化工安全 第二章-燃烧与爆炸教材

✓ 表面燃烧：当可燃固体燃烧至分解不出可燃气体时，便没 有火焰，燃烧继续在所剩固体的表面进行的燃烧。金属燃烧 即属表面燃烧，无气化过程，无需吸收蒸发热，燃烧温度较 高。
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。
第二章 燃烧与爆炸
本章学习目的与要求：
通过本章学习，掌握燃烧要素；燃烧 类型。了解燃烧过程。理解燃烧的过氧化 物理论；燃烧的连锁反应理论。掌握燃烧 温度；燃烧速率；燃烧热等。
第二章 燃烧与爆炸
第一节 第二节 第三节 第四节
燃烧及其特性 燃烧机理 燃烧一、燃烧概述
(3)自燃和自燃点 在无外界火源的条件下，物质自行 引发的燃烧称为自燃。自燃的最低温 度称为自燃点。物质 自燃有受热自燃和自热自燃两种类型。
①受热自燃。可燃物质在外部热源作用下温度升高，达 到其自燃点而自行燃烧称之为受热自燃。因此，受热自燃 的两个条件为：有外部热源和有热量蓄积的条件。
②自热自燃。可燃物质在无外部热源的影响下，其内部 发生物理、化学或生化变化而产生热量，并不断积累使物 质温度上升，达到其自燃点而燃烧，称为自热燃烧。 自热 自燃的三个条件：比较容易产生反应热的物质（如氧化热, 发酵热等）、具有比较大的比表面积和良好的绝热保温性、 产生的热量大于向环境散发的热量。
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。
物质燃烧过程的温度变化历程 T
T自' T燃
燃烧是一种同时有光和热发生的剧烈的氧化还原反应。 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。
燃烧的判断： ✓ 剧烈的氧化还原反应 ✓ 放出大量的热 ✓ 发出光
以上三个要点同时成立的才为燃烧。如，氢在氯中燃 烧。金属和酸反应非燃烧，灯泡中的灯丝非燃烧。
3.蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧
✓ 蒸发燃烧：可燃液体蒸发出的可燃蒸气的燃烧。通常液体 本身并不燃烧，只是由液体蒸发出的蒸气进行燃烧。
✓ 分解燃烧：固体或不挥发性液体经热分解产生的可燃气体 的燃烧。如木材和煤大都是由热分解产生的可燃气体进行燃 烧。
可燃固体和液体的蒸发燃烧和分解燃烧，均有火焰产生， 属火焰型燃烧。
二、燃烧条件
燃烧三要素： ①有可燃物的存在； ②有助燃物的存在； ③有能导致着火的能源。
简单地说，就是燃料、氧和火源。有时虽然已具备了三个基 本（必要）条件，但是燃烧也不一定发生，这是因为燃烧还必须 有充分的条件，即可燃物与助燃物要达到一定的比例，才能引起 燃烧；点火源也要有一定的强度（温度和热量）。对于正在进行 的燃烧，只要充分控制三个要素中的任何一个，燃烧就会终止。
T初为可燃物质开始加热的温度。初 始阶段，加热的热量用于可燃物质的熔 化或分解，温度上升较缓慢。
到达T氧，可燃物质开始氧化。由于 温度较低，氧化速度不快，氧化产生的 热量尚不足以抵消向外界的散热。此时 若停止加热，尚不会引起燃烧。
T自 T初 T氧
继续加热，到达T自，即使停止加热，温度仍自行升高。T自是理论上 的自燃点，T自′是开始出现火焰的温度，为实际测得的自燃点。T燃为物质 的燃烧温度。 T自到T自′的时间间隔称为燃烧诱导期（着火延滞期）。
闪点这个概念主要适用于可燃液体，某些可燃固体， 如樟脑和萘等，也能蒸发或升华为蒸气，因此也有闪点。
(2)点燃和着火点 可燃物质在空气充足的条件下，达 到一定温度与火源接触即行着火，移去火源后仍能持续燃 烧（ 5min以上），这种现象称为点燃。点燃的最低温度称 为着火点。如木材的着火点为295℃。
可燃液体的着火点约高于其闪点5-20℃。但闪点在 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。
2．混合燃烧和扩散燃烧
按照可燃气体的燃烧过程不同，分： ✓ 混合燃烧：可燃气体与助燃气体预先混合而后进行的燃 烧。速度快、温度高，一般爆炸反应属于这种形式 ✓ 扩散燃烧：可燃气体由容器或管道中喷出，与周围的空 气(或氧气)互相接触扩散而产生的燃烧。在扩散燃烧中， 由于与可燃气体接触的氧气量偏低，通常会产生不完全燃 烧的炭黑。
因此，氧指数越高，阻燃性越好。需要说明的是，随着温 度等条件的变化，氧指数随之变化。
三、燃烧过程和燃烧形式
可燃物质和助燃物质存在的相态、混合程度和燃烧过程 不尽相同，其燃烧形式是多种多样的。
1．均相燃烧和非均相燃烧 按照可燃物质和助燃物质相态的不同，分为： ✓ 均相燃烧是指可燃物质和助燃物质间的燃烧反应在同一 相中进行，如氢气在氧气中的燃烧，煤气在空气中的燃烧。 ✓ 非均相燃烧是指可燃物质和助燃物质并非同相，如石油 (液相)、木材(固相)在空气(气相)中的燃烧。非均相燃烧 比较复杂，需要考虑可燃液体或固体的加热，以及由此产 生的相变化。
引起物质自热的原因有：氧化热（如不饱和油 脂）、分解热（如赛璐珞）、聚合热（如液相氰化 氢）、吸附热（如活性炭）、发酵热（如植物）等。 （自学）
五、最小点火能量
处于爆炸范围内的可燃气体混合物中产生电火花，从而 引起着火所必须的最小能量称为最小点火能。
六、氧指数 氧指数又叫临界氧浓度或极限氧浓度，是用来对固体材 料可燃性进行评价和分类的一个特征指标。材料维持有焰燃 烧的以体积百分数表示的最低氧气浓度（氧气－氮气体系）， 此最低氧气浓度称为氧指数。
诱导期与自燃点的关系
四、燃烧种类
如果按照燃烧起因，燃烧分为闪燃、点燃和自燃三种 类型。闪点、着火点和自燃点分别是上述三种燃烧类型的 特征参数。
(1)闪燃和闪点 可燃液体表面的蒸气与空气形成的混合 气体与火源接近时会发生瞬间燃烧，出现瞬间火苗或闪光 的现象称为闪燃。闪燃的最低温度称为闪点。如60%的乙醇 的闪点为22.5℃。可燃液体的温度高于其闪点时，随时都 有被火点燃的危险。