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1、2 燃烧基本原理,第章燃烧基本原理,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
2、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。,灭火的基本原理,阻止火势扩散蔓延,控制和消除点火源,控制可燃物和助燃物,控制生产中的工艺参数,灭火方法,隔离法,窒息法,冷却法,抑制法,主要灭火方法,2.1.5 火灾分类,2.2 燃烧类型及燃烧形式,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
3、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
4、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
5、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
6、。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
7、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
8、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破灭；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
9、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
10、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。(,燃烧形式,主要形式,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,2.3 燃烧理论,活化能理论,过氧化物理论,链式反应理论,2.3.1 活
11、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；碰撞方向合适,如反应2ABA2+B2,活化分子与活化能,活化分子：具有较高能量且能发生有效碰撞的分子 。 活化能：使普通分子变为活化分子所必需的能量。,活化能E1,反应热,活化能E2,活化能理论,活化能理论指出了可燃物与助燃物两种气体分子发生氧化反应的可能性及条件。 气体总是按直线轨迹不断地运动，其运动速度取决于温度。温度越高，气体分子运动越快，反之，温度
12、越低，气体分子运动也越慢。在任一气流中，都有大量的气体分子，当它们进行规律运动时，许多分子会相互碰撞、弹开和改变方向，随着气体温度和能级的提高，这些碰撞会变得更加频繁和剧烈。,活化能理论应用,在甲烷与氧气完全混合的气体中，即使在室温下，一个甲烷分子也可能和两个氧分子相撞。碰撞的能量不足以破坏氧分子以及碳氢键，因而氧不能分别与碳、氢结合，但当温度升高时，分子的运动速度升高，并在碰撞时释放出较多的能量。在667左右，分子获得了足够的速度和能量，从而在碰撞时产生足够的力量，破坏氧的双键结合，并使燃烧分子的氢与中心碳的连接断开，碳和氢与氧结合，发生氧化反应，即燃烧。,2.3.2 过氧化物理论,过渡状态
13、理论：反应物分子变成产物分子过程中，需要经由中间过渡状态。,过渡态理论示意图,过氧化物理论,氧分子在热能作用下形成过氧键，这种基团加在被氧化物上形成过氧化物： R-O-O-H 或 R-O-O-R 过氧化物有强氧化性且不稳定，容易继续发生反应或分解。 该理论部分解释了燃烧可以在较低温度下进行的事实。,2.3.3 链式反应理论,链式反应理论是由前苏联科学家谢苗诺夫捏出的。他认为物质的燃侥经历以下过程： 可燃物质或助燃物质先吸收能量而离解为自由基 自由基极其活泼，与其他分子反应活化能很低。 自由基与其他分子相互作用形成一系列连锁反应，将燃侥热释放出来。 例： ROO + RHR + ROOH R + O2 ROO,链引发 链发展 链终止 例：低压下氢的氧化 链引发 H2 + M 2H + M 链发展 H + O2 OH + O O + H2 OH + H OH + H2 H2O + H 链终止 H + OH + M H2O + M H + H + M H2 + M,链式反应历程,链式反应分类,直链反应 在直链反应中，链传递过程中，自由基的数目保持不变。,支链反应 在链传递过程中，一个自由基在生成产物的同时，产生两个或两个以上自由基的链式反应。,
