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1、第4章 可燃物质的危险特性,爆炸极限 闪点 燃点 自燃点 氧指数 最小发火能量和最小点燃电流 消烟距离和安全缝隙 其他物理性能,4.1 闪点、燃点、自燃点 一、 闪点(flash point)及其测定方法,闪燃(flash fire) 在一定的蒸发温度下，可燃液体（包括少量固体）饱和蒸汽与空气的混合物与火焰接触时，能闪出火花，但随即熄灭。这种瞬间燃烧的过程叫闪燃。 闪点 液体能发生闪燃的最低温度叫闪点。 闪点是表征液体燃烧危险性的重要指标： 液体温度低于闪点时不可能燃烧。 只有高于闪点温度才可能燃烧。 闪点越低，液体燃烧危险性越大。 危险化学品的衡量标准之一：闪点61. 例：苯 -11 乙醇
2、12 煤油 40 汽油 -5810 ,物质闪点的规律性,有机同系物中，分子量越高，闪点越高。 同系物中异构体比正构体闪点低。 能溶于水的液体的闪点，随水含量的增高而提高。 两种可燃液体混合物的闪点一般低于两种液体闪点的平均值。,闪点的测量开杯闪点仪,闪点的测量,（1）先不加热，点火看有无火焰 （2） （1）步骤如有火焰，则放入防爆冰箱中降温，再拿出点火测量。 （3） 加热、搅拌、点火、读温度。,闪点测量的影响因素,点火源： 点火源温度、火苗大小影响测定。点火能量大时，测得闪点偏低。 点火源与液面间的距离 越近闪点越低。 加热速率 加热速率快，气体达不到平衡，数据重复性差。 试样纯度 纯度有影响
3、，含水时闪点偏高。 试样温度分布均匀性 试验容器 容器过小，闪点偏高。 大气压 大气压越大，闪点偏高，需进行修正。,闪点的测量,开杯闪点测定过程存在的问题是开杯上方的空气流动可能会改变蒸气浓度而使实验测定的闪点值偏高。 为了防止出现这些情况，更多新式的闪点测定方法都采用闭杯法。,闭杯闪点,闭杯式闪点仪 一般测定闪点在80以下的液体。 闪点在13 以上时，用水作浴液；13 以下时，用预先冷却好的乙二醇溶液作浴液。 离预计闪点5 时，每0.5 观察温度表一次，同时点火。 对闪点13 以上液体，允许误差不超过3 ；对闪点13 以下液体，允许误差不超过2 。,闭杯式闪点仪,二、 燃点(ignition
4、 point),定义： 液体被加热到超过闪点温度时，其蒸汽和空气的混合气与火焰接触而使燃烧持续5秒以上的最低温度称为燃点或着火点，也称焰点。 固体燃烧物质的燃点也叫点着温度，它是固体燃烧物质产生蒸汽或分解出可燃气和空气的混合气，与火焰接触，能使燃烧持续5秒以上的最低温度。 注意： 同一液体的燃点显然高于闪点，但闪点越低，两者差别越小。 易燃液体燃点高出15。 高闪点液体燃点比闪点高得多。 用燃点衡量高闪点物质的危险性更有实际意义。,燃点测定,液体燃点的测定： 采用开口杯测定。 固体燃点的测定： 装置如图所示。 金属锭加热至一定温度；将粒 度为0.5-1mm样品放入紫铜管， 盖上盖；用火焰在喷口
5、上方 2mm处晃动，在5min内观察喷 口是否有连续5秒以上的火焰； 改变金属锭温度，反复实验， 直到测得喷口上出现连续5秒以 上火焰时的最低温度。,燃点测定,三、自燃点 1 概述,定义： 自燃点又称发火点或发火温度，对爆炸物质来说，习惯上称为爆发点。 是指物质在没有火焰、电火花等着火源的作用下，在空气或氧气中被加热而引起燃烧、爆炸的最低温度。 加热方式可以是环境供热，也可以是自身发热的蓄积。 物理意义： 可燃物质自发反应放出的热量等于向环境散失热量的速率时的温度。 自燃点与点火延迟时间的关系： 实验样品投入测定容器到开始着火的时间称为点火延迟时间，也称延迟期。 自燃点随点火延迟时间的变化而变
6、化，点火延迟时间越长，测出的样品自燃点越低。,2 自燃点测定,2 自燃点测定,2 自燃点测定,测定方法： 样品： 液体：0.25-1ml： 固体：尽量磨碎研细，真空下干燥。 电炉在一定温度下恒温，样品投入烧杯； 取一定延迟期（5分钟），观察是否着火； 若不着火，升温2.5； 反复实验至着火，此时温度为5分钟延迟期自燃点。 气体与空气混合物自燃点测定： 将混合气体的各组分，分别加热到一定温度，从小孔喷出在保温石英管中混合，观察一定延迟期的发火温度。 组成不同，自燃点显然不同。,3 影响自燃点的因素,有机物自燃点与结构的关系 同系物中，随碳原子增多自燃点降低； 饱和烃的自燃点高于同碳数不饱和烃；
7、芳香烃自燃点高于同碳数脂肪烃； 正构体的自燃点低于异构体； 液体燃料的比重越小，自燃点越高；（闪点越低） 自燃点与可燃物状态的关系 压力：对液体和气体有显著影响，压力越高，自燃点越低； 浓度：混合物中可燃物浓度低则自燃点高，对于气体，通常在化学计量浓度有最低的自燃点； 催化剂：活性催化剂能降低某些物质的自燃点，钝化剂能提高自燃点；,3 影响自燃点的因素,容器：容器越小，自燃点越高；（主要与散热有关） 挥发份：固体含可燃挥发组分多，自燃点低； 粒度：粒度越小，自燃点越低； 受热时间：某些物质自燃点受加热时间长短影响，例如，木材、棉花长时间加热自燃点会降低。 防火防爆中的实际应用 储存：通风、降温
8、、隔热、避光等； 扑救火灾：撤离易自燃物质； 控制高温表面：电动机、反应器、管道等。,3 影响自燃点的因素,3 影响自燃点的因素,3 影响自燃点的因素,3 影响自燃点的因素,3 影响自燃点的因素,4.2 氧指数 1 概述,定义： 氧指数又叫临界氧浓度或极限氧浓度； 模拟材料在大气中的着火条件下，材料在不同氧浓度的氮氧混合气中燃烧，测出能维持该材料有焰燃烧的最低氧浓度，即氧指数,以体积百分数表示。 意义：评价固体燃料的可燃性或阻燃性。氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧 氧指数50%，认为材料不可燃； 氧指数27%-50%，认为材料在火中是自行熄灭的材料； 氧指数20%-27%，该
9、材料为可燃材料； 氧指数20%，该材料为易燃材料。 与温度关系： 温度高氧指数降低，即常温氧指数高于21%，并非不可 燃。,2 氧指数测定,测定 实验装置 试样规格 温度 通风 湿度 实验过程 燃烧3min 燃烧50mm 计算公式： O2 / O2+N2100% O2: 氧气流量L/min N2: 氮气流量 L/min,2 氧指数测定,2 氧指数测定,2 氧指数测定,商品仪器,2 氧指数测定,商品仪器,2 氧指数测定,4.3 最小点火能量和最小点燃电流 1 最小点火能量,定义： 能引起一定浓度可燃物（气体混合物和粉尘）燃烧或爆炸所需要的最小能量。 测定： 通过改变电压和电容来调节电极放出的点火
10、能量的大小，找出使可燃物质着火的最小能量。 计算式 Emin=1/2CU2 C电路电容 U放电时的火花电压,2 影响最小点火能量的因素,可燃物结构的影响 脂肪族有机化合物中，烷烃类最小点火能量最大，烯烃类次之，炔烃类最小； 碳链长，支链多的物质，点火能量较大； 分子中具有共轭结构的物质，点火能量较小； 带有负取代基的有机化合物，点火能量按下列顺序递增： SHOHClNHCN 一级胺比二、三级胺的点火能量大； 醚与硫醚比具有同样数目碳原子的直链烷烃的点火能量高； 过氧化物的点火能量较小； 芳香族的点火能量与具有相同碳原子的脂肪族有机化合物，具有同一数量级的点火能量。,2 影响最小点火能量的因素,
11、可燃气体浓度的影响 一般在可燃气体浓度稍高于化学计量浓度时，其点火能 量最小。,化学计量浓度,2 影响最小点火能量的因素,电极间隙的影响 电极间隙减小，最小 点火能减小，并维持 恒定。再减小时点火 能量突然增大至不能 点燃。 可燃混合气初温和压力的影响 一般初温增加，最小点火能量减小。 压力增大，气体最小点火能量降低。,2 影响最小点火能量的因素,2 影响最小点火能量的因素,2 影响最小发火能量的因素,2 影响最小发火能量的因素,3 最小点燃电流,实际电气装置的基本参数是电压和电流，因此规定了三种标准实验电路，测定指定电压下的最小点燃电流； 该最小点燃电流是爆炸危险环境下使用的本质安全型电气设
12、备、分级依据。,4.4 消焰距离和安全间隙（缝隙） 1 消焰距离,燃烧在一通道中进行时，通道的表面要散失热量，通道越窄，比表面积越大(通道表面积和通道容积的比值)，中断链锁反应的机会就越多，相应的热损失也越大。当通道窄到一定程度时，通道内燃烧反应的放热速率就会小于通道表面的散热速率，这时燃烧过程就会在通道内停止进行，火焰也就停止蔓延，因此把火焰蔓延不下去的最大通道尺寸叫消焰距离。,对于可燃气体，一般用平板消焰距离表示； 对于粉尘，常用消焰直径表示。 根据实验和理论分析，平板消焰距离和消焰直径间大致存在如下关系： 消焰直径=1.5倍消焰距离,1 消焰距离,消焰直径测定装置,1 消焰距离,1 消焰距离,2 最大安全缝隙,最大安全缝隙实际是一定条件下的消焰距离。 安全距离除与可燃气体本性有关外，还和气体浓度、点火位置、传播通道长度等有关。 通常在化学计量浓度时安全缝隙最小。,2 最大安全缝隙,2 最大安全缝隙,
