常见固体物质的燃烧

1、燃烧学常见固体物质的燃烧燃烧学金属的燃烧1高聚物的燃烧煤炭的燃烧燃烧学燃烧学高聚高聚物是指物是指由许多相同的、由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复简单的结构单元通过共价键重复连接而成的高分子连接而成的高分子量（量（通通常可达常可达104106 ）化化合物合物。一般指一般指合成合成纤维、合成橡胶和塑料。纤维、合成橡胶和塑料。燃烧学【例例】聚氯乙聚氯乙烯烯又名又名PVC，缩写为缩写为 CH2 CHCl n ，由许多氯乙烯分由许多氯乙烯分子子CH2CHCl重复连接而成，因此重复连接而成，因此CH2CHCl称称为为结构单结构单元或链元或链节节；n代表重复单元数，称为代表重复单元数，称为聚合度聚合

2、度。【Q】常见的聚常见的聚氯乙氯乙烯制品有哪些？烯制品有哪些？燃烧学燃烧学低低聚聚物：物：聚聚合度很低的（合度很低的（1100）的聚合物）的聚合物。高聚物：高聚物：分分子量高子量高达达104106的聚合物。的聚合物。均均聚聚物：由物：由一种单体聚合而成的聚合一种单体聚合而成的聚合物物，如聚，如聚氯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯等乙烯等。共共聚聚物：由物：由两种以上单体共聚而成的聚合物两种以上单体共聚而成的聚合物则则，如氯乙如氯乙烯烯醋酸乙烯共聚物等。醋酸乙烯共聚物等。燃烧学高聚物高聚物的燃烧过程的燃烧过程熔融阶段熔融阶段高聚高聚物有很好的绝缘性、强物有很好的绝缘性、强度和耐腐蚀性，但耐热性差、熔度和耐

3、腐蚀性，但耐热性差、熔点低，点低，受热易软化、熔融，变成受热易软化、熔融，变成粘稠状熔滴。粘稠状熔滴。燃烧学分解分解阶阶段段温度继续升高，熔滴蒸发变成蒸气，气态高聚物分子开始温度继续升高，熔滴蒸发变成蒸气，气态高聚物分子开始断键，裂解成小分子，产生烷烃、烯烃、氢气等可燃气体，同断键，裂解成小分子，产生烷烃、烯烃、氢气等可燃气体，同时冒出黑色炭粒浓烟。时冒出黑色炭粒浓烟。塑料、合成纤维的分解温度为塑料、合成纤维的分解温度为200400，合成橡胶的分，合成橡胶的分解温度为解温度为400800。燃烧学着火阶着火阶段段高聚物着火其实是热分高聚物着火其实是热分解产生的可燃气体着火，因解产生的可燃气体着火

4、，因此是分解燃烧。此是分解燃烧。【Q】高聚物燃烧可能出现的情况有哪些？高聚物燃烧可能出现的情况有哪些？燃烧学 热分解产生的可燃气体很少，遇火产生闪燃。热分解产生的可燃气体很少，遇火产生闪燃。 可燃气体和氧气浓度都达到燃烧条件，遇火发生持续稳可燃气体和氧气浓度都达到燃烧条件，遇火发生持续稳定的燃烧。定的燃烧。 虽然可燃气体较多，但氧气不足，燃烧不能持续，一旦虽然可燃气体较多，但氧气不足，燃烧不能持续，一旦改变通风条件，很有可能发生爆燃。改变通风条件，很有可能发生爆燃。燃烧学答：由于高聚物燃烧是靠高温分解进行燃烧，且不溶于答：由于高聚物燃烧是靠高温分解进行燃烧，且不溶于水，因此，水是扑灭高聚物火灾

5、最好的灭火剂。水，因此，水是扑灭高聚物火灾最好的灭火剂。【Q】根据高聚物的特点及燃烧过程，如何来扑灭根据高聚物的特点及燃烧过程，如何来扑灭高聚物火灾？高聚物火灾？燃烧学高聚物高聚物的燃烧特点的燃烧特点发热量发热量大大大多数高聚物材料的燃烧热能高出木材大多数高聚物材料的燃烧热能高出木材1倍到倍到2倍，甚至更多。发热量大，使得燃烧温度升高，可倍，甚至更多。发热量大，使得燃烧温度升高，可达达2000，加剧燃烧。，加剧燃烧。燃速燃速快快高高聚物燃烧发热量大，燃烧温度高，火场辐射强聚物燃烧发热量大，燃烧温度高，火场辐射强度增大，传到未燃材料的热量增多度增大，传到未燃材料的热量增多，材，材料软化、熔融、料

6、软化、熔融、分解分解的的加快加快速速度，燃度，燃速加速加快。快。发烟量大发烟量大高聚物中碳含高聚物中碳含量较量较高，燃烧时很难完全燃烧，高，燃烧时很难完全燃烧，大部分碳都以黑烟的形式释放到空气中。高聚物燃大部分碳都以黑烟的形式释放到空气中。高聚物燃烧的发烟量一般是天然材料的烧的发烟量一般是天然材料的23倍倍。有熔有熔滴滴燃烧过程中，许多高聚物都会软化、熔融，产生燃烧过程中，许多高聚物都会软化、熔融，产生高温熔滴。高温熔滴会带着火焰滴落、流淌，不仅扩高温熔滴。高温熔滴会带着火焰滴落、流淌，不仅扩大燃大燃烧面积，还对火场人员构成巨大威胁。烧面积，还对火场人员构成巨大威胁。产物毒性产物毒性大大高聚物

7、燃烧会迅速产生大量的高聚物燃烧会迅速产生大量的CO、CO2、N2Ox、HCN等有害气体。等有害气体。燃烧学金属的燃烧1高聚物的燃烧2煤炭的燃烧燃烧学金属金属的的分类分类元素周期元素周期表中金属元素有表中金属元素有85种，除汞之外，常温常压下所有种，除汞之外，常温常压下所有金属都是固体。金属都是固体。空气中性质稳定的固体（空气中性质稳定的固体（Fe、Cu、Al等）被加工成各种设等）被加工成各种设备和零件；性质活泼的金属（备和零件；性质活泼的金属（K、Na等）一般保存在煤油中。等）一般保存在煤油中。燃烧学挥发金属：发生蒸发燃烧的金属挥发金属：发生蒸发燃烧的金属，如如Li、Na、K、Mg等。等。非挥

8、发金非挥发金属：高属：高熔点金熔点金属，属，如如Fe、Al等。等。挥发金属及其氧化物的性质挥发金属及其氧化物的性质金属金属熔点熔点(oC)沸点沸点燃点燃点氧化物氧化物熔点熔点(oC)沸点沸点Li1791370190Li2O16102500Na98883114Na2O9201277K6476069K2O5271477Mg6511107623MgO28003600非挥发金属及其氧化物的性质非挥发金属及其氧化物的性质金属金属熔点熔点(oC)沸点沸点燃点燃点氧化物氧化物熔点熔点(oC)沸点沸点Al66025001000Al2O320503527Ti16773277300TiO218554227Zr18

9、524377500ZrO226874927燃烧学挥发金属的沸点比其氧化物熔点要低，挥发金属的沸点比其氧化物熔点要低，非挥发金属的沸点非挥发金属的沸点比其氧化物的熔点比其氧化物的熔点高。高。燃烧学金属的燃烧过程金属的燃烧过程蒸发燃烧蒸发燃烧低熔低熔点活泼金属（点活泼金属（K、Na等），受热熔化变成液体，蒸发等），受热熔化变成液体，蒸发变成气体到空气中，遇火源发生变成气体到空气中，遇火源发生有焰燃烧。有焰燃烧。燃烧学在燃烧过程中，金属固体总是先于氧化物蒸发变成气体，在燃烧过程中，金属固体总是先于氧化物蒸发变成气体，与空气混合燃烧。与空气混合燃烧。当燃烧温度达到当燃烧温度达到氧化物的熔点时，氧化物的

10、熔点时，固体表面的氧化物开始固体表面的氧化物开始蒸发扩散到气相燃烧区，蒸发扩散到气相燃烧区，在与空气交界面处因在与空气交界面处因降温凝聚成固体降温凝聚成固体微粒，从而形成白色烟雾。微粒，从而形成白色烟雾。燃烧学表面表面燃燃烧烧在燃烧过程中，氧化物先于在燃烧过程中，氧化物先于金属熔化变成气体。氧化物的熔金属熔化变成气体。氧化物的熔化消耗部分热量，减缓金属的氧化消耗部分热量，减缓金属的氧化燃烧速度，化燃烧速度，表面呈炙热发光现表面呈炙热发光现象象，如电焊、切割火花等。，如电焊、切割火花等。燃烧学金属的燃烧高聚物的燃烧2煤炭的燃烧3泥煤泥煤褐煤褐煤烟煤烟煤无烟煤无烟煤燃烧学煤的种煤的种类类根据母体物

11、质炭化程度的不同根据母体物质炭化程度的不同，将，将煤分为四大类煤分为四大类: :燃烧学泥煤泥煤由由未完全分解的植物残体未完全分解的植物残体和完全腐殖化的腐殖质以及矿和完全腐殖化的腐殖质以及矿物质组成物质组成。质。质地疏松，吸水性地疏松，吸水性强，挥强，挥发分高，可燃性好发分高，可燃性好，机，机械性能很械性能很差。差。燃烧学褐煤褐煤泥煤演变生泥煤演变生成的成的，因能，因能将热碱水染将热碱水染成褐成褐色而得色而得名。与名。与泥煤泥煤相比，相比，密度密度较大，较大，含碳含碳量较高，氢和氧的含量较量较高，氢和氧的含量较小，挥发分较小，挥发分较低；粘低；粘结性弱结性弱，极，极易氧化和自燃，吸水性较强易氧

12、化和自燃，吸水性较强。燃烧学烟煤烟煤表面呈灰黑色，有光泽，质松表面呈灰黑色，有光泽，质松软。与软。与褐煤相比褐煤相比，挥，挥发分发分较少较少，密度较大，吸水性较小，密度较大，吸水性较小，含，含碳量增加，氢和氧的含碳量增加，氢和氧的含量量减减少少；具有其他固体燃具有其他固体燃料料没有的没有的粘结性，因此，广泛用于炼粘结性，因此，广泛用于炼焦、冶金、动力和近代焦、冶金、动力和近代化学工化学工业。业。燃烧学无烟煤：无烟煤：燃烧时没有煤烟燃烧时没有煤烟，矿，矿物化程度最高的物化程度最高的煤。密度大，含煤。密度大，含碳量高，挥发分极少，组织致密而坚硬，吸水性小。受热碳量高，挥发分极少，组织致密而坚硬，吸

13、水性小。受热时容易爆裂成碎片，可燃性较差，不易着火。时容易爆裂成碎片，可燃性较差，不易着火。 不同种类煤的特点不同种类煤的特点泥煤褐煤烟煤无烟煤碳化程度密度吸水性挥发分运输储存氢氧含量可燃性发热量机械性能粘结性低高小大强弱高低差好难易高低好差低高弱最好燃烧学煤的燃烧过煤的燃烧过程分程分为为5步：步： 干燥干燥。100左右，析出左右，析出水分。水分。 热解热解。约。约300以后，燃料热分解析出挥发分，为气以后，燃料热分解析出挥发分，为气态的碳氢化合物，同时生成焦和半态的碳氢化合物，同时生成焦和半焦。焦。 着火着火。约。约500，挥发分首先着火，然后焦开始，挥发分首先着火，然后焦开始着火。着火。燃

14、烧学煤的燃烧过程煤的燃烧过程 燃烧燃烧。挥发分燃烧，焦炭燃烧。挥发分燃烧速度快，。挥发分燃烧，焦炭燃烧。挥发分燃烧速度快，从析出到基本燃尽所用时间约占煤全部燃烧时间的从析出到基本燃尽所用时间约占煤全部燃烧时间的10%；挥发分的燃烧过程为气挥发分的燃烧过程为气-气同相化学反应，焦炭的燃烧为气气同相化学反应，焦炭的燃烧为气-固异相固异相化学反应。化学反应。 燃尽燃尽。焦炭继续燃烧，直到燃尽。这一过程燃烧速。焦炭继续燃烧，直到燃尽。这一过程燃烧速度慢，燃尽时间长。度慢，燃尽时间长。燃烧学逆流式逆流式顺流式顺流式交叉式交叉式 燃料和空气燃料和空气供给供给方法方法燃烧学层燃式燃烧（固定床燃烧层燃式燃烧（

15、固定床燃烧）将燃料块置于固定的或移动将燃料块置于固定的或移动的炉篦上面，空气通过炉篦下方的炉篦上面，空气通过炉篦下方篦孔穿过燃料层并使其燃烧，生篦孔穿过燃料层并使其燃烧，生成的高温烟气进入炉膛。成的高温烟气进入炉膛。煤煤的燃烧方式的燃烧方式 层层燃式燃烧燃式燃烧 燃烧学燃烧学沸腾式燃烧（沸腾式燃烧（流化床燃烧）流化床燃烧）利用空气使煤在沸腾层状态下完成传利用空气使煤在沸腾层状态下完成传热和热和燃燃烧。烧。高速将空气高速将空气从下面吹入比较细的燃料粒子层中，当风速从下面吹入比较细的燃料粒子层中，当风速达达到一定值时到一定值时，粒子层的全部颗粒就失去了稳定性，整个粒子层，粒子层的全部颗粒就失去了稳定性，整个粒子层就好像液体沸腾那样，产生强烈的相对运动，故称为沸腾式就好像液体