（呈石墨状）更大。

阴燃传播是不稳定的，影响其稳定性的因素有：1、氧气供给速率，它是影响阴燃传播稳定性的主要因素。在自然对流情况下，氧与对反应区的供给是不稳定的产强迫对流情况下，氧气能够向反应区稳定的扩散，以使阴燃达到稳定传播。反向传播过程中，氧气供给速率与氧化速率和热释放率成正比例关系，因此氧气供给速率增大，将提高热释放率，加快阴燃的传播。2、热损失速率。只有热损失速率不大于热释放速率，散－释热近乎平衡，阴燃才能维持，热损失速率大于热释放速率阴燃最终将会熄灭。在阴燃过程中，与反应区相邻的未燃材料事实上还充当了隔热材料，增加阴燃传播的稳定性。3、炭的氧化。炭的氧化放热是维持阴燃的主要热源。大多数材料在热解作用下都能形成炭。实验证明，炭氧化产生的最小热量必须能够满足预热邻近未燃燃料及内部氧气的要求，否则将会导致熄灭。

阴燃转化为有焰燃烧的实质是：在氧气供给充足的条件下，阴燃释放出的可燃挥发分，达到燃爆极限，遇火源或温度达到着火点以上时，产生气相火焰，从而形成有焰燃烧。影响阴燃向有焰燃烧转变的因素：1、氧气供给速率。阴燃传播速度随氧气供给速率的增加而增加。当达到某一氧气供给速率时，阴燃就有可能向有焰燃烧的转变。2、温度。处于阴燃状态的固体材料，受外界热量作用，温度要升高，内部挥发分释放速度加快。当温度大于某一临界值，阴燃更易转变为有焰燃烧。3、空气流动速度。Palmer根据木屑水平燃烧层的阴燃实验发现：在正向传播中，导致该材料阴燃转变为有焰燃烧的空气流动速度约在0.9－1.7m/s之间。Leisch根据木屑和谷物燃烧层的阴燃实验发现：对于同时存在正向和反向传播的木屑和谷物材料，阴燃传播向有焰焕烧转变时的空气流动速度为4m/s。4、粒径大小。颗粒越大，阴燃越易向有焰燃烧转变。对于颗粒粒径小于1mm的木屑材料，是不可能发生阴燃的。Ohle miller研究发现：隔热织物材料向有焰燃烧转变的最小直径为25μm。5、阻燃剂。阻燃剂（如硼酸和硼砂石）的加入能减弱或消除阴燃向有焰燃烧的转变。但如果加入了阻燃剂的材料与未经阻燃的材料相混，可能会由

于未阻燃材料热量的传递而将阻燃材料引燃，这样一来阻燃剂就起不了太大作用。除了上述几种因素以外，增大材料尺寸、减少含水量一切有利于阴燃的因素都有利于阴燃向有焰燃烧转变。

链接《阴燃过程及其传播机理的分析与研究》、《阴燃过程中的温度场和气体生成规律》（大连理工大学硕士学位论文）、《卷烟纸阴燃性能测定仪检定方法》、《多孔颗粒床阴燃着火实验研究与数值分析》、《燃池内的阴燃过程的实验分析研究》、《纤维质颗粒燃料阴燃引燃过程的研究》、《农作物秸秆粉阴燃热效率的研究》、《河南烤烟40级各等级烟叶阴燃时间测定报告》、《阴燃中出现有焰火的理论初探》、《聚氨酯泡沫材料阴燃特性的实验研究》、《室内生物质阴燃取暖炉的设计和实验》、《日用纸阴燃特性的实验研究》

⑹、完全燃烧 在燃烧发生过程中，如果生成的燃烧产物不能再发生燃烧，则称为完全燃烧。完全燃烧放出的热量较多。例如碳的完全燃烧反应如下：

Ｃ+Ｏ２→ＣＯ２＋393.51千焦耳／摩尔

⑺、不完全燃烧 在燃烧反应过程中，如果生成的燃烧产物能再次发生燃烧，则称为不完全燃烧，不完全燃烧放出的热量较少。例如碳的不完全燃烧产生一氧化碳，一氧化碳能再次燃烧。其反应式如下：

Ｃ＋1/2Ｏ２→ＣＯ＋110.04千焦耳／摩尔 ２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２

燃烧完全与否不仅与空气供给量有关，而且与空气同可燃气体扩散混合的均匀程度有关。如果空气供给量充足，并与可燃气体混合得非常均匀，则燃烧近于完全燃烧。

7、燃烧过程中的热量传递方式：热传导、热辐射、热对流和飞火。

8、火环境：除可燃物和火源外的其它影响着火、蔓延和能量释放等所有因素的总和。主要有：天气条件、立地条件、林内小气候和氧气等。

链接：《吉林地区林火环境初探》、《大兴安岭山地偃松林火环境研究》、《杉木幼林地表可燃物含水率对主要火环境因子的响应模型》

9、可燃物类型：可燃物类型是一些占据一定空间，并保持在一定时间相对稳定的相似（性质相同，同一地理分布区，同一物候生长规律）可燃物复合体。

链接：《湖北主要森林可燃物类型及潜在火行为研究》、《重庆铁山坪森林可燃物类型划分及其燃烧性》、《湖北省森林可燃物类型区划》、《帽儿山国家森林公园可燃物类型划分及火险等级预报系统的研究》、《我国南方几种松杉可燃物类型火行为特点浅析》

10、防火季节（防火期）：具备了发生森林火灾的火环境的季节。

链接：《吉林省森林防火期地理分布的研究》、《云南楚雄州林火分布的数学模型及森林防火期的划分》、《豫西伏牛山区森林防火期灰色拓扑预测》、《吉林省森林防火期的分析与研究》、《确定森林防火期的新方法》

11、可燃物的燃烧性：可燃物是否容易着火以及着火后的难控程度。

链接：《森林地被可燃物燃烧性的研究》、《森林可燃物燃烧性研究的概述》、《羊草可燃物燃烧性的变化规律》

二、燃烧链式反应

热着火理论认为，热自燃的发生是由于系统在感应期内化学反应所放出的热量大于系统向四周环境散失的热量，系统出现热量积累而造成反应速度自动加速的结果。这一理论对大多数碳氢化合物与空气作用可以进行很好的解释，但也有很多现象是热理论所不能解释的，链锁反应理论能做出合理解释。

燃烧是瞬间进行的循环连续的化学反应，这种反应称为燃烧链式反应，或者称为燃烧反应链。 ㈠、链锁反应进行过程

链锁反应又叫链式反应，其特点是反应体系中存在一种活性中间物的链载体，或称自由基，只要这种载体不消失，反应就一直进行下去，直到反应完成。链锁反应一般由三个步骤组成，即链引发、链传递、链终止。

1、链引发：链锁反应中产生自由基的过程。要使稳定分子分解产生自由基，就要使分子中的化学链断裂，这需要很大的能量。引发的方法很多，常用的有热引发、光引发以及加引发剂引发等。

2、链传递：自由基与一般分子反应，在生成产物的同时，能够再生成自由基，因而可以使反应一个传一个，不断地进行下去。链的传递是链式反应的主体，自由基等活泼粒子是链的传递物。

3、链被终止：自由基如果与器壁碰撞而成稳定分子或者两个自由基与第三个惰性分子相撞后失去能量而成为稳定分子，则链被终止。例如：

H２＋Br2→2HBr (总反应) 由以下反应构成：

M + Br2→2Br+M （链引发） Br + H２→HBr+H

H + Br2→HBr+Br （链传递） H + HBr→H２＋Br

M + 2Br→Br２＋M （链终止） ㈡、链锁反应分类

链锁反应分为直链反应和支链反应 1、直链反应

直链反应在链传递过程中每消耗一个自由基同时又生成一个自由基，直至链终止。例如： H２＋Cl2→2HCl (总反应) ⑴、M + Cl2→2Cl+M （链引发）

⑵、Cl + H２→HCl+H

⑶、H + Cl2→HCl+Cl （链传递） ??

⑷、M + 2Cl→Cl２＋M （链终止）

上述反应中，一旦形成Cl，就会按⑵、⑶反复进行。在整个传递中，Cl自由基数目始终保持不变。在链传递过程中，自由基数目保持不变的反应称为直链反应。

虽然直链反应的链传递过程中，自由基数目保持不变，但链传递的速度是非常快的。据统计，每产生一个Cl自由基往往能循环反应生成10000-1000000HCl分子才能按照反应⑷的方式终止，而这一循环一般发生在不到1秒的时间内，所以直链反应的速度也是非常快的。

2、支链反应

支链反应：一个自由基在链传递过程中，生成最终产物的同时产生两个或两个以上的自由基。自由基的数目在反应过程中是随时间增加的，因此反应速度是加速的。现以氢和氧的反应说明支链反应的特点。

2H２＋O2→2H2O （总反应） ⑴、M + H2→2H + M （链引发） ⑵、H + O２→OH + O ⑶、O + H2→H + OH

⑷、OH + H2→H＋H2O （链传递） ⑸、OH + H2→H＋H2O ⑹、H→器壁破坏

⑺、OH→器壁破坏 （链终止） 将⑵、⑶、⑷、⑸相加得： H + 3H2＋O2→2H2O + 3H

这就是说，一个自由基（这里是H）参加反应，经过一个链传递形成最终产物H2O的同时产生三个氢原子。这三个氢原子又开始形成三个链，而每个氢原子又将产生三个H原子。这样，随着反应的进行，H原子的数目为断增加，因此反应不断加速。

㈢、链锁反应举例

1、一氧化碳燃烧反应链 一氧化碳遇氧原子或氢氧游离基生成二氧化碳。 ＣＯ＋ＯＨ→ＣＯ２＋Ｈ ＣＯ＋Ｏ→ＣＯ２

一氧化碳与氧直接反应生成二氧化碳，反应的活化能很高，故在温度不太高时，这个反应很慢，实验表明，温度高于1000K时才出现明显的CO氧化反应的气相火焰。然而如果存在少量的活性基OH，CO的氧化反应明显加快，这是因为形成分支连锁反应的原故，其反应步骤为：

干燥一氧化碳在700℃下与氧不发生燃烧反应，而在有少量水蒸汽和氢气存在时则大大加速反应，因为水汽的存在提供了少量的氢氧基和氢原子(H + O２→OH + O)，反应在600-640℃下发生着火。

一氧化碳与纯氧的混合物要在６００摄氏度以上才能着火。

2、烃类燃烧反应链 烃类燃烧反应链极为复杂，以最简单的甲烷为例，一般认为按下列反应进行：甲烷分解成烷基游离基(ＣＨ３)和氢原子；氢原子与氧分子作用生成氢氧游离基和氧原子；烷基游离基与氢氧游离基作用生成甲醇(ＣＨ３ＯＨ)；甲醇氧化生成甲醛(ＨＣＨＯ)和水；甲醛还可进一步与烷基作用生成酮和烷，酮分解产生烷基和一氧化碳。

ＣＨ4→ＣＨ3＋Ｈ Ｈ＋Ｏ２→ＯＨ＋Ｏ ＣＨ3＋ＯＨ→ＣＨ３ＯＨ

ＣＨ３ＯＨ＋Ｏ→ＨＣＨＯ＋Ｈ２Ｏ ＨＣＨＯ→Ｈ２＋ＣＯ

3、碳的燃烧反应链 碳与氧相遇会产生各种情况： Ｃ＋Ｏ２→ＣＯ２ ２Ｃ＋Ｏ２→２ＣＯ

４Ｃ＋３Ｏ２→２ＣＯ２＋２ＣＯ ３Ｃ＋２Ｏ２→２ＣＯ＋ＣＯ２

一氧化碳是可燃气体，它与氧反应生成二氧化碳。二氧化碳是燃烧的最终产物，但二氧化碳与炽热的碳粒子反应，生成一氧化碳，进行二次燃烧。其反应如下：

Ｃ＋ＣＯ２→2ＣＯ

Ｃ＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋２Ｈ２ Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２ Ｃ＋２Ｈ２→ＣＨ４

以上链式反应的条件是在燃烧区内存在活性物质，即游离基，如带单电子的原子、离子、分子碎片等，这些活性物质称为活化中心。如果破坏反应链的活化中心，燃烧反应不能继续，燃烧就会停止。常用的灭火药剂氟利昂，是在分解时产生溴游离基，溴游离基再捕捉活化中心的氢原子、氢氧游离基，使火熄灭。其原理就是中断燃烧反应链。基反应方程如下：

Ｂr＋Ｈ→ＨＢr

ＨＢr＋ＯＨ→Ｈ２Ｏ＋Ｂr

链锁反应理论对着火条件的解释：链锁反应理论认为，反应自动加速并不一定要依靠热量的积累，也可以通过链锁反应逐渐积累自由基的方法使反应自动加速，直至着火。系统中自由基数目能否发生积累是链锁反应过程中自由基增长因素与消毁因素相互作用的结果。自由基增长因素占优势，系统就会发生自由基积累。

三、燃烧的要素

燃烧三要素 燃烧必须同时具备三个要素，即可燃物、氧气和热能，构成经典的燃烧三角形。 可燃物是进行燃烧反应最基本物质。可燃物按其物理性质可分为气体可燃物、液体可燃物和固体可燃物。森林燃烧是固体可燃物的燃烧。

氧气是森林可燃物燃烧必须的物质。因为燃烧的实质是可燃物的强烈氧化。对于森林燃烧来说，氧来自空气。

热能是可燃物与氧剧烈反应的必要条件。置于空中的可燃物，只有在外界热源使其达到一定温度后，才能燃烧。外界热源有明火、高温物体、化学热能、电热能、机械热能、生物能、光能、核能等，森林燃烧的外界热源主要是明火。

链接：《燃烧反应和燃烧三要素》、《庐山森林火灾的环境因素分析及对策》 四、森林燃烧三角和森林燃烧圈、森林燃烧环

森林燃烧三角是指森林燃烧的三个必要条件，即一定的气象条件、森林植物体(包括活植物体、死植物体、半分解的植物体和碳化的植物体)和火源。森林燃烧三角不能透彻地说明森林燃烧三个基本条件之间的关系，因此有学者提出了森林燃烧圈学说。森林燃烧圈由气象圈、植被圈和火源圈组成。

森林燃烧的首要条件是气象条件(包括气候条件和天气条件)，这就是气象圈。没有一定的气象条件，森林是不可能燃烧的。雨天森林是不会燃烧的，在干旱的天气条件下，森林就可能燃烧。在干旱无风的天气条件下，一旦森林燃烧就很难扑救。

气象圈内含有地形(平地、丘陵和山地)。地形影响小气候和植被生长；地形能产生地形风，影响火行为。复杂的地形给森林防火和扑火造成困难，往往发生扑火人员的伤亡事故。

植被圈分布在气象圈内。森林植被是森林燃烧的物质基础。美国森林技术系统认为： 可见森林植被在森林火灾中的地位。有森林，有一定的天气条件，就有发生森林火灾的可能。

不同的气候、不同的地理带的植被燃烧性是不一样的。热带雨林的常绿阔叶林是不易燃的。亚热带的常绿阔叶林是极易燃的，人们为了木材生产的需要，砍掉了大片不易燃的林分，种植了大面积极易燃的针叶林，因而增加了森林火灾的危险性。

在森林植物生长、发育和衰老的过程中，森林可燃物的数量逐年增加。特别是森林枯落物积累达到一定程度，就威胁到森林的生存，只有通过燃烧，使林木自然更新。越是较长期未发生森林火灾的林区，就越具有发生森林火灾的潜在可能性。

火源圈分布在气象圈和植被圈内，分布在植被圈内的火源才能造成对森林的威胁。从某种意义上讲，控制火源就可以控制森林火灾。但是人们不可能完全控制火源。如人们尚无法控制雷击火。人为火源也不可能完全得到控制，正如城乡家庭火灾不可能完全得到控制一样。

森林燃烧圈阐明森林火灾是一种自然灾害。自然灾害是不以人们意志为转移的。要完全杜绝森林火灾是不可能的，但是通过积极预防，减少森林火灾的发生，提高扑火指挥水平，把火灾损失降低到最低程度是完全可以做得到的。对待森林火灾，在政策和策略上要按自然灾害来对待。“无森林火灾”活动和下达火灾次数和面积指标是不科学的。

森林燃烧圈阐明了森林防火的主次关系。第一是气象条件，要重视气象工作为森林防火服务；第二是植被圈，要重视植被的管理和恢复自然植被；第三才是火源管理 。

森林燃烧环：在同一生态系统内，可燃物类型、火环境和火源条件相同，火行为基本相似的可燃物复合体。

链接：《森林燃烧环网的研究》、《论山东森林燃烧环网构建》、《森林燃烧圈》

第二节 森林燃烧的特点和燃烧过程

一、森林燃烧的特点

1、森林燃烧是一个能量突然释放的过程。 2、森林燃烧属于固体可燃物的燃烧。

3、森林燃烧在大自然的开放系统中进行的，受环境的影响很大。如受气候因素（包括大气候、地域气候、小气候）、气象因素（温湿度、风速、风向等）、地形因子（坡度、坡向、海拔等）、植被因素等的影响。

4、森林燃烧由枯枝落叶引燃，燃烧的主体是活植物体。

5、森林燃烧不仅有常见的三种热传递方式，还有第四种热量传递方式，即飞火。

6、森林燃烧具有双重性（破坏性和有益性）。火作为一个重要生态因子，一方面能烧毁森林，使森林遭受严重的危害；另一面又能给木带来有益的效果。因此，不论森林防火或营林用火，都应掌握火的危害和效益，控制其危害的一面，充分发挥和利用其有益的一面。链接：《森林火灾对生态系统的破坏及生态防火对策》、《森林生态防火的探讨》

二、森林可燃物燃烧过程

决定森林可燃物的物理性质主要有：结构、含水量、发热量等。链接：《替代燃料与煤混合燃烧的特点与应用前景》

㈠、可燃物的结构

主要指可燃物的表体比、密实度和方向等。

1、表体比 表体比是物体的表面积与体积之比。其比值越大越容易燃烧。因此粗厚的可燃物不容易燃，细薄的易燃。细小的可燃物表面积大，受热面大，温度上升快，氧气供应充分，燃烧就容易。人们在生火时，将木材劈细就是这个道理。森林火灾主要烧毁细小可燃物，一般直径大于１cm的可燃物尽管对火强度有一定作用，但对火灾的蔓延几乎没有影响，直径大于２cm的活的可燃物不但不能燃烧，反而有吸热作用，会降低燃烧温度，阻碍火的蔓延。链接：《估算可燃物表面积体积比的一种新方法--水浸法》

2、可燃物的密实度 可燃物的密实度分为可燃物组织内部结构的密实度和可燃物之间搭配的密实度两种。

可燃物内部组织结构的密实度，即可燃物的密度或比重。低密度，比重小的易燃；高密度，比重大的不易燃，但燃烧时的发热量大。可燃物之间搭配的密实度，以紧实度(kg／m3)或孔隙度(可燃物占据的空间与可燃物体积的比值)表示。紧实度的大小影响到氧气供应的好坏和传热状况。紧实度有一个最佳值，叫最适紧实度。紧实度处于最佳值时，燃烧反应速度最快，火强度最大。粗厚的可燃物最适紧实度的值较细薄的要大，即粗厚的可燃物需紧密地堆在一起，细薄的可燃物需要疏松的空间，才能更好地燃烧。如原木紧紧地堆在一起时，燃烧得最好，如将其分开，距离超过其直径，可能会熄灭。相反，刨木花在排列疏松时燃烧得最好，将其压实，燃烧速度和强度随即降低。阔叶树种的落叶层空隙度较针叶树的落叶层空隙度大，所以前者较后者易燃。自然生长的草木和蕨类紧实度接近最适紧实度，其原因是其生长过程中充分利用光能的最佳排列。

3、可燃物的方向 森林中的树干是竖直生长，树木枝叶有斜向和横向生长，林中倒木和枯落枝条是横卧或斜卧在地上，落叶有平置和竖置，这些东西的燃烧性是不同的。以木条为例，火焰蔓延的速度与木条轴线和垂直方向的夹角(ａ)成反比。如划火柴，火焰顺火柴杆向上燃烧速度最快，横向较慢，向下最慢。

木材的纤维结构有方向性，顺纤维结构导热系数较横纤维结构的要大，所以顺纤维结构的较横纤维结构的燃烧点燃所需的热量要多。顺纤维结构燃烧时，热分解产生的可燃气体不易逸出，因纤维的横向透气性极差，挥发份只有依靠自身积聚的压力使木材暴裂才能逸出，由于挥发份受阻，所以燃烧速度较慢。横纤维结构燃烧时，热分解产生的可燃气体顺纤维方向逸出供气相火焰，气相火焰传给木材的热量就多，燃烧速度就快。森林火灾中站杆不易燃，倒木易燃就是这个道理。

㈡、可燃物的含水率

可燃物含水量越多越不易燃。因为水分有很大的热容量(１Ｇ水温度升高１℃需要4.18J的热量)，水分蒸发时要消耗大量的热量(１Ｇ水汽化需2257J的热量)。可燃物含水量的表达方式有：相对含水率、绝对含水率、平衡含水率、熄灭含水率。

1、相对含水率(％)＝ （湿重－干重）/湿重 ×100% 2、绝对含水率(％)＝ （湿重－干重）/干重 ×100%

干重是指用烘箱在１０５℃的情况下烘至不含水分的绝对干燥状态下的重量。

3、平衡含水率(equilibrium moisture content)指在一定温度和湿度条件下，可燃物湿度最终达到均一不变时的含水率。此时，可燃物内部水气压和外部水气压与空气中水气压相等，水分净变化为零，扩散过程相对静止。

4、时滞(timelag)是指超过平衡含水率的初始自然含水率下降到原来值的1／ｅ(38.6%)所需的时间，或使初始含水率减少63.2%所需的时间。例如，某可燃物的初始含水率200%， 当其含水下降到200%×0.368=73.6%所需的时间，即某可燃物的时滞。或者200%-(200×0.632)=73.6%所需的时间。一般细小可燃物，容易散失水分，其时滞短，粗大的可燃物不易散失水分，时滞长。如可燃物的直径(cm)＜0.625为1h时滞； 0.635-2.540为10h时滞； 2.541-7.620为100h时滞； 7.621-20.320为1000h时滞。

时滞概念的主要作用是：提供满意合理有效的可燃物分类方法；系统评估可燃物湿度反应；确定野外实际干燥过程与标准实验干燥过程之间的定量关系。

5、熄灭含水率是指在一定温、湿度及一定风速的条件下，一定热源作用一定量可燃物，一定时间后，可燃物能够维持有焰燃烧的最大含水率。即熄灭含水率越高的可燃物越易燃烧。

试验发现，着火温度与可燃物含水量无关，但含水量较大时，在一定辐射热作用下，加热时间增长，特别是100℃这一恒定温度时间随着含水量的增加而加长。当然水份的存在会引起可燃物热学性质的变化（如导热系数随含水量的增加而加大）。此外，含水量较大的可燃物在着火时发生变形或表面开裂，这种现象在某种程度上对着火温度产生一定的影响。

水灭火的原理是：冷却作用（水具有很大的热容，比热为4.1856，汽化热为2217.52）、窒息作用、稀释作用（饱和的水蒸汽体积是100度时液态体积的1700倍，当加热到700度时膨胀到原液态水体积4300倍）、机械作用。

在理论上，每平方厘米的木炭表面积上有0.04克的水就可以使木炭火熄灭，但实际水的灭火效率根本达不到这个理论值，节水的方法是将水以水滴的形式喷洒。理论上，水滴越细，水的灭火效率越高，但水滴的射程与其大小成反比。水滴越小，被风吹走的可能性越大。因而不可能到达可燃物表面。高压水雾，增加水雾的射程和减少漂失的可能性，增加了水雾与可燃物表面的接触能力。但高压水雾产生的高速空气流，增加了燃烧区的氧气，其加强燃烧的效率可能比水滴致冷作用更大。此外，水滴还可能在与可燃物表面接触之前，就已经汽化，达不到致冷可燃物表面的作用。在灼热木炭温度达850度时，水

温必须达38度以下才可能与之接触，如果水温高于38度的水滴，它根本不可能与燃烧的木炭表面接触。在实践中每平方米大约一升或相当于理论值2.5倍的水量可望达到最好的灭火效果。

㈢、可燃物的发热量

一摩尔的可燃物在等温等压条件下完全燃烧释放的热量。所谓完全燃烧，即将碳转变为二氧化碳，氢转变为水，硫转变为二氧化硫，氮转变为氮气，氯转变为氯化氢水溶液。

燃烧热一词多用于化学上，而在工程上较常采用的是热值或发热量，在森林燃烧研究中这几个词常交替使用。燃烧热是反应热中的一类，它与反应条件、反应物和产物的状态有关。物理化学定义中规定：1.013×105Pa和25℃条件下进行，完全燃烧指可燃物中碳转变成二氧化碳，氢转变为水（液体），硫转变成二氧化硫，卤素转变成卤化氢（水溶液）。

燃烧热测定最经典的方法是用氧弹或绝热式量热计测定。Babrauskasv和 Parker W.J.（1979）提出用锥形量热计进行测定，它是用氧的消耗量来获得燃烧热，因为任何可燃物燃烧时单位质量氧都近似地放出相同的热量（约 13.1 MJ／kg）。Susottt R. 1982）也提出用差热分析和差示扫描量热计测定可燃物的燃烧热。

热值（发热量）定义为：单位质量（或体积）可燃物完全燃烧时产生的热量。由于定义中没有明确地规定燃烧条件，所以含氢化合物（如木材），文献中出现了弹筒发热量、高位发热量和低位发热量。高热值包括燃烧温度下放出的热量与产物冷却到25℃时放出的热量的总和。低热值仅包括燃烧温度下放出的热量。文献中常采用的低热值可从可燃物含碳量来估测。

所谓弹筒发热量，是指在实验室中用热量计实测的发热量。在此条件下，燃料中内碳燃烧后生成二氧化碳；氢燃烧后成为水汽，冷却后变成水；而硫在高压氧气中燃烧生成三氧化硫，氮变成二氧化氮，它们溶于水形成硫酸与硝酸。由于上述反应均为放热反应，因而弹筒发热量要高于燃料在实际燃烧过程中放出的热量。

由弹筒发热量减去硫酸与二氧化硫生成热之差以及硝酸的生成热，就得到高位发热量，这是因为，燃料在空气中完全燃烧时，硫生成二氧化硫，氮则变成游离氮而没有硫酸或硝酸生成之故，发电厂在评价燃料质量时，多采用高位发热量。链接：《木质燃料发热量的研究》

由于在锅炉中燃烧或森林燃烧时，燃料中原有水分及氢燃烧后生成的水呈蒸汽状态随烟气排出；而在氧弹中，水蒸汽则凝结成水，故将高位发热量减去水的汽化潜热，就得到低位发热量。1克纯水汽化变成1克水蒸汽所吸收的热量，称为汽化潜热，它与1克水蒸汽凝结成1克纯水时所放出的热量相同，其数值为2509焦／克，由于燃料中水分与氢的存在，燃烧产物每含1克水蒸汽就要损失2509焦的热量。因此，低位发热量是表示真正可以利用的燃料有效发热量。链接《动力燃料测试技术》P120。

森林可燃物平均低热值为18623KJ/Kg，木本植物的发热量在16700Kj/Kg以上，禾本科杂草为12500-16700KJ/Kg，地衣，苔藓为8400-12500KJ/Kg。以针叶树发热量较高为20900KJ/Kg，阔叶树次之。

针叶树以针叶发热量最大，其次是树枝，再次为木材部分。阔叶树以树皮发热量最高，其次是树叶，再次为枝条。

可燃物的发热量与含水率成反比。含水量越高，发热量越低；含水量越低，发热量越高。 链接：《木质能的燃烧特性》、《福建省主要防火树种发热量的研究》、《防火树种叶的发热量及其影响因素》、《大兴安岭森林可燃物发热量的测量及其和含水率关系的研究》、《木质燃料发热量的研究》

森林燃烧热值常使用“吨石油当量”这个概念，即热值相当于１吨石油的某种燃料的重量或体积。自然干燥的薪炭材(自然干燥９－１２个月，含水率为３０％左右)４吨或５－７m3(容积)相当１吨石油当量。

植物热值受环境的影响，也随植物种类、部位、物候期以及物质成分的不同而变化。总的说来，各树种的叶片的热值均是最高的，树干和树枝次之。根是最小的，这是因为光合器官叶片含有较多的蛋白质和脂肪等高能化合物，而支持器官茎、枝和根的纤维素合量较多。而根部的纤维素含量和吸收的无机成分多而热值少。

黑石顶季风常绿阔叶林群落乔木层8种优势植物器官的干重热值基本呈现叶＞枝＞干＞根的规律(部分种除外)。黑石顶季风常绿闹叶林地上部分器官热值的大小顺序为乔木层＞灌木层＞草本层。这是由于乔木层地上部分接收的太阳辐射多，植物体内积累的高能物相对较多，因而热值较高。而林下的灌木层和草本层处于乔木层的遮蔽下，植物经常处于饥饿状态，因而积累能量有限，植物体内高能物质含量相对较少，因而热值低。

链接：《厦门园林植物园 1 0种榕属植物叶热值与灰分含量的研究》、《东北羊草草原主要植物热值》、《九龙江口红树植物叶片热值的季节变化及物候学的研究》、《内蒙古羊草草原群落主要植物的热值动态》、《四种灌木状与四种乔木状棕榈植物热值的月变化》、《鼎湖山季风常绿阔叶林各层次优势种热值研究》、《火烧后草原植物营养和热值的变化》、《滇中高原及干热河谷薪材树种热值研究》、《武汉和天津园林植物叶片热值比较研究》、《福建柏和杉木人工纯林凋落物热值及灰分含量月变化动态》、《杉木观光木混交林细根灰分含量和热值动态》

二、森林可燃物的化学性质

森林可燃物的化学性质不同，其燃烧性也不同。决定森林可燃物的化学性质主要有：元素的组成、基本成分、油脂含量、挥发油含量、可燃气体含量和灰分含量。

㈠、森林可燃物的元素组成不同，其燃烧性也不同。木材的分子式通常用(Ｃ６Ｈ９Ｏ４)Ｘ表示，分子式中的Ｃ、Ｈ、Ｏ含量分别占49.7%， 6.2%， 41.1%。但不同物种的C、H、O所含比例不同，如枯材的C、H、O含量分别为49.5%，6.5%，43.2%。水青冈的C、H、O含量分别为50.1%，6.2%，42.5%。含碳量越多可燃物发热量越大。从阻燃机理得出：粗蛋白热分解时形成NH3，它为难燃性气体，稀释了热解产

生可燃性挥发物蒸气。可燃物含氮素越多，越不易燃。磷也是阻燃元素，通常其阻燃效力比氮素好，它主要是通过凝聚相内起阻燃作用的。可燃物中含磷量越高，越不易燃。链接：《织物阻燃技术综述》

1、碳 碳是可燃物中的主要可燃元素，其单质的热值为32800KJ/KG。在可燃物中碳不以自由碳的形式存在，而是与氧、氮和硫等结合在一起，形成复杂的有机物。

2、氢 氢是可燃物中另一种主要的可燃元素，其热值很高，为142000KJ/KG，氢在可燃物中的两种存在形式，一种是与碳、硫、氮等元素结合在一起的氢，它对燃烧放热有贡献，通常称为可燃氢，或有效氢。另一种是与氧化合生成为水的氢，通常称为化合氢，化合氢不再参加反应。在计算可燃物的热值和理论空气需要量时，应以有效氢含量为准。

3、硫 硫是燃料中最有害的可燃元素。它在燃烧时可以放出少量热量，其热值为9210KJ/KG，约为碳的热值的1／3。但其产物为二氧化硫和三氧化硫，这些气体与烟气中的水蒸气结合，生成腐蚀性很强的硫酸和亚硫酸，可严重危害人体健康、污染环境、腐蚀燃烧设备和金属表面，有时还会影响加热产品的质量。

4、氧 固体燃料中的氧是以化合状态存在的。它的存在对燃烧没有任何帮助，相反由于它已经与可燃元素碳、氢结合，相对减少了这些元素的可燃组分含量，从而使燃料的热值降低。

5、氮 一般情况下，氮不参加燃烧反应。燃烧后，它以游离状态转入燃烧烟气中。氮的存在也相对减少了燃料中可燃物质的含量，对燃烧没有帮助。在高温条件下，氮可与氧反应生成NOX，这也是严重污染环境的有害气体。

当只有燃料的元素分析数据而无发热量的测定数据时。可根据元素分析数据计算燃料发热量（门捷列夫公式）。链接《燃料与燃烧概论》P28

㈡、森林可燃物基本成分由半纤维素、纤维素和木素组成，它们的热分解性质各异，因各种森林可燃物的基本成分不同，所以燃烧性不同。

㈢、通常认为油脂含量多的可燃物易燃，发热量大。一般针叶林含油脂量较高，阔叶林含油脂量较少，草本含油脂量最少。

可燃物油脂含量是用绝干可燃物碎粒放入油脂抽提器中以有机溶剂(醚、苯、醇等)进行抽提。抽提物被认为是粗脂肪，它包括脂肪醇、脂肪醛、酯肪(甘油脂)、腊(非甘油脂)等。

粗脂肪含量(%)=(油脂重量/样品绝干重量)×100

㈣、可燃物含挥发油量越多越容易燃烧。挥发油是一种易挥发的易燃芳香油。挥发油用水蒸气蒸馏样品提取。

挥发油含量(ml/100g)=挥发油毫升数/样品鲜重

马尾松叶的挥发油含量为0.275(ml/100g)， 大叶桉叶为0.323(ml/100g)，木荷叶为0.000(ml/100g)。

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