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1、燃烧基础知识,主讲：田丹青中北大学,主要内容：,燃烧相关知识火灾相关知识防火措施,第一部分燃烧相关知识,燃烧是可燃物质（气体、液体或固体）跟助燃物（氧或氧化剂）发生的伴有放热和发光的激烈的化学反应。它具有发光、发热、生成新物质三个特征，这也是区分燃烧和非燃烧现象的依据。,燃烧的定义,燃烧包括有氧燃烧和无氧燃烧两种。最常见、最普通的燃烧现象是可燃物在空气或氧气中燃烧。,燃烧的三要素,凡能帮助和维持燃烧的物质，均称为助燃物。常见的助燃物是空气和氧气以及氯气和氯酸钾等氧化剂。,助燃物,凡能与空气中的氧或氧化剂起剧烈反应的物质称为可燃物。可燃物包括：可燃固体可燃液体可燃气体,点火源,可燃物,凡能引起可
2、燃物质燃烧的能源，统称为点火源。点火源包括：明火电火花摩擦与撞击高温物体雷电等,燃烧的条件,燃烧必须同时具备下述三个条件：可燃性物质、助燃性物质、点火源,燃烧的三要素,2020/7/4,燃烧必要条件,燃烧现象十分普遍，但任何物质发生燃烧，都有一个由未燃烧状态转向燃烧状态的过程。上述三个条件通常被称为燃烧三要素。只有这三个要素同时具备的情况下可燃物才可能发生燃烧，无论缺少哪一个，燃烧都不能发生。燃烧充分条件具备了燃烧的必要条件，并不意味着燃烧必然发生。发生燃烧还应有量方面的要求，这就是发生燃烧或持续燃烧的充分条件。可见，三要素彼此要达到一定的量才能发生质变。燃烧发生的充分条件是:,2020/7/
3、4,1、一定的可燃物浓度可燃气体或蒸气只有达到一定浓度，才会发生燃烧或爆炸。2、一定的氧气含量实践证明，各种不同可燃物发生燃烧，均有本身固有的最低氧含量要求。低于这一浓度，虽然燃烧的其他条件全部具备，但燃烧仍然不能发生。汽油燃烧的最低含氧量要求为144%，煤油为15%。3、一定的点火能量,2020/7/4,不管何种形式的引火源，都必须达到一定的强度才能引起燃烧反应，所需引火源的强度，取决于可燃物质的最小点火能量即引燃温度，低于这一能量，燃烧便不会发生。不同可燃物质燃烧所需的引燃温度各不相同。例如汽油的最小点火能量02mJ，醚最小点火能量019mJ.4、相互作用燃烧不仅需具备必要和充分条件，而且
4、还必须使燃烧条件相互结合、相互作用，燃烧才会发生或持续。否则，燃烧也不能发生。,2020/7/4,例如在办公室有桌、椅、门、窗帘等可燃物，有充满空间的空气，有火源（电源），存在燃烧的基本要素，可并没有发生燃烧现象，这就是因为这些条件没有相互结合、相互作用的缘故。,常见的火源种类,在实际生产中，常见的引起火灾爆炸的点火源主要有以下八种：（1）明火（2）高热物及高温表面（3）电火花（4）静电、雷电（5）摩擦与撞击（6）易燃物自行发热（7）绝热压缩（8）化学反应热及光线和射线,2020/7/4,常见的火源种类,1、明火是指敞开的火焰，如火炉、油灯、电焊、气焊、火柴与烟火等。易燃易爆场所严禁携带烟火；
5、生产过程中加热易燃物料时应用热水或其他间接加热介质，不得采用火炉、电炉、煤气炉等；设备动火检修时必须停止生产、用水蒸汽或惰性气体进行吹扫，并经安全技术部门检验合格发给动火证才能动火。2、作为点火源的高温物体很多。当可燃物接到高温物体足够的热量,温度达到自燃点以上就会引起燃烧。对于不同,2020/7/4,的物质类型在不同条件下，点火源具有不同的引燃能力。高温物体是最常见的点火源之一，比如金属熔渣、白炽灯、烟头等。3、电气开关开启或关闭时发出的火花、短路火花、漏电火花、接触不良火花、继电器接点开闭时发出的火花、电动过负荷或短路时保险丝熔断产生的火花、电弧火花等。4、雷电产生的火花温度之高可以熔化金
6、属，是引起燃烧爆炸事故的祸源之一。雷电对建筑物的危害也很大，必须采取排除措施，即在建筑物上或易燃易爆场所周围安装足够,2020/7/4,数量的避雷针，并经常检查，保持其有效。物料之间摩擦会产生静电，聚积起来可达到很高的电压。静电放电时产生的火花能点燃可燃气体、蒸汽或粉尘与空气的混合物，也能引爆火药。5、钢铁、玻璃、瓷砖、花岗石、混凝土等一类材料，在相互摩擦撞击时能产生温度很高的火花，在易燃易爆场合应避免这种现象发生。6、易燃物指燃点在28度以下的可燃物质。通常来说，易燃物指的是那些易燃的气体和液体，容易自燃燃烧或遇水可,2020/7/4,以燃烧的固体，以及一些可以引起其他物质燃烧的物质等。常见
7、的有硫、磷、酒精、汽油以及液化石油气、氢气、乙炔、沼气、食油产品、面粉、棉絮等。7、绝热压缩、化学热反应，可引起升温，使可燃物被加至着火点。,2020/7/4,燃烧产物,燃烧产物：由燃烧或热解作用而产生的全部物质，也就是说可燃物燃烧时生成的气体、蒸汽和固体物质均为燃烧产物。燃烧产物按其燃烧的完全程度分为完全燃烧产物和不完全燃烧产物两大类。如果在燃烧过程中生成的产物不能再燃烧了，那么这种燃烧叫做完全燃烧，其产物称为完全燃烧产物。,2020/7/4,如果在燃烧过程中生成的产物还能继续燃烧，那么这种燃烧叫做不完全燃烧，其产物为不完全燃烧产物。发生不完全燃烧是由于温度太低或助燃物不足造成的。,2020
8、/7/4,烟气一,燃烧时放出的烟气是一种混合物，是指那些散发于空气中能被人们肉眼看到的燃烧产物，通常是一些固体和（或）液体的微粒。除了少数的纯燃料（如H2等）燃烧时不产生烟气外，多数可燃物燃烧都会产生烟气。,烟灰：刺激呼吸道粘膜，引起咳嗽和流泪。,2020/7/4,烟气二,二氧化碳：空气中浓度达到3%4%时对人体有害，达到7%10%时，可使人昏迷，25%以上时甚至致人死亡。一氧化碳：空气中浓度为0.5%时，2-3min处于其中有死亡危险，达到1.0%时，2-3min内可使人致死。二氧化硫：对大气污染危害较大。空气中浓度大于0.05%时，短时间内有生命危险。,2020/7/4,五氧化二磷：有毒，
9、刺激呼吸器官，引起咳嗽和呕吐。氮的氧化物：一氧化氮和二氧化氮，空气中浓度达到0.025%时，短时间内使人死亡。,2020/7/4,燃烧产物对火灾扑救的影响,不利的方面：（1）新的火源：火风（2）使火场能见度降低，妨碍人员逃生和消防员灭火（3）引起人员窒息缺氧和中毒；烟气的高温能使人灼伤，造成呼吸困难。窒息-如CO2等气体；中毒-主要是CO，多数的中毒死亡都是由它引起的。,2020/7/4,（4）可燃物的燃烧产物与空气混合后再遇火源时，可能引起爆炸。有利的方面：（1）完全燃烧产物可以阻止燃烧继续进行（2）根据烟雾的特征和流动方向来辨别燃烧物质、位置和火势蔓延方向（3）提供早期的火灾警报的作用。,
10、2020/7/4,燃烧的特征参数,1、燃烧温度可燃物质燃烧所产生的热量在火焰燃烧区域释放出来，火焰温度即是燃烧温度。下表列出了一些常见物质的燃烧温度。,2020/7/4,2、燃烧速率a气体燃烧速率气体燃烧无需像固体、液体那样经过熔化、蒸发等过程，所以气体燃烧速率很快。气体的燃烧速率随物质的成分不同而异。单质气体如氢气的燃烧只需受热、氧化等过程；而化合物气体如天然气、乙炔等的燃烧则需要经过受热、分解、氧化等过程。所以，单质气体的燃烧速率要比化合物气体的快。在气体燃烧中，扩散燃烧速率取决于气体扩散速率，而混合燃烧速率则只取决于本身的化学反应速率。因此，在通常情况下，混合燃烧速率高于扩散燃烧速率。,
11、2020/7/4,气体的燃烧性能常以火焰传播速率来表征，火焰传播速率有时也称为燃烧速率。燃烧速率是指燃烧表面的火焰沿垂直于表面的方向向未燃烧部分传播的速率。在多数火灾或爆炸情况下，已燃和未燃气体都在运动，燃烧速率和火焰传播速率并不相同。这时的火焰传播速率等于燃烧速率和整体运动速率的和。管道中气体的燃烧速率与管径有关。当管径小于某个小的量值时，火焰在管中不传播。若管径大于这个小的量值，火焰传播速率随管径的增加而增加，但当管径增加到某个量值时，火焰传播速率便不再增加，此时即为最大燃烧速,2020/7/4,率。下表列出了烃类气体在空气中的最大燃烧速率。烃类气体在空气中的最大燃烧速率,2020/7/4
12、,b液体燃烧速率液体燃烧速率取决于液体的蒸发。其燃烧速率有下面两种表示方法：(1)质量速率质量速率指每平方米可燃液体表面，每小时烧掉的液体的质量，单位为kgm2h1。(2)直线速率直线速率指每小时烧掉可燃液层的高度，单位为mh1。液体的燃烧过程是先蒸发而后燃烧。易燃液体在常温下蒸气,2020/7/4,压就很高，因此有火星、灼热物体等靠近时便能着火。之后，火焰会很快沿液体表面蔓延。c固体燃烧速率固体燃烧速率，一般要小于可燃液体和可燃气体。不同固体物质的燃烧速率有很大差异。萘及其衍生物、三硫化磷、松香等可燃固体，其燃烧过程是受热熔化、蒸发气化、分解氧化、起火燃烧，一般速率较慢。而另外一些可燃固体，
13、如硝基化合物、含硝化纤维素的制品等，燃烧是分解式的，燃烧剧烈，速度很快。可燃固体的燃烧速率还取决于燃烧比表面积，即燃烧,2020/7/4,表面积与体积的比值越大，燃烧速率越大，反之，则燃烧速率越小。3、燃烧热可燃物质燃烧爆炸时所达到的最高温度、最高压力和爆炸压力与物质的燃烧热有关。物质的标准燃烧热数据不难从一般的物性数据手册中查阅到。因为生成的水蒸气全部冷凝成水和不冷凝时，燃烧热效应的差值为水的蒸发潜热，所以燃烧热有高热值和低热值之分。高热值是指单位质量的燃料完全燃烧，生成的水蒸气全部冷凝成水时所放出的热量；而低热值是指生成的,2020/7/4,水蒸气不冷凝时所放出的热量。下表是一些可燃气体的
14、燃烧热数据。可燃气体的燃烧热,2020/7/4,可燃物的燃烧过程及燃烧形式,可燃气体的燃烧过程,可燃气体最易燃烧，燃烧所需热量只用于本身氧化分解，所以将可燃气体加热到其燃点后即可燃烧。,点燃,2C2H2+5O24CO2+2H2O+Q,可燃气体的燃烧形式,扩散燃烧：当可燃气体流入外界（一般指大气中）时，在可燃性气体与助燃性气体的接触面上所发生的燃烧叫扩散燃烧。,2020/7/4,预混燃烧：当可燃性气体和助燃性气体预先混合成一定浓度范围内的混合气体，然后遇到点火源而产生的燃烧叫预混燃烧(动力燃烧)。,可燃液体的燃烧过程,可燃液体在火源或热源的作用下，首先蒸发（分解），然后蒸汽在点火源的作用下氧化分
15、解进行燃烧。,点燃,乙醇（C2H5OH）液（C2H5OH）蒸汽+3O22CO2+3H2O+Q,受热蒸发,可燃液体的燃烧形式,可燃液体的燃烧，实质上是燃烧可燃液体蒸发出来的蒸汽，所以叫蒸发燃烧。对于难挥发的可燃液体，其受热后分解出可燃性气体，然后这些可燃性气体进行燃烧，这种燃烧形式称为分解燃烧。,可燃固体的燃烧过程,可燃固体的燃烧可分为简单可燃固体和复杂的可燃固体燃烧等情况。固体燃烧速率，一般要小于可燃液体和可燃气体。对于硫、磷等简单物质，受热时首先熔化，继之蒸发变为蒸汽进行燃烧，无分解过程；对于复杂物质，受热时首先分解为物质的组成部分，生成气、液态产物。然后气态或液态产物的蒸汽着火燃烧。,20
16、20/7/4,a、蒸发燃烧：受到火源加热时，先熔融蒸发出蒸气与氧气发生燃烧反应。如硫、蜡烛b、表面燃烧：可燃固体的燃烧反应是在其表面由氧和物质直接作用而发生的。如焦炭、铁、铜等。无火焰，又称为异相燃烧。c、分解燃烧：受到火源加热时发生热分解，随后分解出的可燃性挥发份与氧气发生燃烧反应。如木材、煤、合成塑料等。,可燃固体的燃烧形式,2020/7/4,d、熏烟燃烧（阴燃）：可燃固体在空气不流通、加热温度较低、分解出的可燃挥发份较少或逸散较快、含水分较多等条件下，往往发生只冒烟而无火焰的燃烧现象。如：香烟等e、动力燃烧（爆炸）：可燃固体或其分解析出的可燃挥发分遇火源所发生的爆炸式燃烧，主要包括可燃粉尘爆炸、炸药爆炸、轰燃等几种情况。,2020/7/4,燃烧过程总结,固、液、气,固体,液体,气体,熔化、蒸发或分解,蒸发,氧化分解,着火,燃烧,物质燃烧过程,物质燃烧时的温度变化,时间,T初,T氧,T自,T自,T燃,温度,2020/7/4,T初：可燃物的初始温度。加热的大部分热量用于熔化或分解、气化上，故可燃
