南京工业大学燃烧与爆炸理论 第二章 燃烧及其灾害教材

1、第一节第一节 燃烧条件燃烧条件一、燃烧的定义一、燃烧的定义 燃烧是可燃物质与助燃物质（氧或其他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助燃物质）发生的一种发光发热的氧化反应。反应。 在化学反应中，失掉电子的物质被氧化，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。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。所以，氧化反应并不限于同氧的反应。 二、燃烧条件二、燃烧条件 （一）燃烧三角形（一）燃烧三角形 燃烧的本质因素是燃料、氧化剂和引燃燃烧的本质因素是燃料、氧化剂和引燃源。源。 这三个因素就是我们通常所说的燃烧三这三个因素就是我们通常所说的燃

2、烧三要素。要素。 1. 1. 燃烧极限燃烧极限 在可燃性气体混合物中，可燃气体与空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气（或氧气）的比例只在一定的范围内才可以发生燃烧。才可以发生燃烧。 高于或低于这个范围都不会燃烧。高于或低于这个范围都不会燃烧。 1. 燃烧极限燃烧极限 通常，把通常，把1 1个大气压下可燃气体在其与空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气的混合物中能发生燃烧的最低体积浓度称为度称为燃烧下限（燃烧下限（LFLLFL），而将最高体积，而将最高体积浓度称为浓度称为燃烧上限（燃烧上限（UFLUFL）。 在上限与下限之间的浓度，则

3、称为可燃在上限与下限之间的浓度，则称为可燃物的燃烧范围。物的燃烧范围。 1. 1. 燃烧极限燃烧极限 一般燃烧下限比燃烧上限更重要，表示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。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，即使没有空之百，如乙炔、氧化乙烯，即使没有空气，也能燃烧。气，也能燃烧。 物质物质下限下限(LFL)(LFL)体积体积% %上限上限(UFL)(UFL)体积体积% %物质物质下限下限(LFL)(LFL)体积体积% %上限上限(UFL)(UFL)体积体积% %甲烷甲烷 5.0

4、5.0 1515丙烷丙烷 2.1 2.1 9.59.5乙烷乙烷 3.0 3.0 12.412.4甲苯甲苯 1.2 1.2 7.17.1乙烯乙烯 2.72.73636氯乙烯氯乙烯 3.63.63333乙炔乙炔 2.52.5100100甲醇甲醇 6.76.73636氧化乙烯氧化乙烯 3.63.6100100乙醇乙醇 3.33.31919一氧化碳一氧化碳 12.512.57474二乙醚二乙醚 1.91.93636硫化氢硫化氢 4.04.04444丙酮丙酮 2.62.61313氢氢 4.04.07575氨氨 15152828表表2-12-1某些可燃性气体和蒸气的燃烧极限数据某些可燃性气体和蒸气的燃烧极

5、限数据 表表2-2 2-2 燃烧极限和爆炸极限差别较大的常见气体比较燃烧极限和爆炸极限差别较大的常见气体比较 混合物混合物下限下限 (LFL),(LFL),体积体积% %上限上限(UFL),(UFL),体积体积 % %燃烧燃烧爆轰爆轰爆轰爆轰燃烧燃烧H H2 2-O-O2 24.654.65151590909494H H2 2- -空气空气4.04.018.318.359597474CO-OCO-O2 2（潮湿）（潮湿）15.515.53838909093.993.9(CO+ H(CO+ H2 2)-)-空气空气12.512.5191958.758.774.274.2C C2 2H H2 2-

6、 -空气空气2.52.54.24.250508080C C4 4H H1010O (O (乙醚乙醚-O-O2 2) )2.12.12.62.640408282C C4 4H H1010O-O-空气空气1.851.852.82.84.54.536.536.52 2极限氧浓度极限氧浓度 对可燃性气体而言，并不是在任何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（的最低氧浓度，即极限氧浓度（LOCLOC）。）。 也称为最小氧浓度（也称为最小氧浓度（MOCMOC），或者最大安），或者最大安全氧浓度（全氧浓度

7、（MSOCMSOC）。）。 2 2极限氧浓度极限氧浓度 各种可燃性气体的极限氧浓度在不同的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。惰性气体中是不同的。 可以由燃烧下限来计算极限氧浓度可以由燃烧下限来计算极限氧浓度 zLFLLFLLOC燃料的量氧气的量燃料的量氧气的量燃烧反应物总量燃料的量燃烧反应物总量氧气的量例例2-1 估算丁烷（估算丁烷（C C4 4H H1010）的）的LOCLOC。 3最小引燃能最小引燃能（MIE） 各种可燃性物质或爆炸性混合物，包括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

8、量或点燃能时都存在一个最小的引燃能量或点燃能量，称为最小引燃能量，称为最小引燃能（MIE）。）。3.3.最小引燃能最小引燃能（MIE） 低于这个能量就不会发生燃烧或爆炸。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，最小引燃能是表示可燃性混合物爆炸危险性的一项重要参数。该能量越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。小爆炸危险性就越大。 3 3最小引燃能最小引燃能（MIE） 有实验研究表明混合物中压力增加时引有实验研究表明混合物中压力增加时引燃能降低；燃能降低； 氮气浓度增加时引燃能随之增加，表明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

9、而升高。引燃能随氧气浓度降低而升高。 常见的主要引燃源常见的主要引燃源 明火类，如吸烟、火柴、燃气炉、电焊明火类，如吸烟、火柴、燃气炉、电焊火花等；火花等； 冲击或摩擦类，如物体下落撞击产生火冲击或摩擦类，如物体下落撞击产生火花，物体之间摩擦生热或产生火花；花，物体之间摩擦生热或产生火花； 常见的主要引燃源常见的主要引燃源 高温类，如高温蒸汽管道表面、加热炉高温类，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；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。静电类，包括静电放电、静电火花等。 常见的主要引燃源常见的主要引燃源 普通的火花塞放出的能量约为普通的火花塞放出的

10、能量约为25mJ25mJ， 在地毯上行走摩擦产生的静电能量可达在地毯上行走摩擦产生的静电能量可达22mJ22mJ。 （二）燃烧四面体（二）燃烧四面体 根据燃烧的链琐反应理论，很多燃烧的发生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）作和持续有游离基（自由基）作“中间体中间体”， 因此燃烧三角形应扩大到包括一个说明游离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，从而形成一个燃基参加燃烧反应的附加维，从而形成一个燃烧四面体。烧四面体。 三、燃烧条件的应用三、燃烧条件的应用 （一）防火方法（一）防火方法 （二）灭火方法（二）灭火方法 （一）防火方法（一）防火方法

11、1 1控制可燃物控制可燃物 燃料是燃烧发生最根本的要素，因此消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。除或控制燃料是防火的根本措施。 2隔绝空气隔绝空气 将空气、氧气、或其他助燃物质与可燃将空气、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。触，可以避免发生燃烧或爆炸。 3消除或控制点火源消除或控制点火源 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在而引发的，因此消除或

12、控制火源对防火极其重要。火极其重要。 火源的种类很多，实际引发火灾的火源火源的种类很多，实际引发火灾的火源情况更是千差万别，非常复杂。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某化学品分配站发生系列爆炸分析分析 在罐体的充装口附近形成过爆炸性蒸气在罐体的充装口附近形成过爆炸性蒸气和空气的混合物。和空气的混合物。 罐体，称重称和泵都是接地的，但是充罐体，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，它们被合成橡胶充等电位连接和接地，它们被合成橡胶充装软管隔绝起来。装软管隔绝起来。 静电可能积聚在了这些部件上，并对不

13、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。在充装过程中积聚在充装口附近的气体。你知道吗？你知道吗？ 当液体通过管道，阀门和其它设备时，当液体通过管道，阀门和其它设备时，会产生静电。会产生静电。 正确的等电位连接和接地保证了静电不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。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静电火花可以点燃许多易燃蒸气和空气的混合物。的混合物。你知道吗？你知道吗？ 等电位连接等电位连接 就是电气连接可导电物体，就是电气连接可导电物体，以使这些物体间电势相等，

14、而防止火花。以使这些物体间电势相等，而防止火花。你知道吗？你知道吗？ 接地接地 就是将可导电物体与地连接，以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。释放积聚的静电和其它来源的电荷。你知道吗？你知道吗？你能做什么？你能做什么？ 针对易燃材料处理，要确保可导电的管针对易燃材料处理，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可移动的容器，以及其它的可导电的设备。备。你能做

15、什么？你能做什么？ 要确保定期地检查你工厂的接地连接情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。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。会在液体中制造出静电。分析分析 罐体正通过一个短喷嘴进罐体正通过一个短喷嘴进行充装，此时易燃的醋酸行充装，此时易燃的醋酸乙脂正在穿越空气下落到乙脂正在穿越空气下落到罐体中，这无疑会在罐体罐体中，这无疑会在罐体空气中形成小液粒和雾状空气中形成小液粒和雾状微粒。微粒。 在液体自由下落穿越空气在液体自由下

16、落穿越空气时，静电荷就可能产生了，时，静电荷就可能产生了，而且可能进一步导致火花而且可能进一步导致火花而点燃可燃气体环境。而点燃可燃气体环境。推荐的做法推荐的做法 从底部进行充装，它从底部进行充装，它可以通过一个浸入到可以通过一个浸入到液体下面的管子来实液体下面的管子来实现。现。 应该在下浸管被淹没应该在下浸管被淹没在液体液面下在液体液面下150mm150mm之之前，充装速度要控制前，充装速度要控制在在1 1米米/ /秒或更小。秒或更小。你能做什么？你能做什么？ 使用下浸管道或底部充装。使用下浸管道或底部充装。 当存在液体自由下落的可能时，要使用当存在液体自由下落的可能时，要使用合适的低的流速

17、。合适的低的流速。 正确地对所有设备和容器进行接地和等正确地对所有设备和容器进行接地和等电位金属连接。电位金属连接。 使用为处理易燃材料而设计的充装喷嘴使用为处理易燃材料而设计的充装喷嘴和软管，例如，软管具有一个完整的连和软管，例如，软管具有一个完整的连接到管道和接头的金属编织网。接到管道和接头的金属编织网。（二）灭火方法（二）灭火方法 1 1隔离法隔离法 2 2窒息法窒息法 3 3冷却法冷却法 4 4抑制法抑制法 抑制法抑制法 使灭火剂参与到燃烧反应中去，它可以使灭火剂参与到燃烧反应中去，它可以销毁燃烧过程中产生的游离基，形成稳销毁燃烧过程中产生的游离基，形成稳定分子或低活性游离基，从而使燃

18、烧反定分子或低活性游离基，从而使燃烧反应终止。应终止。 第二节第二节 燃烧过程及形式燃烧过程及形式 一、燃烧过程一、燃烧过程 可燃物质的燃烧一般是在气相中进行的。可燃物质的燃烧一般是在气相中进行的。由于可燃物质的状态不同，其燃烧过程由于可燃物质的状态不同，其燃烧过程也不相同。也不相同。 一、燃烧过程一、燃烧过程熔化、蒸发熔化、蒸发或分解或分解蒸发蒸发氧氧 化化 分分 解解着着 火火燃燃 烧烧固体固体液体液体气体气体物质燃烧过程的温度变化物质燃烧过程的温度变化 燃烧诱导期燃烧诱导期 由由T T自自到到T T自自间的时间间隔称为燃烧诱导间的时间间隔称为燃烧诱导期，或着火延滞期。期，或着火延滞期。

19、在安全上有一定实际意义。在安全上有一定实际意义。 二、燃烧的形式二、燃烧的形式 可燃物质和助燃物质存在的相态、混合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，其燃烧形式程度和燃烧过程不尽相同，其燃烧形式是多种多样的。是多种多样的。 （一）均相燃烧和非均相（一）均相燃烧和非均相燃烧燃烧 均相燃烧是指可燃物质和助燃物质间的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。气中的燃烧，煤气在空气中的燃烧。 （一）均相燃烧和非均相（一）均相燃烧和非均相燃烧燃烧 非均相燃烧是指可燃物质和助燃物质并非均相燃烧

20、是指可燃物质和助燃物质并非同相，如石油非同相，如石油( (液相液相) )、木材、木材( (固相固相) )在在空气空气( (气相气相) )中的燃烧。中的燃烧。 与均相燃烧比较，非均相燃烧比较复杂，与均相燃烧比较，非均相燃烧比较复杂，需要考虑可燃液体或固体的加热，以及需要考虑可燃液体或固体的加热，以及由此产生的相变化。由此产生的相变化。 （二）预混燃烧和扩散燃烧（二）预混燃烧和扩散燃烧 可燃气体与助燃气体预先混合而后进行可燃气体与助燃气体预先混合而后进行的燃烧称为预混燃烧。的燃烧称为预混燃烧。 预混燃烧速度快、温度高，一般爆炸反预混燃烧速度快、温度高，一般爆炸反应属于这种形式。应属于这种形式。 （

21、二）预混燃烧和扩散燃烧（二）预混燃烧和扩散燃烧 可燃气体由容器或管道中喷出，与周围可燃气体由容器或管道中喷出，与周围的空气的空气( (或氧气或氧气) )互相接触扩散而产生的互相接触扩散而产生的燃烧，称为扩散燃烧。燃烧，称为扩散燃烧。 在扩散燃烧中，由于与可燃气体接触的在扩散燃烧中，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氧气量偏低，通常会产生不完全燃烧的炭黑。炭黑。 （三）蒸发燃烧、分解燃（三）蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧烧和表面燃烧 蒸发燃烧是指可燃液体蒸发出的可燃蒸蒸发燃烧是指可燃液体蒸发出的可燃蒸气的燃烧。气的燃烧。 通常液体本身并不燃烧，只是由液体蒸通常液体本身并不燃烧，

22、只是由液体蒸发出的蒸气进行燃烧。发出的蒸气进行燃烧。 硫磺和萘这类可燃固体是先熔融、蒸发，硫磺和萘这类可燃固体是先熔融、蒸发，后进行燃烧，也可视为蒸发燃烧。后进行燃烧，也可视为蒸发燃烧。 （三）蒸发燃烧、分解燃（三）蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧烧和表面燃烧 很多固体或不挥发性液体经热分解产生很多固体或不挥发性液体经热分解产生的可燃气体的燃烧称为分解燃烧。的可燃气体的燃烧称为分解燃烧。 如木材和煤大都是由热分解产生的可燃如木材和煤大都是由热分解产生的可燃气体进行燃烧。气体进行燃烧。 （三）蒸发燃烧、分解燃（三）蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧烧和表面燃烧 可燃固体和液体的蒸发燃烧和分解燃烧，可燃固体

23、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。均有火焰产生，属火焰型燃烧。 当可燃固体燃烧至分解不出可燃气体时，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便没有火焰，燃烧继续在所剩固体的表面进行，称为表面燃烧。面进行，称为表面燃烧。 第三节第三节 燃烧的种类燃烧的种类 闪燃闪燃 点燃点燃 自燃自燃 爆炸爆炸 一、闪燃及闪点一、闪燃及闪点 可燃液体表面的蒸气与空气形成的混合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，出气体与火源接近时会发生瞬间燃烧，出现瞬间火苗或闪光。现瞬间火苗或闪光。 这种现象称为闪燃。闪燃的最低温度称这种现象称为闪

24、燃。闪燃的最低温度称为闪点。为闪点。 一、闪燃及闪点一、闪燃及闪点 闪点这个概念主要适用于可燃液体。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。发或升华为蒸气，因此也有闪点。 闪点是用来描述液体火灾爆炸危险性的闪点是用来描述液体火灾爆炸危险性的主要参数之一。主要参数之一。 闪点的测量闪点的测量 闪点的测量闪点的测量 开杯闪点测定过程存在的问题是开杯上开杯闪点测定过程存在的问题是开杯上方的空气流动可能会改变蒸气浓度而使方的空气流动可能会改变蒸气浓度而使实验测定的闪点值偏高。实验测定的闪点值偏高。 为了防止出现

25、这些情况，更多新式的闪为了防止出现这些情况，更多新式的闪点测定方法都采用闭杯法。点测定方法都采用闭杯法。 闪点测量的影响因素闪点测量的影响因素 点火源的大小与离液面的距离点火源的大小与离液面的距离 加热速率加热速率 试样的均匀程度试样的均匀程度 试样的纯度试样的纯度 测试容器测试容器 大气压力的影响大气压力的影响 闪点的估算闪点的估算 纯物质的闪点同液体的沸点关联的很好纯物质的闪点同液体的沸点关联的很好 221bbTcTcbfeeTcbaY闪点的估算闪点的估算多组分混合物中仅有一种组分是可燃的多组分混合物中仅有一种组分是可燃的 通过确定在某温度下混合物中的可燃组通过确定在某温度下混合物中的可燃

26、组分的蒸气压等于该组分在纯净状态下闪分的蒸气压等于该组分在纯净状态下闪点时的蒸气压来估算混合物的闪点。点时的蒸气压来估算混合物的闪点。 闪点的估算闪点的估算可燃组分超过一种的多组分混合物可燃组分超过一种的多组分混合物 推荐使用实验测定闪点推荐使用实验测定闪点 例例2-2 甲醇的闪点为甲醇的闪点为12.212.2，该温度下的蒸气，该温度下的蒸气压为压为62mmHg62mmHg。请问重量百分比分别为。请问重量百分比分别为75%75%的甲醇和的甲醇和25%25%的水的混合溶液的闪点是多的水的混合溶液的闪点是多少？少？ 二、点燃及着火点二、点燃及着火点 可燃物质在空气充足的条件下，达到一可燃物质在空气

27、充足的条件下，达到一定温度与火源接触即行着火，移去火源定温度与火源接触即行着火，移去火源后仍能持续燃烧达后仍能持续燃烧达5min5min以上，这种现象以上，这种现象称为点燃。称为点燃。 点燃的最低温度称为着火点。点燃的最低温度称为着火点。 三、自燃及自燃点三、自燃及自燃点 在无外界火源的条件下，物质自行引发在无外界火源的条件下，物质自行引发的燃烧称为自燃。的燃烧称为自燃。 自燃的最低温度称为自燃点。自燃的最低温度称为自燃点。 物质自燃有受热自燃和自热燃烧两种类物质自燃有受热自燃和自热燃烧两种类型。型。 （一）受热自燃（一）受热自燃 是当有空气或氧存在时，可燃物虽未与是当有空气或氧存在时，可燃物

28、虽未与明火直接接触，但在外部热温的作用下，明火直接接触，但在外部热温的作用下，由于传热而使可燃物温度上升，达到自由于传热而使可燃物温度上升，达到自燃点而着火燃烧。燃点而着火燃烧。 受热自燃的条件 外部热源外部热源 有热量积蓄的条件有热量积蓄的条件 （二）自热自燃（二）自热自燃 是某些物质在没有外部热源作用下，由是某些物质在没有外部热源作用下，由于物质内部发生的物理、化学或生化过于物质内部发生的物理、化学或生化过程而产生热量，这些热量在适当的条件程而产生热量，这些热量在适当的条件下会逐渐积聚，以致使物质温度升高，下会逐渐积聚，以致使物质温度升高，达到自燃点而着火燃烧。达到自燃点而着火燃烧。 自热

29、自燃的条件自热自燃的条件 必须是比较容易产生反应热的物质必须是比较容易产生反应热的物质; ; 此类物质要具有较大的比表面积或是呈多此类物质要具有较大的比表面积或是呈多孔隙状的，有良好的绝热和保温性能孔隙状的，有良好的绝热和保温性能; ; 热量产生的速度必须大于向环境散发的速热量产生的速度必须大于向环境散发的速度。度。 自热自燃的类型自热自燃的类型 由于氧化热积蓄引起的自燃由于氧化热积蓄引起的自燃 由分解发热而引起的自燃由分解发热而引起的自燃 由于聚合热、发酵热引起的自燃由于聚合热、发酵热引起的自燃 由于化学品混合接触而引起的自燃由于化学品混合接触而引起的自燃 （三）自燃点的测定及影响因素（三）

30、自燃点的测定及影响因素 1 1可燃物浓度可燃物浓度 可燃气（蒸气）可燃气（蒸气）- -空气混合气有各种配比，空气混合气有各种配比，在可燃极限范围内，其组分为化学计算在可燃极限范围内，其组分为化学计算量时，自燃点最低。量时，自燃点最低。 2 2压力压力 压力愈高，自燃点愈低；压力愈低，自压力愈高，自燃点愈低；压力愈低，自燃点愈高。燃点愈高。 3 3容器容器 试样容器的直径、材质以及表面的物理试样容器的直径、材质以及表面的物理状态对自燃点的测定值有影响。状态对自燃点的测定值有影响。 容器的直径越小，越易散热，自燃点便容器的直径越小，越易散热，自燃点便越高。越高。 3 3容器容器 不同的容器材质对自

31、燃点也有影响。不同的容器材质对自燃点也有影响。 如汽油在铁管中测得的自燃点是如汽油在铁管中测得的自燃点是680680，在石英管中测得的是在石英管中测得的是585585，而在铂坩祸，而在铂坩祸中测得的是中测得的是390390。 4 4添加剂或杂质添加剂或杂质 含有过氧基化合物的烃类试样，自燃点含有过氧基化合物的烃类试样，自燃点会降低；会降低； 而含卤素或卤代烷，则对烃类燃烧起抑而含卤素或卤代烷，则对烃类燃烧起抑制作用。制作用。 5 5固体物质的粉碎度固体物质的粉碎度 粉碎度越细，粒径越小，其自燃点越低粉碎度越细，粒径越小，其自燃点越低 对于受热分解后，析出气体的固体物质，对于受热分解后，析出气体

32、的固体物质，析出物越多，自燃点越低。析出物越多，自燃点越低。 四、爆炸四、爆炸 爆炸是物质发生急剧的物理、化学变化，爆炸是物质发生急剧的物理、化学变化，在瞬间释放出大量能量并伴有巨大声响在瞬间释放出大量能量并伴有巨大声响的过程。的过程。 在爆炸过程中，爆炸物质所含能量的快在爆炸过程中，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。物及周围介质的压缩能或运动能。 化学爆炸的分类化学爆炸的分类 简单分解爆炸简单分解爆炸 杂分解爆炸杂分解爆炸 爆炸性混合物爆炸爆炸性混合物爆炸 简单分解爆炸简单分解爆炸 引起简单分解爆炸的爆炸物，

33、在爆炸时引起简单分解爆炸的爆炸物，在爆炸时并不一定发生燃烧反应。并不一定发生燃烧反应。 爆炸能量是由爆炸物分解时产生的。爆炸能量是由爆炸物分解时产生的。 叠氮类化合物，如叠氯铅、叠氮银等；叠氮类化合物，如叠氯铅、叠氮银等；乙炔类化合物，如乙炔铜、乙炔银等。乙炔类化合物，如乙炔铜、乙炔银等。 杂分解爆炸杂分解爆炸 这类物质爆炸时有燃烧现象，燃烧所需这类物质爆炸时有燃烧现象，燃烧所需的氧由自身供给的氧由自身供给 硝化甘油的爆炸反应：硝化甘油的爆炸反应： C3H5(ONO2)3 3CO2 + 2.5H2O + 1.5N2 + 0.25O2 爆炸性混合物爆炸爆炸性混合物爆炸 爆炸性混合物是至少由两种化

34、学上不相爆炸性混合物是至少由两种化学上不相联系的组分所构成的系统。联系的组分所构成的系统。 混合物之一通常为含氧相当多的物质；混合物之一通常为含氧相当多的物质；另一组分则相反。另一组分则相反。 爆炸性混合物可以是气态、液态、固态爆炸性混合物可以是气态、液态、固态或是多相系统。或是多相系统。 爆炸性混合物爆炸爆炸性混合物爆炸 气相爆炸，包括混合气体爆炸、粉尘爆气相爆炸，包括混合气体爆炸、粉尘爆炸、气体的分解爆炸、喷雾爆炸。炸、气体的分解爆炸、喷雾爆炸。 液相爆炸包括聚合爆炸及不同液体混合液相爆炸包括聚合爆炸及不同液体混合引起的爆炸。引起的爆炸。 固相爆炸包括爆炸性物质的爆炸、固体固相爆炸包括爆炸

35、性物质的爆炸、固体物质混合引起的爆炸和电流过载所引起物质混合引起的爆炸和电流过载所引起的电缆爆炸等。的电缆爆炸等。 根据爆炸速度分类根据爆炸速度分类 轻爆。爆速为几十厘米每秒到几米每秒。轻爆。爆速为几十厘米每秒到几米每秒。 爆炸。爆速为十米每秒到数百米每秒。爆炸。爆速为十米每秒到数百米每秒。 爆轰。爆速为一千米每秒到数千米每秒。爆轰。爆速为一千米每秒到数千米每秒。 第四节第四节 燃烧机理燃烧机理 活化能理论活化能理论 过氧化物理论过氧化物理论 链锁反应理论链锁反应理论 一、活化能理论一、活化能理论 二、过氧化物理论二、过氧化物理论 在燃烧反应中，首先是氧分子在热能作在燃烧反应中，首先是氧分子在

36、热能作用下活化，被活化的氧分子形成过氧用下活化，被活化的氧分子形成过氧键键OO，这种基团加在被氧化物分，这种基团加在被氧化物分子上而成为过氧化物。子上而成为过氧化物。 此种过氧化物是强氧化剂，不仅能氧化此种过氧化物是强氧化剂，不仅能氧化形成过氧化物的物质，而且也能氧化其形成过氧化物的物质，而且也能氧化其他较难氧化的物质。他较难氧化的物质。 三、链锁反应理论三、链锁反应理论 气态分子间的作用，不是两个反应分子气态分子间的作用，不是两个反应分子直接简单作用得到最后生成物，而是由直接简单作用得到最后生成物，而是由一连串的反应组成的。一连串的反应组成的。三、链锁反应理论三、链锁反应理论 该反应只要一经

37、引发生成自由基，就会该反应只要一经引发生成自由基，就会相继发生一系列基元反应。相继发生一系列基元反应。 先由自由基（活性基团）与另一分子起先由自由基（活性基团）与另一分子起作用，从而产生新的自由基和产物，新作用，从而产生新的自由基和产物，新的自由基又迅速参与反应。的自由基又迅速参与反应。 如此下去，直到反应物消耗殆尽，或通如此下去，直到反应物消耗殆尽，或通过外加因素使链中断而停止反应。过外加因素使链中断而停止反应。三、链锁反应理论三、链锁反应理论 链锁反应通常分直链反应与支链反应两链锁反应通常分直链反应与支链反应两大类。大类。 氯和氢反应是典型的直链反应，氯和氢反应是典型的直链反应， 氢和氧反

38、应是典型的支链反应。氢和氧反应是典型的支链反应。 直链反应直链反应 链的引发链的引发 Cl2 2Cl链的传递链的传递 2Cl + H2 HCl + H H + Cl2 HCl + Cl链的终止链的终止 H + Cl HCl Cl + Cl Cl2 H + H H2支链反应支链反应 H2 + O2 2HO H2 + M 2H + M HO + H2 H + H2O H + O2 O + HO O + H2 H + OH H + O2 +M HO2 + M HO2 + H2 H2O + HO 2H H2 H + OH H2O H + H H2链的引发链的引发链的传递链的传递 链的终止链的终止 三、

39、链锁反应理论三、链锁反应理论 任何链锁反应都由三个阶段组成，即链的任何链锁反应都由三个阶段组成，即链的引发、链的传递和链的终止。引发、链的传递和链的终止。 大多数碳氢化合物的燃烧反应进行得比较大多数碳氢化合物的燃烧反应进行得比较缓慢，因为碳氢化合物的燃烧是种退化的缓慢，因为碳氢化合物的燃烧是种退化的支链反应，即新的链环要依靠中间生成物支链反应，即新的链环要依靠中间生成物分子的分解才能发生，且分子结构越复杂分子的分解才能发生，且分子结构越复杂其反应机理也越复杂。其反应机理也越复杂。 第五节第五节 燃烧极限及计算燃烧极限及计算 一、燃烧极限的概念一、燃烧极限的概念 可燃气体或蒸气与空气（或氧）组成

40、的可燃气体或蒸气与空气（或氧）组成的混合物在点火后可以使火焰蔓延的最低混合物在点火后可以使火焰蔓延的最低浓度，称为该气体或蒸气的燃烧下限；浓度，称为该气体或蒸气的燃烧下限； 同理，能使火焰蔓延的量高浓度称为燃同理，能使火焰蔓延的量高浓度称为燃烧上限。烧上限。 二、燃烧极限的影响因素二、燃烧极限的影响因素 1. 1. 原始温度原始温度 原始温度越高，则燃烧极限范围越宽，原始温度越高，则燃烧极限范围越宽，即下限降低而上限增高。即下限降低而上限增高。 系统温度升高，其分子内能增加，这时系统温度升高，其分子内能增加，这时活性分子也就相应增加，使原来不燃不活性分子也就相应增加，使原来不燃不爆的混合物变为

41、可燃可爆，所以温度升爆的混合物变为可燃可爆，所以温度升高使爆炸的危险性增加。高使爆炸的危险性增加。 2575. 025THLFLLFLcT2575. 025THUFLUFLcT以下经验公式适用于蒸气以下经验公式适用于蒸气 2. 2. 原始压力原始压力 压力增加，燃烧极限范围扩大，且上限压力增加，燃烧极限范围扩大，且上限随压力增加较为显著。随压力增加较为显著。 因为系统压力增加，物质分子间距缩小，因为系统压力增加，物质分子间距缩小，碰撞几率增加，使燃烧的最初反应和反碰撞几率增加，使燃烧的最初反应和反应的进行更为容易。应的进行更为容易。 2. 2. 原始压力原始压力 压力降低，则气体分子间距拉大，

42、燃烧极压力降低，则气体分子间距拉大，燃烧极限范围会变小。限范围会变小。 待压力降到某一数值时，其上限即与下限待压力降到某一数值时，其上限即与下限重合，出现一个临界值；若压力再下降，重合，出现一个临界值；若压力再下降，系统便成为不燃不爆。系统便成为不燃不爆。 因此，在密闭容器内进行负压操作，对安因此，在密闭容器内进行负压操作，对安全生产是有利的。全生产是有利的。 压力增加对上限的影响压力增加对上限的影响 1log6 .20pUFLUFLP例例2-3 如果物质的如果物质的UFLUFL在表压为在表压为0.0MPa0.0MPa下为下为11.0%11.0%，那么，在表压为，那么，在表压为6.26.2 M

43、PaMPa下的下的UFLUFL是多少？是多少？ 3. 3. 惰性介质惰性介质 4. 4. 容器容器 容器直径越小，爆炸范围越窄。容器直径越小，爆炸范围越窄。 从传热来说，随容器或管道直径的减小，从传热来说，随容器或管道直径的减小，单位体积的气体就有更多的热量消耗在单位体积的气体就有更多的热量消耗在管壁上。管壁上。 4. 4. 容器容器 燃烧所以能持续下去，其条件是新生的燃烧所以能持续下去，其条件是新生的自由基数量必须等于或大于消失的自由自由基数量必须等于或大于消失的自由基数。基数。 随着管径的缩小，自由基与反应分子间随着管径的缩小，自由基与反应分子间的碰撞几率也不断减少，而自由基与器的碰撞几率

44、也不断减少，而自由基与器壁碰撞的概率反而不断增大。壁碰撞的概率反而不断增大。 当器壁间距小到某一数值时，这种器壁当器壁间距小到某一数值时，这种器壁效应就会使火焰无法继续。效应就会使火焰无法继续。 5. 5. 点火能源点火能源 随着点火能量的加大，燃烧范围变宽。随着点火能量的加大，燃烧范围变宽。 6. 6. 火焰的传播方向火焰的传播方向 在垂直的测试管中于下部点火，火焰由在垂直的测试管中于下部点火，火焰由下向上传播时，燃烧下限值最小，上限下向上传播时，燃烧下限值最小，上限值最大；值最大； 当于上部点火时火焰向下传播，燃烧当于上部点火时火焰向下传播，燃烧下限值最大，上限值最小；下限值最大，上限值最

45、小； 在水平管中测试时，燃烧上下限值介于在水平管中测试时，燃烧上下限值介于前两者之间。前两者之间。 7. 7. 含氧量含氧量 由于当处于空气中爆炸的下限时，其组由于当处于空气中爆炸的下限时，其组分中分中 ( (O2 2) )已很高，故增加已很高，故增加 ( (O2 2) )对燃烧对燃烧下限影响不大；下限影响不大； 增加增加 ( (O2 2) )使上限显著增加，是由于氧取使上限显著增加，是由于氧取代了空气中的氮，使反应更易进行。代了空气中的氮，使反应更易进行。 三、燃烧极限的估算三、燃烧极限的估算 （一）纯净气体或蒸汽燃烧极限的估算（一）纯净气体或蒸汽燃烧极限的估算（二）混合气体或蒸气燃烧极限的

46、估算（二）混合气体或蒸气燃烧极限的估算 混合气体中全部都是可燃气体或蒸气混合气体中全部都是可燃气体或蒸气 混合气体或蒸汽中含有惰性气体混合气体或蒸汽中含有惰性气体 （一）纯净气体或蒸汽燃（一）纯净气体或蒸汽燃烧极限的估算烧极限的估算 烃类蒸气，烃类蒸气，LFLLFL和和UFLUFL是燃料化学计量浓是燃料化学计量浓度（度（C Cstst）的函数）的函数 stCLFL55. 0stCUFL50. 3100空气的摩尔数燃料的摩尔数燃料的摩尔数stC燃料的摩尔数空气的摩尔数1100燃料的摩尔数氧气的摩尔数21. 01110021. 01100z138. 219. 176. 410055. 0yxmLF

47、L138. 219. 176. 410050. 3yxmUFL将燃烧极限表达为燃料燃烧热的函数。适用将燃烧极限表达为燃料燃烧热的函数。适用于含有碳、氢、氧、氮和硫的于含有碳、氢、氧、氮和硫的3030种有机物。种有机物。 80. 10538. 0569. 042. 32cccHHHLFL5 .23567. 030. 62ccHHUFL例例2-4 估算估算( (正正) )己烷的己烷的LFLLFL和和UFLUFL，将计算值同，将计算值同实际的实验值进行比较。实际的实验值进行比较。 （二）混合气体或蒸气燃（二）混合气体或蒸气燃烧极限的估算烧极限的估算 1 1混合气体中全部都是可燃气体或蒸气混合气体中全

48、部都是可燃气体或蒸气 niiimixLFLyLFL11niiimixUFLyUFL11例2-5 含有体积百分比分别为含有体积百分比分别为0.8%0.8%的（正）己的（正）己烷，烷，2.0%2.0%的甲烷和的甲烷和0.5%0.5%的乙烯混合气体的乙烯混合气体的的LFLLFL和和UFLUFL为多少？为多少？ 2 2混合气体或蒸汽中含有混合气体或蒸汽中含有惰性气体惰性气体 BBLBBLLffm110010011例例2-6 某干馏气体的成分为：某干馏气体的成分为：C Cn nH Hm m含含1%1%（爆炸范（爆炸范围：围：3.1%3.1%28.6%28.6%），），CHCH4 4含含3%3%（爆炸范围：（爆炸范围：5%5%15%15%），），COCO含含3%3%（爆炸范围：（爆炸范围：12.5%12.5%74.2%74.2%），），H H2 2含含10%10%（爆炸范围：（爆炸范围：4.1%4.1%74.2%74.2%），），COCO2 2含含18%18%，N N2 2含含65%65%，计算爆炸，计算爆炸极限。极限。 第六节第六节 火灾火灾 火灾是火失去控制蔓延的一种灾害性燃火灾是火失去控制蔓延的一种灾害性燃烧现象；烧现象； 具有具有“自然自然”和和“人为人为”的双重性。的双重性。 建筑火灾特点建筑火灾特点 火灾隐患