第三节燃烧过程

第三节燃烧过程第1页，共43页，2023年，2月20日，星期三前言

不同物质形态的燃烧过程1、液体、固体物质发生燃烧，需要经过分解和蒸发，生成气体，然后由这些气体与氧化剂作用发生燃烧。2、气体物质不需要经过蒸发，可以直接燃烧。第2页，共43页，2023年，2月20日，星期三课程提纲一、固体物质的燃烧1.1固体物质的燃烧过程1.2固体物质的燃烧形式1.2.1表面燃烧1.2.2阴燃1.2.3分解燃烧1.2.4蒸发燃烧二、液体物质的燃烧2.1液体物质的燃烧过程2.2液体物质的燃烧形式2.2.1蒸发燃烧2.2.2动力燃烧2.2.3沸溢燃烧2.2.4喷溅燃烧三、气体物质的燃烧3.1气体物质的燃烧过程3.2气体物质的燃烧形式3.2.1扩散燃烧

3.2.2混合燃烧

第3页，共43页，2023年，2月20日，星期三一、固体物质的燃烧1.1固体物质的燃烧过程1.2固体物质的燃烧形式1.2.1表面燃烧1.2.2阴燃1.2.3分解燃烧1.2.4蒸发燃烧第4页，共43页，2023年，2月20日，星期三一、固体物质的燃烧1.1固体物质的燃烧过程固体物质的化学结构比较紧凑，在常温下，以固态存在。熔点小于300℃的固体为低熔点固体，受热易熔化或由固态直接汽化（升华）。第5页，共43页，2023年，2月20日，星期三固体物质的燃烧过程为:第6页，共43页，2023年，2月20日，星期三1.2固体物质的燃烧形式固体物质的组成和结构不同，其燃烧方式也不相同。1.2.1表面燃烧可燃物受热不发生热分解和相变，可燃物质在被加热的表面上吸附氧，从表面开始呈炽热状态的无焰燃烧现象，称为表面燃烧。其过程属于非均相燃烧，特点是表面发红而无火焰。如木炭、焦炭以及铁、铜、铝等的燃烧都属于表面燃烧形式。表面燃烧速度取决于氧气扩散到固体表面的速度，并受表面上化学反应速度的影响。北京市昌平区清大东方消防职业技能培训学校第7页，共43页，2023年，2月20日，星期三第8页，共43页，2023年，2月20日，星期三木材受热后，水份首先析出，随后才发生热解、气化反应，析出可燃性气体。当温度达到260℃时，可燃性气体的析出量迅速增加，此时遇明火可将其点燃，但并不能维持稳定燃烧。这是由于可燃性气体的析出速率还不够大，只能发生闪火现象。所以260℃为木材的闪火点温度。当温度进一步升高，可燃性气体的析出速率随之增加，木材开始形成稳定的气相火焰。该温度为木材的着火温度。随后的燃烧过程与煤相似。顺木材纹方向透气性好、导热系数大；垂直木纹方向透气性差，导热系数小，一旦受热则不易散掉，容易形成局部高温，对热解、气化反而有利，所以垂直木纹方向较顺木纹方向容易着火。在森林火灾和建筑火灾中，木制品的烧损情况往往是沿垂直木纹方向烧损严重，而烧痕往往不连续，呈一个一个的深洞。第9页，共43页，2023年，2月20日，星期三1.2.2阴燃某些固体可燃物在空气（氧）不足，加热温度较低或可燃物含水分较多等条件下发生的无火焰、只冒烟的缓慢燃烧现象，称为阴燃。这种燃烧看不见火苗，可持续数天，不易发现。常见易发生阴燃的物质，如成捆堆放的纸张、绵、麻以及大堆垛的煤、草、湿木材等。北京市昌平区清大东方消防职业技能培训学校第10页，共43页，2023年，2月20日，星期三阴燃的麦草第11页，共43页，2023年，2月20日，星期三北京市昌平区清大东方消防职业技能培训学校第12页，共43页，2023年，2月20日，星期三

阴燃和有焰分解燃烧在一定条件下能互相转化。如在密闭或通风不良的场所发生火灾，由于燃烧消耗了氧，氧浓度降低，燃烧速度减慢，分解出的气体量减小，即可由有焰燃烧转为阴燃。阴燃在一定条件下，如果改变通风条件，增加供氧量或可燃物中的水分蒸发到一定程度，也可转变为有焰燃烧。火场上的复燃现象和固体阴燃引起的火灾等都是阴燃在一定条件下转化为有焰分解燃烧的例子。第13页，共43页，2023年，2月20日，星期三1.2.3分解燃烧固体由于受热分解而产生可燃气体后发生的有焰燃烧现象，称为分解燃烧。如木材、纸张、棉、麻、毛、丝、以及合成橡胶等的燃烧就属这类形式。第14页，共43页，2023年，2月20日，星期三第15页，共43页，2023年，2月20日，星期三1.2.4蒸发燃烧可熔化的可燃固体受热升华或熔化后蒸发，产生可燃蒸气而发生得有焰燃烧现象，称为蒸发燃烧。发生蒸发燃烧的固体，在燃烧前受热只发生相变，而成分不发生变化。一旦火焰稳定下来，火焰传热给蒸发表面，促使固体不断蒸发或升华燃烧，直至燃尽为止。如硫、钾、磷、沥青、石蜡、松香和热塑性高分子材料等的燃烧就属这类形式。第16页，共43页，2023年，2月20日，星期三第17页，共43页，2023年，2月20日，星期三二、液体物质的燃烧2.1液体物质的燃烧过程液体燃烧与固体不同，液体挥发性强，不少液体在平时表面上就漂浮着一定浓度的蒸汽，遇到着火源即可燃烧，液体是逐层加热、逐层燃烧的，液体的化学组成不同，其燃烧过程也不一样。如汽油、酒精等易燃液体，其化学组成比较简单，沸点较低，在一般情况下就能挥发，在发生燃烧时，可直接蒸发，生成与液体成分相同的气体，遇氧化剂作用发生燃烧。化学组成较复杂的液体燃烧时，首先逐一蒸发为各种气体组分，而后再燃烧。第18页，共43页，2023年，2月20日，星期三二、液体物质的燃烧2.1液体物质的燃烧过程如原油燃烧时，首先蒸发出沸点较低的组分并燃烧，而后才是沸点较高的组分。随着燃烧时间的延长，在剩下的液体中，高沸点组分的含量相对地增加，液体的密度、粘度和闪点也相对的增高。液体在燃烧过程中还会向深度的加热。液体的这种燃烧特性，会使含有水分、粘度大的原油和重质石油产品在燃烧过程中产生沸溢和喷溅现象，从而造成火灾大面积蔓延。所有的液体都能在任何温度下蒸发并与空气或氧气混合扩散，当达到爆炸极限时遇点火源即能发生燃烧或爆炸，因而液体的燃烧主要是以气相形式进行有焰燃烧，其燃烧过程为：第19页，共43页，2023年，2月20日，星期三液体物质燃烧过程：第20页，共43页，2023年，2月20日，星期三第21页，共43页，2023年，2月20日，星期三2.2液体物质的燃烧形式2.2.1蒸发燃烧

易燃可燃液体在燃烧过程中，并不是液体本身在燃烧，而是液体受热蒸发出来的液体蒸气被分解、氧化达到燃点而燃烧，即蒸发燃烧。其燃烧速度，主要取决于液体的蒸发速度，而蒸发速度又取决于液体接受的热量。接受热量愈多，蒸发量愈大，则燃烧速度愈快。液体的蒸发燃烧与可燃气体的燃烧方式相似，也分扩散燃烧和预混燃烧。第22页，共43页，2023年，2月20日，星期三北京市昌平区清大东方消防职业技能培训学校第23页，共43页，2023年，2月20日，星期三2.2.2动力燃烧动力燃烧是指燃烧性液体的蒸发、低闪点液雾预先与空气或氧气混合，遇火源产生带有冲击力的燃烧。如雾化汽油、煤油等等挥发性较强的烃类在汽缸中的燃烧就属于这种形式。第24页，共43页，2023年，2月20日，星期三2.2.3沸溢燃烧含水的重质油品（如重油、原油）发生火灾，由于液体从火焰接受热量产生热波，热波向液体深层移动速度大于线性燃烧速度，而热波的温度（150~310℃）远高于水的沸点（100℃）。因此，热波在向液层深度移动过程中，使油层温度上升，油品黏度降低，油品中的乳化水滴向下沉积的同时受向上运动的热油作用而蒸发成蒸气泡，这种表面包含有油品的气泡，比原来的水体积扩大千倍以上，气泡被油薄膜包围形成大量油泡群，液面上下像开锅一样沸腾，到储罐容纳不下时，油品就会像“跑锅”一样溢出罐外，这种现象称为沸溢。第25页，共43页，2023年，2月20日，星期三第26页，共43页，2023年，2月20日，星期三2.2.4喷溅燃烧重质油品储罐的下部有水垫层时，发生火灾后，由于热波往上传递，若将储罐底部的沉积水的温度加热到气化温度，则沉积水将变成水蒸气，体积扩大，当形成的蒸汽压力达到足以把其上面的油层抬起，最后冲破油层将燃烧着的油滴和包油的油气抛向上空，向四周喷溅燃烧。第27页，共43页，2023年，2月20日，星期三重质油品储罐发生沸溢和喷溅的典型征兆是：罐壁会发生剧烈抖动，伴有强烈的噪音，烟雾减少，火焰更加明亮，火舌尺寸变大，形似火箭。发生沸溢和喷溅会对灭火救援人员及器材装备的安全产生巨大的威胁，因此，储罐一旦出现沸溢和喷溅的征兆，火场有关人员必须立即撤到安全地带，并采取必要的技术措施，防止喷溅时油品流散，火势蔓延和扩大。第28页，共43页，2023年，2月20日，星期三三、气体物质的燃烧3.1气体物质的燃烧过程可燃气体的燃烧不需要向固体、液体物质那样经过熔化、蒸发等相变过程，而在常温常压下就可以任意比例与氧化剂相互扩散混合，完成燃烧反应的准备阶段。气体在燃烧时所需要热量仅用于氧化或分解，或将气体加热到燃点，因此容易燃烧且燃烧速度快。可燃气体的燃烧，必须经过与氧化剂的接触、混合的物理过程和着火或爆炸的剧烈氧化还原反应阶段。可燃气体的化学组成不同，其燃烧过程和燃烧速度也不同。通常气体物质的燃烧过程可表示为：第29页，共43页，2023年，2月20日，星期三气体物质的燃烧过程：第30页，共43页，2023年，2月20日，星期三第31页，共43页，2023年，2月20日，星期三3.2.1扩散燃烧可燃气体或蒸汽分子与气体氧化剂（氧气）互相扩散，边混合边燃烧，称为扩散燃烧（也称为稳定燃烧）。在扩散燃烧过程中，其燃烧速度，主要取决于可燃气体的喷出速度。气体（蒸气）扩散多少，就烧掉多少。这类燃烧比较稳定，如用燃气做饭、管道及容器泄漏口发生的燃烧、天然气井口发生的井喷燃烧等均属于这种形式。扩散燃烧的特点为扩散火焰不运动，可燃气体与气体氧化剂的混合在可燃气体喷口进行。对于稳定的扩散燃烧，只要控制好，便不至于造成火灾，一旦发生火灾也易扑救。第32页，共43页，2023年，2月20日，星期三第33页，共43页，2023年，2月20日，星期三3.2.2混合燃烧

可燃气体与助燃气体在容器内或空间中充分扩散混合，其浓度在爆炸范围内，此时遇火源即会发生燃烧，这种燃烧在混合气所分布的空间中快速进行，称为混合燃烧（也叫预混燃烧）。许多火灾、爆炸事故是由混合燃烧引起的，如制气系统检修前不进行置换就烧焊，燃气系统开车前不进行吹扫就点火等。第34页，共43页，2023年，2月20日，星期三总结

蒸发燃烧动力燃烧沸溢燃烧喷溅燃烧扩散燃烧混合燃烧

表面燃烧阴燃分解燃烧蒸发燃烧固体物质的燃烧形式气体物质的燃烧形式液体物质的燃烧形式第35页，共43页，2023年，2月20日，星期三习题讲解6、固体物质的燃烧形式有多种，______不属于固体物质的燃烧形式。（A）有焰燃烧（B）表面燃烧（C）分解燃烧（D）蒸发燃烧7、液体物质的燃烧形式有多种，_______不属于液体物质的燃烧形式。（A）直接燃烧（B）动力燃烧（C）沸溢燃烧（D）喷溅燃烧第36页，共43页，2023年，2月20日，星期三习题讲解10、按燃烧物的特性分，普通固体可燃物燃烧引起的火灾属于_________。（A）A类火灾（B）B类火灾（C）C类火灾（D）D类火灾11、按燃烧物的特性分，可燃液体、油脂以及可熔化固体燃烧引起的火灾属于_______。（A）A类火灾（B）B类火灾（C）C类火灾（D）D类火灾第37页，共43页，2023年，2月20日，星期三习题讲解39、一些固体可燃物在空气不流通、加热温度较低或含水分较高时就会_____。（A）闪燃（B）阴燃（C）分解燃烧（D）表面燃烧40、阴燃是_________燃烧的特点。（A）固体（B）液体（C）气体（D）所有物体第38页，共43页，2023年，2月20日，星期三习题讲解43、__________可能因吸附放热发生自燃。（A）锯末（B）活性炭（C）金属硫化物（D）硝化棉44、木材的燃烧属于_______。（A）蒸发燃烧（B）分解燃烧（C）表面燃烧（D）阴燃第39页，共43页，2023年，2月20日，星期三1、氧化发热自燃。分子内含有双键的不饱和有机化合物，如浸油脂物质、褐煤等，具有能吸收空气中的氧而发生部分氧化的特性，产生的大量氧化反应热，如果得以蓄积，反应体系内的温度就会上升，达到以自燃点而发生自燃。一些自燃点低的物质，如黄磷、烷基铝、磷化氢、还原铁等，在常温下与空气中的氧能快速反应，发生燃烧。2、分解放热自燃。常温下能分解放热的物质，如硝化棉、赛璐璐及硝化甘油等物质，由于分子结构中含有氧，所以在分解放热过程中不需外界氧参加反应，但在良好的蓄热条件下，温度逐渐上升，最后发生自燃。3、聚合放热自燃。化工生产中使用的一些单位，如乙酸乙烯脂、丙烯腈等，具有很强的化学活性，在聚合成高分子聚合物的反应过程中大都伴随着放热，在生产过程中需要严格控制温度，如聚合热不能散发出体系外，就会使聚合速度剧增，发生冲料或自燃爆炸。

第40页，共43页，2023年，2月20日，星期三4、吸附放热自燃。炭粉之类物质，如活性炭、木炭等，在刚制成或风是粉碎时，表现活性大，暴露在空气中，会对空气中的各种气体成分产生物理或化学吸附，其中吸附氧时，除了产生吸