《燃烧学》--第六章 燃烧学 燃烧学 1 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 6.4 固体可燃物的阴燃 概述 v 定义：固体物质无可见光的缓慢燃烧，通常产生烟和伴有温度 升高 v 阴燃与有焰燃烧的区别：是无火焰 v 阴燃与无焰燃烧的区别：能热分解出可燃气 v 在一定条件下，阴燃可以转变为有焰燃烧 阴燃的发生条件 v 阴燃能否发生，取决于固体材料自身的理化性质及其所处的外 部环境 v 固体材料的理化性质： 受热分解后能产生刚性结构的多孔炭，从而具备多孔蓄热并使燃烧 持续下去的条件 如：纸张、锯末、纤维织物、纤维板、胶乳橡胶及其某些多孔热固 性塑料 2 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 v 外部环境： 空气不流通 o 如固体堆垛内部的阴燃，处于密封性较好的室内的固体阴燃 一个供热强度适宜的热源 o 供热强度过小，固体无法着火；供热强度过大，固体将发生 有焰燃烧 o 引起阴燃的热源包括： 1.自燃热源 2. 阴燃本身成为热源 如香烟的阴燃引起地毯引燃 3. 有焰燃烧火焰熄灭后的阴燃 3 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 阴燃的传播 纤维素棒沿水平方向阴燃示意图 传播方向烟 灼热炭 原始纤维素 （Ⅰ区） 纤维素变色区 黑色炭 （Ⅱ区） 残余区/炭 （Ⅲ区） 4 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 图6-41 织物—泡沫体系阴燃的相互作用示意图 黄烟 灰/炭 白烟 阴燃 炭 室内装潢布 黄烟 Ⅱ区 阴燃 泡沫材料 5 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 阴燃向有焰燃烧的转变 v （—）阴燃从材料堆垛内部传播到外部时转变为有焰燃烧 v （二）加热温度提高，阴燃转变为有焰燃烧 v （三）密闭空间内材料的阴燃转变为有焰燃烧（甚至轰燃） 轰燃（回燃、回火，Backdraft) o 发生原因 o 危害 o 预防 6 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 v 轰燃发生过程示意图 7 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 轰燃模拟试验 8 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 9 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 10 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 11 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 12 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 产生轰燃（回火）的室内火灾发展示意图 13 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 6.5炸药爆炸 炸药的爆炸特点 v （1）化学反应速度极快 炸药可在万分之一秒甚至更短的时间内完成爆炸。
v （2）能放出大量的热 如1kg硝化甘油爆炸时能放出6100～6620kJ的热量，同时温度可 达4250℃，压力可达9000atm v （3）能产生大量的气体产物 如1kg黑索金爆炸后能产生890L的气体 分类 v （1）起爆药 如雷汞、叠氮化铅其主要特点是感度高 v （2）猛炸药 如锑恩锑、黑索金具有较高的威力和猛度 v （3）发射药 如黑火药、无烟火药等在密闭、半密闭的环境中能产生高温高 压 14 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 炸药的爆炸性能 v 炸药的感度 （1）热感度 （2）机械感度 （3）爆炸感度 炸药的热化学参数 v （1）爆容 v （2）爆热 v （3）爆温 v （4）爆压 15 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 几种常见炸药的热化学参数值 炸药名称 爆容（ m3/kg） 爆热（ kJ/kg） 爆温（℃ ） 黑火药0.2825122615 梯恩梯0.69542293050 黑索金0.8962803700 泰安0.785862～ 硝化甘油0.715～4600 雷汞0.3017174350 硝酸铵0.9814404040 16 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 炸药的威力 v 炸药的威力是指炸药爆炸时作功的能力。
v 威力越大的炸药，爆炸时破坏的范围和体积越大 v TNT当量：即某炸药的威力与梯恩梯威力的比值，表示炸药 的威力 v 威力主要取决于爆热 炸药的猛度 v 猛度炸药爆炸时粉碎与其直接接触物体或介质的能力 v 猛度与爆速有关 v 用炸药爆炸时铅柱被压缩的高度表示炸药的猛度 17 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 炸药的威力测定 弹道臼炮 铅铸扩孔实验 18 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 炸药的猛度测定 铅柱压缩实验 19 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 炸药的氧平衡 v 绝大多数炸药是由C、H、O、N等元素组成的有机化合物 v 通式 CaHbOcNd v 爆炸时的需要的氧原子数 （1）正氧平衡 （2）零氧平衡 （3）负氧平衡 氧平衡率（B） 20 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 一些常见炸药的氧平衡率 炸药名称氧平衡率（％） 硝酸钾+39.6 硝酸铵+20.0 硝化甘油+3.5 硝化乙二醇0 泰安－10.1 特屈儿－47.4 梯恩梯－74.0 21 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 炸药的爆炸及其破坏机理 爆炸机理 v 热爆炸机理 v 机械能起爆机理 v 爆炸能起爆机理 破坏作用 v 爆炸产物的直接作用 v 空气冲击波的作用 v 外壳破片的飞散杀伤作用 Ⅰ Ⅱ Ⅲ D B C A P P0 R 图6-42 炸药爆炸后的破坏区域及 冲击波压力分布 A. 炸药产物作用区； B．冲击波与产物共同作.用 区； Ｃ．冲击波与破片飞散区； D．静止未扰动大气。
Ⅰ．冲击波阵面； Ⅱ．正压区； Ⅲ．负压区 22 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 炸药的殉爆 殉爆的原因 v （1）主爆药爆 炸产物的冲击作 用 v （2）主爆药爆 炸所抛出物体的 冲击作用 v （3）火焰作用 殉爆距离L v 主爆药能够引起 从爆药爆炸的最 大距离 v L既反映了主爆 药的引爆能力， 又反映了从爆药 的爆炸感度 L AB C 图6-43 炸药的殉爆示意图 A．主爆药；B．从爆药；C．雷管 23 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 殉爆安全距离 v 主爆药爆炸之后不能引起从爆药爆炸的最小距离，称为殉爆 安全距离 v 炸药仓库之间的殉爆安全距离（Rl） 式中， Rl为殉爆安全距离，m， W为炸药质量，kg；KI为安全 系数（由炸药性质和存放条件决定） 炸药仓库之间的安全系数 KI值 从炸药 主炸药 硝铵炸药梯恩梯高级炸药 裸埋裸埋裸埋 硝铵炸药裸0.250.150.400.300.700.55 埋0.150.100.300.200.550.40 梯恩梯裸0.800.601.200.902.101.60 埋0.600.400.900.501.601.20 高级炸药裸2.01.203.202.405.504.40 埋1.200.802.401.604.403.20 24 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 炸药的安全 在炸药的保管和储存过程中应着重注意如下特性 ： v 1）炸药的感度 v 2）炸药的不稳定性 v 3）炸药的殉爆 v 安全距离（RⅠ）： 炸药爆炸时，对人作用的最小允许的距离 v 安全距离（RⅡ） 对建筑物造成允许程度的破坏或使用免遭破坏的最小允许的距离 可利用以上2个公式估 算爆炸事故的炸药量 25 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 安全炸药 使用安全炸药的必要性 v 矿井中含有瓦斯和可燃性矿尘 v 普通炸药爆炸形成的空气冲击波压力、炽热固体颗粒、高温 气体产物及二次火焰等作用下，就会发生火灾爆炸事故。
安全炸药的安全机理： v 当炸药的爆炸时间小于危险介质的引燃延迟期，介质就不会 发生爆炸 v 介质的引燃延迟期（τ） 温度越高，延迟期越短 26 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 安全炸药应具备如下要求 ： v （1）爆炸能小 即安全炸药的爆温、爆热要比普通炸药低， v （2）爆炸反应要完全 炸药爆炸反应越完全，产物中未反应的炽热固体颗粒越少 v （3）氧平衡率应接近于零 因为正氧平衡炸药爆炸时生成的氧化氮和初生态氧容易引起危险 介质发火；负氧平衡炸药的爆炸反应不完全，会使未完全反应的 固体颗粒增多 v （4）适当添加消焰剂 消焰剂是一种热容量大的物质，如氯化钠、氯化钾等它在炸药 爆炸时不参与反应，但能吸收部分爆热而降低爆温 v （5）不含铝、镁等金属粉末 27 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 6.6粉尘爆炸 粉尘爆炸事故： v 哈尔滨亚麻厂纤维粉尘爆炸 v 煤矿煤尘爆炸 v 面粉厂面粉爆炸 v 以及奶粉、橡胶粉、金属粉末 粉尘爆炸过程 v 可热分解的可燃粉尘 v 木炭、金属等粉尘 28 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 粉尘爆炸影响因素 v （一）粉尘的物理化学性质 含可燃挥发份越多的粉尘，爆炸的危险性越大，且其爆炸压力和 升压速度越高 o 1kg含挥发份20～26％的焦煤，在高温下可释放出290～ 350L的可燃气，因此其粉尘容易爆炸并形成较高的爆炸压力 （0.4～0.6MPa） 燃烧热高的粉尘容易发生爆炸 29 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 v （二）粉尘的粒度和浓度 粒度越小的粉尘，比表面积越大，在空气中的分散度越大且悬浮 的时间越长，吸附氧的活性越强，氧化反应速度越快，因此就越 容易发生爆炸，即其最小点火能和爆炸浓度下限越小； 可燃粉尘必须在其 浓度处于爆炸浓度极限范围内才能发生爆炸 下限：20～60g/m3 上限： 2000～6000g/m3 煤：下限 35g/m3 面粉：下限 60g/m3 铁：下限 120g/m3 30 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 v （三）可燃气体和惰性成分的含量 可燃气体，降低粉尘爆炸最小点火能和爆炸下限降低 惰性气体，不但会缩小粉尘爆炸的浓度范围，而且会降低粉尘爆 炸的压力及升压速度。
惰性粉尘，削弱可燃粉尘爆炸性能，甚至丧失 31 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 v （四）粉尘的爆炸环境条件 水分 o 削弱粉尘的爆炸性能 o 粘结小颗粒粉尘，降低粉尘的分散度和缩短其飘浮时间； o 蒸发要吸收大量的热，阻止粉尘的燃烧化学反应； o 稀释环境中的氧浓度而降低了粉尘的燃烧速度 环境的温度和压力 o 温度和压力升高时，粉尘爆炸危害性增加 o 温度升高有助于挥发份释放，粉尘的最小点火能减小 o 当温度升高到一定值时，最小点火能几乎接近于零该温度 值就是悬浮粉尘的着火温度 o 粉尘爆炸有一个低的压力极限，一般在环境压力低于几千帕 时，粉尘不能发生爆炸 32 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 《燃烧学》--第六章 v （五）火源强度或点火方式 火源温度越高、火源。