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第二节 燃烧的类型与特点

  燃烧的类型

   燃烧的类型有许多种,主要有闪燃、着火、自燃和爆炸。

1、闪燃 一定温度下,液体能蒸发成蒸汽或少量固体如樟脑、萘、木材、塑料(聚乙烯、聚苯乙烯等表面上能产生足够的可燃蒸气,遇火源能产生一闪即灭的现象。发生闪燃的最低温度称为闪点;液体的闪点越低,火险性越大。闪点是评定液体火灾危险性的主要依据。表1-2给出了某些可燃液体的闪点温度

1-2    某些可燃液体的闪点温度

可燃物

 

二硫化碳

乙醚

汽油

丙酮

润滑油

甲苯

乙醇

松节油

石油

闪点/

-45

-45

10

-10

285

26.3

10

32

30

注:闪点低于或等于45的液体为易燃液体,闪点大于45的称为可燃液体;

    易燃和可燃液体的闪点高于贮存温度时,火焰的传播速度低。

2、着火 可燃物质发生持续燃烧的现象叫着火;油类、酮类。可燃物开始持续燃烧的所需要的最低温度,叫燃点(又称为着火点),燃点越低,越容易起火。根据可燃物质的燃点高低,可以鉴别其火灾危险程度,表1-3给出了几种可燃物质着火的燃点。

1-3    几种可燃物质的燃点

名称

汽油

煤油

乙醇

樟脑

赛璐珞

橡胶

纸张

石蜡

麦草

燃点/

16

86

6076

70

86

100

120

130

190

200

名称

布匹

棉花

烟草

松木

有机

玻璃

胶布

聚乙烯

聚氯

乙烯

涤纶

尼龙6

燃点/

200

210

222

250

260

325

340

391

390

395

3、自燃 可燃物在空气中没有外来火源,靠自热和外热而发生的燃烧现象称为自燃。根据热的来源不同,可分为本身自燃和受热自燃 。使可燃物发生自燃的最低温度叫自燃点。物质的自燃点越低发生火灾的危险性越大。自燃有固体自燃、气体自燃及液体自燃。表1-4给出了几种物质的自燃点

1-4    几种可燃物的自燃点

物质名称

黄磷

松香

汽油

煤油

柴油

木材

无烟煤

稻草

涤纶纤维                

自燃点/℃

30

240

255~530

240~290

350~380

400~500

280~500

330

442

物质名称

CO

CO2

H2S

乙醇

乙醛

丙酮

醋酸

自燃点/℃

572

609

120

292

392

275

661

650

580

物质名称

有机

玻璃

聚苯

乙烯

树脂

合成橡胶

自燃点/℃

645

315

520

680

440

190

490

460

320

自燃物品的防火与灭火:储运自燃物品时必须通风散热,远离火源、热源、电源,不要受日光曝晒,装卸时防止撞击、翻滚、倾倒和破损容器。储存或运输时严禁与其它化学危险品混放或混运;码垛时容器间应垫有木;白磷(黄磷)必须保存于水中,且不得渗漏。浸泡过的水和容器有毒,要特别注意;油布、油纸等只许分层、分件挂置,不许堆放存放。应注意防潮湿。扑救自燃火灾一般可以用水、干粉或沙土扑救。黄磷火灾可用雾状水,不要用高压水枪乱冲,以免黄磷四处飞溅,引起处起火。

4、爆炸 由于物质急剧氧化或分解反应产生温度、压力分别增加或同时增加的现象,称为爆炸。爆炸时化学能或机械能转化为动能,释放出巨大能量,或是气体、蒸汽在瞬间发生剧烈膨胀等现象。常见的爆炸分为物理爆炸和化学爆炸。其中物理爆炸由于液体变成蒸汽或者气体迅速膨胀,压力增加超过容器所能承受的极限而造成容器爆炸,如蒸汽锅炉,液化汽钢瓶。化学爆炸是固体物质本身发生化学反应,产生大量气体和热而发生的爆炸,可燃气体和粉尘与空气混合物的爆炸属于此类化学爆炸,能发生化学爆炸的粉尘有铝粉、铁粉、聚乙烯塑料、淀粉、烟煤及木粉等。爆炸性物质又分为爆炸性化合物和爆炸性混合物,其中爆炸性化合物按组分分为单分解爆炸物质(如过氧化物、氯酸和过氯酸化合物、氮的卤化物等)和复分解爆炸物质,如梯恩梯、消化棉等;爆炸性混合物通常由两种或两种以上的爆炸组分和非爆炸组分经机械混合而成,如黑色火药,硝化甘油炸药等。在此要注意“二次爆炸”:如果容器中装有可燃气体或液体。在发生物理爆炸的同时往往伴随着化学爆炸,这种爆炸称为“二次爆炸”。1982年8月5日,江苏无锡市无锡焦化厂的道生炉发生爆炸,5吨重的炉体被炸飞到150米高空,越过的水平距离达490米,它的威力何以如此之大是由于炉内温度过高,压力过大,超过了炉子所能承受的压力,先发生物理爆炸,炉体炸飞上升;爆炸时炉内道生油大量喷出迅速汽化,遇火发生化学爆炸,炉体的冲击波等于给正在上升的炉体以新的推力,就象“三级火箭”一样。粉尘或可燃气体爆炸后,如果扑救不当,也可能引起“二次爆炸”。 “二级爆炸”迫害性很大,所以对盛装可燃气体或液体的容器,设计一定要严格、科学。

  可燃物的燃烧特点

1、气体的燃烧特点

气体燃烧所用热量仅用于氧化或分解,或将气体加热到燃点,不需要液体或固体需要蒸发或熔化。因此易燃烧,速度也快。

1) 燃烧方式  根据燃烧前可燃气体与氧混合状态的不同燃烧分为两大类预混燃烧与扩散燃烧;扩散燃烧是指可燃气体从喷口喷出,在喷口处与空气中的氧边扩散边混合边燃烧。如正常使用煤气炉点火后发生的燃烧、天然气井的井喷燃烧属于此类。20031223日,中石油集团下属企业在重庆开县进行天然气开采时发生井喷事故,240多名无辜村民在事故中丧身,由此“12.23”事故亦被外界称为人类开采天然气史上最大的悲剧性事件之一。

预混燃烧是指可燃气体与氧在燃烧之前混合,并形成一定浓度的可燃混合气体,被火源点燃所引起的燃烧,此类燃烧易引起爆炸。液化气泄漏与空气中氧气混合达到一定浓度时易造成爆炸。

2) 燃烧气体  易燃烧气体有H2、CO、CH4、乙烷、乙烯等;助燃气体有O2、CL2等。

2、 液体燃烧的特点

液体的燃烧是液体蒸发出蒸汽而进行燃烧,所以燃烧与否,燃烧速率与可燃液体的蒸汽压,闪点沸点和蒸发速率有关。凡闪点低于或等于45的液体为易燃液体,闪点大于45的称可燃液体;易燃和可燃液体的闪点高于贮存温度时,火焰的传播速度低。

1) 液体的分类  液体的火灾危险性是根据其闪点来划分等级的。

甲类:汽油、苯、甲醇、丙酮、乙醚、石蜡油,其闪点小于28℃。

乙类:煤油、松节油、丁醚、溶剂油、樟脑油、蚁酸等,其闪点28℃60℃。

丙类:柴油、润滑油、机油、菜籽油等,其闪点大于60℃。

2)  液体的理化性质  液体的火灾危险性是由其理化性质决定的。可以从三个方面来表述。

① 密度—液体的密度越小,蒸发速度越快,闪点越低,火灾危险性就越大,密度小于水的液体不能用水扑救,应该用惰性气体或泡沫扑救。

② 流动扩散性—易燃可燃液体具有流动性。液体越粘稠,流动性与扩散性就越差,自燃点较低。但随着温度的升高,其流动性和扩散性也就越增强。

③ 水溶性—在芳香族碳氢化合物中,大部分易燃和可燃液体是难溶于水的,但醇类、醛类、酮类能溶于水。火险由大到小的次序为醚类、醛酮类、醇类、酸类。在水溶性易燃和可燃液体的灭火中,应采用抗溶性泡沫。

3) 燃烧应注意的现象  液态烃类燃烧时,通常具有橘色火焰并散发浓密的黑色烟云。醇类燃烧,通常具有透明蓝色火焰,无烟雾。醚类燃烧时,液体表面伴有明显的沸腾状。这类火灾难以扑灭。

对于不同类型的油类敞口贮罐的火灾中应特别注意三种现象:沸溢、溅出、冒泡。原油和重质石油产品在油罐中燃烧时,表面温度逐渐被加热到60℃~80℃,以后温度跳跃式上升到250℃~360℃,在高温下逐渐向液体深部加热,这种现象称为热波。冷热油的分界面叫热波界面。油品燃烧5~10分钟后,在液面下6~9厘米处形成热波界面。当热波界面热油温度上升到149℃~360℃时,如果继续燃烧,温度不断上升,会发生分馏现象,轻馏分蒸发,重馏分中的沥青、树脂和焦碳产物比油重回下沉,油品的热波分界面继续向深处推移,直到热波界面与含水层相遇,水滴变成蒸汽,体积猛烈增加1700多倍,被油品薄膜包围的大量蒸汽气泡形成泡沫状的石油溢流向油罐液面移动,以至发生沸腾、喷溅冒泡现象。因此对油罐进油和储油温度必须严格控制在90℃以内。而且进油管流速较高时,由高到低的进入易产生雾状喷出落下的油撞击油罐和液面,致使静电荷急剧增加,极易引起油罐爆炸起火。因此油罐的进油管不能从油罐上部接入,

3、 固体的燃烧特点

凡遇火、受热、撞击、摩擦或与氧化剂接触能着火的固体物质,统称为燃烧固体。固体物质燃烧特点是必须经过受热、蒸发、热分解使固体上方可燃气体的浓度达到燃烧的极限,才能持续不断地发生燃烧。

1)     易燃固体的分类  易燃固体按照燃烧难易程度分一、二两级。

一级易燃固体:燃点低,易于燃烧或 爆炸,燃烧速度快,并能释放出剧毒气体。它们有磷及磷的化合物如红磷、三硫化四磷、五硫化四磷;硝基化合物如二硝基苯及一些含氮量在12.5%的硝化棉闪光粉等。

二级易燃固体:燃烧性能比一级固体差,燃烧速度慢,燃烧毒性小。它们大致包括各种金属粉末;碱金属氨基化合物,如氨基化锂,氨基化钙等;硝基化合物,如硝基芳烃;硝化棉制品,如硝化纤维漆布,赛璐珞等;萘及其化合物等。

2)  固体燃烧的方式  固体可燃物由于其分子结构的复杂性,物理性质的不同,燃烧方式分为四种,有蒸发燃烧、分解燃烧、表面燃烧、阴燃。

① 蒸发燃烧—熔点较低的可燃固体,受热后熔融,然后与可燃液体一样蒸发称为蒸发燃烧。如硫、磷、沥青、热塑性高分子材料等。

② 分解燃烧—受热能分解出组成成分与加热温度相应的热分解的产物,燃后再氧化燃烧,称分解燃烧。如 木材、纸张、棉、麻、丝合成橡胶等的燃烧。

③ 表面燃烧—蒸气压非常小或难于热分解的可燃固体,不能发生蒸发燃烧或分解燃烧,当氧气包围固体表层时,呈炽热状态而无火焰燃烧。表现为表面发红而无火焰。如木炭、焦碳等的燃烧。

阴燃—没有火焰的缓慢燃烧现象称为阴燃。空气不流通,加热温度较低或含水份较高时会阴燃,如成捆堆放的棉麻、纸张,及大堆的煤,潮湿的木材。

3) 理化性质  可燃固体火灾危险性决定于该物质的理化性质

熔点—熔点低(100℃以下)的固体物质容易蒸发和气化,一般燃点也较低,燃烧速度快。

燃点—固体物质的燃点越低就越容易着火。

自燃点—自燃点低的物质具有较大的火灾危险性。

单位体积的表面积—同样的物质单位体积的表面积越大,氧化面积就越大,蓄热能力就越强,其危险性也就越大。

受热分解速度—低温下受热分解速度较快的物质,由于分解时温度会自行升高以至达到自燃点,起火灾危险性较大。

4) 灭火方法

多数固体可燃物着火可用水扑救。镁、铝等金属粉末、樟脑、萘燃烧时,只能用干粉灭火或者干沙覆盖;赤磷冒烟,应采用黄沙、干粉等扑灭;散装硫磺冒烟应及时用水扑救。

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