防火防爆燃烧与防火基本原理课件.ppt
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1、第第2章章 燃烧与防火基本原理燃烧与防火基本原理防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第2 2页页主要内容主要内容2.1 燃烧基本原理2.2 燃烧形式和燃烧过程2.3 燃烧理论2.4 燃烧速度及热值2.5 防火技术基本理论2.6 防火基本技术措施2.7 灭火技术基本理论和灭火器材防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第3 3页页2.1 燃烧及燃烧条件燃烧及燃烧条件2.1.1燃烧现象燃烧现象燃烧是伴随有发光、放热现象的剧烈的氧化反应。放热、发光、生成新物质是燃烧现象的三个特征。防火防爆技术技术防火
2、防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第4 4页页2.1 燃烧及燃烧条件燃烧及燃烧条件2.1.2 燃烧条件燃烧条件燃烧三要素:燃料、助燃剂(氧化剂)、点火源燃料(可燃物)n汽油n苯n木材n塑料n金属n氢气n一氧化碳n。氧化剂n空气n氧气n氟n氯n过氧化氢n过氯酸盐n金属过氧化物n硝酸铵n。点火源n明火、静电火花、n高温表面、自燃n。AIR(OXYGEN)FUELIGNITION SOURCE防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第5 5页页2.1 燃烧及燃烧条件燃烧及燃烧条件2.1.2 燃烧条件燃烧条件点火源n明火
3、n电火花n静电火花n高温表面n冲击与摩擦n自燃n绝热压缩n雷电n其他射线强光。防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第6 6页页2.1 燃烧及燃烧条件燃烧及燃烧条件2.1.2 燃烧条件燃烧条件燃烧三要素需要达到一定的量并相互作用燃烧才能进行。n即:可燃物与助燃物作用并达到一定的数量和比例;足够能量和温度的引燃源与之作用。影响燃烧的因素:n温度:燃烧需要一定温度,升高温度燃烧速度加快;n压力:一般压力升高浓度增大,反应速度加快;n惰性介质:氧含量下降,使燃烧无法进行。n容器尺寸和材质:对燃烧有一定的影响。n。防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀
4、玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第7 7页页防火基本原理:消除三要素之一n防火消除三要素之一n灭火隔绝、稀释空气、降温、终止连锁反应、隔离燃料等。AIR(OXYGEN)FUELIGNITION SOURCE防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第8 8页页防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第9 9页页防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第1010页页2.2 燃烧形式及燃烧过程燃烧形式及燃烧过程2.2.1 燃烧类型燃烧类型
5、燃烧按其要素构成的条件和瞬间发生的特点,分为闪燃、着火、自燃、爆炸4种类型。闪燃闪燃n在一定温度下,可燃性液体(包括少量可熔化的固体,如萘、樟脑、在一定温度下,可燃性液体(包括少量可熔化的固体,如萘、樟脑、硫磺、石蜡、沥青等硫磺、石蜡、沥青等)蒸气与空气混合后,达到一定浓度时,蒸气与空气混合后,达到一定浓度时,遇点火遇点火源产生的一闪即灭的燃烧现象,叫做闪燃。源产生的一闪即灭的燃烧现象,叫做闪燃。n闪燃现象的产生,是因为可燃性液体在闪燃温度下,蒸发速度不快,闪燃现象的产生,是因为可燃性液体在闪燃温度下,蒸发速度不快,蒸发出来的气体仅能维持刹那那的燃烧,而来不及补充新的蒸气以维蒸发出来的气体仅能
6、维持刹那那的燃烧,而来不及补充新的蒸气以维持稳定的燃烧,故燃一下就灭。持稳定的燃烧,故燃一下就灭。n闪燃虽然是瞬间现象,但却具备燃烧的全部特征,因此,也是人们必闪燃虽然是瞬间现象,但却具备燃烧的全部特征,因此,也是人们必须研究和掌握的一种燃烧类型。须研究和掌握的一种燃烧类型。n闪点闪点是衡量可燃液体危险性的主要依据。是衡量可燃液体危险性的主要依据。防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第1111页页着火n 可燃物质在与空气并存条件下,遇到比其自燃点高的点火源使开始可燃物质在与空气并存条件下,遇到比其自燃点高的点火源使开始燃烧,并在燃烧,并在点火
7、源移开后仍能继续燃烧点火源移开后仍能继续燃烧,这种,这种持续燃烧持续燃烧的现象叫着火。的现象叫着火。n一切物质的燃烧都是从它们的着火开始。着火就是燃挠的开始,并通一切物质的燃烧都是从它们的着火开始。着火就是燃挠的开始,并通常以出现火焰为特征。常以出现火焰为特征。n可燃物质开始着火所需要的最低温度叫可燃物质开始着火所需要的最低温度叫燃点燃点,又称,又称着火点着火点或火焰点。或火焰点。n对于可燃性液体,燃点则是指液体表面上的蒸汽与空气的混合物接触对于可燃性液体,燃点则是指液体表面上的蒸汽与空气的混合物接触点火源后出现有焰燃烧不少于点火源后出现有焰燃烧不少于5 5秒钟秒钟。n燃点对评价可燃固体和高闪
8、点液体的危险性具有重要意义。燃点对评价可燃固体和高闪点液体的危险性具有重要意义。防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第1212页页自燃自燃n可燃物在没有外部火花、火焰等点火源的作用下,因受热可燃物在没有外部火花、火焰等点火源的作用下,因受热或自身发热并蓄热而发生的自然燃烧现象,叫做自燃。或自身发热并蓄热而发生的自然燃烧现象,叫做自燃。n自燃现象按热的来源不同又分为自燃现象按热的来源不同又分为受热自燃受热自燃和和自热自燃自热自燃(本身自燃)(本身自燃)。n使可燃物发生自燃的最低温度,叫做使可燃物发生自燃的最低温度,叫做自燃点自燃点。n可燃物的自
9、燃点愈低,火灾危险性愈大。可燃物的自燃点愈低,火灾危险性愈大。防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第1313页页tT初温氧化自燃自燃燃烧诱导期氧化生成热大于向外界散失的热量物质自燃的温度变化:防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第1414页页2.2 燃烧过程燃烧过程气体燃烧n气体最容易燃烧,在火源作用下加热到燃点,就能氧化分解燃烧。液体燃烧n可燃液体通常加热蒸发,再气相燃烧。固体燃烧n可分三类加热熔化、蒸发,气相燃烧,如石蜡、硫等。加热分解放出气体燃烧,如木材、橡胶等。固体表面燃烧:如木炭、
10、焦碳、金属燃烧,无火焰。固体液体气体熔化蒸发分解蒸发氧化分解着火燃烧防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第1515页页蒸发燃烧n可燃液体如酒精、苯等,它们的燃烧就是由于液体蒸发产生的蒸气被点燃起火而形成的。蒸气点燃产生了火焰,它放出的热量进一步加热液体表面,从而促使液体持续蒸左,使燃烧继续下去。分解燃烧n指在燃烧过程中可燃物首先遇热分解,再由热分解产物和氧反应产生火焰。木材、煤、纸等固体可燃物的燃烧属于此类,油、脂等高沸点液体和蜡、沥青等低熔点的固体烃类的燃烧也属此类。表面燃烧n不能挥发、分解或汽化的木炭、焦碳、金属等的燃烧,燃烧过程在固体表
11、面进行,通常产生红热的表面,不产生火焰,叫表面燃侥。防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第1616页页例:木材燃烧nT110,放出水分n110130,开始分解n130150,变色n150200,分解主要放出水和二氧化碳,不燃烧nT200,放出一氧化碳、氢、碳氢化合物,开始燃烧nT300,析出气体最多,燃烧最激烈n分解气体析出完,残留木炭,表面燃烧防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第1717页页2.3 燃烧理论燃烧理论2.3.1 活化能理论活化能理论分子碰撞理论碰撞有效碰撞键能活化分子活化能
12、温度对反应的影响活化能E1反应热活化能E2防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第1818页页2.3 燃烧理论燃烧理论2.3.1 过氧化物理论过氧化物理论分子在各种能量的作用下可以被活化。氧分子在热能作用下形成过氧键,这种基团加在被氧化物上形成过氧化物:R-O-O-H 或 R-O-O-R过氧化物有强氧化性且不稳定,容易继续发生反应或分解。该理论部分解释了燃烧可以在较低温度下进行的事实。防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第1919页页2.3 燃烧理论燃烧理论2.3.1 连锁反应理论连锁反应理论
13、连锁反应理论是由前苏联科学家谢苗诺夫捏出的。他认为物质的燃侥经历以下过程:n可燃物质或助燃物质先吸收能量而离解为自由基n自由基极其活泼,与其他分子反应活化能很低。n自由基与其他分子相互作用形成一系列连锁反应,将燃侥热释放出来。例:ROO +RHR +ROOHR +O2 ROO 连锁反应历程:n链引发n链发展n链终止防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第2020页页2.3 燃烧理论燃烧理论2.3.1 连锁反应理论连锁反应理论例:低压下氢的氧化n链引发 H2 +M 2H +M n链发展 H +O2 OH +O O +H2 OH +H OH+H2
14、H2O +Hn链终止 H +OH +M H2O +M H +H +M H2 +M链发展包括:n直链n连续分支链n稀有分支链n退化分支链防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第2121页页2.4 燃烧速度及热值燃烧速度及热值2.4.1 气体燃烧速度气体燃烧速度常见可燃气体的火焰焰传播速度(ms-1)气体火焰最高传播速度可燃气体含量/%气体火焰最高传播速度可燃气体含量/%氢4.8338.5丙烷0.324.6一氧化碳1.2545丁烷0.823.6甲烷0.679.8乙烯1.427.1乙烷0.856.5炉煤气1.7017水煤气3.143焦炉发生煤气0.7
15、348.5测试条件:管径25.4mm,空气混合物常以火焰传播速度衡量通常,单一化学组分的气体比复杂气体的燃烧速度快。防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第2222页页2.4 燃烧速度及热值燃烧速度及热值2.4.1 气体燃烧速度气体燃烧速度影响气体燃烧速度的因素n浓度:稍高于化学计量浓度时燃烧速度最大。n初始温度:温度高速度大。n惰性气体:有影响。n管径、材质、方向管径:越小速度越慢。材质:有影响。方向:10%甲烷空气混合物:垂直下点火:75cm/s水平:65垂直上点火:59.5防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/10
16、2023/2/10 第第2323页页2.4 燃烧速度及热值燃烧速度及热值2.4.1 气体燃烧速度气体燃烧速度火焰传播速度与混合物组成的关系防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第2424页页2.4 燃烧速度及热值燃烧速度及热值2.4.1 气体燃烧速度气体燃烧速度火焰传播速度与初温的关系防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/102023/2/10 第第2525页页2.4 燃烧速度及热值燃烧速度及热值2.4.1 气体燃烧速度气体燃烧速度火焰传播速度与初温的关系防火防爆技术技术防火防爆技术技术 刘秀玉刘秀玉 2023/2/10
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