【安全课件】第5章可燃液体的燃烧
液体着火与稳定燃烧
烷烃和烃的含氧衍生物自燃点的比较
烷烃
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷
自燃点 (oＣ) 537 472 446 430
醇类
甲醇 乙醇 丙醇 丁醇
自燃点 (oＣ) 470 414 404 345
醛类
甲醛 乙醛 丙醛 丁醛
自燃点 (oＣ) 430 185 221 230
二、液体自燃 （二）同类液体自燃点变化规律
5、环烷类与碳原子数相同的烷烃类
（二）同类液体自燃点变化规律
3、饱和烃和非饱和烃
活泼π键
饱和烃 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 丙醇
自燃点(oＣ) 472 446 430 309 404
不饱和烃 乙烯 丙烯 丁烯 戊烯
丙烯醇
自燃点(oＣ) 425 410 384 275 363
二、液体自燃 （二）同类液体自燃点变化规律
4、烃的含氧衍生物
1、分子量增大
烷烃和醇类自燃点随分子量的变化
烷烃
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷
分子量 自燃点 （oＣ）
16
537
30
472
44
446
58
430
醇类
甲醇 乙醇 丙醇 丁醇
分子量 自燃点 （oＣ）
32 470 46 414 60 404 74 345
二、液体自燃 （二）同类液体自燃点变化规律
2、同分异构物质
二、液体自燃
体 质 力 力 取向力
非非
极非 极极
燃 烧 化化
学学 性健
原子间力！
质力
燃点
二、同类液体闪点变化规律
1、随分子量增加，同系物闪点升高；
2、沸点升高，同系物闪点升高；、比重增大，同 系物闪点升高；
4、蒸气压降低， 同系物闪点升高；
第5章可燃液体燃烧
王海燕 中国矿业大学（北京）
2011. 3
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
液体的蒸发 闪燃与爆炸温度极限 液体着火 可燃液体的稳定燃烧 原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 液滴的蒸发和燃烧
第一节 液体的蒸发
一、蒸发过程
蒸发
凝结
– 液体分子→蒸发分子→液体分子→动态平衡。
四、闪点计算
– （一）根据沸点 tb（℃）计算 —波道查公式 (适 用于烃类 )
tf=0.6946tb－73.7 (℃)
– （二）根据可燃液体分子中碳原子数 nc计算
(tf+277.3)2=10410nc
– （三）根据液面上方环境 (蒸气 +空气 )压力 P求 可燃液体闪点对应的可燃液体饱和蒸气压 Pf， 然后查表 5-6（P234) ，插值计算 —道尔顿公式。
2．蒸气浓度 可燃蒸气浓度升高，反应速度升高，放热速度升高，自燃点降 低。 可燃蒸气浓度 =化学当量浓度自燃点最低，然后，增加可燃蒸 气浓度自燃点会增加。 247 表5-13
– 3．氧含量
氧含量升高，有利于化学反应发生，自燃点降低。 （图5-6 P248）
– 4．催化剂
活性催化剂：铈，铁，钒等氧化物，加速氧化反应， 自燃点下降。
–闭杯式闪点测定仪 :适用测定闪点低于 1000C的 液体。
二、同类液体闪点变化
–同系列 :结构相似 ,组成相差一个或多个系差的 一系列化合物。
–同系列各化合物互称同系物 ,分子量大的分子 间引力大,蒸发困难,蒸气压降低 ,闪点高。
–同系物闪点随分子量、沸点、比重的增大而增 加。
–随蒸气压降低而增加。
钝化催化剂：油品抗震剂 —四乙基铅，减缓氧化反 应，自燃点下降。
安全可燃液体的燃烧
安全可燃液体燃烧的火灾特点与防治策略
火灾特点
• 火灾扩散速度快，火势猛烈 • 火灾过程中可能产生大量有毒烟雾和气体 • 火灾扑救难度大，需要专业救援队伍
防治策略
• 加强可燃液体的储存和管理，防止泄漏和火灾事故发生 • 建立火灾应急预案，提高火灾应急处理能力 • 加强消防安全培训和宣传，提高人们的消防安全意识和 自防自救能力
• 案例 • 石油化工企业：采用安全可燃液体燃烧技术，降低火灾事故风 险 • 涂料生产企业：采用安全可燃液体燃烧技术，提高生产过程中 的安全性能 • 交通运输领域：采用安全可燃液体燃烧技术，降低运输过程中 的火灾事故风险
安全可燃液体燃烧技术的发展趋势与展望
发展趋势
• 提高安全可燃液体的燃烧性能和安全性 • 加强安全可燃液体燃烧技术的研发和应用 • 提高安全可燃液体燃烧技术的智能化和自动化水平
展望
• 安全可燃液体燃烧技术将在更多领域得到应用和推广 • 安全可燃液体燃烧技术将为提高生产和生活安全水平做 出更大贡献
谢谢观看
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燃烧的基本原理与条件
燃烧基本原理
• 物质与氧气发生化学反应，产生大量的热量和光线 • 燃烧过程中，燃料、氧气和热量之间存在平衡关系
燃烧条件
• 燃料：具有一定的可燃性 • 氧气：燃烧过程中需要氧气参与 • 引燃源：引发燃烧过程的起始条件
燃烧过程中的化学反应与能量转换
燃烧过程中的化学反应
• 燃料与氧气发生氧化反应，产生二氧化碳和水 • 燃烧过程中可能产生其他有毒物质和烟雾
评估方法
• 物质的闪点、燃点、爆炸极限等参数评估 • 物质的燃烧热、燃烧速度、燃烧效率等参数评估
燃烧与爆炸理论第五章 可燃液体的燃烧与爆炸
下限
3.3 1.5 0.8 1.7 1.4
上限
18.0 7.0 62.0 7.2 7.5 酒精 甲苯 松节油 车用汽油 灯用煤油
上限
+11 +5.5 +33.5 -38 +40
下限
+40 +31 +53 -8 +86
1.85
1.5
40
9.5
乙醚
苯
-45
-14
+13
+19
25
举例分析（设室温为0～28℃）：
27
（3）煤油： t下＝＋40℃， t上＝＋86℃，与室温 关系为： t下（+40℃） t上（+86℃）
煤油在 室温范围 内，其蒸气浓度没有达到爆炸 下限，煤油蒸气是不会爆炸的。
0 28 t℃
（4）汽油： t下＝－38℃， t上＝－8℃，与室温关 系为： t下（-38℃） t上（-8℃）
汽油在 室温范围 内，其饱和蒸气浓度已经超 过爆炸上限，它与空气的混和气体遇火源不会 发生爆炸 。
分子间力又称范德华力，分子间力中最重要的就是色散力（色 散力是由于分子运动中，电子云和原子核发生瞬时相对运动，产生 瞬时偶极而出现的分子间的吸引力）。
相对分子质量越大，分子就越易变形，色散力就越大， 蒸发就越困难，蒸气压越低。 温度越高，液体中能量大的分子束就越多，能克服液 体表面引力跑到空间的分子就越多，蒸气压就越高， 反之，蒸气压就越低。
蒸发热：在一定的温度和压力下，单位质量的液体完全蒸发所 吸收的热量。
液体蒸发吸热的原因
主要为了增加液体分子的动能以克服分子间引力而逃逸出液面， 因此，分子间力大的液体，其蒸发热也越高； 此外，蒸发热还用于气化时蒸气体积膨胀对外所做的功。
液体可燃物
图4-6 油面火中初温对传热过程的影响
相对风速对油面火蔓延影响的实验结果表明：在逆风 条件下，液体的初温对火蔓延速度有显著影响；顺风条件 下，液体的初温几乎对火蔓延速度没有影响，火蔓延速度 主要受风速的影响。这主要是因为火焰在风的作用下，倾 斜角增大，强化了火焰对液面的辐射传热和对流传热。顺 风时，火焰向未燃烧的油面方向倾斜，所以作用显著；甚 至具有主导作用；逆风时，火焰向已燃烧的区域倾斜，起 不到强化作用，效果当然不明显。这个结果提示我们：在 灭油面火时，最好采用逆向灭火方式。 在有相对风速环境中，液面一般也有波动，所以应当 进一步研究液面波动对火蔓延速度的影响，以便更真实地 描述液面火的蔓延规律。
(4-15)
火灾蔓延* 二、液面火灾蔓延 三、液雾中火灾蔓延
这里，Cpl、ρl和To分别为液体热容、密度和初温。 使液体蒸发的热流量为： d 2 q cd q cv q ra q l Vl l Lv 4
(4-16)
式中，Vl为液面下降速度；Lv为室温条件下液体蒸发潜热。 将式（4-12）~（4-15）代入（4-16）中，可得：
(4-14)
式中，ΦF为火焰及高温气体对液面形态系数；εF为火焰及 第二节 液体可燃 小节名 高温气体辐射率；ελ为液体辐射率。 物中的火灾蔓延 传入液体的热量起到两中作用，一是使液体的温度升 高；二是使液体蒸发。使液体升温的热流量为： 一、油池（油罐）
ql
d 2
4
C pl l Tl To
对于甲醇液面火来讲因甲醇的闪点为11oc当温度达到20oc之后一油池油罐火灾蔓延液二液面火灾蔓延三液雾中火灾蔓延三液雾中火灾蔓延小节名第二节液体可燃物中的火灾蔓延第二节液体可燃物中的火灾蔓延液面火来讲因甲醇的闪点为11oc当温度达到20oc之后在甲醇液面上方便形成了一定浓度的甲醇蒸气该蒸气与空气混合后形成具有一定混合比的预混可燃气
可燃液体的燃烧
防热措施
避免可燃液体受到高温影响，特别是在夏季高温时段，应 采取有效的降温措施。
防爆措施
在可燃液体储存和运输过程中，应采取有效的防爆措施， 如安装防爆设备、使用防爆电器等；同时应配备相应的消 防器材，以便及时扑灭火灾。
安全防范措施
防火措施
严格控制火源，防止可燃液体接触火源；对储存和运输可 燃液体的设备进行定期检查和维护，确保其完好无损。
02
密度
可燃液体的密度决定了其燃烧时的扩散速度，密度越大 ，扩散速度越慢。
03
粘度
可燃液体的粘度影响其燃烧时的扩散速度和燃烧效率。 粘度越大，扩散速度越慢，燃烧效率越低。
可燃液体的物理特性
01
沸点
可燃液体的沸点决定了其挥发性，沸点越低，越容易挥 发。
02
密度
可燃液体的密度决定了其燃烧时的扩散速度，密度越大 ，扩散速度越慢。
04 可燃液体燃烧的影响因素
04 可燃液体燃烧的影响因素
液体的性质
闪点
01
闪点是可燃液体在特定条件下开始燃烧的温度。闪点越低，液
体越易燃。
燃点
02
燃点是液体在常压下完全燃烧所需的最低温度。燃点越高，燃
烧所需的温度越高。
蒸汽压力
03
蒸汽压力表示液体蒸发成蒸汽的能力，与可燃性相关。蒸汽压
力越高，越容易达到燃烧条件。
混合气体的形成
01
可燃气体
在液体蒸发过程中，可燃液体释放出可燃气体，这些气体与空气中的氧
气混合形成可燃气体混合物。
02 03
爆炸极限
可燃气体混合物的爆炸极限是衡量其燃烧特性的重要参数。爆炸极限是 指可燃气体与空气混合物在一定浓度范围内，遇到火源能够发生爆炸的 最低浓度和最高浓度。
燃烧学讲义第五章 可燃液体的燃烧
第5章可燃液体的燃烧5.1液体燃料的燃烧特点目前，液体燃料的主体是石油制品，因此讨论液体燃料的燃烧主要涉及燃油的燃烧。
液体燃料的沸点低于其燃点，因此液体燃料的燃烧是先蒸发，生成燃料蒸气，然后与空气相混合，进而发生燃烧。
与气体燃料不同的是，液体燃料在与空气混合前存在蒸发汽化过程。
对于重质液体燃料，还有一个热分解过程，即燃料由于受热而裂解成轻质碳氢化合物和碳黑。
轻质碳氢化合物以气态形态燃烧，而碳黑则以固相燃烧形式燃烧。
根据液体燃料蒸发与汽化的特点，可将其燃烧形式分为液面燃烧、灯芯燃烧、蒸发燃烧和雾化燃烧四种。
液面燃烧是直接在液体燃料表面上发生的燃烧。
若液体燃料容器附近有热源或火源，则在辐射和对流的影响下，液体表面被加热，导致蒸发加快，液面上方的燃料蒸汽增加。
当其与周围的空气形成一定浓度的可燃混合气、并达到着火温度时，便可以发生燃烧。
在液面燃烧过程中，若燃料蒸汽与空气的混合状况不好，将导致燃料严重热分解，其中的重质成分通常并发生燃烧反应，因而冒出大量黑烟，污染严重。
它往往是灾害燃烧的形式，例如油罐火灾、海面浮油火灾等。
在工程燃烧中不宜采用这种燃烧方式。
灯芯燃烧是利用的吸附作用将燃油从容器中吸上来在灯芯表面生成蒸汽然后发生的燃烧。
这种燃烧方式功率小，一般只用于家庭生活或其它小规模的燃烧器，例如煤油炉、煤油灯等。
蒸发燃烧是令液体燃料通过一定的蒸发管道，利用燃烧时所放出的一部分热量（如高温烟气）加热管中的燃料，使其蒸气，然后再像气体燃料那样进行燃烧。
蒸发燃烧适宜于粘度不太大、沸点不太高的轻质液体燃料，在工程燃烧中有一定的应用。
雾化燃烧是利用各种形式的雾化器把液体燃料破碎成许多直径从几微米到几百微米的小液滴，悬浮在空气中边蒸发边燃烧。
由于燃料的蒸发表面积增加了上千倍，因而有利于液体燃料迅速燃烧。
雾化燃烧是液体燃烧工程燃烧的主要方式。
对于不同的液体燃料，应依据其蒸发的难易程度不同的雾化方式。
易蒸发液体燃料的雾化（例如汽油）往往采用“汽化器”来实现。
化学危险物品燃爆特性可燃液体
化学危险物品燃爆特性可燃液体可燃液体是一种常见的化学危险物品，如汽油、柴油、煤油、酒精、氯乙烯等。
这些物质在接触到高温、火源或氧气时会产生燃烧、爆炸等危险情况。
因此，了解可燃液体的燃爆特性非常重要，以便做好相关的安全措施和预防措施，从而保障生产和人员的安全。
首先，可燃液体的燃烧需要三个要素，即可燃物、氧气和热量。
这三个要素的存在是导致可燃液体燃烧的必要条件。
当可燃液体接触到高温或火源时，液体表面的液体分子受热后产生蒸汽，蒸汽形成可燃气体与空气中的氧气混合，形成燃料-氧气混合物。
当燃料-氧气混合物的浓度在爆炸极限范围内时，会形成“可爆炸区”，此时只需要火源或引燃点火就会形成燃烧-爆炸。
其次，可燃液体的燃爆特性与其物理化学性质密切相关，主要有燃点、自燃温度、燃烧热、火焰传播速度、爆炸极限等指标。
燃点是指可燃液体起火燃烧时温度的最低值，通常用闭杯法或开杯法进行测试。
对于常见的可燃液体，其燃点一般在20℃-60℃之间。
自燃温度是指可燃液体在无外界热源的情况下自行燃烧所需的最低温度，也称自燃点，对于测量可燃液体的自燃温度通常采用密闭杯测试法或半开杯测试法。
自燃温度通常比燃点高，为了避免自燃温度过低带来的安全隐患，可燃液体需要选择自燃温度较高的物质。
燃烧热是指单位质量可燃物料完全燃烧时放出的热量，它是可燃物燃烧能力的重要指标。
燃烧热常常被用来描述可燃液体的燃烧特性，其数值越大，说明物质的燃烧能力越强。
火焰传播速度是指可燃气体燃烧时火焰传播的速度，是用于描述火焰蔓延速度的重要指标，通常使用反射法或燃烧管法测试。
火焰传播速度越大，说明可燃物燃烧的能力越强。
爆炸极限是指可燃气体与氧气混合物的最高浓度和最低浓度，当混合物的浓度在此范围内时会引发爆炸，通常在20℃-24℃，而可燃液体的爆炸极限范围通常较窄，对于常见的可燃液体，其爆炸极限范围的下限一般为1.0%-1.5%，上限一般不超过10%。
在生产和使用可燃液体的过程中，需要严格控制燃烧的温度和速度，防止燃烧引起的爆炸事故，通常采用防静电措施、加装防爆器具和自动灭火系统等安全措施。
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tf
20 1498.0 990.58 10 14.7O C 1950.5 990.58
4.根据布里诺夫公式计算 可燃液体的闪点
Pf
AP
D0
A 仪器常数 D0 可燃液体蒸气在空气中的扩散系数
一摩尔可燃液体所需氧分子摩尔数
例题5-3 已知甲苯的闪点为5.5ºC，求苯的闪点
解：（1）查表5 6求Pf 甲苯
Pf 甲苯
889
1693.19 889.26 10
5.5
1333
（2）求Pf 苯
Pf 苯
D0甲苯 D0苯
甲苯 苯
Pf 甲苯
0.0709 9 1333 0.077 7.5
1473
（3）插值法求闪点
t f 15O C
5.利用爆炸下限计算闪点
Pf
LP 100
L 可燃液体蒸气爆炸下限
二、同类液体闪点变化规律（主要取决于分子间色散力的大小）
1. 同系物分子量越高，色散力越高（） 闪点（） A 升高 B 降低 C 越小 D 越大
2.同系物沸点升高， 闪点（） A 升高 B 降低 3.同系物比重增大， 闪点（） A 升高 B 降低 4.同系物蒸气压降低，闪点（） A 升高 B 降低 5.正构体比异构体的闪点（） A 高 B 低
一、液体蒸发过程
一定温度下，液体的蒸发和凝结存在着动态的平衡
二、蒸气压
1.一定温度下，液体蒸发和凝结达动态平衡时，蒸气产生的压力。 2.蒸气压大小与液体分子之间引力大小有关。分子量越大，色散力 越大，蒸气压越小
3.同种物质的蒸气压与温度的关系遵循克-克方程
ln P0 C RT
lg P0 C / 2.303RT
三、混合液体闪点
1.两种完全互溶可燃液体的闪点低于平均值，且接近含量大组分的闪点
2. 不可燃液体的加入，使可燃液体的闪点升高
四、闪点计算
1.波道查公式 2.根据碳原子数 3.道尔顿---所需氧原子数 4.根据布里诺夫公式计算 5.利用爆炸下限计算闪点 6.根据克-克方程计算闪点
四、闪点计算
1.波道查公式 t f 0.6946tb 73.7(单位为OC)
2.根据碳原子数 (t f 277.3) 2 10410 nc
3.道尔顿公式---所需氧原子数
Pf
P
1.4.76(N 1)
例题5-2 已知大气压力为1.01325Pa，试计算苯的闪点。
解：C6H6 7.5O2 6CO2 3H 2O 因此N 15
代入得：Pf 11.40.17362（5115051） 1498.（0 Pa） 查表5 6得：苯在 20O C ~ 10O C的蒸气压分别为：990.5Pa和1950.5Pa。 根据插值法求得闪点为：
1.可燃液体性质 2. 压力 3. 水分和其他物质含量 4.火源强度和点火时间
小结：
1. 液体的蒸发过程、蒸气压、蒸发热及沸点 2.闪燃、闪点、可燃液体闪点变化规律 3.闪点计算 4. 可燃液体爆炸温度极限、意义及影响因素
第五章 可燃液体的燃烧
第一节 液体的蒸发 第二节 闪燃与爆炸温度极限 第三节 液体的着火 第四节 可燃液体稳定燃烧 第五节 沸溢和喷溅 第六节 液滴的蒸发和燃烧
A升高 B 降低 C 不变
2.在一定温度下，液体上方可燃蒸气浓度达到爆炸下 限时，是否可以燃烧？
3.如果温度较低，能否形成稳定的燃烧（火焰能否持 续存在）？
第二节 液体的闪燃与爆炸温度极限
一、闪燃和闪点
1.闪燃：可燃液体蒸气与空气混合气体遇火源发生一闪即灭的现象 2.发生闪燃的原因：液体蒸发速度小于燃烧速度 3.闪点：可燃液体发生闪燃时的温度
变形为： (c f LV ) GlLV Q E Ql 0
Gl
c
Gl
f LV
Q E
Ql
(c LV ) Gl Q E Ql 0
令：(c LV ) Gl Q E Ql S,则：
如果S 0，可燃液体可以被引燃
如果S 0，可燃液体不能被引燃
注意：引燃能否成功与外界点火源关系极大。
（二）引燃的方式
1.闪点小于室温的液体称为低闪点液体（），请问室温条件下，如果有
火源能否点燃成功？
A 能
B 不能
2.闪点高于室温的液体称为高闪点液体，请问室温条件下，其蒸气浓度
与爆炸浓度下限的 能 D 不能
4.多组分液体任一组分的压力可借助拉乌尔定律求得
PA PA0 xA
三、蒸发热
1.为什么蒸发过程需要吸收热量？ 2.物质的蒸发热主要取决于哪个因素？
四、液体的沸腾
1.蒸发与沸腾的有何区别和联系？ 2.液体的沸点随外界压力升高而（）
A升高 B 降低 C 不变
第二节 液体的闪燃与爆炸温度极限
1.温度越高，液体上方蒸气的浓度（）
四、爆炸温度极限
（一）爆炸温度极限
蒸气爆炸浓度上下限所对应的液体温度 （二）爆炸温度极限的意义
1. t下小于最高室温的液体，爆炸 2. t下大于最高室温的液体，爆炸 3. t上小于最低室温的液体，饱和蒸气不爆炸，非饱和蒸气爆炸 （三）爆炸温度极限的计算 （同闪点计算） （四）爆炸温度极限的影响因素
例题5-4 已知乙醇的爆炸下限为3.3%，求乙醇的闪点
解：（1）Pf
3.31.01325103 3344 100
（2）查表5 6对应温度在10 ~ 20O C之间，插值法求闪点
t f 10.6O C
6.根据克-克方程计算闪点
ln P0 C RT
lg P0 C / 2.303RT
第三节 液体的着火
一、可燃的液体的引燃、火焰传播速度的影响因素 二、可燃的液体的自燃、自燃点及影响因素 三、同系物自然点的变化规律
一、可燃的液体的引燃
可燃液体蒸气和空气的混合物在一定温度下，与火源接触发生连续燃烧的现象
（一）引燃的条件 （可燃液体的蒸发速率大小）
实如际果液引体燃蒸成发功速，度则：液体c液接G体l受 的f到蒸的Q发E总热热Ql量
火灾发展的规律
第四章 可燃气体的燃烧 第五章 可燃液体的燃烧 第六章 可燃固体的燃烧
第五章 可燃液体的燃烧
第一节 液体的蒸发 第二节 闪燃与爆炸温度极限 第三节 液体的着火 第四节 可燃液体稳定燃烧 第五节 沸溢和喷溅 第六节 液滴的蒸发和燃烧
第一节 液体的蒸发
一、液体蒸发过程 二、蒸气压 三、蒸发热 四、液体的沸点