南京工业大学燃烧与爆炸理论-第二章-燃烧及其灾害

3.3
19
1.9
36
2.6
13
15
28
表2-2 燃烧极限和爆炸极限差别较大的常见气体比较
混合物
H2-O2 H2-空气 CO-O2（潮湿） (CO+ H2)-空气 C2H2-空气 C4H10O (乙醚-O2) C4H10O-空气
下限 (LFL),体积%
燃烧
爆轰
4.65
15
4.0
18.3
15.5
38
12.5
第二章 燃烧及其灾害
第一节 燃烧条件
一、燃烧的定义
• 燃烧是可燃物质与助燃物质（氧或其他 助燃物质）发生的一种发光发热的氧化 反应。
• 在化学反应中，失掉电子的物质被氧化， 获得电子的物质被还原。
• 所以，氧化反应并不限于同氧的反应。
二、燃烧条件
（一）燃烧三角形
• 燃烧的本质因素是燃料、氧化剂和引燃 源。
• 针对易燃材料处理，要确保可导电的管 道和设备的等电位连接和接地，设计正 确。它包括容器、泵，管道，阀门，喷 嘴，仪表探头，充装管和充装嘴，桶和 可移动的容器，以及其它的可导电的设 备。
你能做什么？
• 要确保定期地检查你工厂的接地连接情 况，以保证它们正常地工作。
• 当在向容器充装易燃液体时，要尽量减 小液体自由下落的高度，因为这种方式 会在液体中制造出静电。
爆炸危险性的一项重要参数。该能量越 小爆炸危险性就越大。
3．最小引燃能（MIE）
• 有实验研究表明混合物中压力增加时引 燃能降低；
• 氮气浓度增加时引燃能随之增加，表明 引燃能随氧气浓度降低而升高。
常见的主要引燃源
• 明火类，如吸烟、火柴、燃气炉、电焊 火花等；
• 冲击或摩擦类，如物体下落撞击产生火 花，物体之间摩擦生热或产生火花；
19
2.5
4.2
2.1
2.6
1.85
2.8
上限(UFL),体积 %
爆轰
燃烧
90
94
59
74
90
93.9
58.7
74.2
50
80
40
82
4.5
36.5
2．极限氧浓度
• 对可燃性气体而言，并不是在任何氧浓度 下都可以发生燃烧，存在一个可引起燃烧 的最低氧浓度，即极限氧浓度（LOC）。
• 也称为最小氧浓度（MOC），或者最大安 全氧浓度（MSOC）。
常见的主要引燃源
• 高温类，如高温蒸汽管道表面、加热炉 和加热釜等高温物体及其表面；
• 静电类，包括静电放电、静电火花等。
常见的主要引燃源
• 普通的火花塞放出的能量约为25mJ， • 在地毯上行走摩擦产生的静电能量可达
22mJ。
（二）燃烧四面体
• 根据燃烧的链琐反应理论，很多燃烧的发生 和持续有游离基（自由基）作“中间体”，
分析
• 罐体正通过一个短喷嘴进 行充装，此时易燃的醋酸 乙脂正在穿越空气下落到 罐体中，这无疑会在罐体 空气中形成小液粒和雾状 微粒。
3．消除或控制点火源
• 虽然并不是所有可燃物质的燃烧都需要 火源，但绝大多数火灾是由于火源的存 在而引发的，因此消除或控制火源对防 火极其重要。
• 火源的种类很多，实际引发火灾的火源 情况更是千差万别，非常复杂。
某化学品分配站发生系列爆炸
分析
• 在罐体的充装口附近形成过爆炸性蒸气 和空气的混合物。
• 这三个因素就是我们通常所说的燃烧三 要素。
1. 燃烧极限
• 在可燃性气体混合物中，可燃气体与空 气（或氧气）的比例只在一定的范围内 才可以发生燃烧。
• 高于或低于这个范围都不会燃烧。
1. 燃烧极限
• 通常，把1个大气压下可燃气体在其与空 气的混合物中能发生燃烧的最低体积浓 度称为燃烧下限（LFL），而将最高体积 浓度称为燃烧上限（UFL）。
例2-1
估算丁烷（C4H10）的LOC。
3．最小引燃能（MIE）
• 各种可燃性物质或爆炸性混合物，包括 粉尘，在外界火源作用下被引燃或引爆 时都存在一个最小的引燃能量或点燃能 量，称为最小引燃能（MIE）。
3.最小引燃能（MIE）
• 低于这个能量就不会发生燃烧或爆炸。 • 因此，最小引燃能是表示可燃性混合物
• 因此燃烧三角形应扩大到包括一个说明游离 基参加燃烧反应的附加维，从而形成一个燃 烧四面体。
三、燃烧条件的应用
（一）防火方法 （二）灭火方法
（一）防火方法
1．控制可燃物
• 燃料是燃烧发生最根本的要素，因此消 除或控制燃料是防火的根本措施。
2．隔绝空气
• 将空气、氧气、或其他助燃物质与可燃 性气体、液体或固体隔绝，避免相互接 触，可以避免发生燃烧或爆炸。
2．极限氧浓度
• 各种可燃性气体的极限氧浓度在不同的 惰性气体中是不同的。
• 可以由燃烧下限来计算极限氧浓度
L O 燃 氧 C烧 气 反 燃 的 燃 应 烧 量 料 物 燃 氧 反 的 总 料 气 应 量 L 量 F 燃 氧 的 的 物 L料 气 量 量 总 Lz F 的 的 量 L
• 正确的等电位连接和接地保证了静电不 会积聚并引起火花。
• 静电火花可以点燃许多易燃蒸气和空气 的混合物。
你知道吗？
• 等电位连接 就是电气连接可导电物体， 以使这些物体间电势相等，而防止火花。
你知道吗？
• 接地 就是将可导电物体与地连接，以 释放积聚的静电和其它来源的电荷。
你知道吗？
你能做什么？
一氧化碳 硫化氢 氢
下限(LFL)源自文库上限(UFL)
体积%
体积%
物质
5.0
15 丙烷
3.0
12.4 甲苯
2.7
36 氯乙烯
2.5
100 甲醇
3.6
100 乙醇
12.5 4.0 4.0
74 二乙醚 44 丙酮 75 氨
下限(LFL) 上限(UFL)
体积%
体积%
2.1
9.5
1.2
7.1
3.6
33
6.7
36
• 在上限与下限之间的浓度，则称为可燃 物的燃烧范围。
1. 燃烧极限
• 一般燃烧下限比燃烧上限更重要，表示 可以发生燃烧的燃料的最低浓度。
• 不过，有些物质的燃烧上限几乎是百分 之百，如乙炔、氧化乙烯，即使没有空 气，也能燃烧。
表2-1某些可燃性气体和蒸气的燃烧极限数据
物质
甲烷
乙烷 乙烯 乙炔 氧化乙烯
• 罐体，称重称和泵都是接地的，但是充 装嘴，软管组件（和金属重物）没有做 等电位连接和接地，它们被合成橡胶充 装软管隔绝起来。
• 静电可能积聚在了这些部件上，并对不 锈钢罐体放电，产生了火花，而点燃了 在充装过程中积聚在充装口附近的气体。
你知道吗？
• 当液体通过管道，阀门和其它设备时， 会产生静电。