燃燒

燃燒是放熱的氧化還原反應，其中可燃燃料被氧氣氧化。 氧化劑氧氣在燃燒過程中被還原，并通過吸收電子和形成氧化物來降低其氧化態。 燃料的一種成分在燃燒過程中形成還原劑，并通過形成氧化物提高其氧化態。 甲烷的完全燃燒根據以下反應式發生：

C H 4 + 2 O 2 → C O 2 + 2 H 2 O Δ H 0 = ? 802 .4 k J ? mol ? 1

能量在反應步驟中釋放，以輻射（火焰形成）和內能（廢氣中的熱量）的形式消散。

與爆炸相反，燃料的受控放熱氧化稱為燃燒。 爆炸的特征是大量燃料的快速反應。 密閉室內由于溫度的短時升高會產生相當大的爆炸壓力，具有破壞性作用。

對于人體用作能量來源的物質。 用作燃料，例如 葡萄糖或脂肪，以氧氣為氧化劑，在體細胞內發生逐漸緩慢的氧化反應，類似于燃燒。 這些反應發生在適當低的體溫下，可稱為冷灼傷。 然而，由于它們在生理學上的重要性，這些反應具有分解代謝反應的特殊名稱。 從化學的角度來看，這些反應也是氧化還原反應。

火焰從紫外線、可見光和紅外輻射范圍發出電磁輻射。 必須區分固態輻射和氣態分子輻射。 固體燃料或形成的煙灰（例如取暖油燃燒過程中的細粉塵）被視為固體。 固體在整個光譜范圍內發出輻射。 該光譜大致對應于黑體的光譜。 通過燃燒的放熱反應，能量被添加到氣態分子和原子中，并且由于碰撞過程，粒子具有更高的能級。 當電子返回到能量較低的狀態時，能量差以輻射形式發射，并發射光子。 這種發光現象形成了火焰。 在分子中，振動帶和分子帶被占據； 為原子發射線譜。 該氣體輻射是選擇性的并且取決于燃料氣體的成分。 它由大量的自由基組成，其中一些在完全燃燒之前僅作為中間產物存在。 與固態輻射相反，發射的氣體輻射在光譜中分布不均勻。 火焰的光譜取決于火焰中的粒子成分。 氫火焰的輻射非常微弱，尤其是在可見光范圍內，因為可見波長范圍內的自由基（H2、OH、H、H）幾乎沒有任何電子躍遷。

緩慢的“冷氧化”可以在金屬生銹或生物的營養物質氧化中看到，即它們的“燃燒”。

技術燃燒過程用于加熱目的、發電、材料分離（熔煉）和冶金。 為了優化燃燒，努力提高燃燒效率并減少污染物的形成。 燃燒過程中二氧化碳排放到大氣中是全球變暖的主要原因。 目標是降低燃料中的碳含量。 這可以通過使用含碳較少的燃料（天然氣而不是煤）或不含碳（氫）來實現。

在燃燒過程中，燃料和空氣供應的調節方式是在限定的燃燒室中發生受控的化學反應。 為了工廠安全，必須確保氣態或液態燃料在流入燃燒室后安全點燃并完全燃燒。 否則，可能會形成更大體積的爆炸性氣體，如果點燃，會導致壓力迅速增加并導致爆炸。

含碳和氫燃料在原裝密閉空間內的xxx爆炸壓力化學環境壓力（體積爆燃）為 10 巴； 火焰速度范圍從 0.5 m/s（碳氫化合物）到 2.5 m/s（氫氣）。 壓力略有增加的爆炸（大氣爆燃）稱為爆燃。

技術上采用可控燃燒產生熱量，逐漸適應用熱需求。利用熱載體的溫度或沸騰液體的蒸氣壓，使燃料和燃燒空氣的質量流量適應熱量要求。

工業技術過程中會產生廢熱，其中使用放熱反應來轉化物質（熱過程系統）。 目的是盡可能經濟地利用熱量。 這種廢熱是例如 用于內部運行、發電（通過余熱蒸汽發生器和渦輪機）或區域供熱耦合。 不能使用的熱量必須通過冷卻塔釋放到環境中。

使用開放式噴射火焰，燃料從噴嘴進入大氣并被點燃。 火焰前鋒從點火點向出口噴嘴方向移動，火焰在此穩定。 當空氣被送入燃燒管時，可以在本生燈中設置熱的預混火焰。 通過關閉空氣供應，火焰變得更加擴散并且火焰溫度更低（擴散火焰）。 燃料通過層流和湍流擴散過程與空氣混合。 這種類型的火焰稱為擴散火焰。 通常，化學鏈式反應比擴散過程快得多。 因此，擴散決定了燃燒的動力學。

關于燃燒過程，可以區分開放式燃燒??和燃燒室中的燃燒。

• 開放性燒傷是例如用于照明目的（蠟燭）或用于加熱或保持物質溫暖（熔化金屬上的通道燃燒器，用于加熱焊接??軌道的液化氣手持燃燒器）或用作輻射表面加熱（催化燃燒）或開放式壁爐。 助燃空氣可通過燃燒熱系統或特別是通過助燃空氣風扇供應。
• 在氣焊工藝中，通常會向燃氣中添加純氧，以達到較高的燃燒溫度。
• 當通過熱載體（蒸汽、熱水、導熱油、空氣）間接使用熱量或廢氣不應進入周圍房間（爐子）時，使用燃燒室。 有針對性地供應燃料和空氣。 熱量輸出可以通過調節助燃空氣來調節，在燃氣、油和粉塵燃燒的情況下，還可以通過燃料質量流量來調節。 廢氣通過煙囪排放。

除了爆炸物或自燃物質外，所使用的天然和人造物質和材料在環境溫度下是不可燃的，因為熱能不足以維持穩定的氧化反應鏈。 偏離預期用途或技術錯誤可能會導致點火源點燃可燃材料。 這些是例如電氣缺陷（短路、熱過載、放電/電弧）、摩擦過程、高水平輻射、化學反應、雷擊。

燃料主要由碳 (C)、氫 (H) 和硫 (S) 元素組成。 燃料通常含有不可燃成分，例如氮 (N)、氧 (O)、水 (H2O) 或無機物質，其中一些在燃燒過程后會產生灰燼。 吸濕或化學結合的水含量必須在燃燒過程中蒸發并增加廢氣質量流量。 如果廢氣中的水含量未被冷凝，則燃燒效率會因水而降低。

燃料可以固態、液態或氣態存在。 原子成分的元素分析通常用于表征固體和液體燃料。 在氣體燃料的情況下，氣體組分的摩爾分數通常用于計算燃燒過程。

固體燃料包括煤、木材、泥炭、稻草和垃圾。 根據塊狀，固體燃料可以在爐排上、流化床中或以粉塵形式燃燒。 粒徑越小，燃燒反應越快。