第二章-燃烧基本原理

第二章燃烧基本原理第２章燃烧基本原理2.1燃烧与燃烧条件2.2燃烧形式和燃烧过程2.3燃烧理论2.4气体燃烧2.5液体燃烧2.6固体燃烧2.7燃烧产物的毒害作用2.8热值与燃烧温度2.1燃烧及燃烧条件2.1.1燃烧现象•燃烧是伴随有发光、放热现象的剧烈的氧化反应。•放热、发光、生成新物质是燃烧现象的三个特征。2.1.2燃烧条件•燃烧三要素：燃料、助燃剂（氧化剂）、点火源•燃料（可燃物）–汽油–苯–木材–塑料–金属–氢气–一氧化碳–。。。。•氧化剂–空气–氧气–氟–氯–过氧化氢–过氯酸盐–金属过氧化物–硝酸铵–。。。。•点火源–明火/电火花/静电火花–高温表面/冲击与摩擦–自燃/绝热压缩/雷电–其他2.1.3燃烧的充分条件充分条件三者相互作用一定能量点火源一定量可燃物一定量助燃物2.1.4燃烧条件的应用•燃烧不仅需要一定的条件，而且燃烧条件是一个整体，无论缺少哪个，燃烧都不能发生。因此，可以用来防火和灭火。燃烧四面体•根据燃烧的链琐反应理论，很多燃烧的发生和持续有游离基（自由基）作“中间体”，•因此燃烧三角形应扩大到包括一个说明游离基参加燃烧反应的附加维，从而形成一个燃烧四面体。防火的基本原理阻止火势扩散蔓延控制和消除点火源控制可燃物控制助燃物（一）防火方法1．控制可燃物•燃料是燃烧发生最根本的要素，因此消除或控制燃料是防火的根本措施。如：通风；涉及氢气时设气楼、天窗；煤矿中存在瓦斯，需顶部通气；商场中安装防火卷帘等。2．隔绝空气•将空气、氧气、或其他助燃物质与可燃性气体、液体或固体隔绝，避免相互接触，可以避免发生燃烧或爆炸。化工储罐中会采用氮封，红顶罐3．消除或控制点火源•虽然并不是所有可燃物质的燃烧都需要火源，但绝大多数火灾是由于火源的存在而引发的，因此消除或控制火源对防火极其重要。•火源的种类很多，实际引发火灾的火源情况更是千差万别，非常复杂。•防爆开关、灯、扇、插座等；杜绝使用过程中可能带入的不防爆器件，如烧水、降温用电器，手机、相机等。某化学品分配站发生系列爆炸分析•在罐体的充装口附近形成过爆炸性蒸气和空气的混合物。•罐体，称重称和泵都是接地的，但是充装嘴，软管组件（和金属重物）没有做等电位连接和接地，它们被合成橡胶充装软管隔绝起来。•静电可能积聚在了这些部件上，并对不锈钢罐体放电，产生了火花，而点燃了在充装过程中积聚在充装口附近的气体。你知道吗？•当液体通过管道，阀门和其它设备时，会产生静电。•正确的等电位连接和接地保证了静电不会积聚并引起火花。•静电火花可以点燃许多易燃蒸气和空气的混合物。你知道吗？•等电位连接就是电气连接可导电物体，以使这些物体间电势相等，而防止火花。你知道吗？•接地就是将可导电物体与地连接，以释放积聚的静电和其它来源的电荷。你知道吗？你能做什么？•针对易燃材料处理，要确保可导电的管道和设备的等电位连接和接地，设计正确。它包括容器、泵，管道，阀门，喷嘴，仪表探头，充装管和充装嘴，桶和可移动的容器，以及其它的可导电的设备。你能做什么？•要确保定期地检查你工厂的接地连接情况，以保证它们正常地工作。•当在向容器充装易燃液体时，要尽量减小液体自由下落的高度，因为这种方式会在液体中制造出静电。分析•罐体正通过一个短喷嘴进行充装，此时易燃的醋酸乙脂正在穿越空气下落到罐体中，这无疑会在罐体空气中形成小液粒和雾状微粒。•在液体自由下落穿越空气时，静电荷就可能产生了，而且可能进一步导致火花而点燃可燃气体环境。推荐的做法•从底部进行充装，它可以通过一个浸入到液体下面的管子来实现。•应该在下浸管被淹没在液体液面下150mm之前，充装速度要控制在1米/秒或更小。你能做什么？•使用下浸管道或底部充装。•当存在液体自由下落的可能时，要使用合适的低的流速。•正确地对所有设备和容器进行接地和等电位金属连接。•使用为处理易燃材料而设计的充装喷嘴和软管，例如，软管具有一个完整的连接到管道和接头的金属编织网。灭火方法隔离法窒息法冷却法抑制法主要灭火方法抑制法•使灭火剂参与到燃烧反应中去，它可以销毁燃烧过程中产生的游离基，形成稳定分子或低活性游离基，从而使燃烧反应终止。2.1.5火灾分类D类火灾（金属火灾）E类火灾（带电火灾）A类火灾(固体物质火灾)B类火灾（液体或者可溶化固体物质火灾）C类火灾（气体火灾）F类火灾（烹饪器具火灾）分类2.2燃烧形式及燃烧过程2.2.1燃烧类型自燃爆炸闪燃着火（1）闪燃定义闪燃：在一定温度下，可燃性液体（包括少量可熔化的固体，如萘、樟脑、硫磺、沥青等)蒸气与空气混合后，达到一定浓度，遇点火源产生的一闪即灭的燃烧现象。闪点：液体（或少量固体）产生闪燃现象的最低温度。闪燃条件一是在环境中存在足够的可燃蒸气；二是具有能够引起闪燃的温度。闪燃原因是因为可燃性液体在闪燃温度下，蒸发速度不快，蒸发出来的气体仅能维持刹那那的燃烧，而来不及补充新的蒸气以维持稳定的燃烧，故燃一下就灭。（2）着火定义可燃物质在与空气并存条件下，遇到比其自燃点高的点火源使开始燃烧，并在点火源移开后仍能继续燃烧，这种持续燃烧(不小于5秒)的现象叫着火。特征指可燃物与氧或氧化剂作用发生的释放热量的化学反应，通常伴有火焰和发烟的现象。燃点•可燃物质开始着火所需要的最低温度叫燃点，又称着火点或火焰点。•对评价可燃固体和高闪点液体的危险性具有重要意义。（3）爆炸定义可燃性气体、蒸气、液体雾滴及粉尘同空气（氧）的混合物发生的爆炸，实际上是可带有冲击力的快速燃烧。特征爆炸速度快；爆炸点附近压力急剧升高；发出或大或小的响声；周围介质发生震动或邻近的物质遭到破坏。爆炸极限•可燃物质(可燃气体、蒸气和粉尘)与空气必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限，或爆炸浓度极限。（4）自燃自燃•可燃物在没有外部火花、火焰等点火源的作用下，因受热或自身发热并蓄热而发生的自然燃烧现象。自燃点使可燃物发生自燃的最低温度叫做自燃点。也叫自燃温度。类别•受热自燃•自热自燃•可燃物质在外部热源作用下，使温度升高，当达到其燃点时，即着火燃烧的现象。•机理：可燃物质与空气一起被加热时，首先开始缓慢氧化，氧化反应产生的热使物质温度升高，同时，也有部分散热损失。若物质受热少，则氧化反应速度慢，反应所产生的热量超过热散失量时，则温度不再上升。若物质继续受热，氧化反应加快，当所产生的热量超过热散失量时，温度逐步升高，达到自燃点而自燃。•热源：在工业生产中，引起受热自燃的热源有：接触高温表面、加热或烘烤过度、冲击摩擦等受热自燃汽车自燃•汽车在给人们的生活带来诸多便利和情趣的同时，有时也会成为危险的潜在杀手。马路上飞奔的汽车突然狼烟滚滚；静默停放的汽车不经意间在熊熊大火中“自焚身亡”。汽车自燃事故2010.7.6北京公交车自燃2009.6.5成都公交车自燃造成28人死亡、74人受伤汽车自燃原因•漏油：在一些普通化油器式汽车上，汽油泵多安装于发动机舱内，而且距离发动机缸体以及分电器很近，一旦燃油出现泄漏混合气达到一定的浓度，加之有点火源出现，自燃事故将不可避免。•易燃品：运载酒精、鞭炮、汽油等危险易燃物品，货物在高热、暴晒、碰撞后产生大量气体或热量后导致爆燃；•线路：汽车的突发自燃事故多为线路故障所引起的。汽车的电气线路、火线的绝缘体破损搭铁或电器搭铁都会造成短路，尤其是线路残旧和排列混乱的车辆。•漏电：这主要是由于电路上各电气元件老化而造成的。发动机工作时，点火线圈的温度很高，长期使高压点火导线的绝缘层软化、老化、裂损，点火高压电易击穿绝缘层，很容易产生高压电漏电，引发漏电处温度不断升高，一遇发动机油管等泄漏的油品，极易导致着火燃烧。•机件过度摩擦：汽车机件之间的干摩擦会产生高温，如接触到可燃物可导致火灾的发生。变速箱、分动箱、车轮、传动轴的工作温度都低于润滑油的燃点，但如果轴承、活塞、气缸、齿轮箱由于磨损或制造缺陷，造成过度干摩擦，就会产生过多的热量引发自燃。•抽烟：驾乘人员不注意安全，吸烟后乱扔烟头；•火花：交通事故中机动车相撞产生火花；汽车自燃征兆•仪表不亮，水温过高、开车时发现车身有异味，冒出烟雾等等，遇到这些情况要马上找安全的地方停车检查。如果真是发生自燃，一般从冒烟雾到着明火需要一段较长的时间，汽车通常在明火着起来之后才会爆炸，这时候车主一定不要慌张，用灭火器、水或者衣物覆盖都可能将自燃扑灭；如果实在没有办法，也要尽快寻求消防、交警的帮助，保护现场，为事后索赔取证留下依据，确定车主自身的权利和责任，减少损失。汽车自燃预防•预防措施：第一，不要轻易私自改装汽车。如果需要对原车增加一些附件如音响等，请改装师一定要从汽车的保险丝盒内取电。第二，常做检查。防止电气线路故障或接触不良，以及漏油、漏气等现象的发生。第三，驾驶5年以上的“老车”以及出过重大事故的汽车，应该定期做清线路、排除故障等全面检查，以免发生意外。第四，别在仪表盘上放易燃品。气体打火机、清新剂、灭蚊剂等受热膨胀后容易爆炸引起火灾。也不要在后备厢内放置摩丝等易燃物品。第五，汽车进行修理或更换零配件时应尽量选择正规修理厂和正规零配件。•平时驾车时要随车自备一个小型车载灭火器。一般说来，两公斤左右的灭火装置就可起到应急灭火作用。司机驾车时要尽量做到不在车内吸烟。最好的防范措施就是定时对汽车进行底盘保养、内饰清洗等，而且对电线、油管等部件也应定期检查更换，特别要检查油管连接处是否有松动和漏油情况，保持油箱干净通风，停车时尽量选择阴凉处。•可燃物质在没有外部热源影响下，由于物质内部所发生的化学、物理或生物过程而产生热量，这些热量在适当条件下会逐渐积聚，使物质温度升高，达到自燃点而燃烧的现象。自热自燃2009.5.5云南澄江黄磷自燃2009.9.15湖北宜都一货车发生100余桶黄磷自燃事故黄磷属剧毒，极易自燃，是一种危险化工品。黄磷燃烧后，生成三氧化二磷或五氧化二磷并带有白色浓烟，五氧化二磷遇水能生成剧毒的偏磷酸。吸入或接触粉尘时，对身体局部有强烈的腐蚀性刺激作用，严重者可引起中毒性肺炎、肺水肿。(比较一下以下的几种燃烧有何不同？•1、氢气在氧气中的燃烧与汽油在空气中的燃烧?•2、木材的燃烧、硫磺的燃烧？燃烧形式主要形式BECDA均一系燃烧和非均一系燃烧混合燃烧和扩散燃烧蒸发燃烧表面燃烧分解燃烧（一）均相燃烧和非均相燃烧•均相燃烧是指可燃物质和助燃物质间的燃烧反应在同一相中进行，如氢气在氧气中的燃烧，煤气在空气中的燃烧。（一）均相燃烧和非均相燃烧•非均相燃烧是指可燃物质和助燃物质并非同相，如石油(液相)、木材(固相)在空气(气相)中的燃烧。•与均相燃烧比较，非均相燃烧比较复杂，需要考虑可燃液体或固体的加热，以及由此产生的相变化。（二）预混燃烧和扩散燃烧•可燃气体与助燃气体预先混合而后进行的燃烧称为预混燃烧。•预混燃烧速度快、温度高，一般爆炸反应属于这种形式。（二）预混燃烧和扩散燃烧•可燃气体由容器或管道中喷出，与周围的空气(或氧气)互相接触扩散而产生的燃烧，称为扩散燃烧。•在扩散燃烧中，由于与可燃气体接触的氧气量偏低，通常会产生不完全燃烧的炭黑。（三）蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧•蒸发燃烧是指可燃液体蒸发出的可燃蒸气的燃烧。•通常液体本身并不燃烧，只是由液体蒸发出的蒸气进行燃烧。•硫磺和萘这类可燃固体是先熔融、蒸发，后进行燃烧，也可视为蒸发燃烧。（三）蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧•很多固体或不挥发性液体经热分解产生的可燃气体的燃烧称为分解燃烧。•如木材和煤大都是由热分解产生的可燃气体进行燃烧。（三）蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧•可燃固体和液体的蒸发燃烧和分解燃烧，均有火焰产生，属火焰型燃烧。•当可燃固体燃烧至分解不出可燃气体时，便没有火焰，燃烧继续在所剩固体的表面进行，称为表面燃烧。2.3燃烧的基本理论活化能理论过氧化物理论链式反应理论2.3.1活化能理论碰撞分子与分子之间不停的发生碰撞，在标准状态下，单位时间、单位体积内气体分子相互碰撞约1026次。有效碰撞相互碰撞的分子不一定发生反应，只有少数具有一定能量的分子按照一定的方向进行碰撞才会发生反应。反应条件•分子能量足够大；