燃烧和爆炸与防火防爆安全技术精选PPT.ppt
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1、关于燃烧和爆炸与防火防爆安全技术第1页,讲稿共128张,创作于星期二第一节 燃烧要素和燃烧类别一、燃烧概述一、燃烧概述 燃烧是可燃物质与助燃物质燃烧是可燃物质与助燃物质(氧或其他助燃物质氧或其他助燃物质)发生的一种发光发生的一种发光发热的氧化反应。发热的氧化反应。燃烧的四个要点:燃烧的四个要点:可燃物质存在可燃物质存在助燃物质存在助燃物质存在发生氧化反应发生氧化反应伴有发光发热伴有发光发热4 4要点同时成立的才为燃烧。要点同时成立的才为燃烧。如,氢在氯中燃烧。如,氢在氯中燃烧。金属和酸反应非燃烧。金属和酸反应非燃烧。灯泡中的灯丝非燃烧。灯泡中的灯丝非燃烧。第2页,讲稿共128张,创作于星期二所
2、有物质分为可燃物质、难燃物质和不可燃物质三类。所有物质分为可燃物质、难燃物质和不可燃物质三类。可燃物质可燃物质是指在火源作用下能被点燃,并且当点火源移开后能继续燃烧直是指在火源作用下能被点燃,并且当点火源移开后能继续燃烧直至燃尽的物质;至燃尽的物质;难燃物质难燃物质为在火源作用下能被点燃,当点火源移开后不能维持继续燃烧的为在火源作用下能被点燃,当点火源移开后不能维持继续燃烧的物质;物质;不可燃物质不可燃物质是指在正常情况下不能被点燃的物质。是指在正常情况下不能被点燃的物质。可燃物质是防火防爆的主要研究对象。可燃物质是防火防爆的主要研究对象。第3页,讲稿共128张,创作于星期二缺少三个要素中的任
3、何一个,燃烧便不会发生。缺少三个要素中的任何一个,燃烧便不会发生。此外,此外,燃烧反应在温度、压力、组成和点火能燃烧反应在温度、压力、组成和点火能等方面都存在极限值。只有达到相应条件,才等方面都存在极限值。只有达到相应条件,才会引发燃烧。如果可燃物质和助燃物质在某个会引发燃烧。如果可燃物质和助燃物质在某个浓度值以下,或者火源不能提供足够的温度或浓度值以下,或者火源不能提供足够的温度或热量,即使表面上看似乎具备了燃烧的三个要热量,即使表面上看似乎具备了燃烧的三个要素,燃烧仍不会发生。素,燃烧仍不会发生。对已发生的燃烧,若消除了对已发生的燃烧,若消除了三个要素中的任何一三个要素中的任何一个,燃烧便
4、会中止,这就是灭火的原理个,燃烧便会中止,这就是灭火的原理。助燃物质助燃物质火源火源可燃物质可燃物质可燃物质可燃物质(一切可氧化的物质一切可氧化的物质)、助燃物质助燃物质(氧化剂氧化剂)和和火源火源(能够提供一定能够提供一定的温度或热量的温度或热量),是可燃物质燃烧的三个基本要素。,是可燃物质燃烧的三个基本要素。第4页,讲稿共128张,创作于星期二二、燃烧要素燃料、氧和火源燃料、氧和火源1 1 燃料燃料:防火的一个重要内容是考:防火的一个重要内容是考虑燃烧的物质,即燃料本身。虑燃烧的物质,即燃料本身。按物理状态可分为气态、液态和按物理状态可分为气态、液态和固态三类固态三类处于蒸气或其他微小分散
5、状态的燃料处于蒸气或其他微小分散状态的燃料和氧之间极易引发燃烧。和氧之间极易引发燃烧。排除潜在火险对于防火安全是重要的。排除潜在火险对于防火安全是重要的。第5页,讲稿共128张,创作于星期二2 2氧和热氧和热几乎所有的燃烧都需要氧。而且,反应气氛中氧的浓度越高,燃烧几乎所有的燃烧都需要氧。而且,反应气氛中氧的浓度越高,燃烧得就越迅速。得就越迅速。工业上很难调节加工区氧的浓度,工业上很难调节加工区氧的浓度,为此,加工物料需要在真空为此,加工物料需要在真空容器或充满惰性气体,如氩、氦和氮的容器内进行。容器或充满惰性气体,如氩、氦和氮的容器内进行。如:如:点燃的蜡烛用玻璃罩罩起来,不使空气进入,短时
6、间内,蜡烛就会熄灭点燃的蜡烛用玻璃罩罩起来,不使空气进入,短时间内,蜡烛就会熄灭,一般可燃物质在空气中,一般可燃物质在空气中的氧含量低于的氧含量低于16时,就不能发生燃烧。时,就不能发生燃烧。热是燃烧伴生的一个重要结果。为了使工业装置免受燃烧的破坏、经常需要调节热是燃烧伴生的一个重要结果。为了使工业装置免受燃烧的破坏、经常需要调节和控制释放出的热量和控制释放出的热量。热量可以由不同的点火源提供,如高的环境温度、热表面、。热量可以由不同的点火源提供,如高的环境温度、热表面、机械摩擦、火花或明火等等机械摩擦、火花或明火等等。如:从烟囱冒出来的碳火星,温度约有如:从烟囱冒出来的碳火星,温度约有600
7、,已超过了一般可燃物的燃点,如果这些火星落在易燃的柴草或刨花上,已超过了一般可燃物的燃点,如果这些火星落在易燃的柴草或刨花上,就能引起燃烧,这说明这种火星所具有的温度和热量能引起这些物质的燃烧;如果这些火星落在大块木料上,就会很快熄灭,就能引起燃烧,这说明这种火星所具有的温度和热量能引起这些物质的燃烧;如果这些火星落在大块木料上,就会很快熄灭,不能引起燃烧,这就说明这种火星虽有相当高的温度,但缺乏足够的热量,因此不能引起大块木料的燃烧。不能引起燃烧,这就说明这种火星虽有相当高的温度,但缺乏足够的热量,因此不能引起大块木料的燃烧。第6页,讲稿共128张,创作于星期二3 3火源火源(1)(1)明火
8、明火 在易燃液体装置附近,严禁明火,如喷枪、在易燃液体装置附近,严禁明火,如喷枪、火柴、电灯、焊枪、探照灯、手灯、手炉火柴、电灯、焊枪、探照灯、手灯、手炉等,等,(2)(2)电源电源 是电力供应和发电装置,以及电加热和电照明设施是电力供应和发电装置,以及电加热和电照明设施(3)(3)过热过热(4)(4)热表面热表面(5)(5)自燃自燃(6)(6)火花火花(7)(7)静电静电 由于摩擦而在物质表面产生电荷即所谓静电由于摩擦而在物质表面产生电荷即所谓静电(8)(8)摩擦摩擦 许多起火是由机械摩擦引发的许多起火是由机械摩擦引发的指能够使可燃物与助燃物指能够使可燃物与助燃物(包括某些爆炸性物质包括某些
9、爆炸性物质)发生燃烧或爆发生燃烧或爆炸的炸的能量来源。能量来源。根据产生能量的方式的不同,点火源可分成八类:根据产生能量的方式的不同,点火源可分成八类:炽热源炽热源第7页,讲稿共128张,创作于星期二案例:静电引起的爆炸案例:静电引起的爆炸某煤气公司在给给某煤气公司在给给50立方米的液化石油气卧罐充装时,其中一只过立方米的液化石油气卧罐充装时,其中一只过充,忙乱时未关闭阀门就拔掉气管,静电引然着火,烧毁厂房充,忙乱时未关闭阀门就拔掉气管,静电引然着火,烧毁厂房设备等,并有人员伤亡。设备等,并有人员伤亡。事故原因:操作不当事故原因:操作不当高危场所未预防静电高危场所未预防静电化工企业静电产生的形
10、式:化工企业静电产生的形式:物料流动产生静电积聚,在塑料管中流速物料流动产生静电积聚,在塑料管中流速4.5m/s就会产生静电就会产生静电物料高速旋转产生静电,反应釜、离心机中易积聚静电物料高速旋转产生静电,反应釜、离心机中易积聚静电身上的化纤、毛料衣物摩擦产生静电身上的化纤、毛料衣物摩擦产生静电第8页,讲稿共128张,创作于星期二三、燃烧形式三、燃烧形式可燃物质和助燃物质存在的可燃物质和助燃物质存在的相态相态、混合程度混合程度和和燃烧过程燃烧过程不尽相同,不尽相同,其燃烧形式是多种多样的。其燃烧形式是多种多样的。1 1均相燃烧和非均相燃烧均相燃烧和非均相燃烧 按照可燃物质和助燃物质相态的不同,
11、分:按照可燃物质和助燃物质相态的不同,分:均相燃烧均相燃烧是指可燃物质和助燃物质间的燃烧反应在同一相是指可燃物质和助燃物质间的燃烧反应在同一相中进行中进行,如氢气在氧气中的燃烧,煤气在空气中的燃烧。,如氢气在氧气中的燃烧,煤气在空气中的燃烧。非均相燃烧非均相燃烧是指可燃物质和助燃物质并非同相是指可燃物质和助燃物质并非同相,如石油,如石油(液相液相)、木材木材(固相固相)在空气在空气(气相气相)中的燃烧。与均相燃烧比较,非均相燃中的燃烧。与均相燃烧比较,非均相燃烧比较复杂,需要考虑可燃液体或固体的加热,以及由此产生的烧比较复杂,需要考虑可燃液体或固体的加热,以及由此产生的相变化。相变化。第9页,
12、讲稿共128张,创作于星期二 按照可燃气体的燃烧过程不同,分:按照可燃气体的燃烧过程不同,分:混合燃烧混合燃烧:可燃气体与助燃气体预先:可燃气体与助燃气体预先混合而后进行的燃烧。速度快、温度混合而后进行的燃烧。速度快、温度高,一般爆炸反应属于这种形式高,一般爆炸反应属于这种形式扩散燃烧扩散燃烧:可燃气体由容器或管道中喷出,:可燃气体由容器或管道中喷出,与周围的空气与周围的空气(或氧气或氧气)互相接触扩散而互相接触扩散而产生的燃烧。(产生的燃烧。(可燃性气体与周围空气一可燃性气体与周围空气一边混合一边燃烧边混合一边燃烧)在扩散燃烧中,由于与)在扩散燃烧中,由于与可燃气体接触的氧气量偏低,通常会产
13、可燃气体接触的氧气量偏低,通常会产生不完全燃烧的炭黑。生不完全燃烧的炭黑。2混合燃烧和扩散燃烧混合燃烧和扩散燃烧(可燃性气体的燃烧可燃性气体的燃烧)第10页,讲稿共128张,创作于星期二蒸发燃烧蒸发燃烧:可燃液体蒸发出的可燃蒸气的燃烧可燃液体蒸发出的可燃蒸气的燃烧。通常液。通常液体本身并不燃烧,只是由液体蒸发出的蒸气进行燃烧。体本身并不燃烧,只是由液体蒸发出的蒸气进行燃烧。而硫磺和萘这类可燃固体是先熔融、蒸发,而后进行燃而硫磺和萘这类可燃固体是先熔融、蒸发,而后进行燃烧,也可视为蒸发燃烧烧,也可视为蒸发燃烧分解燃烧分解燃烧:固体或不挥发性液体经热分解产生的可燃气固体或不挥发性液体经热分解产生的
14、可燃气体的燃烧。体的燃烧。如木材和煤大都是由热分解产生的可燃气体进如木材和煤大都是由热分解产生的可燃气体进行燃烧。行燃烧。表面燃烧表面燃烧:当可燃固体燃烧至分解不出可燃气体时,便当可燃固体燃烧至分解不出可燃气体时,便没有火焰,燃烧继续在所剩固体的表面进行的燃烧没有火焰,燃烧继续在所剩固体的表面进行的燃烧。金金属燃烧属燃烧即属表面燃烧,无气化过程,无需吸收蒸发热,燃烧温度即属表面燃烧,无气化过程,无需吸收蒸发热,燃烧温度较高。较高。3.3.蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧(可燃液体和可燃固体的燃烧)蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧(可燃液体和可燃固体的燃烧)火焰型燃烧火焰型燃烧第11页,讲稿共128张,
15、创作于星期二四、燃烧类别、类型及其特征参数四、燃烧类别、类型及其特征参数1 1易燃物质燃烧类别易燃物质燃烧类别依据可燃物质的性质,燃烧一般可划分为四个基本类别,而每一类别还依据可燃物质的性质,燃烧一般可划分为四个基本类别,而每一类别还包含着不同类型的燃烧包含着不同类型的燃烧 (1)A(1)A类燃烧类燃烧 A A类燃烧定义为如木材、纤维织品、纸张等普通可燃类燃烧定义为如木材、纤维织品、纸张等普通可燃物质的燃烧。物质的燃烧。此类燃烧都生成灼烧余烬,此类燃烧都生成灼烧余烬,如木炭。如木炭。(2)B(2)B类燃烧类燃烧 B B类燃烧定义为易燃石油制品或其他易燃液体、油脂类燃烧定义为易燃石油制品或其他易
16、燃液体、油脂等的燃烧。工艺上易燃气体不届于任何燃烧类别,但实际上应当等的燃烧。工艺上易燃气体不届于任何燃烧类别,但实际上应当作作B B类物质处理。类物质处理。(3)C(3)C类燃烧类燃烧 定义为供电设备的燃烧。定义为供电设备的燃烧。(4)D(4)D类燃烧类燃烧 定义为可燃金属的燃烧。定义为可燃金属的燃烧。第12页,讲稿共128张,创作于星期二2 2燃烧类型及其特征参数燃烧类型及其特征参数 如果按照如果按照燃烧起因燃烧起因,燃烧可分为,燃烧可分为闪燃闪燃、点燃点燃和和自自燃燃三种类型。三种类型。闪点闪点、着火点着火点和和自燃点自燃点外别是上述三种燃烧类型的特征参数。外别是上述三种燃烧类型的特征参
17、数。(1)(1)闪燃和闪点闪燃和闪点 可燃液体表而的蒸气与空气形成的混合气体与火源接近时会发生瞬间燃烧,出现可燃液体表而的蒸气与空气形成的混合气体与火源接近时会发生瞬间燃烧,出现瞬间火苗或闪光的现象称为瞬间火苗或闪光的现象称为闪燃闪燃(延续时间小于延续时间小于5 5秒秒)。闪燃的最低温度称为闪燃的最低温度称为闪点(闪点(P P1616)。如。如60%60%的乙醇的闪点为的乙醇的闪点为22.522.5。可燃液体的温度高于其闪点时,随时都有被火点燃的危险。可燃液体的温度高于其闪点时,随时都有被火点燃的危险。闪点这个概念主要适用于可燃液体,某些可燃固体,如樟脑和萘等,也能闪点这个概念主要适用于可燃液
18、体,某些可燃固体,如樟脑和萘等,也能蒸发或升华为蒸气,因此也有闪点。蒸发或升华为蒸气,因此也有闪点。第13页,讲稿共128张,创作于星期二闪点小于或等于闪点小于或等于45的液体为易燃液体,闪点大于的液体为易燃液体,闪点大于45的液体为可燃液体的液体为可燃液体可燃液体之所以会发生一闪即灭的闪燃现象,是因为它在闪点的温度下蒸发速度较慢,所蒸可燃液体之所以会发生一闪即灭的闪燃现象,是因为它在闪点的温度下蒸发速度较慢,所蒸发出来的蒸气仅能维持短时间的燃烧,来不及提供足够的蒸气补充维护稳定的燃烧。发出来的蒸气仅能维持短时间的燃烧,来不及提供足够的蒸气补充维护稳定的燃烧。液体根据闪点分类分级液体根据闪点分
19、类分级第14页,讲稿共128张,创作于星期二(2)(2)点燃和着火点点燃和着火点 可燃物质在空气充足的条件下,达到一定温度与火源接触可燃物质在空气充足的条件下,达到一定温度与火源接触即行着火,移去火源后仍能持续燃烧达即行着火,移去火源后仍能持续燃烧达5min5min以上,这种现以上,这种现象称为点燃。点燃的最低温度称为着火点。如木材的着火象称为点燃。点燃的最低温度称为着火点。如木材的着火点为点为295295。可燃液体的着火点约高于其闪点可燃液体的着火点约高于其闪点520520。但闪点在。但闪点在l00l00以下以下时,二者往往相同。时,二者往往相同。在没有闪点数据的情况下,也可以用着火点表征物
20、质的火险。在没有闪点数据的情况下,也可以用着火点表征物质的火险。第15页,讲稿共128张,创作于星期二可燃液体的闪点与燃点的区别:可燃液体的闪点与燃点的区别:在燃点时燃烧的不仅是蒸气,而在燃点时燃烧的不仅是蒸气,而是液体(即液体已达到燃烧的温度,是液体(即液体已达到燃烧的温度,可提供保持稳定燃烧的蒸气)。可提供保持稳定燃烧的蒸气)。在闪点时移去火源后闪燃即熄灭,在闪点时移去火源后闪燃即熄灭,而在燃点时则能继续燃烧而在燃点时则能继续燃烧第16页,讲稿共128张,创作于星期二(3)(3)自燃和自燃点自燃和自燃点 在无外界火源的条件下,物质自行引发的燃烧称为自燃。在无外界火源的条件下,物质自行引发的
21、燃烧称为自燃。自燃的最低温自燃的最低温度称为自燃点。如常压下汽油的自燃点为度称为自燃点。如常压下汽油的自燃点为480480。物质自燃有受热自燃和自热燃烧两种类型。物质自燃有受热自燃和自热燃烧两种类型。受热自燃。可燃物质在外部热源作用下温度升高,达到其自燃受热自燃。可燃物质在外部热源作用下温度升高,达到其自燃点而自行燃烧称之为受热自燃。点而自行燃烧称之为受热自燃。自热燃烧。可燃物质在无外部热源的影响下,其内部发生物理、自热燃烧。可燃物质在无外部热源的影响下,其内部发生物理、化学或生化变化而产生热量,并不断积累使物质温度上升,达到化学或生化变化而产生热量,并不断积累使物质温度上升,达到其自燃点而燃
22、烧,称为自热燃烧。其自燃点而燃烧,称为自热燃烧。第17页,讲稿共128张,创作于星期二物质的燃点、自燃点和闪点的关系物质的燃点、自燃点和闪点的关系:易燃液体的燃点比闪点约高易燃液体的燃点比闪点约高520,而闪点,而闪点愈低,二者的差距愈小。在开口的容器中作实验愈低,二者的差距愈小。在开口的容器中作实验时,很难区别出它们的闪点与着火点。时,很难区别出它们的闪点与着火点。可燃液体中闪点在可燃液体中闪点在100以上者,燃点与闪点以上者,燃点与闪点的差数可达的差数可达30或更高。或更高。一般来说,液体燃料的密度越小,闪点越低,一般来说,液体燃料的密度越小,闪点越低,而自燃点越高;液体燃料的密度越大,闪
23、点而自燃点越高;液体燃料的密度越大,闪点越高,而自燃点越低。越高,而自燃点越低。第18页,讲稿共128张,创作于星期二第三节第三节燃烧的特征参数燃烧的特征参数一、燃烧温度一、燃烧温度可燃物质燃烧所产生的热量在火焰燃烧区域释放出来,火焰温度可燃物质燃烧所产生的热量在火焰燃烧区域释放出来,火焰温度即为燃烧温度。即为燃烧温度。一般来说燃烧温度取决于一般来说燃烧温度取决于可燃物质的燃烧速度可燃物质的燃烧速度和和燃烧程度燃烧程度。总之,可燃物质的焓值越大,燃烧时温度就越高,燃烧蔓总之,可燃物质的焓值越大,燃烧时温度就越高,燃烧蔓延的速度就越快。延的速度就越快。燃烧温度燃烧温度燃烧速度燃烧速度相互促进相互
24、促进第19页,讲稿共128张,创作于星期二第20页,讲稿共128张,创作于星期二二、燃烧速率二、燃烧速率1 1、气体燃烧速率:、气体燃烧速率:单位时间内燃烧表面的火焰沿垂直于表面的方向向未燃烧部分传播单位时间内燃烧表面的火焰沿垂直于表面的方向向未燃烧部分传播的距离,的距离,m/sm/s。管道中气体的燃管道中气体的燃烧烧速率与管径有关。速率与管径有关。当管径小于某个小的量当管径小于某个小的量值时值时,火焰在管中不火焰在管中不传传播播;若管径大于若管径大于这这个小的个小的量量值值火焰火焰传传播速率随播速率随管径的增加而增加,但当管径增加到某个量管径的增加而增加,但当管径增加到某个量值时值时,火焰,
25、火焰传传播速播速率便不再增加,此率便不再增加,此时时即即为为最大燃最大燃烧烧速率。速率。max第21页,讲稿共128张,创作于星期二2 2、液体燃烧速率、液体燃烧速率液体燃烧速率取决于液体的蒸发。两种表示方法液体燃烧速率取决于液体的蒸发。两种表示方法 (1)(1)质量速率:每平方米可燃液体表面,每小时烧掉的液体的质量,质量速率:每平方米可燃液体表面,每小时烧掉的液体的质量,kg/mkg/m2 2.h.h。(2)(2)直线速率:直线速率:每小每小时烧时烧掉可燃液掉可燃液层层的高度,的高度,单单位位为为m/hm/h。火焰沿液面蔓延的速率决定于液体的初温、火焰沿液面蔓延的速率决定于液体的初温、热热容
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