可燃固体燃烧与爆炸 PPT课件
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可燃液体和可燃固体的燃烧
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３.１ 液体的燃烧
• 在闪点温度下只能发生闪燃而不能连续燃烧,这是因为在闪点温度下 的可燃液体蒸发较慢,蒸气量较少,闪燃后即将蒸气烧尽。
• 闪点对可燃液体的防火工作意义很大,根据物质闪点可以区别各种可 燃液体的火灾危险性。例如煤油的闪点是40℃,它在室温(一般为15℃ 左右)情况下与明火接近是不能立即发火的,因为这个温度比闪点低,蒸 发出来的油蒸气很少,不能闪燃,更不能燃烧。只有把煤油加热到40℃ 时才能闪燃,继续加热到燃点温度时,才会燃烧。这就是说,低于闪点温 度时,在液面上不会形成油蒸气与空气的可燃混合气,遇到火种的瞬间 作用也不会燃烧,只有在闪点温度以上才有着火的危险。
• 连锁反应通常分为直链反应和支链反应(图3-2)两种。 • 氢气和氯气的反应是典型的直链反应。直链反应的基本特点是:
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３.１ 液体的燃烧
• 每一个活性粒子(自由基)与作用分子反应后,仅生成一个新的活性粒子 ,自由基(或原子)与价饱和的分子反应时自由基不消失;自由基(或原子) 与价饱和的分子反应时活化能很低。
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３.１ 液体的燃烧
• 蒸发:形成可燃蒸气而燃烧,例如酒精喷灯把酒精预热蒸发后再进行燃 烧。
• 热分解:有些复杂化合物经过热分解的中间过程后,再同氧气化合燃烧, 如蜡烛的石蜡大分子,在火焰温度烘烤下发生分解,产生相对分子质量 较小的可燃气后与氧化合。
• 1.活化能理论 • 物质分子间发生化学反应的首要条件是相互碰撞。在标准状态下,单
• 燃烧的连锁反应理论已被用于指导生产实际。目前广泛使用的高效化 学灭火剂,如1211灭火剂(CF2ClBr)、1202灭火剂(CF2Br2)等,其灭火 原理就是利用了有些燃烧反应为连锁反应的理论。当1211或1202等 与火焰接触时,受热分解产生溴离子,由于溴离子能够与燃烧反应产生 的氢自由基相结合,使氢自由基与氧的连锁反应中断,从而使燃烧反应 停止,火焰熄灭,最后达到灭火的目的。
３.１ 液体的燃烧
• 在闪点温度下只能发生闪燃而不能连续燃烧,这是因为在闪点温度下 的可燃液体蒸发较慢,蒸气量较少,闪燃后即将蒸气烧尽。
• 闪点对可燃液体的防火工作意义很大,根据物质闪点可以区别各种可 燃液体的火灾危险性。例如煤油的闪点是40℃,它在室温(一般为15℃ 左右)情况下与明火接近是不能立即发火的,因为这个温度比闪点低,蒸 发出来的油蒸气很少,不能闪燃,更不能燃烧。只有把煤油加热到40℃ 时才能闪燃,继续加热到燃点温度时,才会燃烧。这就是说,低于闪点温 度时,在液面上不会形成油蒸气与空气的可燃混合气,遇到火种的瞬间 作用也不会燃烧,只有在闪点温度以上才有着火的危险。
• 连锁反应通常分为直链反应和支链反应(图3-2)两种。 • 氢气和氯气的反应是典型的直链反应。直链反应的基本特点是:
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３.１ 液体的燃烧
• 每一个活性粒子(自由基)与作用分子反应后,仅生成一个新的活性粒子 ,自由基(或原子)与价饱和的分子反应时自由基不消失;自由基(或原子) 与价饱和的分子反应时活化能很低。
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３.１ 液体的燃烧
• 蒸发:形成可燃蒸气而燃烧,例如酒精喷灯把酒精预热蒸发后再进行燃 烧。
• 热分解:有些复杂化合物经过热分解的中间过程后,再同氧气化合燃烧, 如蜡烛的石蜡大分子,在火焰温度烘烤下发生分解,产生相对分子质量 较小的可燃气后与氧化合。
• 1.活化能理论 • 物质分子间发生化学反应的首要条件是相互碰撞。在标准状态下,单
• 燃烧的连锁反应理论已被用于指导生产实际。目前广泛使用的高效化 学灭火剂,如1211灭火剂(CF2ClBr)、1202灭火剂(CF2Br2)等,其灭火 原理就是利用了有些燃烧反应为连锁反应的理论。当1211或1202等 与火焰接触时,受热分解产生溴离子,由于溴离子能够与燃烧反应产生 的氢自由基相结合,使氢自由基与氧的连锁反应中断,从而使燃烧反应 停止,火焰熄灭,最后达到灭火的目的。
燃烧与爆炸学
1、可燃固体阴燃转变为明火燃烧需要的条件？有利于阴燃的上述因素也都有利于阴燃向有焰燃烧的转变，如外加空气流有利于这种转变；向上传播的阴燃比向下传播的阴燃更容易向有焰燃烧转变；棉花等松软、细微的阴燃很容易转变为有焰燃烧等。
从总体上讲，当炭化区的温度增加时，由于热传导使得热解区温度上升，热解速率加快，挥发分增多，这时热解区附近空间的可燃气体浓度加大。
当温度继续升高时，也可自燃着火。
这就完成了阴燃向有焰燃烧的转变。
由于这一转变过程是个非稳态过程，要准确确定转变温度是很难的。
概括地讲，阴燃向有焰燃烧的转变主要有以下几种情形：（1）阴燃从材料堆垛内部传播到外部时转变为有焰燃烧。
在材料堆垛内部，由于缺氧，只能发生阴燃。
但只要阴燃不中断传播，它终将发展到堆垛外部，由于不再缺氧，就很可能转变为有焰燃烧。
（2）加热温度提高，阴燃转变为有焰燃烧。
阴燃着的固体材料受到外界热量的作用时，随着加热温度的提高，热解区内挥发分的释放速率加快。
当这一速率超过某个临界值后，阴燃就会发展为有焰燃烧。
这种转变也能在材料堆垛内部发生。
（3）密闭空间内材料的阴燃转变为有焰燃烧（甚至轰燃）。
在密闭空间内，因供氧不足，其中的固体材料发生着阴燃，生成大量的不完全燃烧产物充满整个空间，这时，如果突然打开空间的某些部位，因新鲜空气进入，在空间内形成可燃性混合气体，进而发生有焰燃烧，也有可能导致轰燃。
这种阴燃向轰燃的突发性转变是非常危险的。
2、简述谢苗诺夫自燃理论与弗兰克-卡门涅茨基自燃理论。
（1）谢苗诺夫自燃理论任何反应体系中的可燃混合气，一方面它会进行缓慢氧化而放出热量，使体系温度升高，另一方面体系又会通过器壁向外散热，使体系温度下降。
热自燃理论认为，着火是反应放热因素与散热因素相互作用的结果。
如果反应放热占优势，体系就会出现热量积聚，温度升高，反应加速，发生自燃；相反，如果散热因素占优势，体系温度下降，就不能自燃。
在谢苗诺夫热自燃理论中，假定体系内部各点温度相等。
燃烧与爆炸基础知识
第一部分：燃烧与爆炸
爆炸极限及影响因素
可燃气体、可燃液体蒸气或可燃粉尘与空气混合并达到一定浓 度时，遇火源就会燃烧或爆炸。这个遇火源能够发生燃烧或爆炸的 浓度范围，称为爆炸极限。爆炸极限通常用可燃气体在空气中的体 积百分比（V%）表示。对可燃粉尘，我们通常用单位体积内可燃 粉尘的质量g/cm3来表示其爆炸上、下限值。
实际燃烧温度不是固定的值，它受可燃物浓度和一系列 外界因素的影响。
第一部分：燃烧与爆炸
燃烧特性(3)
燃烧速度： 1 气体燃烧速度：火焰在可燃介质中的传播速度也称燃烧速度。 气体燃烧速度的影响因素： • 气体的组成和结构 • 可燃气体含量 • 初温 • 燃烧形式 • 管道 • 压力和流动状态
第一部分：燃烧与爆炸
燃烧的条件
第一部分：燃烧与爆炸
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。每一个条件要有一定的 量，相互作用，燃烧方可产生。
(1)可燃物 (2)助燃物 (3)点火源
燃烧的条件：
燃烧三要素
第一部分：燃烧与爆炸
第一部分：燃烧与爆炸
常见的火源种类
在生产中，常见的引起火灾爆炸的点火源有以下8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
可燃物质在没有火焰、电火花等明火源的作用下， 由于本身受空气氧化而放出热量，或受外界温度、湿 度影响使其温度升高而引起燃烧的最低温度称为自燃 点（或引燃温度）。
第一部分：燃烧与爆炸
自燃有以下两种情况。 (1)受热自燃：可燃物质在外部热源作用下温度升高，
达到自燃点而自行燃烧。 (2)自热自燃：可燃物在无外部热源影响下，其内部
《燃烧与爆炸》课件
化学性质爆炸是指物质发 生剧烈的化学反应，产生 明亮火焰和巨大气体冲击 波。
爆炸的危害和防范措施
1 安全生产的重要性
爆炸可能导致严重的伤害和财产损失，因此保证安全生产至关重要。
2 爆炸的危害
爆炸会释放大量能量，产生冲击波、喷射物和火灾等危害。
3 防范措施
采取正确的防范措施，如合理存放、正确操作和应急预案的制定。
烟燃烧
烟燃烧是指可燃物在 缺乏氧气的情况下燃 烧，产生大量烟雾。
爆炸
爆炸是指可燃物与氧 气迅速反应产生巨大 能量释放的过程。
爆炸的定义和分类
1 爆炸的定义
爆炸是指物质在短时间内 迅速放出大量能量，产生 剧烈的声光效应。
2 理性质爆炸
理性质爆炸是指物质的体 积迅速扩大，没有产生明 亮火焰。
3 化学性质爆炸
燃烧的条件
可燃物
燃烧需要有可燃物，如木材、 燃油和天然气等。
氧气
氧气是燃烧必需的气体，它 与可燃物发生氧化反应。
引燃源
引燃源能够提供足够的能量， 使可燃物与氧气发生反应并 点燃。
燃烧的类型
明火燃烧
明火燃烧是指可燃物 表面燃烧产生明亮的 火焰。
雾燃烧
雾燃烧是指可燃液体 或固体在空气中形成 细小液滴或悬浮颗粒 后燃烧。
结语
1 总结
燃烧与爆炸是我们生活和工作中不可避免的现象，了解它们的原理和应用对我们很重要。
2 展望燃烧与爆炸的未来
随着科技的发展，燃烧和爆炸技术将不断创新和改进，为我们带来更多的机遇和挑战。
燃烧与爆炸的应用
燃烧和发电
燃烧可用于发电，如燃煤、燃 油和天然气等。
燃烧和冶金
燃烧在冶金过程中用于矿石熔 炼和金属提取。
爆炸和科学研究
爆炸的危害和防范措施
1 安全生产的重要性
爆炸可能导致严重的伤害和财产损失，因此保证安全生产至关重要。
2 爆炸的危害
爆炸会释放大量能量，产生冲击波、喷射物和火灾等危害。
3 防范措施
采取正确的防范措施，如合理存放、正确操作和应急预案的制定。
烟燃烧
烟燃烧是指可燃物在 缺乏氧气的情况下燃 烧，产生大量烟雾。
爆炸
爆炸是指可燃物与氧 气迅速反应产生巨大 能量释放的过程。
爆炸的定义和分类
1 爆炸的定义
爆炸是指物质在短时间内 迅速放出大量能量，产生 剧烈的声光效应。
2 理性质爆炸
理性质爆炸是指物质的体 积迅速扩大，没有产生明 亮火焰。
3 化学性质爆炸
燃烧的条件
可燃物
燃烧需要有可燃物，如木材、 燃油和天然气等。
氧气
氧气是燃烧必需的气体，它 与可燃物发生氧化反应。
引燃源
引燃源能够提供足够的能量， 使可燃物与氧气发生反应并 点燃。
燃烧的类型
明火燃烧
明火燃烧是指可燃物 表面燃烧产生明亮的 火焰。
雾燃烧
雾燃烧是指可燃液体 或固体在空气中形成 细小液滴或悬浮颗粒 后燃烧。
结语
1 总结
燃烧与爆炸是我们生活和工作中不可避免的现象，了解它们的原理和应用对我们很重要。
2 展望燃烧与爆炸的未来
随着科技的发展，燃烧和爆炸技术将不断创新和改进，为我们带来更多的机遇和挑战。
燃烧与爆炸的应用
燃烧和发电
燃烧可用于发电，如燃煤、燃 油和天然气等。
燃烧和冶金
燃烧在冶金过程中用于矿石熔 炼和金属提取。
爆炸和科学研究
燃烧与爆炸基本原理(共134张PPT)
沉积状态的粉尘，使原来不具备粉尘爆炸条件的地区和场所具备了粉尘爆
炸的条件，从而引起二次爆炸。
化学反应失控—放热化学反应如硝化、磺化、氧化、氯化、聚合等失
控引起温度迅速升高、反应速度急剧加快、内压急剧上升。
1.2 爆炸的基本概念
按化学爆炸发生的场合，可分为3类
密闭空间内爆炸—介质燃烧爆炸发生在封闭空间内，如压力容器或管
燃烧的基本概念
➢氧气不足，燃料有剩余， y 。ym在in 这种条件下，只有部分C元
素被氧化为CO，无CO2生成，部分H元素被氧化为H2O，部分S 元素被氧化为SO2，剩余燃料气以气态分子形式存在，
C a H b O c S d y O 2 3 .7 7 y N 2a C O 2 b H 2 O 3 .7 7 y N 2d S O 2 (1 )C aH b O c S d 4 y
C5H12
基本燃烧速度/ m/s 0.40 0.47 0.46 0.45
0.46
气体 丙酮 丁酮 甲醇
氢
一氧化碳
分子式
C3H6O CH3COC2H5
CH3OH H2
CO
基本燃烧速度/ m/s 0.54 0.42 0.56 3.12
0.46
C6H14
0.46
二氧化碳
CS2
0.58
C2H4
0.80
苯
C6H6
燃烧的基本概念
1.1.6 理论火焰温度
火焰温度与燃烧条件有关，燃料特性、混合比、散热条件、约束 条件等都有重要影响。一般采用绝热燃烧温度来衡量燃烧特性。
如果燃烧反应所放出的热量未传到外界，而全部用来加热燃烧 产物，使其温度升高，则这种燃烧称为绝热燃烧。
在不计及离解作用的条件下，绝热燃烧时所能达到的温度最高， 这一温度称为理论燃烧火焰温度。
炸的条件，从而引起二次爆炸。
化学反应失控—放热化学反应如硝化、磺化、氧化、氯化、聚合等失
控引起温度迅速升高、反应速度急剧加快、内压急剧上升。
1.2 爆炸的基本概念
按化学爆炸发生的场合，可分为3类
密闭空间内爆炸—介质燃烧爆炸发生在封闭空间内，如压力容器或管
燃烧的基本概念
➢氧气不足，燃料有剩余， y 。ym在in 这种条件下，只有部分C元
素被氧化为CO，无CO2生成，部分H元素被氧化为H2O，部分S 元素被氧化为SO2，剩余燃料气以气态分子形式存在，
C a H b O c S d y O 2 3 .7 7 y N 2a C O 2 b H 2 O 3 .7 7 y N 2d S O 2 (1 )C aH b O c S d 4 y
C5H12
基本燃烧速度/ m/s 0.40 0.47 0.46 0.45
0.46
气体 丙酮 丁酮 甲醇
氢
一氧化碳
分子式
C3H6O CH3COC2H5
CH3OH H2
CO
基本燃烧速度/ m/s 0.54 0.42 0.56 3.12
0.46
C6H14
0.46
二氧化碳
CS2
0.58
C2H4
0.80
苯
C6H6
燃烧的基本概念
1.1.6 理论火焰温度
火焰温度与燃烧条件有关，燃料特性、混合比、散热条件、约束 条件等都有重要影响。一般采用绝热燃烧温度来衡量燃烧特性。
如果燃烧反应所放出的热量未传到外界，而全部用来加热燃烧 产物，使其温度升高，则这种燃烧称为绝热燃烧。
在不计及离解作用的条件下，绝热燃烧时所能达到的温度最高， 这一温度称为理论燃烧火焰温度。
燃烧、火灾、爆炸理论
火灾的级别 • 分为特别重大火灾、重大火灾、较大火灾和一般火 灾四个等级。 • 特别重大火灾：指造成30人以上死亡，或者100人以 上重伤，或者1亿元以上直接财产损失的火灾 • 重大火灾：指造成10人以上30人以下死亡，或者50 人以上100人以下重伤，或者5000万元以上1亿元以 下直接财产损失的火灾 • 较大火灾：指造成3人以上10人以下死亡，或者10人 以上50人以下重伤，或者1000万元以上5000万元以 下直接财产损失的火灾 • 一般火灾：指造成3人以下死亡，或者10人以下重伤， 或者1000万元以下直接财产损失的火灾。 （注：“以上”包括本数，“以下”不包括本数。）
S C2H6O CH4 (C6H10O5)n
氧化剂 • 帮助和支持可燃物燃烧的物质，即能与可 燃物发生氧化反应的物质称为氧化剂。 • 燃烧过程中的氧化剂主要是空气中游离的 氧，另外如氟、氯等也可以作为燃烧反应 的氧化剂。
O2
CL2
KMnO4
NaClO
氯的氧化性 • 有效氯就是指含氯化合物中所含有的氧化 态氯。化合价为0、+1、+3、+4、+5、+7 的氧化态氯，在氧化还原反应中都能释放 其氧化性而被还原成化合价为-1的还原态氯 【自然稳定态】，这一反应过程正好可被 人类所利用，比如用于漂白、消毒等，所 以这些氧化态氯就是能够发挥效用的氯， 顾名思义，称其为有效氯。 • 有效氯含量的实质就是指，单位质量的含 氯化合物中所含氧化态氯的氧化能力相当 于多少纯净氯的氧化能力
预防火灾的主要措施 • 从破坏燃烧条件入手： 1、控制可燃物：设备密闭、作业场所通风、杜绝跑 冒滴漏、泄漏可燃物及时清理、工作现场粉尘及时 清理、可燃气体检测。 2、控制氧化剂：制氮机、CO2日常保护、次氯酸钠的 合理添加 3、控制引火源：设备防雷防静电跨接、人员着装、 转动设备的检查维护、电气设备的安装与维护、工 具、作业 4、控制链式反应：阻火器
第二章 燃烧与爆炸
可燃气体与空气混合气的火焰传播速度， m／s（管径25.4mm）
气体名称 最大火焰 可燃气体在空气 传播速度 中的含量/％ 气体名称 最大火焰 可燃气体在空 传播速度 气中的含量/％
氢 一氧化碳 甲烷 乙烷 丙烷
4.83 1.25 0.67 0.85 0.82
38.5 45 9.8 6.5 4.6
乙炔和氯气的反应：C2H2+Cl2 还原剂
2HCl+2C
2）自燃点的测定及其影响因素
阅读教材26页
影响自燃点的因素 ：压力、浓度、催化剂、化学结构等
反应当量浓度时，自燃点最低；
压力越高，自燃点越低；
容器的影响：形状、大小、材质等； 添加剂的影响：活性催化剂使自燃点降低，钝化催化剂使
自燃点升高； 固体物质的粉碎程度：分散度越细，其自燃点越低； 氧气（或其他 助燃气体）的浓度。
加热
加热
所以闭杯法闪点测定值一般 哪个闪点更低一些？ 要比开杯法低几度。 影响闪点测定的因素？
闪点的测定
影响闪点测定的因素？
点火源的大小及与液面的距离 加热速率 适用的均匀程度 试样的纯度 测试容器 大气压力
阅读教材 23页内容
闪点的意义——物质的火灾危险性分类P88-90
闪点是物质在储存、运输和使用过程中的安全性指标，也是 其挥发性指标。 闪点越低，越容易挥发，物质的火灾危险性越大，安全性差。
几种油品的闪点和自燃点
几种物质的闪点：乙醚-45℃，苯-11℃，丙酮-10℃，乙醇12℃，醋酸38 ℃
在缺少闪点数据的情况下，也可以用燃点来表征物质的火险。
3、自燃和自燃点——物质的火灾危险性分类P88-90
自燃
可燃物质在在助燃气体中，在外界无明火直接作用的条件 下，由于受热或自行发热，引燃并持续燃烧的现象。
燃烧与爆炸学第一章燃烧与爆炸的化学基础
1.2.4 燃烧反应速度方程
1.2
特别指出☞
燃
由于燃烧反应不严格服从质量作用定律和阿累
烧 反 应
尼乌斯定律，
K0s (Kos
)
和
Es都不再具有直接的物
理意义，只是由试验得出的表观数据。
速
上述燃烧反应速度方程式是根据气态物质推到
度 理
出来的近似公式，不能用于液态和固态可燃物
论
的燃烧反应速度。
及
• 氮的氧化物
其
计 算
缺氧、窒息作用
高温气体的热损伤作用
1.4.2 完全燃烧时的产物量计算
1.4
烟气量
燃 烧
VP VCO2 VSO2 VN2 VO2 VH2O
产 物
当α＝1时，即理论烟气量
及 其
V V V V V 0,p
0,CO2
0,SO2
0,H 2O
1.1.6 爆炸发生的条件
1.1
燃
烧 与 爆 炸 的
高压
压力突变
物
• 爆炸体系和它周围的介 质之间发生急剧的压力
理 爆
突变
炸
• 构成爆炸的体系内存有高
本
压气体
质
• 由于爆炸瞬间生成的高温
和
高压气体或蒸汽的急剧膨 胀
条
件
1.1.6 爆炸发生的条件
1.1
最重要的基础条件
燃
烧 与 爆 炸
化学反应
放热性
活化能为Es；反应温度为Ts。
速度方程为：
Vs＝K
0
s
C
x F
C
y ox
exp(－
Es RTs
)
化工安全 第二章-燃烧与爆炸
火源
(1)明火 在易燃液体装置附近，严禁明火。 为了防火安全，常常用隔墙的方法实现充分隔 离。隔墙一般推荐使用耐火建筑，即礴石或混凝土的 隔墙。 易燃液体在应用时需要采取限制措施。在加工 区，即使运输或贮存少量易燃液体，也要用安全罐盛 装。在火灾中，防止火焰扩散是绝对必要的。所有罐 都应该设置通往安全地的溢流管道，因而必须用拦液 堤容纳溢流的燃烧液体，否则火焰会大面积扩散，造 成人员或财产的更大损失。
固体燃烧有两种情况：对于硫、磷等简单物质，受 热时首先熔化，而后蒸发为蒸气进行燃烧，无分解过 程；对于复合物质，受热时首先分解成其组成部分， 生成气态和液态产物，而后气态产物和液态产物蒸气 着火燃烧。 可见，任何可燃物质的燃烧都经历氧化分解、 着火、燃烧等阶段。
达到T自，可燃物质开始氧 初始阶段，加热的大 如继续加热，温度上升 T 氧′是开始出现火焰的 T燃为物质的燃烧温度。 化。由于温度较低，氧化速度 部分热量用于可燃物质 很快，达到T自，即使停止 温度，为实际测得的自燃 T自到T自′间的时间间隔称 不快，氧化产生的热量尚不足 的熔化或分解，温度上 加热，温度仍自行升高， 点。 为燃烧诱导期，在安全上 以抵消向外界的散热。此时若 升比较缓慢。 达到T自′就着火燃烧。 有一定实际意义。 T燃为物质的燃烧温度。 停止加热，不会引起燃烧。
第四节 爆炸及其特性
一、爆炸概述
爆炸是指物系自一种状态迅速转变为另一状态，并在 瞬间以对外作机械功的形式放出大量能量的现象。 在爆炸过程中，爆炸物质所含能量的快速释放，变为
对爆炸物质本身、爆炸产物及周围介质的压缩能或运动能。
物质爆炸时，大量能量极短的时间在有限体积内突然 释放并聚积，造成高温高压，对邻近介质形成急剧的压力
l00℃以下时，二者往往相同。在没有闪点数据的情况下， 也可以用着火点表征物质的火险。
第三章 可燃液体和固体的燃烧与爆炸
d m
0.0 0H 1c
dt CpTbT0H
dm／dt——单位表面积燃烧速度，kg／m2·s； Hc——液体燃烧热，J／kg； Cp——液体的定压比热，J／kg·K； Tb——液体的沸点，K； T0——环境温度，K； H——液体的气化热，J／kg。
▪ 当液体的沸点低于环境温度时，如加压液化气 或冷冻液化气，其单位面积的燃烧速度dm／dt 为：
▪ 易燃和可燃液体的比重越小，其蒸发速度越快， 闪点越低，火灾危险性也就越大。但比重越小， 自燃点却越高，例如各种油类比重，汽油＜煤油 ＜轻柴油＜重柴油＜蜡油＜渣油，其闪点依次升 高，而自燃点依次降低。
▪ 大部分易燃和可燃液体，如汽油、煤油、苯、醚、 酯等是高电阻率的电介质，所以都有摩擦产生静 电放电发生火灾的危险。醇类、醛类和羧酸不是 电介质，电阻率低，其静电火花危险性很小。
2、喷吹和冲击破碎：
▪ 由喷管喷出的液滴与氧化合，这时由于液块分散， 表面积加大，燃速也较快。在燃烧过程中，热膨胀 波还会把液滴进一步冲碎而加快燃烧。——若液滴 中含有水份，这水份被火焰激烈加温而发生爆炸性 蒸发，将液滴炸碎，从而使液滴分子与氧气接触更 充分，燃烧就变得更完全，能大大提高燃烧效率
▪ 所以燃油掺水能够省油。
▪ 对于具有较高闪点的物质选用开口闪点试验较为准 确。
▪ 此外，对于碳氢化合物的闪点可用下述经验 公式进行推测： ▪ tfb
▪ 式中 tf——化合物的闪点(℃)； tb——该化合物的沸点(℃)。
▪ 各种液体的闪点可查有关手册。有些固体，如樟脑 和萘等，也能在室温下挥发或缓慢蒸发，因此也有 闪点。
▪ 自燃：可燃物质在没有明火作用的情况下发生的燃 烧
▪ 自燃温度或自燃点：发生自燃时的温度。 ▪ 除已隔绝空气可靠密封者外，可燃物质的贮存温度
防火防爆理论与技术第6章
动力燃烧：爆炸式燃烧，粉尘爆炸、炸药爆炸及轰 燃
第一节 固体燃烧概述
• 评价固体可燃物危险性的参数
燃点、熔点、闪点： 热分解温度：固体受热发生分解的初始温度 自燃点：加热到一定程度能自行燃烧的最低温度 比表面积：单位体积所包含的表面积
氧指数：在规定的条件下，维持物质燃烧的氧氮混 合气中的最低氧含量的体积百分数。可以据氧指数 划分材料燃烧性能
如果物体一面受辐射热，另一面不绝热，则
Qr ti ln 2h Qr 2h Ti T0
ห้องสมุดไป่ตู้C
第一节 固体燃烧概述
• 固体火焰传播理论
火势发展快慢取决于：火焰传播速度和可燃物面积
燃烧起始表面：固体火焰传播时正在燃烧的表面和 未燃物质之间的界面，穿过这个界面的传热速率决 定了火焰传播或火灾蔓延的速度 火焰传播基本方程：
第五节 炸药爆炸
• 炸药的起爆
起爆能：使炸药活化发生爆炸反应所需的外部能量 起爆：引起炸药爆炸的过程 起爆能包括：
• 热能：火焰、火星和电热，工业雷管的起爆 • 机械能：撞击、摩擦、针刺，武器弹药的激发 • 爆炸冲能：起爆药产生的爆轰波及产物流动能，猛炸药
起爆机理：
• 热量起爆机理 • 机械能起爆机理：热点学说 • 爆炸冲能起爆机理：
• 粉尘爆炸的条件
粉尘要有爆炸性； 悬浮于空气中的粉尘有一定浓度； 一定的氧气含量； 足够的点火能量。
第六节 粉尘爆炸
• 粉尘爆炸机理
气相着火机理（均相着火机理）
表面非均相着火机理
第六节 粉尘爆炸
• 粉尘爆炸特点
反应感应期长、反应速度小； 释放能量大，破坏性强； 易于发生二次或多次爆炸； 反应产物不完全燃烧，产生有毒气体。两类。
第一节 固体燃烧概述
• 评价固体可燃物危险性的参数
燃点、熔点、闪点： 热分解温度：固体受热发生分解的初始温度 自燃点：加热到一定程度能自行燃烧的最低温度 比表面积：单位体积所包含的表面积
氧指数：在规定的条件下，维持物质燃烧的氧氮混 合气中的最低氧含量的体积百分数。可以据氧指数 划分材料燃烧性能
如果物体一面受辐射热，另一面不绝热，则
Qr ti ln 2h Qr 2h Ti T0
ห้องสมุดไป่ตู้C
第一节 固体燃烧概述
• 固体火焰传播理论
火势发展快慢取决于：火焰传播速度和可燃物面积
燃烧起始表面：固体火焰传播时正在燃烧的表面和 未燃物质之间的界面，穿过这个界面的传热速率决 定了火焰传播或火灾蔓延的速度 火焰传播基本方程：
第五节 炸药爆炸
• 炸药的起爆
起爆能：使炸药活化发生爆炸反应所需的外部能量 起爆：引起炸药爆炸的过程 起爆能包括：
• 热能：火焰、火星和电热，工业雷管的起爆 • 机械能：撞击、摩擦、针刺，武器弹药的激发 • 爆炸冲能：起爆药产生的爆轰波及产物流动能，猛炸药
起爆机理：
• 热量起爆机理 • 机械能起爆机理：热点学说 • 爆炸冲能起爆机理：
• 粉尘爆炸的条件
粉尘要有爆炸性； 悬浮于空气中的粉尘有一定浓度； 一定的氧气含量； 足够的点火能量。
第六节 粉尘爆炸
• 粉尘爆炸机理
气相着火机理（均相着火机理）
表面非均相着火机理
第六节 粉尘爆炸
• 粉尘爆炸特点
反应感应期长、反应速度小； 释放能量大，破坏性强； 易于发生二次或多次爆炸； 反应产物不完全燃烧，产生有毒气体。两类。
【安全课件】第6章 可燃固体的燃烧
（3）ATH分解产生的固体物质有覆盖作用
（4）氢氧化铝的存在可能有转移效应
问题二：磷系阻燃剂的阻燃原理
分解释放磷酸 聚合生成聚磷酸
脱水炭化
水蒸气
焦碳
吸热作用 稀释作用 覆盖效应 隔热作用
问题三：卤系阻燃剂的阻燃原理 1.受热分解出卤化氢，捕捉火焰中的自由基，使连锁反应中断 2.比重较大的卤化氢覆盖在材料表面阻碍空气的扩散
含氟
不燃，但强热时释放腐蚀性毒气HF
酚醛树脂
无填料难燃自熄，有填料缓燃缓熄。 火焰黄色，冒黑烟，放出有毒的酚蒸气
二、木材和煤的燃烧
思考：
1. 煤和木材的燃烧都属于热分解式燃烧， 二者有何异同？
2. 锅炉用煤为什么要有一定的湿度？ 3. 含水量大小对木材和煤的燃烧性能有 无影响？如何影响？
（一）木材的燃烧 1.木材组成：
3.最小引燃能
五、影响粉尘爆炸的因素(6)
1. 粉尘的物理化学性质 2. 2. 粉尘的粒度和浓度 3. 3. 可燃气体和惰性成分的含量 4. 4. 粉尘所处的爆炸环境 5. 5. 火源强度和点火方式 6. 6. 容器的影响
五、影响粉尘爆炸的因素(6)
1. 粉尘的物理化学性质
a：挥发份含量越高，爆炸压力和升压速度越（ ） b：燃烧热越高，越（ ）爆炸 c：氧化反应速度越快，爆炸越（ ）发生 d：容易带电的粉尘，越（ ）发生爆炸
3.香烟的燃烧过程与木材有何区别？ 4.我们常说的“死灰复燃”是如何发生的？有何
危害？如何避免？ 5.阻燃材料为什么能阻燃？如何正确理解阻燃材
料的阻燃性能？
第六章 可燃固体的燃烧
思考：
1.香烟的燃烧过程与木材有何区别？
2.我们常说的“死灰复燃”是如何发生 的？ 有何危害？如何避免？
（4）氢氧化铝的存在可能有转移效应
问题二：磷系阻燃剂的阻燃原理
分解释放磷酸 聚合生成聚磷酸
脱水炭化
水蒸气
焦碳
吸热作用 稀释作用 覆盖效应 隔热作用
问题三：卤系阻燃剂的阻燃原理 1.受热分解出卤化氢，捕捉火焰中的自由基，使连锁反应中断 2.比重较大的卤化氢覆盖在材料表面阻碍空气的扩散
含氟
不燃，但强热时释放腐蚀性毒气HF
酚醛树脂
无填料难燃自熄，有填料缓燃缓熄。 火焰黄色，冒黑烟，放出有毒的酚蒸气
二、木材和煤的燃烧
思考：
1. 煤和木材的燃烧都属于热分解式燃烧， 二者有何异同？
2. 锅炉用煤为什么要有一定的湿度？ 3. 含水量大小对木材和煤的燃烧性能有 无影响？如何影响？
（一）木材的燃烧 1.木材组成：
3.最小引燃能
五、影响粉尘爆炸的因素(6)
1. 粉尘的物理化学性质 2. 2. 粉尘的粒度和浓度 3. 3. 可燃气体和惰性成分的含量 4. 4. 粉尘所处的爆炸环境 5. 5. 火源强度和点火方式 6. 6. 容器的影响
五、影响粉尘爆炸的因素(6)
1. 粉尘的物理化学性质
a：挥发份含量越高，爆炸压力和升压速度越（ ） b：燃烧热越高，越（ ）爆炸 c：氧化反应速度越快，爆炸越（ ）发生 d：容易带电的粉尘，越（ ）发生爆炸
3.香烟的燃烧过程与木材有何区别？ 4.我们常说的“死灰复燃”是如何发生的？有何
危害？如何避免？ 5.阻燃材料为什么能阻燃？如何正确理解阻燃材
料的阻燃性能？
第六章 可燃固体的燃烧
思考：
1.香烟的燃烧过程与木材有何区别？
2.我们常说的“死灰复燃”是如何发生 的？ 有何危害？如何避免？
化学实验室安全(7-物质的燃烧与爆炸)
火灾
火灾是在起火后火场逐渐蔓延扩大，随着 时间的延续，损失数量迅速增长，损失大约与 时间的平方成比例，如火灾时间延长一倍， 损失可能增加四倍。
第十五页，共39页。
爆炸
爆炸则是猝不及防。可能仅在一秒种内爆炸过程已经结束， 设备损坏、房屋倒塌、人员伤亡等巨大损失也将在瞬间发生。爆 炸通常伴随发热、发光、压力上升、真空和电离等现象，具有很 大的破坏作用。它与爆炸物的数量和性质、爆炸时的条件、以及 爆炸位置等因素有关。主要破坏形式有以下几种：
第一页，共39页。
物质的燃烧：
燃烧的定义：物质发生强烈的氧化还原反应，同时发出热和光的现象称为 燃烧。它具有发光、发热、生成新物质三个特征。最常见最普遍的燃烧现 象是可燃物在空气或氧气中的燃烧。 燃烧的条件：燃烧必须同时具备三个条件：可燃物、助燃物、着火源。每一个条 件要有一定的量，相互作用，燃烧才能发生。
采取低姿势或匍匐前进
第三十五页，共39页。
第三十六页，共39页。
可就地打滚或用衣物压灭 身上着火 不要奔跑
用浸湿的被褥衣物堵住门
第三十七页，共39页。
在阳台上呼救
第三十八页，共39页。
千万不要盲目跳楼
第三十九页，共39页。
自燃
可燃物质不 需要接触火 源,便能自 行着火的现 象称为自燃
第五页，共39页。
物质的爆炸：
爆炸的定义： 物质由一种状态迅速地转变为另一种状态，并瞬间以机械功的形式放 出大量能量的现象，称为爆炸。爆炸时由于压力急剧上升而对周围物体产生破坏作用， 爆炸的特点是具有破坏力、产生爆炸声和冲击波。
爆炸的分类： 常见的爆炸可分为物理性爆炸和化学性爆炸两类，如下所示。
第十七页，共39页。
造成火灾 ：
爆炸发生后，爆炸气体产物的扩散只发生在极其短促的瞬间，对一般可燃物来 说，不足以造成起火燃烧，而且冲击波造成的爆炸风还有灭火作用。但是爆炸时产 生的高温高压，建筑物内大量的热或残余火苗，会把从破坏的设备内部不断流出的 可燃气体、易燃或可燃液体的蒸气点燃，也可能把其它易燃物点燃引起火灾。
火灾是在起火后火场逐渐蔓延扩大，随着 时间的延续，损失数量迅速增长，损失大约与 时间的平方成比例，如火灾时间延长一倍， 损失可能增加四倍。
第十五页，共39页。
爆炸
爆炸则是猝不及防。可能仅在一秒种内爆炸过程已经结束， 设备损坏、房屋倒塌、人员伤亡等巨大损失也将在瞬间发生。爆 炸通常伴随发热、发光、压力上升、真空和电离等现象，具有很 大的破坏作用。它与爆炸物的数量和性质、爆炸时的条件、以及 爆炸位置等因素有关。主要破坏形式有以下几种：
第一页，共39页。
物质的燃烧：
燃烧的定义：物质发生强烈的氧化还原反应，同时发出热和光的现象称为 燃烧。它具有发光、发热、生成新物质三个特征。最常见最普遍的燃烧现 象是可燃物在空气或氧气中的燃烧。 燃烧的条件：燃烧必须同时具备三个条件：可燃物、助燃物、着火源。每一个条 件要有一定的量，相互作用，燃烧才能发生。
采取低姿势或匍匐前进
第三十五页，共39页。
第三十六页，共39页。
可就地打滚或用衣物压灭 身上着火 不要奔跑
用浸湿的被褥衣物堵住门
第三十七页，共39页。
在阳台上呼救
第三十八页，共39页。
千万不要盲目跳楼
第三十九页，共39页。
自燃
可燃物质不 需要接触火 源,便能自 行着火的现 象称为自燃
第五页，共39页。
物质的爆炸：
爆炸的定义： 物质由一种状态迅速地转变为另一种状态，并瞬间以机械功的形式放 出大量能量的现象，称为爆炸。爆炸时由于压力急剧上升而对周围物体产生破坏作用， 爆炸的特点是具有破坏力、产生爆炸声和冲击波。
爆炸的分类： 常见的爆炸可分为物理性爆炸和化学性爆炸两类，如下所示。
第十七页，共39页。
造成火灾 ：
爆炸发生后，爆炸气体产物的扩散只发生在极其短促的瞬间，对一般可燃物来 说，不足以造成起火燃烧，而且冲击波造成的爆炸风还有灭火作用。但是爆炸时产 生的高温高压，建筑物内大量的热或残余火苗，会把从破坏的设备内部不断流出的 可燃气体、易燃或可燃液体的蒸气点燃，也可能把其它易燃物点燃引起火灾。
固体燃烧概述
( h)
二、木材和煤的燃烧
（二）煤的燃烧
1、煤的热解过程（加热温度设为t） t＜105℃：析出吸留气体和水分；
t＝200－300℃：软化成塑，析出CO、CO2；
t＝300－550℃：析焦油、[CH]、CO、CO2 ；
t＝500－750℃：半焦分解，析出含H较多气体；
t＝760－1000℃：半焦成焦炭，析出少量 以氢 为主的气体。
5、木垛的燃烧
（2）燃烧时间 成卷、成捆或成垛的木材、纸张等在火灾条件下 ，燃烧的时间可按下面经验公式估算：
H w W t Kl (h)
式中，Δ Hw为可燃物的燃烧热，kJ／kg；W为单位面 积上可燃物的重量，kg／m2；Kl为常数，木材类可燃 物的K l值取 837200kJ／（m2· h）；β 为取决于 W的 系数。
0.5
AV b AS
1.1
式中，b和N分别为木垛中单个木材的粗细度和木垛的 层数；Av和As分别为木垛竖直通风井的外露面积和所有 木材的外表面积。
③ 常用 R·b1.6来标定木垛的燃烧速度（R是 质量百分损失速率）。 R· b1.6对 φ 的曲线可 用图表示。从该图中看出：
φ ＜ 0.08时，木垛的燃烧速度与φ 成线性关系； φ = 0. 1～ 0.4时，木垛的燃烧速度与φ 几乎无关； φ ＞ 0.4时，木垛不能维持燃烧。
难燃，火焰呈黄色，无溶滴，有炭瘤释放Cl2 HCl HF COCl 无填料难燃自熄，有填料缓燃缓熄。 火焰黄色，冒黑烟，放出有毒的酚蒸气
（四） 影响因素 1、热源温度； 2、物质的理化特性; 热容、导热系数、热稳定性等 3、环境氧浓度等
这起火灾共烧死323人，直接经济损失210.9万元。因 舞台上方的照明灯燃着幕布蔓延成灾，室内装饰装修 及舞台用品大量采用易燃及高分子材料，发生火灾时 产生大量有毒、可燃气体，使现场人员短时间内便中 毒窒息，丧失逃生能力。该馆在1991年装修时，观众 厅吊顶采用大量五合板，观众座椅包装物为木材、海 绵、麻织物、化纤布。舞台上和各种幕布均为化纤、 塑料及轻金属制品，且都未做任何阻燃处理。后经对 现场遗留残存物进行气相色谱等技术检测，这些物质 在燃烧时可生成一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二 氧化氮、乙烯等有毒和可燃气体。大量的有毒和可燃 气体不仅会加快燃烧速度，而且可使人在短时间内窒 息死亡。
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C
如果另一面不绝热，则
T T0 ti ln h T T0 2Ti 的辐射加热，另一面 当物体一面受到热能量为 Qr
C
绝热时，假设物体的吸收率为α，在时间间隔dt内 ，则能量方程为
dt
Qr h T T0
C
dT
第二节 典型的固体燃烧
• 高聚物燃烧——氧指数的估算
不含卤素的高聚物
OI 17.5 0.4CR
C/O比不小于6的高聚物
1.84M OI O2
第二节 典型的固体燃烧
• 高聚物燃烧——氧指数的估算
含卤素的高聚物
17.5 CP≥1 OI 60 42.5 CP CP ＜ 1 H F CL CP 0.65 1.1 C C C
C
第一节 固体燃烧概述
• 固体火焰传播理论
火势发展快慢取决于：火焰传播速度和可燃物面积 燃烧起始表面：固体火焰传播时正在燃烧的表面和 未燃物质之间的界面，穿过这个界面的传热速率决 定了火焰传播或火灾蔓延的速度 火焰传播基本方程：
vh Q
Q v h
第二节 典型的固体燃烧
• 高聚物燃烧
1 3 1 3
第二节 典型的固体燃烧
• 木材的燃烧
组成：元素（C、H、O），成分（纤维素，水分）； 热分解：
• 130℃：水分蒸发，弱分解；150℃：显著分解，水和CO2； 200℃：纤维素开始分解，CO、H2、碳氢化合物；270～ 380℃：剧烈分解；剩余物为碳（30～38％）
燃烧过程：
第一节 固体燃烧概述
• 评价固体可燃物危险性的参数
燃点、熔点、闪点： 热分解温度：固体受热发生分解的初始温度 自燃点：加热到一定程度能自行燃烧的最低温度 比表面积：单位体积所包含的表面积 氧指数：在规定的条件下，维持物质燃烧的氧氮混 合气中的最低氧含量的体积百分数。可以据氧指数 划分材料燃烧性能
第一节 固体燃烧概述
• 固体的引燃条件
火灾中常见的是受热释放可燃气体的固体； 受热时能否被引燃取决于其释放的可燃气能否保持 一定浓度，即
Hc LV Gcr QE Ql S
QE 可计算求得，ΔHc和LV可以查有关文献，对于一 定厚度的无限大固体，有
Ql Ti K
从T0到Ti进行积分得引燃时间ti
Qr ti ln Q h T T h r i 0
C
如果物体一面受辐射热，另一面不绝热，则
Qr ti ln 2h Q 2 h T Байду номын сангаас r i 0
塑料、橡胶和纤维 过程：受热软化熔融、热分解、着火燃烧 普遍的燃烧特点
• 发热量较高，燃烧速度较快； • 发烟量较大，影响能见度； • 燃烧产物危害性大。
氧指数的估算
第二节 典型的固体燃烧
• 高聚物燃烧
不同高聚物的燃烧特点
• 只含碳、氢：易燃但不猛烈，离开火焰后仍能燃烧，火焰 呈蓝色或黄色，有熔滴，产生CO； • 含氧：易燃且猛烈，火焰呈黄色，变软，无熔滴，产生CO • 含氮：情况复杂。共同特征：熔滴，产生CO、NO、HCN • 含氯：硬的难燃自熄，软的缓燃缓熄，火焰呈黄色，无熔 滴，有炭瘤，产生HCL • 含氟：不燃但加强热时产生HF气体 • 酚醛树脂：无真料的难燃自熄，有木粉填料的缓燃缓熄， 火焰呈黄色，冒黑烟，放出有毒的酚蒸气
氧指数范围 ＜22 22～27 ＞27 可燃物燃烧性能 易燃材料 可燃材料 难燃材料
第一节 固体燃烧概述
• 氧指数测定实验
第一节 固体燃烧概述
• 氧指数测定实验
1.将可燃物（试件）放置在规定位置，并夹好。 2.连接氮气瓶和氧气瓶的管线。 3.分别打开氮（氧）气瓶的开关，接着打开相应的 减压阀，将压力调至约0.2Mpa。 4.调整仪器上的氮气和氧气压力，约为0.1Mpa。
第六章 可燃固体燃烧与爆炸
• 主要内容
第一节 固体燃烧概述 第二节 几类典型固体的燃烧 第三节 固态可燃物的火灾蔓延 第四节 固体可燃物的阴燃
第五节 炸药爆炸
第六节 粉尘爆炸
第一节 固体燃烧概述
• 固体燃烧的形式
蒸发燃烧：熔融蒸发，蒸气与氧发生反应 表面燃烧：在其表面直接与氧作用 分解燃烧：受热分解产生的挥发分与氧作用 熏烟燃烧：阴燃，在空气不流通、加热温度低、分 解出的挥发分少或逸散快、含水分较多的情况下， 只冒烟而无火焰的现象。 动力燃烧：爆炸式燃烧，粉尘爆炸、炸药爆炸及轰 燃
第一节 固体燃烧概述
• 氧指数测定实验
5.调整氮气和氧气的流量，分别约为8L/min和 2L/min 6.采用专用点火装置对可燃物进行点火。 7.如果可燃物的燃烧时间小于3min，则降低氮气的 流量，增加氧气的流量；反之亦然，直至燃烧时间 约为3min为止。 8.实验重复三次，结果取小数点后一位。
4
Ts T0
t
Gcr和ψ有如下关系
h 3000 Gcr 1 C H c
则当S＜0时，不能被引燃或只发生闪燃，当S＞0时 ，能被引燃，S＝0为判别条件。
第一节 固体燃烧概述
• 固体的引燃时间
在火源持续作用下，固体被引燃的时间长短与可燃 物种类、形状、尺寸、火源强度、加热方式等因素 有关； 假定某一薄物体的厚度、密度、热容及其周围环境 间的对流换热系数分别为τ、ρ、C及h；物体的燃 点和环境温度分别为Ti和T0。当薄物体两同时受温度 为T∞的热气流加热时，在时间间隔dt内，能量平衡 方程可以写成
2 Ah T T dt A CdT
即
dT dt 2h T T
C
从T0到Ti进行积分，得引燃时间
T T0 ti ln 2h T Ti
C
如果一面受热，另一面绝热，则
T T0 ti ln h T Ti