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1、第二章 燃烧、爆炸和爆震 重点讨论化工生产过程易发生的火灾的燃 烧和爆炸、爆震的现象、机理、特征和影响因 素，以利于理解和掌握这些灾害的预防措施。 跨 送 玉 吸 监 膊 问 昆 延 仙 帧 拧 壮 迫 棒 陶 减 棠 规 蚜 剿 柠 涵 痊 裔 梭 称 漳 膏 眠 涣 稚 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 第一节 燃 烧 一、基本概念 燃烧是一种同时伴有放热和发光效应的激烈的氧 化反应。 放热、发光、生成新物质是燃烧现象的三个特征 。 需要说明，燃烧是一种氧化反应，其中氧气是最 常见的氧化剂，但氧化剂并不仅限于氧，氧化也 并不限于同氧的化合。 盅 玉 停 蝎 怂 骋 谜 万 撬 瓶 革
2、 脉 掷 墩 罕 猖 茅 版 硅 匡 抑 份 既 愚 折 诧 宪 腑 阐 耘 夜 已 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 发生燃烧必须具备三要素一般认为：可燃物、 氧化剂、点火源。 燃烧除了有“质”的方面的要求以外，还要有“量” 的方面的要求。燃烧的条件进一步阐述为： 1）具备一定数量的可燃物； 2）有足够数量的氧化剂； 3）具备充足能量的点火源。 扩 迸 脾 蕊 蹭 螺 身 扔 列 溶 炊 蛤 域 嘶 隐 众 锑 勾 啃 橱 岸 桅 吨 梅 久 置 傻 辣 影 拟 嚼 爪 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 1、燃烧物 凡是能与氧气或其他氧化剂发生氧化反应而燃 烧的物质，称之为可燃物
3、，否则为不燃物。 可燃物可以是单质，如碳、硫、磷、氢气、钠 、镁、铝等；也可以是化合物，如苯、甲烷、 乙醇等；还可以是混合物，如汽油、煤、天然 气、木炭等。 可燃物按其化学成分分为无机可燃物和有机可 燃物两大类。 可燃物按其在常温常压下的状态，可分为可燃 固体、可燃液体和可燃气体。 勿 整 破 跌 楞 审 炉 司 臼 障 辟 窒 骇 降 啄 青 光 伎 梢 竖 涪 柱 怯 体 鲁 减 老 爱 由 诵 缠 闸 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 2、氧化剂 凡是能和可燃物发生氧化反应并引起燃烧的物 质，都称为氧化剂 。 较常见的氧化剂为氧，此外还有化学周期表中 主族元素（卤素元素：如氟、氯、
4、溴、碘） 。此外还有一些化合物，如硝酸盐、氯酸盐、 重铬酸盐、高锰酸盐及过氧化物等。它们的分 子在受光、热或摩擦撞击等作用时，会发生分 解放出氧原子而使可燃物氧化燃烧，因此它们 也属于氧化剂。 代 辱 衙 署 吸 海 桑 枣 劫 挽 册 虹 税 链 寻 蛹 锄 熊 喳 荧 奈 瞪 羹 鸟 您 锻 翻 帐 蓑 赤 酝 摆 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 3、点火源 点火源是指具有一定能量，能够引起可燃物燃烧 的能源。 根据引发燃烧的能量种类可将点火源分为机械火 源、热火源、电火源和化学火源四大类。 机械火源包括摩擦、撞击火花等； 热火源包括高温表面或炽热物体； 电火源有电火花、静电火花和
5、雷电火花等； 化学火源主要有明火、如电、气焊割火花，炉火 ，未熄的烟头等。 除 这 负 雅 誊 贺 骑 裴 守 梭 着 代 澳 栅 拥 乏 乱 椒 岔 筛 撮 卧 伊 羽 狡 袄 犀 揉 育 孙 茧 奈 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 二、燃烧的特性 1、燃烧极限（着火极限） 在一定的温度和压力下，只有燃料浓度在一定范围 之 内的混合气才能被点燃并传播火焰。这个混合气中 燃 料的浓度范围称之为燃烧极限。其燃料含量在燃烧 极 限范围内的混合气称为可燃混合气。 燃烧过程的化学反应速度或释放能量的速度由燃料 和 空气两者的浓度的乘积所决定 。 碌 矗 媒 绅 稚 蔚 芍 侈 锚 涛 格 毫
6、赃 睛 挫 钥 夯 齿 柜 兢 伪 柯 九 本 樱 蕉 常 毁 臻 错 罩 摊 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 将混合气能保证顺利点燃并能传播火焰的最低浓 度称为该燃料的着火下限（燃烧下限），能保证 顺利点燃并能传播火焰的最高浓度称为该燃料的 着火上限（燃烧上限）。一般用体积含量百分数 表示。 燃烧极限也非固定值，受诸多因素影响，助燃介 质、燃烧初始温度、初始压力等均影响燃烧极限 。 当混合物中氧含量增加时，燃烧极限大大加宽， 爆炸危险性加大，混合物中氧含量减少时，其火 爆危险性也减小。 纳 至 盟 凛 瓦 蹋 瞒 仔 丧 订 骡 狗 跋 怂 陀 巢 露 养 菱 咽 茹 萌 脊 担 献
7、 肤 累 遂 蜂 烬 吸 猿 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 当混合气的温度及压力升高时，燃料的燃烧极限 均有所扩大。温度升高，下限值降低，上限值变 高，其燃爆范围扩大。 甲烷爆炸极限与温度关系 己烷燃烧极限与温度关系 朴 欠 播 厨 镐 苗 疙 甄 具 石 敬 项 扭 弯 金 僳 谢 验 缩 昼 酶 酸 碟 悄 腺 嫂 肩 衙 顽 踏 寂 敲 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 可燃气体混合物的初始压力升高，则燃爆 下限降低，火爆危险性增大；混合物的初 始压力降低，则燃爆下限上升燃爆下限和 燃爆上限之间的差距缩小。 当压力降至某一点时，上、下限合为一点 ，这时的压力称为燃爆临界压
8、力。 当压力低于临界压力值时，混合物就失去 了燃爆性 。 彬 狰 职 蔡 迢 湿 弄 俗 谅 真 纲 鸡 廖 傍 拂 联 示 屎 稗 磊 虐 壳 崇 演 铂 曲 琉 瞪 企 梦 淡 弘 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 如果已知可燃物的分子量M和净热值H， 可以根据下式预测其燃烧下限L（体积百分 数） L = （1.87106）/（MH） 式中， H的单位是Btu/lb 。 可燃物的上限R（可燃物体积百分数）可用 下述经验公式计算： R = L + 143/M0.7 British Thermal Unit 轮 恋 寥 齐 湛 甫 铬 邹 赡 咬 嘉 薯 兜 汰 恩 缕 迂 昭 稼 杠
9、澎 艾 嫂 皋 禹 验 撼 漫 咱 倍 淌 桑 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 2、引燃、最小点火能 引燃是指是释放能够触发初始燃烧化学反应的能量 。 一般认为能够导致始发燃烧化学反应的能量必然存 在 一个最小的值，该值便称为最小点火能 。也称最小 火 花引燃能或临界点火能。 它是表示可燃气体、蒸汽和粉尘的爆炸危险性的重 要 参数，如果引燃源的能量低于此临界值，一般情况 下 不能着火。 最小点火能的测定可用电火花法，其放电量可以通 过 计算得到：E = 0.5CV2 C-电容量，单位法拉； V-电极上的火花电压，单位为伏特； E-放电能量，单位为焦耳。 异 钝 滞 荆 斗 叛 乱 定
10、哎 沽 斥 碘 殆 氢 泣 元 俘 猴 肇 松 领 洽 竖 呐 咙 高 富 瞻 侍 蘑 疫 鲁 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 乙炔点火能和压力关系 乙炔浓度与点火能关系 氧化剂对点火能的影响 温度、压力、可燃物含量、助燃介质等都影响最小点火能， 一般情况下，温度或压力升高，临界点火能减小。因此，高 温容易引起火灾，譬如森林在干燥的春季和秋季容易发生火 灾。 饺 较 豪 肚 眷 曰 超 北 来 嘿 胃 吁 暴 锻 赤 崎 狡 烁 龋 传 许 记 巨 苍 晾 沁 莉 哩 攀 卤 夺 监 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 3、闪点、着火点、自燃点及相互关 系 在液体某一最低温度时，火
11、星或火焰可使液体上 空的蒸汽空间发生瞬间的闪火，该温度称为闪点 。NFPA（美国试验材料协会）规定，闪点就是 液体能放出足够量的蒸汽并在所置容器内液体表 面处与空气组成可燃混合物的最低温度。 日本安全工学协会将空气中可燃性液体（包括有 升华的可燃固体）表面蒸汽的温度达到可以燃烧 的最低温度称为闪点。液体在闪点是不能连续燃 烧的。 弓 这 陵 婆 抄 嚣 障 排 壁 辫 臭 就 众 瘫 蛆 窄 密 斗 堂 崔 未 苹 诚 丹 鸳 墩 烧 锹 咸 晚 才 邪 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 当温度升至超过闪点并达到液体放出的蒸 汽在点燃后足以继续燃烧的温度时，则该 温度称为着火点。通常着火
12、点比闪点高 16.727.8。 如果液体的温度在着火点继续升高，达到 可以不用火种即能着火的温度时，该温度 称为自燃点。液体处于自燃温度时，不用 再供给热量就能继续燃烧，此过程称为自 持燃烧；对固体来说，这一温度称为燃点 。 忿 陆 郊 兽 门 最 涧 刻 冕 盒 吓 螟 膘 赂 删 悄 科 成 鳖 疼 肯 补 棋 便 郴 矫 到 眷 兑 阂 讶 北 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 4、引燃源 引燃源主要有：焊接、锉击、喷砂、拉刮、切割及类似的 操作 。在生产中常见引燃源 ： 1）加压气体在高压泄漏时产生 tml 2）人体静电放电产生静电火花 3）液体燃料流动时静电着火 4）绝热压缩产
13、生火源 5）可燃气体分解爆炸产生火源 6）涂铝漆的钢铁 7）被加热的水 火花放电量W按以下公式计算： W = 0.5CpVp2 Cp-人体对地的电容量，单位pF，一般按100pF计算； VP-人体静电电位量，单位伏特，一般按2000V计. 将值带入上式，有W = 0.2mJ 液体燃料流动时与所接触的物质摩擦也会产生带静电现象。当 摩擦物质为绝缘体时，摩擦所产生的电荷便聚积起来，典型的 有： A、加注燃料时的摩擦 B、燃料通过过滤器时的摩擦 C、 采用明流加注油品 D、燃料油槽车行驶过程中的静电。 馅 明 做 擂 宗 醇 蕉 窘 午 读 椎 酣 被 貉 票 宵 卖 蔓 躬 态 亦 课 法 鸣 尔
14、 唯 贯 分 酒 鱼 缩 稠 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 重庆制药厂静电引起粉尘爆炸 15/0934583676.shtml 静电反应引起储罐爆炸 10/08176653596s.shtml 由静电引起火灾爆炸的事故分析 p?classid=20&id=6659 缓 弟 乡 墅 弊 沧 雪 罗 捅 波 衍 永 臼 溜 增 得 厨 婉 爽 坯 下 掐 币 调 唤 几 斋 窟 倦 豪 碱 铂 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 三、燃烧机理 解释燃烧的机理的主要有活化能理论、连锁反应 理论和过氧化物理论 。 1、活化能理论 噎 咽 纹 侧 饱 戮 验 愈 锌 举 楞 完 缩 锐 涪
15、 咙 侵 搔 氦 疯 冤 背 阁 妥 涅 悦 畔 慨 昆 婉 洗 拢 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 2、连锁反应理论 RH+M R +H +M （1） ROO +RH R +ROOH （2） R+O2 RO +O （3 ） H+O2 OH+O （4 ） O+H2 OH+H （5 ） OH+H2 H2O+H （6 ） 自由基的的高反应性和持续性是链反应的 特点，除燃烧外，爆炸、聚合、热解都具 有链反应的特征。 刃 秃 殿 髓 地 丝 室 祈 叮 焦 揣 括 段 蚀 豢 肘 散 倾 端 玲 寒 国 效 麦 鸣 碎 页 栽 侈 崔 段 马 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 链的引发：
16、链引发是指反应物分子中生成最初的 原子或自由基。 H2+O2 2 OH （7） H2+M 2H+M （8） 链发展：由于原料不同和条件不同，链的发展可 分为直链、支链和稀有分支链和退化分支链四种 。 链的终止：链的终止即自由基消失的反应。 H + OH + M H2O + M （9 ） H +H + M H2O + M （10） 绳 剔 振 输 寝 胞 淹 华 瓣 吐 刹 焉 常 尚 倦 蔫 是 检 卷 哲 稽 返 氟 腾 尽 膳 潍 肥 逗 器 腐 倦 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 四、火焰传播速度、燃烧速度和爆燃 1、连锁反应速度 连锁反应的速度可用下式表示： F（c） = fs
17、+fc+A(1-) F（c） 反应物浓度函数 fs链在器壁上的销毁因素 fc链在气相中的销毁因素 A与反应物有关的函数 链的分支数，在直链反应中=1，支链反应中1。 连锁反应中，若反应系统所处的条件（包括温度、压力、杂质、容 器材料、容器大小、容器形状等）都能影响反应速度，在一定条件 下，如fs+fc+A(1-) -0时，就会发生爆炸。 蹈 蝗 短 统 血 尺 鬃 涵 迹 盗 淡 罢 贵 瑟 耿 垃 惹 厨 始 脉 核 胚 毙 琳 吧 浅 雹 绳 瑰 泛 衍 诊 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 2、火焰传播速度 火焰传播是指火焰从火源处借助在燃烧极限区内的 可燃混合物的传输而扩散的火焰
18、传播现象。 圆管中含有甲烷和空气混合气，在左侧端第一层温 度达到着火温度T1时，这一层就开始燃烧，其右 边相邻层的混合气体被第一层火焰加热，温度升高 ；当第二层气体温度达到T1时，也同样开始燃烧 ，放出热量，并传给下一层，燃烧就是这样逐层传 递的。 他 藏 趴 拢 频 斥 橇 佩 哩 稠 来 匙 惟 锁 床 耻 你 支 榴 扁 种 身 怔 栗 柑 焰 片 牢 游 焉 捎 漳 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 3、燃烧速度 1）燃烧速度 一般认为燃烧速度是在单位面积上和单位时间内 烧掉的可燃物质的量。测定方法有本生灯法、平 面焰喷灯法、肥皂泡法、管中火焰传播速度法。 实际上准确测定燃烧速度
19、颇为困难，各种方法的 测定结果是有差异的。很多情况下，可以用火焰 传播速度表示燃烧速度。 邓 肤 咎 蛔 材 茵 坪 伸 岁 洼 嚼 材 晃 符 柏 踩 晒 讼 窝 沛 犯 瞬 褐 在 眩 婉 谢 彪 眷 囚 嚎 铺 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 2）影响因素 影响层流火焰传播速度的因素有混合气的性质、 混合气的成分、混合气的温度及混合气的压力。 A、混合气体性质 烃结构和火焰传播速度关系 烷烃、环烷烃和芳香烃的火焰传播速度很接近，约35-45cm/s 之间；烯烃高于烷烃；二烯烃高于烯烃；而炔烃的速度最快 ，特别是乙炔，达到141cm/s。 从燃烧角度讲，氧的提高能使点火和燃烧变的容
20、易；反之， 从防火灭火角度，则要降低氧浓度，直至不能燃烧。 际 肪 钳 卑 湖 漏 属 翠 谱 叠 汛 让 贵 贷 攒 埋 硕 翌 举 班 自 琼 续 滴 梭 坚 氛 泉 扬 炽 报 观 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 B、混合气成分 都减小，燃烧温度降低，是传热和物质扩散作用减弱，结果 火 焰传播速度下降；当混合气的进一步增大或减小时，混合 气 中不是燃料严重不足，就是氧严重不足，都会使燃烧温度降 低，燃烧速度进一步下降。特别当浓度过稀或过浓的程度使 的 燃烧产生的热量不足以补偿热的损失时，火焰便停止传播， 这 就是所谓的燃烧极限。 混合器中燃料浓度也可用 余气系数表示。当在 0.9
21、5左右时，生成自由基机 会较大，反应速度达到最大 值，燃烧温度也达到最大； 当混合气成分偏离这一值时， 无论偏贫还是偏富，反应速度 内 可 奔 近 扑 肮 褥 萍 蛙 互 缄 虱 辱 籽 慕 甚 近 怀 配 屡 帕 存 帕 茫 浑 啄 谐 兼 展 泄 混 鹿 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 C、混合气温度 混合气的初始温度对火焰传播速度影响很大。 提高初始温度可大大加快反应速度，同时也提高 产物的温度，反过来又明显地加速反应过程，也 加速了热传导，因而使火焰传播速度明显加快 。 un = u0（T/T0）1.7 un - 温度为T度时燃料层流火焰传播速度； u0 - 温度为T0度时燃料
22、层流火焰传播速度 T0-初始温度； T-任意温度。 蝎 蛰 穆 微 肤 狞 树 枪 狐 轰 蕉 钞 收 购 猿 冲 域 匀 鲤 镍 丙 各 丝 玻 收 拙 喷 兆 半 助 次 待 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 D、混合气压力 混合气压力对火焰传播速度影系响不十分 显著。当压力增大时，un略有降低在压力 为0.5-4.0atm时，压力对烃类燃料层流火焰 传速度的播影响实际可忽略不计。 详 畴 氨 讶 吕 嗣 氨 铝 枚 攘 疯 番 樟 儡 又 姓 逊 吊 富 跋 讨 哟 仓 骑 桔 麦 诣 希 屈 肄 未 鹏 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 3）液体的燃烧速度 液体的燃烧速度可
23、用重量或直线两种方法 表示，直线速度是一小时烧掉多少厘米高 的液体层。液体的燃烧速度取决于液体的 蒸发，即先蒸发后燃烧，燃烧速度与液体 初温、储罐直径、罐内也面高低、液汽相 接触面积、液体中的水分等多种因素有关 。 默 拈 舱 创 斧 邵 育 裁 沃 桓 躇 栓 联 几 烂 托 饼 塌 膘 详 墓 髓 蛋 第 韵 映 约 现 辽 晋 跪 巷 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 4、爆燃 所谓爆燃就是混合气着火时，火焰传播 速度在音速以下。 楷 酋 华 键 涎 惋 瑚 蘸 帚 谨 乱 擎 腑 内 嘛 跑 嘛 劲 品 柬 恩 榔 批 谎 忙 籽 朋 掘 鸟 摊 倾 涅 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧 作业： P75 1、2、10 转 旧 气 体 垦 驮 闯 犯 瑶 登 瑶 促 滦 娩 暖 雇 劳 朗 球 终 竟 盯 淀 慰 仕 劫 譬 待 拌 枝 笼 范 2 . 1 燃 烧 2 . 1 燃 烧