2015安全工程師《生產(chǎn)技術(shù)》考點:燃燒和火災(zāi)過程和形式
1.燃燒過程
可燃物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同,其受熱后所發(fā)生的燃燒過程也不同。除結(jié)構(gòu)簡單的可燃?xì)怏w(如氫氣)外,大多數(shù)可燃物質(zhì)的燃燒并非是物質(zhì)本身在燃燒,而是物質(zhì)受熱分解出的氣體或液體蒸氣在氣相中的燃燒。
由可燃物質(zhì)燃燒過程可以看出,可燃?xì)怏w最容易燃燒,其燃燒所需要的熱量只用于本身的氧化分解,并使其達到自燃點而燃燒;
可燃液體首先蒸發(fā)成蒸氣,其蒸氣進行氧化分解后達到自燃點而燃燒。
在固體燃燒中,如果是簡單物質(zhì)硫、磷等,受熱后首先熔化,蒸發(fā)成蒸氣進行燃燒,沒有分解過程;
如果是復(fù)雜物質(zhì),在受熱時首先分解為氣態(tài)或液態(tài)產(chǎn)物,其氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物的蒸氣進行氧化分解著火燃燒。
有的可燃固體如焦炭等,不能分解為氣態(tài)物質(zhì),在燃燒時則呈熾熱狀態(tài),沒有火焰產(chǎn)生。
可燃物質(zhì)的燃燒過程包括許多吸熱、放熱的化學(xué)過程和傳熱的物理過程。在燃燒發(fā)生的整個過程中,熱量通過熱傳導(dǎo)、熱輻射和熱對流三種方式進行傳播。在凝聚相中,主要是吸熱過程,而在氣相燃燒中則是放熱過程。大多數(shù)情況下,凝聚相中發(fā)生的過程是靠氣相燃燒放出的熱量來實現(xiàn)的,在所有反應(yīng)區(qū)域內(nèi),若放熱量大于吸熱量,燃燒則持續(xù)進行,反之燃燒則中斷。
可燃物質(zhì)燃燒過程中,溫度變化是很復(fù)雜的。最初一段時間,加熱的大部分熱量用于對燃燒物質(zhì)的熔化、蒸發(fā)或分解,可燃物質(zhì)的溫度上升緩慢。當(dāng)溫度達到氧化開始溫度時,可燃物質(zhì)開始進行氧化反應(yīng)。此時由于溫度尚低,氧化反應(yīng)速度不快,氧化所產(chǎn)生的熱量還不足以抵消系統(tǒng)向外界的散熱,此時停止加熱,可燃物質(zhì)溫度會降低,不會發(fā)生燃燒。繼續(xù)加熱,溫度的上升則很快,到氧化產(chǎn)生的熱量和系統(tǒng)向外界散失的熱量相等,溫度再稍升高一點,則打破了這種平衡狀態(tài),這時即使停止加熱,可燃物質(zhì)溫度亦會自行升高,達到某個溫度,就會出現(xiàn)火焰并燃燒起來。因此,這個溫度可視為可燃物質(zhì)理論上的自燃點,是開始出現(xiàn)火焰的溫度,即通常實際測得的自燃點。
2.燃燒形式
氣態(tài)可燃物通常為擴散燃燒,即可燃物和氧氣邊混合邊燃燒;液態(tài)可燃物.(包括受熱后先液化后燃燒的固態(tài)可燃物)通常先蒸發(fā)為可燃蒸氣,可燃蒸氣與氧化劑發(fā)生燃燒;固態(tài)可燃物先是通過熱解等過程產(chǎn)生可燃?xì)怏w,可燃?xì)怏w與氧化劑再發(fā)生燃燒。
根據(jù)可燃物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同,燃燒可分為以下4種形式:
(1)擴散燃燒。可燃?xì)怏w(氫、甲烷、乙炔以及苯、酒精、汽油蒸氣等)從管道、容器的裂縫流向空氣時,可燃?xì)怏w分子與空氣分子互相擴散、混合,混合濃度達到爆炸極限范圍內(nèi)的可燃?xì)怏w遇到火源即著火并能形成穩(wěn)定火焰的燃燒,稱為擴散燃燒。
(2) 混合燃燒??扇?xì)怏w和助燃?xì)怏w在管道、容器和空間擴散混合,混合氣體的濃度在爆炸范圍內(nèi),遇到火源即發(fā)生燃燒,混合燃燒是在混合氣體分布的空間快速進行的,稱為混合燃燒。煤氣、液化石油氣泄漏后遇到明火發(fā)生的燃燒爆炸即是混合燃燒,失去控制的混合燃燒往往能造成重大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。
(3)蒸發(fā)燃燒??扇家后w在火源和熱源的作用下,蒸發(fā)出的蒸氣發(fā)生氧化分解而進行的燃燒,稱為蒸發(fā)燃燒。
(4)分解燃燒??扇嘉镔|(zhì)在燃燒過程中首先遇熱分解出可燃性氣體,分解出的可燃性氣體再與氧進行的燃燒,稱為分解燃燒。
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