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可燃固体燃烧第1页，本讲稿共92页第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述一、固体燃烧的形式一、固体燃烧的形式（一）蒸发燃烧（一）蒸发燃烧（二）表面燃烧（二）表面燃烧（三）分解燃烧（三）分解燃烧（四）熏烟燃烧（阴燃）（四）熏烟燃烧（阴燃）（五）轰燃（五）轰燃（六）异相和同相燃烧（六）异相和同相燃烧第2页，本讲稿共92页第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述一、固体燃烧的形式一、固体燃烧的形式（一）蒸发燃烧（一）蒸发燃烧火源加热火源加热熔融蒸发熔融蒸发着火燃烧（关键阶段）着火燃烧（关键阶段）例如：例如：硫、磷、钾、钠、蜡烛、松香、沥青等硫、磷、钾、钠、蜡烛、松香、沥青等火源加热火源加热升华升华着火燃烧着火燃烧例如：例如：樟脑、萘等樟脑、萘等第3页，本讲稿共92页第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述一、固体燃烧的形式一、固体燃烧的形式（二）表面燃烧（二）表面燃烧 在可燃固体在可燃固体表面上表面上，由，由氧氧和和物质物质直接作用而发直接作用而发生的燃烧现象。生的燃烧现象。例如：例如：木炭、焦炭、铁、铜等木炭、焦炭、铁、铜等（三）分解燃烧（三）分解燃烧火源加热火源加热热分解热分解着火燃烧（关键阶段）着火燃烧（关键阶段）例如：例如：木材、煤、合成塑料、钙塑材料等木材、煤、合成塑料、钙塑材料等第4页，本讲稿共92页第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述一、固体燃烧的形式一、固体燃烧的形式（四）熏烟燃烧（阴燃）（四）熏烟燃烧（阴燃）定义：某些物质在堆积或空气不足的条件下定义：某些物质在堆积或空气不足的条件下发生的发生的只冒烟只冒烟而而无火焰无火焰的燃烧现象。的燃烧现象。例如：例如：纸张、锯末、纤维织物、纤维素板、胶乳橡胶纸张、锯末、纤维织物、纤维素板、胶乳橡胶以及某些多孔热固性塑料等以及某些多孔热固性塑料等 第5页，本讲稿共92页第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述一、固体燃烧的形式一、固体燃烧的形式（五）轰燃（五）轰燃 定义：可燃固体析出的可燃挥发份遇火源所发生定义：可燃固体析出的可燃挥发份遇火源所发生的的爆炸式燃烧爆炸式燃烧。分类：分类：粉尘爆炸、炸药爆炸、轰燃等粉尘爆炸、炸药爆炸、轰燃等例如：例如：赛璐珞、聚氨酯等赛璐珞、聚氨酯等第6页，本讲稿共92页一、固体燃烧的形式一、固体燃烧的形式（六）异相和同相燃烧（六）异相和同相燃烧异相燃烧异相燃烧（非均相非均相）：可燃物与氧化剂处于）：可燃物与氧化剂处于固、固、气气两种不同状态时的燃烧现象。两种不同状态时的燃烧现象。同相燃烧同相燃烧（均相均相）：可燃物与氧化剂）：可燃物与氧化剂都处于气都处于气相状态相状态时的燃烧现象。时的燃烧现象。第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述第7页，本讲稿共92页第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述一、固体燃烧的形式一、固体燃烧的形式（一）蒸发燃烧（一）蒸发燃烧（二）表面燃烧（二）表面燃烧（三）分解燃烧（三）分解燃烧（四）熏烟燃烧（阴燃）（四）熏烟燃烧（阴燃）（五）轰燃（五）轰燃（六）异相和同相燃烧（六）异相和同相燃烧第8页，本讲稿共92页二、评定固体二、评定固体火灾危险性火灾危险性的参数的参数（一）熔点、闪点和燃点（一）熔点、闪点和燃点（二）热分解温度（二）热分解温度（三）自燃点（三）自燃点（四）比表面积（四）比表面积（五）氧指数（五）氧指数第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述第9页，本讲稿共92页二、评定固体二、评定固体火灾危险性火灾危险性的参数的参数（一）熔点、闪点和燃点（一）熔点、闪点和燃点（二）热分解温度（二）热分解温度 可燃固体受热可燃固体受热发生分解发生分解的的初始温度初始温度。第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述几种可燃固体的几种可燃固体的热分解温度热分解温度与与燃点燃点的关系的关系固体名称固体名称热分解热分解温度温度(oC)燃点燃点(oC)固体名称固体名称热分解热分解温度温度(oC)燃点燃点(oC)硝化棉硝化棉40180棉花棉花120210赛璐珞赛璐珞90100150180木材木材150250295麻麻107150200蚕丝蚕丝235250300第10页，本讲稿共92页二、评定固体二、评定固体火灾危险性火灾危险性的参数的参数（三）自燃点（三）自燃点第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述常见高分子物质的自燃点常见高分子物质的自燃点 物质名称物质名称自燃点自燃点(oC)物质名称物质名称自燃点自燃点(oC)物质名称物质名称自燃点自燃点(oC)棉花棉花255聚乙烯聚乙烯349聚酰胺聚酰胺424报纸报纸230聚氯乙烯聚氯乙烯454醋酸纤维素醋酸纤维素475白松白松260有机玻璃有机玻璃450462硝酸纤维素硝酸纤维素141第11页，本讲稿共92页二、评定固体二、评定固体火灾危险性火灾危险性的参数的参数（四）比表面积（四）比表面积（五）氧指数（五）氧指数 定义：在规定条件下，刚好维持物质燃烧定义：在规定条件下，刚好维持物质燃烧时的混合气体中时的混合气体中最低氧含量最低氧含量的的体积百分数体积百分数。第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述易燃易燃难燃难燃高难燃高难燃(不燃不燃)氧指数范氧指数范围围22222727第12页，本讲稿共92页二、评定固体二、评定固体火灾危险性火灾危险性的参数的参数（一）熔点、闪点和燃点（一）熔点、闪点和燃点（二）热分解温度（二）热分解温度（三）自燃点（三）自燃点（四）比表面积（四）比表面积（五）氧指数（五）氧指数第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述第13页，本讲稿共92页第一节第一节 固体着火燃烧理论固体着火燃烧理论一、固体引燃条件和引燃时间一、固体引燃条件和引燃时间二、固体火焰传播理论二、固体火焰传播理论三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（一）外界火源或外加热源（一）外界火源或外加热源 （二）固体材料的（二）固体材料的性质性质 （三）固体材料的（三）固体材料的形状尺寸形状尺寸及及表面位置表面位置 （四）外加（四）外加环境因素环境因素第14页，本讲稿共92页第一节第一节 固体着火燃烧理论固体着火燃烧理论三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（一）外界火源或外加热源（一）外界火源或外加热源 点火源必须处于点火源必须处于可燃挥发份可燃挥发份的气流之内才的气流之内才能使固体引燃。能使固体引燃。加热速率越大，固体越容易被引燃。加热速率越大，固体越容易被引燃。第15页，本讲稿共92页第一节第一节 固体着火燃烧理论固体着火燃烧理论三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（一）外界火源或外加热源（一）外界火源或外加热源（二）固体材料的（二）固体材料的性质性质 熔点熔点 热分解温度热分解温度 气化热（气化热（LV）燃烧热燃烧热 热惯性（热惯性（kc）第16页，本讲稿共92页第一节第一节 固体着火燃烧理论固体着火燃烧理论三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（一）外界火源或外加热源（一）外界火源或外加热源 （二）固体材料的（二）固体材料的性质性质 （三）固体材料的（三）固体材料的形状尺寸形状尺寸及及表面位置表面位置比表面积比表面积大，增大与氧气接触机会，容易点燃；大，增大与氧气接触机会，容易点燃；薄物体薄物体表面导热能力强，比厚物体容易着火燃烧。表面导热能力强，比厚物体容易着火燃烧。相同材料、相同外界条件，相同材料、相同外界条件，位置不同位置不同引起燃烧速度的引起燃烧速度的不同。不同。第17页，本讲稿共92页三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（三）固体材料的（三）固体材料的形状尺寸形状尺寸及及表面位置表面位置第18页，本讲稿共92页第一节第一节 固体着火燃烧理论固体着火燃烧理论三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（四）外加环境因素（四）外加环境因素 1 1、风速、风速 2 2、压力、压力 3 3、氧浓度、氧浓度 4 4、环境温度、环境温度第19页，本讲稿共92页三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（四）外加环境因素（四）外加环境因素 1 1、风速、风速 0 0.2 1.0 10 风速风速(m/s)104.01.00.4火焰传播速度火焰传播速度(mm/s)第20页，本讲稿共92页第21页，本讲稿共92页三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（四）外加环境因素（四）外加环境因素 2 2、压力、压力0 10 100 1000 压力压力(KPa)100101.0火焰传播速度火焰传播速度(mm/s)第22页，本讲稿共92页三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（四）外加环境因素（四）外加环境因素 3 3、氧浓度、氧浓度 火焰传播速度火焰传播速度(mm/s)100%O262%O246%O20 0.2 1.0 10 风速风速(m/s)104.01.00.4第23页，本讲稿共92页三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（四）外加环境因素（四）外加环境因素 3 3、氧浓度、氧浓度 0 10 100 1000 压力压力(KPa)100101.0火焰传播速度火焰传播速度(mm/s)100%O262%O246%O2第24页，本讲稿共92页三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（四）外加环境因素（四）外加环境因素 4 4、环境温度、环境温度 10 102 103 104 预热时间预热时间(s)101.00.10.01火焰传播速度火焰传播速度(mm/s)0 kW/m28 kW/m213 kW/m219 kW/m2第25页，本讲稿共92页第一节第一节 固体着火燃烧理论固体着火燃烧理论一、固体引燃条件和引燃时间一、固体引燃条件和引燃时间二、固体火焰传播理论二、固体火焰传播理论三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（一）外界火源或外加热源（一）外界火源或外加热源 （二）固体材料的（二）固体材料的性质性质 （三）固体材料的（三）固体材料的形状尺寸形状尺寸及及表面位置表面位置 （四）外加（四）外加环境因素环境因素第26页，本讲稿共92页第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质二、煤、植物、涂油物的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃（一）与（一）与水水作用发生自燃的物质作用发生自燃的物质（二）在（二）在空气空气中能自燃的物质中能自燃的物质（三）（三）相互接触相互接触能自燃的物质能自燃的物质（四）与氧化剂混合在（四）与氧化剂混合在摩擦或撞击摩擦或撞击下能着火或下能着火或爆炸的可燃固体爆炸的可燃固体（一）（一）煤煤的自燃的自燃（二）（二）植物植物自燃自燃（三）（三）涂油物涂油物的自燃的自燃第27页，本讲稿共92页第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（一）与水作用发生自燃的物质（一）与水作用发生自燃的物质1、活泼金属：活泼金属：碱金属和某些碱土金属碱金属和某些碱土金属 2Na+2H2ONaOH+H2+371.5kJ 2H2+O22H2O+438.6kJ第28页，本讲稿共92页Na第29页，本讲稿共92页第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（一）与水作用发生自燃的物质（一）与水作用发生自燃的物质1、活泼金属：活泼金属：碱金属和某些碱土金属碱金属和某些碱土金属 2Na+2H2ONaOH+H2+371.5kJ 2H2+O22H2O+438.6kJ2、金属氢化物：金属氢化物：氢化锂、氢化钠等氢化锂、氢化钠等 NaH+H2ONaOH+H2+132.2kJ3、硼烷：硼烷：B2H6+6H2O2H3BO3+6H2+418.4kJ 第30页，本讲稿共92页第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（一）与水作用发生自燃的物质（一）与水作用发生自燃的物质4、金属磷化物：金属磷化物：Ca3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3 Zn3P2+6H2O3Zn(OH)2+2PH35、金属碳化物：金属碳化物：CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2 Al4C3+12H2O4Al(OH)3+3CH4 K2C2+2H2OKOH+C2H2 第31页，本讲稿共92页第32页，本讲稿共92页6、金属粉末金属粉末 Zn+H2OZnO+H2 Mg+2H2OMg(OH)2+H2 2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2 Mg(OH)2+2Al(OH)3 3Mg(AlO2)2+4H2O第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（一）与水作用发生自燃的物质（一）与水作用发生自燃的物质第33页，本讲稿共92页7、保险粉保险粉8、遇水自燃反应的共同特点：遇水自燃反应的共同特点：（1）放出可燃气体；）放出可燃气体；（2）释放大量热量。）释放大量热量。第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（一）与水作用发生自燃的物质（一）与水作用发生自燃的物质第34页，本讲稿共92页第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（二）在空气中能自燃的物质（二）在空气中能自燃的物质第35页，本讲稿共92页第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（二）在空气中能自燃的物质（二）在空气中能自燃的物质1、黄磷黄磷 4P+5O2 2P2O52、烷基铝：烷基铝：主要有三乙基铝、三异丁基铝主要有三乙基铝、三异丁基铝 (C2H5)3Al+3H2O Al(OH)3+3C2H6 2C2H6+7O2 4CO2+6H2O第36页，本讲稿共92页3、硝化纤维素硝化纤维素 2NO+O2 2NO2 2NO2+H2O HNO3+HNO2第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（二）在空气中能自燃的物质（二）在空气中能自燃的物质第37页，本讲稿共92页第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（三）相互接触能自燃的物质（三）相互接触能自燃的物质强氧化剂强氧化剂强还原剂强还原剂1、乙炔乙炔和和氯气氯气混合混合 C2H2+Cl2 2HCl+2C2、甘油甘油遇遇高锰酸钾高锰酸钾 6KMnO4+2C3H5(OH)3MnO+6KOH+6CO2+5H2O+O第38页，本讲稿共92页3、甲醇甲醇遇遇过氧化纳过氧化纳 3Na2O2+CH3OH 2Na2O+CO2+2H2O4、松节油松节油遇遇浓硫酸浓硫酸和和浓硝酸浓硝酸的混合物的混合物 56HNO3（浓）（浓）+C10H16 10CO2+36H2O+56NO2第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（三）相互接触能自燃的物质（三）相互接触能自燃的物质强氧化剂强氧化剂强还原剂强还原剂第39页，本讲稿共92页第40页，本讲稿共92页一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（四）与氧化剂混合在摩擦或撞击下能着火或爆炸（四）与氧化剂混合在摩擦或撞击下能着火或爆炸的可燃固体的可燃固体1、硫与氯酸钾混合受撞击会爆炸、硫与氯酸钾混合受撞击会爆炸 2KClO3+3S 2KCl+3SO2 2、过氧化纳（或高锰酸钾）与硫粉混合后摩擦、过氧化纳（或高锰酸钾）与硫粉混合后摩擦立即燃烧立即燃烧 2Na2O2+S 2Na2O+SO2第41页，本讲稿共92页3、氯酸钾与红磷混合，稍一摩擦立即燃烧、氯酸钾与红磷混合，稍一摩擦立即燃烧 5KClO3+6P 5KCl+3P2O54、金属过氧化物与易燃固体混合，在水的作用、金属过氧化物与易燃固体混合，在水的作用下会自行着火下会自行着火Na2O2+S+H2O NaOH+SO2 一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（四）与氧化剂混合在摩擦或撞击下能着火或爆炸（四）与氧化剂混合在摩擦或撞击下能着火或爆炸的可燃固体的可燃固体第42页，本讲稿共92页深圳清水河爆炸案深圳清水河爆炸案第43页，本讲稿共92页第44页，本讲稿共92页第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质二、煤、植物、涂油物的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃（一）与水作用发生自燃的物质（一）与水作用发生自燃的物质（二）在空气中能自燃的物质（二）在空气中能自燃的物质（三）相互接触能自燃的物质（三）相互接触能自燃的物质（四）与氧化剂混合在摩擦或撞击下能着火（四）与氧化剂混合在摩擦或撞击下能着火或爆炸的可燃固体或爆炸的可燃固体（一）煤的自燃（一）煤的自燃（二）植物自燃（二）植物自燃（三）涂油物的自燃（三）涂油物的自燃第45页，本讲稿共92页第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃共同特点：共同特点：（1 1）在在一一定定条条件件下下，它它们们都都与与氧氧发发生缓慢氧化反应生缓慢氧化反应，同时放热；，同时放热；（2 2）自燃是一个）自燃是一个缓慢过程缓慢过程；（3 3）在储存过程中）在储存过程中散热条件不好散热条件不好。第46页，本讲稿共92页第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃（一）煤的自燃（一）煤的自燃1 1、煤自燃原因、煤自燃原因 （1 1）吸附作用）吸附作用 （2 2）黄铁矿的氧化作用）黄铁矿的氧化作用 （3 3）泥煤中微生物作用）泥煤中微生物作用 （4 4）通风不好，热量蓄积）通风不好，热量蓄积第47页，本讲稿共92页第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃（一）煤的自燃（一）煤的自燃2 2、煤自燃学说、煤自燃学说 （1 1）黄铁矿导因学说黄铁矿导因学说 （2 2）细菌导因学说细菌导因学说 （3 3）酚基作用学说酚基作用学说 （4 4）煤氧复合作用学说煤氧复合作用学说第48页，本讲稿共92页（1 1）黄铁矿导因学说黄铁矿导因学说该学说最早由该学说最早由英国人（英国人（Plolt和和Berzelius）于于十七世纪十七世纪提出，是提出，是第一个试图解答煤自燃原因的学说。它认为煤的自燃是由于煤层中的第一个试图解答煤自燃原因的学说。它认为煤的自燃是由于煤层中的黄铁矿（黄铁矿（FeS2）与空气中的水分和氧相互作用放出热量而引起，）与空气中的水分和氧相互作用放出热量而引起，其化学反应过程推断如下：其化学反应过程推断如下：2FeS2+2H2O+7O22FeSO4+2H2SO4+Q1 （1）硫酸亚铁（硫酸亚铁（FeSO4）在潮湿的井下环境中，可被氧化生成硫酸铁，）在潮湿的井下环境中，可被氧化生成硫酸铁，即即Fe2（SO4）3，其化学反应如下式：，其化学反应如下式：12FeSO4+6H2O+3O24Fe2（SO4）3+4Fe（OH）3+Q2 （2）硫酸铁（硫酸铁（Fe2（SO4）3）在潮湿的环境中作为氧化剂又可和黄）在潮湿的环境中作为氧化剂又可和黄铁矿发生反应：铁矿发生反应：FeS2+Fe2（SO4）3+3O2+2H2O3FeSO4+2H2SO4+Q3 （3）第49页，本讲稿共92页（1 1）黄铁矿导因学说黄铁矿导因学说以上化学反应均为放热反应（以上化学反应均为放热反应（Q1、Q2、Q3分别代表各反应释分别代表各反应释放的热量）。另外，黄铁矿在井下潮湿的环境里被氧化产生放的热量）。另外，黄铁矿在井下潮湿的环境里被氧化产生SO2、CO2、CO、H2S等气体的反应，也都是放热反应。因此在蓄热条等气体的反应，也都是放热反应。因此在蓄热条件较好时，这些热量将使煤体升温达到煤氧化反应所需温度，导件较好时，这些热量将使煤体升温达到煤氧化反应所需温度，导致煤的自热与自燃。致煤的自热与自燃。黄铁矿另一促使煤体氧化的物理作用是：当其自身氧化时，黄铁矿另一促使煤体氧化的物理作用是：当其自身氧化时，体积增大，对煤体产生胀裂作用，使得煤体裂隙扩大、增多，与体积增大，对煤体产生胀裂作用，使得煤体裂隙扩大、增多，与空气的接触面积增加，导致氧气更多地渗入。此外，硫的着火点空气的接触面积增加，导致氧气更多地渗入。此外，硫的着火点温度低，在温度低，在200左右，易于自燃；左右，易于自燃；FeS2产生的产生的H2SO4使煤体处使煤体处于酸性环境中，亦能促进煤的氧化自燃。于酸性环境中，亦能促进煤的氧化自燃。黄铁矿学说曾在黄铁矿学说曾在十九世纪下半叶广为流传十九世纪下半叶广为流传，但随后大量的煤炭，但随后大量的煤炭自燃实践证明，大多数的煤层自燃是在完全不含或极少含有自燃实践证明，大多数的煤层自燃是在完全不含或极少含有黄铁矿的情况下发生的。该学说无法对此现象作出解释，黄铁矿的情况下发生的。该学说无法对此现象作出解释，具有具有一定的局限性。一定的局限性。第50页，本讲稿共92页（2 2）细菌导因学说细菌导因学说该学说是由该学说是由英国人帕特尔（英国人帕特尔（PotterPotterM MC C）于于19271927年年提出，他认为在提出，他认为在细菌的作用下，细菌的作用下，煤体发酵煤体发酵，放出一定热量，这些热量对煤的自燃起了决定，放出一定热量，这些热量对煤的自燃起了决定性的作用。性的作用。后来（后来（19341934年）有的学者认为煤的自燃是细菌与黄铁矿共同作用的年）有的学者认为煤的自燃是细菌与黄铁矿共同作用的结果。结果。19511951年波兰学者杜博依斯（年波兰学者杜博依斯（DuboisDuboisR R）等人在考查泥煤的自热与自燃时）等人在考查泥煤的自热与自燃时指出：当微生物极度增长时，通常伴有放热的生化反应过程。指出：当微生物极度增长时，通常伴有放热的生化反应过程。3030以下是亲氧以下是亲氧的真菌和放线菌起主导作用（使泥煤的自热提高到的真菌和放线菌起主导作用（使泥煤的自热提高到60607070是由于放线菌作用是由于放线菌作用的结果）；的结果）；60606565时，亲氧真菌死亡，嗜热细菌开始发展；时，亲氧真菌死亡，嗜热细菌开始发展；72727575时，所时，所有的生化过程均遭到破坏。有的生化过程均遭到破坏。为考察细菌作用学说的可靠性，英国学者温米尔与格瑞哈姆为考察细菌作用学说的可靠性，英国学者温米尔与格瑞哈姆（GrahamGrahamJ JJ J）曾将具有强自燃性的煤置于）曾将具有强自燃性的煤置于100100真空器真空器里长达里长达2020小小时，在此条件下，时，在此条件下，所有细菌都已死亡所有细菌都已死亡，然而煤的自燃性并未减弱。因此，细，然而煤的自燃性并未减弱。因此，细菌作用学说无法解释煤的自燃机理，菌作用学说无法解释煤的自燃机理，未能得到广泛承认未能得到广泛承认。第51页，本讲稿共92页（3 3）酚基作用学说酚基作用学说1940年年前苏联学者特龙诺夫前苏联学者特龙诺夫(.)提出：煤的自热提出：煤的自热是由于煤体内不饱合的酚基化合物强烈地吸附空气中的氧，同时放出一定的热是由于煤体内不饱合的酚基化合物强烈地吸附空气中的氧，同时放出一定的热量所致。此学说的实质实际上是煤与氧的作用问题，因此，可作为煤氧复合作量所致。此学说的实质实际上是煤与氧的作用问题，因此，可作为煤氧复合作用学说的补充。用学说的补充。该学说的依据是：在对各种煤体中的有机化合物进行实验后，发现煤体该学说的依据是：在对各种煤体中的有机化合物进行实验后，发现煤体中的酚基类最易被氧化：其不仅在纯氧中可被氧化，而且亦可与其它氧化中的酚基类最易被氧化：其不仅在纯氧中可被氧化，而且亦可与其它氧化剂发生作用。故特龙诺夫剂发生作用。故特龙诺夫(.)认为：认为：正是煤体中的酚基类正是煤体中的酚基类化合物与空气中的氧作用而导致了煤的自燃。化合物与空气中的氧作用而导致了煤的自燃。根据该学说，煤分子中的芳香结构则首先被氧化生成酚基（根据该学说，煤分子中的芳香结构则首先被氧化生成酚基（），再经过醌基（），再经过醌基（）后，发生芳香环破裂，生成羧基）后，发生芳香环破裂，生成羧基（）。但理论上芳香结构氧化成酚基需要较激烈的反应条）。但理论上芳香结构氧化成酚基需要较激烈的反应条件，如程序升温、化学氧化剂等，这就使得反应的件，如程序升温、化学氧化剂等，这就使得反应的中间产物和最终产中间产物和最终产物在成份和数量上都可能与实际有较大的偏移物在成份和数量上都可能与实际有较大的偏移。因此，酚羟基导因作用。因此，酚羟基导因作用是引起煤自燃的主要原因的是引起煤自燃的主要原因的观点尚有待进一步探讨观点尚有待进一步探讨。第52页，本讲稿共92页18701870年年瑞克特（瑞克特（RachtanRachtanH H）经实验得出：一昼夜里每克经实验得出：一昼夜里每克煤的吸氧量为煤的吸氧量为0.10.10.5ml0.5ml，而褐煤为，而褐煤为0.12ml0.12ml。19451945年年姜内斯（姜内斯（Jones EJones ER R）提出：常温下烟煤在空气中的提出：常温下烟煤在空气中的吸氧量可达吸氧量可达0.4ml0.4mlg g-1-1。该结果与。该结果与19411941年年美国学者约荷（美国学者约荷（Yohe Yohe G GR R）对美国伊利诺斯煤田的煤样试验结果相近。对美国伊利诺斯煤田的煤样试验结果相近。六十年代抚顺煤研所通过大量煤样分析，确定了六十年代抚顺煤研所通过大量煤样分析，确定了100g100g煤样在煤样在3030的条件下经的条件下经96h96h吸氧量小于吸氧量小于200ml200ml时属于不自燃的煤；超过时属于不自燃的煤；超过300ml300ml时属时属于易自燃的煤。这也说明，在低温时，煤的吸氧量愈大，愈易自燃。于易自燃的煤。这也说明，在低温时，煤的吸氧量愈大，愈易自燃。（4 4）煤氧复合作用学说煤氧复合作用学说第53页，本讲稿共92页19511951年年前苏联学者维索沃夫斯基前苏联学者维索沃夫斯基（）等提出：等提出：煤的自燃正是氧化过煤的自燃正是氧化过程自身加速的最后阶段，但并非任何一种煤的氧化都能导致自燃，只有程自身加速的最后阶段，但并非任何一种煤的氧化都能导致自燃，只有在稳定、低温、绝热条件下，氧化过程的自身加速才能导致自燃。在稳定、低温、绝热条件下，氧化过程的自身加速才能导致自燃。这种这种氧化反应的特点是分子的基链反应：即每一个参加反应的团粒或者说氧化反应的特点是分子的基链反应：即每一个参加反应的团粒或者说在链上的原子团首先产生一个或多个新的活化团粒（活化链），然后，在链上的原子团首先产生一个或多个新的活化团粒（活化链），然后，又引起相邻团粒活化并参加反应。这个过程在低温条件下，从开始要又引起相邻团粒活化并参加反应。这个过程在低温条件下，从开始要持续地进行一段时间，即通常所称的持续地进行一段时间，即通常所称的“煤的自燃潜伏期煤的自燃潜伏期”。他们通过实。他们通过实验还发现，低温氧化后的烟煤的着火点降低，活化度提高，易于点燃。低温验还发现，低温氧化后的烟煤的着火点降低，活化度提高，易于点燃。低温氧化过程的持续发展使得反应过程的自身加速作用增大，若最终生成的热量氧化过程的持续发展使得反应过程的自身加速作用增大，若最终生成的热量不能及时散发，就会引起自热阶段的开始。不能及时散发，就会引起自热阶段的开始。（4 4）煤氧复合作用学说煤氧复合作用学说第54页，本讲稿共92页煤氧复合作用学说得到煤氧复合作用学说得到大多数学者的赞同大多数学者的赞同，因为煤自燃的主要，因为煤自燃的主要参与物一个是煤，一个是氧，煤对氧的吸附是经实验考察得到完全参与物一个是煤，一个是氧，煤对氧的吸附是经实验考察得到完全证实的。表面的吸附即所谓的物理吸附虽然产生的热量微不足道，证实的。表面的吸附即所谓的物理吸附虽然产生的热量微不足道，然而化学吸附以及与其相伴随的煤与氧的化学反应则可以放出相当然而化学吸附以及与其相伴随的煤与氧的化学反应则可以放出相当多的热量。多的热量。（4 4）煤氧复合作用学说煤氧复合作用学说细究上述解释煤自燃的各种学说，不论其是否完善或是否细究上述解释煤自燃的各种学说，不论其是否完善或是否能得到广泛承认，都涉及到能得到广泛承认，都涉及到煤与氧作用并放出热量煤与氧作用并放出热量的问题，煤的问题，煤具有的氧化性质正是由煤的有机质及无机矿物质的易氧化性所体具有的氧化性质正是由煤的有机质及无机矿物质的易氧化性所体现，煤具有的放热性质也正是由煤有机质及无机矿物质的氧化反现，煤具有的放热性质也正是由煤有机质及无机矿物质的氧化反应所放出的热量所体现。应所放出的热量所体现。另外，另外，水对煤的润湿热、煤分子的水水对煤的润湿热、煤分子的水解热、煤中含硫矿物质的水解热、煤中细菌作用放出热等，对解热、煤中含硫矿物质的水解热、煤中细菌作用放出热等，对煤体自发产生热量也都起着一定的积极作用。煤体自发产生热量也都起着一定的积极作用。第55页，本讲稿共92页煤煤自自然然发发火火实实验验台台测测试试原原理理图图 第56页，本讲稿共92页第57页，本讲稿共92页第58页，本讲稿共92页较高浓度线性高分子基料较高浓度线性高分子基料与稀泥浆制备的胶体与稀泥浆制备的胶体 高浓度粉煤灰泥浆高浓度粉煤灰泥浆与线性高分子基料的胶体与线性高分子基料的胶体 第59页，本讲稿共92页第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃（二）植物自燃（二）植物自燃原因：原因：微生物产生的发酵热微生物产生的发酵热第60页，本讲稿共92页第二节第二节 几种典型物质的自燃几种典型物质的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃（三）涂油物自燃（三）涂油物自燃1 1、原因：原因：植物油中含有植物油中含有不饱和脂肪酸甘油脂不饱和脂肪酸甘油脂（双键双键）。）。2 2、过程、过程:3 3、涂油物自燃的条件：、涂油物自燃的条件：（1 1）油脂中含有不饱和脂肪酸；）油脂中含有不饱和脂肪酸；（2 2）油与被涂（浸）油物比例适当；）油与被涂（浸）油物比例适当；（3 3）涂油物蓄热条件好。）涂油物蓄热条件好。4 4、碘值定义：、碘值定义：100100克的油脂与碘起加成反应时克的油脂与碘起加成反应时所需要碘的克数。所需要碘的克数。第61页，本讲稿共92页第三节第三节 几类典型固体的燃烧几类典型固体的燃烧一、高聚物的燃烧一、高聚物的燃烧二、木材的燃烧二、木材的燃烧三、煤的燃烧三、煤的燃烧四、金属的燃烧四、金属的燃烧第62页，本讲稿共92页第三节第三节 几类典型固体的燃烧几类典型固体的燃烧一、高聚物的燃烧一、高聚物的燃烧（一）三大常见高聚物（一）三大常见高聚物 塑料、橡胶、纤维塑料、橡胶、纤维（二）高聚物的燃烧过程（二）高聚物的燃烧过程 热软化熔融、热软化熔融、热分解热分解、着火燃烧、着火燃烧（三）高聚物燃烧的（三）高聚物燃烧的普遍特点普遍特点 1 1、发热量发热量较高、燃烧速度较快较高、燃烧速度较快 2 2、发烟量发烟量较大、能见度降低较大、能见度降低 3 3、燃烧（或分解）产物的、燃烧（或分解）产物的危害性危害性大大第63页，本讲稿共92页一、高聚物的燃烧一、高聚物的燃烧（四）（四）不同类型不同类型高聚物燃烧的高聚物燃烧的特点特点 1、只含、只含C和和H的高聚物的高聚物 如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等 易燃但不猛烈易燃但不猛烈，离开火焰后仍能持续燃烧，火焰呈，离开火焰后仍能持续燃烧，火焰呈兰色兰色或或黄色黄色，燃，燃烧时有熔滴，并产生烧时有熔滴，并产生有毒的有毒的CO气体气体。2、含有、含有O的高聚物的高聚物 如有机玻璃、赛璐璐等如有机玻璃、赛璐璐等 易燃且猛烈易燃且猛烈，火焰呈，火焰呈黄色黄色，燃烧时变软，无熔滴，并产生，燃烧时变软，无熔滴，并产生有毒有毒的的CO气体气体。3、含有、含有N的高聚物的高聚物 如脲甲醛树脂为如脲甲醛树脂为难燃自熄难燃自熄；三聚氰胺甲醛树脂为；三聚氰胺甲醛树脂为缓燃缓熄缓燃缓熄；尼龙；尼龙为为易燃以烬易燃以烬。它们在燃烧时都有熔滴，并产生它们在燃烧时都有熔滴，并产生CO、氧化氮有毒气体、氧化氮有毒气体和和HCN剧毒气体剧毒气体。第64页，本讲稿共92页一、高聚物的燃烧一、高聚物的燃烧（四）不同类型高聚物燃烧的特点（四）不同类型高聚物燃烧的特点 4、含有、含有Cl的高聚物的高聚物 如聚氯乙烯等如聚氯乙烯等 硬的为难燃自熄，软的为缓燃缓熄，硬的为难燃自熄，软的为缓燃缓熄，火焰呈黄色火焰呈黄色，燃烧时无熔滴，燃烧时无熔滴，有炭瘤，产生有炭瘤，产生HCl气体气体，有毒且溶于水有腐蚀性。，有毒且溶于水有腐蚀性。5、含有氟的高聚物、含有氟的高聚物 实际上不燃，但加强热时，能放出腐蚀实际上不燃，但加强热时，能放出腐蚀毒害性的毒害性的HF气体气体。6、酚醛树脂、酚醛树脂 无填料的为难燃自熄，有木粉填料的为缓燃缓熄，无填料的为难燃自熄，有木粉填料的为缓燃缓熄，火焰呈黄色火焰呈黄色，冒黑烟，放出冒黑烟，放出有毒的酚蒸气有毒的酚蒸气。第65页，本讲稿共92页第三节第三节 几类典型固体的燃烧几类典型固体的燃烧一、高聚物的燃烧一、高聚物的燃烧（五）影响因素（五）影响因素 1 1、热源温度、热源温度 扩散速度、热量的散失速度扩散速度、热量的散失速度 2 2、物质的理化特性、物质的理化特性 热容、导热系数热容、导热系数 3 3、环境氧浓度、环境氧浓度第66页，本讲稿共92页第三节第三节 几类典型固体的燃烧几类典型固体的燃烧二、木材燃烧二、木材燃烧（一）木材的组成（一）木材的组成 木材组成木材组成成分成分纤维素纤维素半半纤维素纤维素木质素木质素分解温度范围分解温度范围200260 oC240350 oC280500 oC木材组成木材组成元素元素C、O、H、N第67页，本讲稿共92页第三节第三节 几类典型固体的燃烧几类典型固体的燃烧二、木材燃烧二、木材燃烧（二）木材的燃烧过程（二）木材的燃烧过程加热温度加热温度现象现象110 oC干燥、蒸发出少量树脂干燥、蒸发出少量树脂130 oC开始分解出水汽、开始分解出水汽、CO2220250 oC变色碳化，分解出变色碳化，分解出CO、H2、碳氢化、碳氢化合物合物300 oC以以上上有形结构开始断裂，直至有形结构开始断裂，直至“龟裂龟裂”，剧烈热分解剧烈热分解第68页，本讲稿共92页二、木材燃烧二、木材燃烧（三）木材的燃烧特点（三）木材的燃烧特点1、有焰燃烧阶段、有焰燃烧阶段即即木材的木材的热分解产物热分解产物的燃烧的燃烧。在此过程中，木材的成。在此过程中，木材的成份逐渐发生变化，份逐渐发生变化，氢、氧含量减少氢、氧含量减少，碳含量增加。，碳含量增加。2、无焰燃烧阶段、无焰燃烧阶段即即木炭的木炭的表面燃烧表面燃烧。木材表面生成的炭处于灼热状态，。木材表面生成的炭处于灼热状态，但基本上不燃烧，这是由于热分解产物及其燃烧阻碍但基本上不燃烧，这是由于热分解产物及其燃烧阻碍了氧向木炭表面扩散，其中在有焰燃烧阶段燃烧时间了氧向木炭表面扩散，其中在有焰燃烧阶段燃烧时间短、火势扩展快。短、火势扩展快。第69页，本讲稿共92页二、木材燃烧二、木材燃烧（四）木材燃烧的影响因素（四）木材燃烧的影响因素1、纹理影响、纹理影响2、密度、密度3、含水量、含水量4、比表面积、比表面积5、木垛燃烧速度、木垛燃烧速度第70页，本讲稿共92页二、木材燃烧二、木材燃烧（四）木材燃烧的影响因素（四）木材燃烧的影响因素1 1、纹理影响、纹理影响平行于平行于纹理方向上的纹理方向上的导热性导热性大约是大约是垂直于垂直于纹理方向上纹理方向上的的2 2倍倍；平行于平行于纹理方向上的纹理方向上的透气性透气性大约是大约是垂直于垂直于纹理方向上纹理方向上的的10103 3倍倍；在未炭化表面以下产生的在未炭化表面以下产生的挥发物挥发物沿纹理方向比沿垂直沿纹理方向比沿垂直纹理方向逸出容易得多。纹理方向逸出容易得多。第71页，本讲稿共92页二、木材燃烧二、木材燃烧（四）木材燃烧的影响因素（四）木材燃烧的影响因素2 2、密