南京工业大学燃烧与爆炸理论-第二章-燃烧及其灾害
第2章 火灾燃烧基础PPT课件
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• 链式反应速度： • 链式反应速度可按下式进行分析:
• 式中：F (c)为链式反应物浓度函数；fs为游离基在器壁上 销毁因素；fg为游离基在气相中销毁因素；Ac为反应物温 度有关系数(倒数)；δ为链分支数，直链，δ= 1，分支链 δ > l。
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2.1 燃烧基础
•（二）物质燃烧的条件
1. 物质燃烧的必要条件 就客观而言，物质燃烧的基本条件是：必须具有可燃剂、氧化 剂及热源（温度、点火源)，如图2-4所示的燃烧三角形。从现 代燃烧理论的角度分析，燃烧的必要条件除了上述的三点外， 还必须保持参与燃烧物质的链式反应未受到抑制，如图2-5所 示的燃烧四面体同时存在。
• 影响链式反应速度因素分析;当反应物的浓度和温度增加 时，链式反应速度增加，链式反应速度与链的形式有关。 分支链式反应速度快，直链链式反应速度慢。当 fs+Ac(1δ) 0 时，v变为无穷大，体系将发生爆炸。
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➢直链反应
反应活化中心不增殖。如反应：
Ea＝25kJ／mol
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（2）链引发--由反应物分子生成自由基的反应。 当游离基在少量外能作用下被激活后导致游离基 活化反应，物质连锁反应开始。这些外能如加 热、光照射、放射性照射、催化作用等。
❖自由基的生成 ✓光解
C2l 热2C3H
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3.几种典型的支链反应
1）、氢氧的燃烧 反 应机理
燃烧与爆炸理论复习提纲及知识点
《燃烧与爆炸理论》复习提纲第二章 燃烧基本原理1、燃烧的定义、充分条件及极限值。
• 燃烧是伴随有发光、放热现象的剧烈的氧化反应。
• 充分条件：一定量燃料、一定量助燃剂（氧化剂）、一定能量点火源三者相互作用• 极限值:在一定温度、压力下，可燃气体或蒸气在助燃气体中形成的均匀混合系被点燃并能转播火焰的浓度范围。
2、灭火的四种方法。
（1）冷却法。
将灭火剂直接喷到燃烧物上，使燃烧物质的温度降低到燃点之下，停止燃烧。
（2）隔离法。
将火源处及其周围的可燃物质撤离或隔开，使燃烧因与可燃物隔离而停止。
（3）窒息法。
阻止空气流入燃烧区或用不燃烧物质冲淡空气，使燃烧物质得不到足够的氧气而熄灭。
(4)抑制法使灭火剂参与到燃烧反应中去，它可以销毁燃烧过程中产生的游离基，形成稳定分子或低活性游离基，从而使燃烧反应终止。
3、火灾的危险性。
火灾的热辐射造成烧伤；火场中由于氧气含量降低而造成窒息作用；燃烧产生的有毒烟气造成毒害作用；建筑倒塌造成的二次伤害。
4、闪燃、着火、自燃的定义。
闪燃：在一定温度下，可燃性液体（包括少量可熔化的固体，如萘、樟脑、硫磺、沥青等)蒸气与空气混合后，达到一定浓度，遇点火源产生的一闪即灭的燃烧现象。
着火：可燃物质在与空气并存条件下，遇到比其自燃点高的点火源使开始燃烧，并在点火源移开后仍能继续燃烧，这种持续燃烧(不小于5秒)的现象叫着火。
自然：可燃物在没有外部火花、火焰等点火源的作用下，因受热或自身发热并蓄热而发生的自然燃烧现象。
5、自燃的分类，会举例说明。
• 受热自燃：可燃物质在外部热源作用下，使温度升高，当达到其燃点时，即着火燃烧的现象。
（汽车自燃）• 自热自燃：可燃物质在没有外部热源影响下，由于物质内部所发生的化学、物理或生物过程而产生热量，这些热量在适当条件下会逐渐积聚，使物质温度升高，达到自燃点而燃烧的现象。
（黄磷自燃）6、活化能理论、过氧化物理论、链式反应理论。
链式反应理论的历程、分类，会举例说明。
燃烧与爆炸理论2PPT课件
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（2）闪燃火灾 泄漏后已经形成气云再点火，则称闪燃火灾，
又称气云火灾，此时不会产生显著的超压。如果有 显著的超压，则叫气云爆炸。
在石化工业企业中，经常发生因泄漏而形成闪 燃火灾的事故，如果是泄漏立即点火，则气云尺寸 可能不大；假如是气云扩散一段时间再点火，则会 形成明显的闪燃火灾。1951年和1984年曾经分别在 新泽西和墨西哥发生过严重的具有很大破坏力的闪 燃火灾。
阶段被动量控制； 第二阶段主要受浮力和燃烧过程控制； 第三阶段，随着燃烧的完成，由于浮力的作用，
爆炸造成当班的6名工人中5人死亡、1人失踪，事故 还造成60多人不同程度受伤。
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秦皇岛骊骅淀粉车间爆炸
2010年2月24日16时许，河北省秦皇岛骊骅淀粉股份有限公司淀粉 四车间发生爆炸，事故发生时现场共有107人，其中39人平安，19人 死亡，49人受伤，其中8人伤势较重。
农业产业化国家重点龙头企业、中国淀粉糖行业前20名、是中国淀粉及淀粉 行业中综合生产能力最大、经济效益最好的重点骨干企业之一。现有员工3300人， 总资产10亿元人民币。
E a E m e SD E s (1 - e-SD )
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2.1.2 泄漏火灾
描述火灾的完整模型应包括如下一些参数： 火焰形状及尺寸；热释放速率；热辐射；火焰温度；
火焰发射率；表面发射功率；形状因子。 （1）辐射传热
泄漏火灾中最主要的传的热方式是辐射方式。 火焰辐射热计算式：E=εσT4=Qr/Af
火焰传播速度yf将与容器的尺寸无关。 （3）燃烧速度
油池火灾，如果使用固体火焰传播模型，则必 须知道火焰的几何特征（直径、高度）。
燃烧与爆炸理论A
南京工业大学燃烧与爆炸理论试题（A）卷（闭）2009--2010 学年第一学期使用班级安全工程0601，0602班级学号姓名1.燃烧四面体包括可燃物、、点火源和。
2.阴燃与有焰燃烧的区别是，与无焰燃烧的区别是。
3.安全液封一般安装在与生产设备或气柜之间。
一般用作为阻火介质。
4. 发生阴燃的内部条件是：可燃物必须是受热分解后能产生的固体物质。
5.我们通常用来衡量爆炸强度的尺度的参数是。
6.根据燃烧四面体，人们提出了四种灭火方法，它们分别是隔离法、、冷却法和。
7.根据燃烧过程的不同可以把可燃气体的燃烧分为预混燃烧和燃烧两种。
8.谢苗诺夫热自燃理论适用于解释的热自燃过程。
9.火焰在预混气中的传播形式分为和两种类型。
10.爆炸防护的方法主要有、和。
11.对于疏水性粉尘，水的存在会其爆炸危险性；对于导电性不良的粉尘，由于缺水而处于干燥状态时会其爆炸危险性。
12.在爆炸性物质的处理过程中，如果其中含有微小气泡时，有可能会受到导致意想不到的爆炸事故。
13.BLEVE 是指。
14.隔爆型防爆电气设备是根据原理设计的。
15.物质温度虽已达到理论上的自燃点，但并不立即着火，而要经过若干时间才会出现火焰，这段时间称为。
16.根据爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的有关规定，爆炸性物质按它们的物态共分为三大类，分别是Ⅰ类：矿井甲烷；Ⅱ类：工厂爆炸性气体、蒸气和薄雾；Ⅲ类：。
17.连接可燃性图表中的任意两点A（代表混合气A）和B（代表混合气B），那么沿直线AB从点 A 到点 B 的过程代表着化工操作中的过程。
18.采用开杯闪点测定仪测得的闪点要比采用闭杯闪点测定仪测得的闪点的值要偏。
19.惰化可分为真空惰化、压力惰化、真空-压力联合惰化、惰化以及惰化五种类型。
20.带电体上静电电量泄漏到原来一半所需要的时间叫；其值越大，说明其危险性越。
二、简答题（每小题 5 分，共25 分）1.什么是燃烧的链锁反应理论？并以氢气在氯气中的燃烧为例进行说明。
化工安全 第二章-燃烧与爆炸教材
火源
(1)明火
在易燃液体装置附近，严禁明火。
为了防火安全，常常用隔墙的方法实现充分隔 离。隔墙一般推荐使用耐火建筑，即礴石或混凝土的 隔墙。
第二章 燃烧与爆炸
本章学习目的与要求：
通过本章学习，掌握燃烧要素；燃烧 类型。了解燃烧过程。理解燃烧的过氧化 物理论；燃烧的连锁反应理论。掌握燃烧 温度；燃烧速率；燃烧热等。
第二章 燃烧与爆炸
第一节 第二节 第三节 第四节
燃烧及其特性 燃烧机理 燃烧一、燃烧概述
(3)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。自燃的最低温 度称为自燃点。物质 自燃有受热自燃和自热自燃两种类型。
①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。因此，受热自燃 的两个条件为：有外部热源和有热量蓄积的条件。
②自热自燃。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，达到其自燃点而燃烧，称为自热燃烧。 自热 自燃的三个条件：比较容易产生反应热的物质（如氧化热, 发酵热等）、具有比较大的比表面积和良好的绝热保温性、 产生的热量大于向环境散发的热量。
易燃液体在应用时需要采取限制措施。在加工 区，即使运输或贮存少量易燃液体，也要用安全罐盛 装。在火灾中，防止火焰扩散是绝对必要的。所有罐 都应该设置通往安全地的溢流管道，因而必须用拦液 堤容纳溢流的燃烧液体，否则火焰会大面积扩散，造 成人员或财产的更大损失。
物质燃烧过程的温度变化历程 T
《燃烧与爆炸理论》课程教学大纲
四川大学课程教学大纲一、课程信息课程名称：燃烧与爆炸理论/Theory of Combustion and Explosion学时：68学分：4适用专业：安全工程，化工、机械、环境类相关专业开课单位：四川大学化学工程学院过程装备与安全工程系二、课程的性质、任务和目的《燃烧与爆炸理论》是“安全工程”专业基础课程之一，也是一门内容丰富的学科。
火，可促进人类进步、给人类带来文明，但也能给人类造成灾难。
世界上，每年发生的各种火灾与爆炸不知要毁掉多少的生命财产。
因此，为了预防与减少因火灾与爆炸造成的生命与资源的损失，研究、了解燃烧与爆炸理论很有必要。
课程目的是：1、为学生学习后续课程（安全工程与危险性评价、事故调查与分析技术、安全管理学等相关课程）奠定必备的基础。
2、使通过本课程的学习，能使学生获得必要的燃烧与爆炸理知识和安全防护知识，具备对一般的化工、矿山安全生产进行分析问题和解决问题的能力。
三、教学基本要求本课程要求学生在基本知识、基本方法、工程应用三个方面掌握的重点是：基本知识：燃烧理论爆炸理论爆炸参数的计算燃烧、爆炸物理参数的测定燃烧、爆炸的预防灭火及灭火设施使学生了解气体燃烧与爆炸、可燃液体和可燃固体燃烧、粉尘爆炸与粉尘火灾、自燃物的热自燃与热爆炸及其它类型的燃烧与爆炸基理，让学生撑握防火防爆技术。
基本方法：教学、实验、实习、科研工程应用：火灾与爆炸危险源的识别与评价火灾与爆炸危险的预防安全效益评价防火防爆设计四、教学内容及学时分配五、教材及教学参考书1、崔克清燃烧爆炸理论与技术北京：化学工业出版社，2007教学参考书：2、冯肇瑞杨有启化工安全技术手册.北京：化学工业出版社，19933、张应立张莉工业企业防火防爆.北京：中国电力出版社，2003六、成绩评定平时成绩：30%期末考试：70%。
南京工业大学工程燃烧学
第一章绪论第一节能源的分类转化和利用的层次，一次能源（可再生能源、非可再生能源）、二次能源和终端能源。
在当代人类社会经济生活中的地位，常规能源和新能源。
使用中对环境的影响，清洁能源和非清洁能源。
性质和利用方式，燃料能源（矿物、生物质、化工、核）和非燃料能源燃烧，有强烈发光和放热的氧化反应。
燃烧现象是流动、传热、传质和化学反应同时发生又相互作用的复杂物理化学现象。
伴随着化学反应、传热和传质。
第二节燃烧的分类化学反应传播的特性和方式，缓燃（普通燃烧）、强烈热分解、爆震。
是否有火焰，有火焰、无火焰（特点：容积释热）。
燃料和氧化剂是否预先混合，预混燃烧、非预混（扩散）燃烧、预混-非预混燃烧。
按燃料相态，气体燃料燃烧、液体燃料燃烧、固体燃料燃烧（层状/火床燃烧、流化床/沸腾燃烧、火室/悬浮燃烧）。
第三节工程燃烧设备的基本性能要求燃烧热强度高（炉膛）、燃烧效率高（燃料）燃烧稳定性好、安全性好使用寿命长、燃烧产物的污染排放低、管理维护方便。
第二章燃料概论第一节燃料的概念与分类燃料，用以产生热量或动力的可燃性物质。
分类，按状态，固体燃料、液体燃料、气体燃料；按获取方法，天然燃料、人工燃料；按能量释放方式，化学燃料、核燃料。
第二节燃料的组成和特性组成和分析，工业分析法（M（水分）+A（灰分）+V（挥发份）+FC（固定碳）=100）；元素分析法（C+H+O+N+S+A+M=100）；成分分析法）成分基准热值Q，单位质量或单位体积的燃料，在完全燃烧情况下所释放出的热量。
（s、l，kJ/kg；g，kJ/m3）高位热值/总发热量，包含产物水的汽化潜热；低位热值，不包含产物水的汽化潜热。
成分基准的换算第三节固体燃料（煤）煤的种类（泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤）挥发份，碳化程度浅的煤挥发份产率高，挥发份高，着火点低容易引燃和烧尽。
焦炭特性（焦结性），挥发份高焦结性差，随着挥发份减少，焦结性增强，挥发份过少时焦结性又有所降低。
其他使用性能，着火性、可磨性、热性质、热稳定性（耐热性）、结渣性。
2第二章 燃烧与爆炸
① 液体燃烧的质量速度
以容器每平方米面积上每小时燃烧掉液体的质
量来表示，单位是kg/m2· h；
② 液体燃烧的直线速度
以每小时燃烧掉容器内液体的高度来表示，单
位是cm/h。
液体的燃烧速度还与液体的初温、容器的大小、 液体的热容、蒸发潜热、火焰的辐射强度、液面的 高低和液体中水分的含量等有关。
2.3.3 可燃固体的燃烧速度
源作用下由液体蒸发所产生的蒸汽与氧发生反应以
至着火燃烧，亦称为蒸发燃烧。
C）固体燃烧 固体燃烧又分为分解燃烧和表面燃烧。 ①分解燃烧 简单固体可燃物质，像硫在燃烧时，先受热熔 化(并有升华)继而蒸发生成蒸汽而燃烧；复杂固体 物质，如木材，燃烧时先是受热分解，生成气态和
液态物质，然后由气态物质和液态物质的蒸汽与氧
化学、或生化过程而产生热量，并逐渐积聚，以致
使可燃物温度达到自燃点而着火燃烧。
① 自热自燃的条件
a 必须是较易发生放热反应的物质；
b 要有较大的比表面积或呈多孔隙状；
c 热量产生的速度必须大于向环境散发的速度。
② 自热自燃的几种类型 a 由氧化热积蓄引起的自燃。 如含油破布、棉纱、木屑等有很大的氧化表面
要比开杯式测得的数值低。
f 大气压力的影响。
高于1个大气压测得的闪点值偏低；低于1大气压
测得的闪点值偏高。因此要按实际气压进行温度修正。 （三）自燃 可燃物质在外部热源的作用下或自行发热而引
起燃烧的现象叫自燃。
可燃物质产生自燃的最低温度叫自燃点，也称
引燃温度。
1）受热自燃和自热自燃 A）受热自燃。是指可燃物受外部传热影响而 使温度上升，达到自燃点而着火燃烧。 物质发生受热自燃取决于两个条件：一是要有 外部热源；二是有热量积蓄的条件。 B）自热自燃。是指因可燃物内部发生物理、
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三、燃烧条件的应用
（一）防火方法 （二）灭火方法
（一）防火方法
1．控制可燃物
• 燃料是燃烧发生最根本的要素，因此消 除或控制燃料是防火的根本措施。
2．隔绝空气
• 将空气、氧气、或其他助燃物质与可燃 性气体、液体或固体隔绝，避免相互接 触，可以避免发生燃烧或爆炸。
一氧化碳 硫化氢 氢
下限(LFL) 上限(UFL)
体积%
体积%
物质
5.0
15 丙烷
3.0
12.4 甲苯
2.7
36 氯乙烯
2.5
100 甲醇
3.6
100 乙醇
12.5 4.0 4.0
74 二乙醚 44 丙酮 75 氨
下限(LFL) 上限(UFL)
体积%
体积%
2.1
9.5
1.2
7.1
3.6
33
6.7
36
• 在上限与下限之间的浓度，则称为可燃 物的燃烧范围。
1. 燃烧极限
• 一般燃烧下限比燃烧上限更重要，表示 可以发生燃烧的燃料的最低浓度。
• 不过，有些物质的燃烧上限几乎是百分 之百，如乙炔、氧化乙烯，即使没有空 气，也能燃烧。
表2-1某些可燃性气体和蒸气的燃烧极限数据
物质
甲烷
乙烷 乙烯 乙炔 氧化乙烯
第二章 燃烧及其灾害
第一节 燃烧条件
一、燃烧的定义
• 燃烧是可燃物质与助燃物质（氧或其他 助燃物质）发生的一种发光发热的氧化 反应。
• 在化学反应中，失掉电子的物质被氧化， 获得电子的物质被还原。
• 所以，氧化反应并不限于同氧的反应。
二、燃烧条件
（一）燃烧三角形
• 燃烧的本质因素是燃料、氧化剂和引燃 源。
爆炸危险性的一项重要参数。该能量越 小爆炸危险性就越大。
3．最小引燃能（MIE）
• 有实验研究表明混合物中压力增加时引 燃能降低；
• 氮气浓度增加时引燃能随之增加，表明 引燃能随氧气浓度降低而升高。
常见的主要引燃源
• 明火类，如吸烟、火柴、燃气炉、电焊 火花等；
• 冲击或摩擦类，如物体下落撞击产生火 花，物体之间摩擦生热或产生火花；
分析
• 罐体正通过一个短喷嘴进 行充装，此时易燃的醋酸 乙脂正在穿越空气下落到 罐体中，这无疑会在罐体 空气中形成小液粒和雾状 微粒。
例2-1
估算丁烷（C4H10）的LOC。
3．最小引燃能（MIE）
• 各种可燃性物质或爆炸性混合物，包括 粉尘，在外界火源作用下被引燃或引爆 时都存在一个最小的引燃能量或点燃能 量，称为最小引燃能（MIE）。
3.最小引燃能（MIE）
• 低于这个能量就不会发生燃烧或爆炸。 • 因此，最小引燃能是表示可燃性混合物
• 罐体，称重称和泵都是接地的，但是充 装嘴，软管组件（和金属重物）没有做 等电位连接和接地，它们被合成橡胶充 装软管隔绝起来。
• 静电可能积聚在了这些部件上，并对不 锈钢罐体放电，产生了火花，而点燃了 在充装过程中积聚在充装口附近的气体。
你知道吗？
• 当液体通过管道，阀门和其它设备时， 会产生静电。
• 针对易燃材料处理，要确保可导电的管 道和设备的等电位连接和接地，设计正 确。它包括容器、泵，管道，阀门，喷 嘴，仪表探头，充装管和充装嘴，桶和 可移动的容器，以及其它的可导电的设 备。
你能做什么？
• 要确保定期地检查你工厂的接地连接情 况，以保证它们正常地工作。
• 当在向容器充装易燃液体时，要尽量减 小液体自由下落的高度，因为这种方式 会在液体中制造出静电。
3.3
19
1.9
36
2.6
13
15
28
表2-2 燃烧极限和爆炸极限差别较大的常见气体比较
混合物
H2-O2 H2-空气 CO-O2（潮湿） (CO+ H2)-空气 C2H2-空气 C4H10O (乙醚-O2) C4H10O-空气
下限 (LFL),体积%
燃烧
爆轰
4.65
154.018.31.53812.5
3．消除或控制点火源
• 虽然并不是所有可燃物质的燃烧都需要 火源，但绝大多数火灾是由于火源的存 在而引发的，因此消除或控制火源对防 火极其重要。
• 火源的种类很多，实际引发火灾的火源 情况更是千差万别，非常复杂。
某化学品分配站发生系列爆炸
分析
• 在罐体的充装口附近形成过爆炸性蒸气 和空气的混合物。
常见的主要引燃源
• 高温类，如高温蒸汽管道表面、加热炉 和加热釜等高温物体及其表面；
• 静电类，包括静电放电、静电火花等。
常见的主要引燃源
• 普通的火花塞放出的能量约为25mJ， • 在地毯上行走摩擦产生的静电能量可达
22mJ。
（二）燃烧四面体
• 根据燃烧的链琐反应理论，很多燃烧的发生 和持续有游离基（自由基）作“中间体”，
• 这三个因素就是我们通常所说的燃烧三 要素。
1. 燃烧极限
• 在可燃性气体混合物中，可燃气体与空 气（或氧气）的比例只在一定的范围内 才可以发生燃烧。
• 高于或低于这个范围都不会燃烧。
1. 燃烧极限
• 通常，把1个大气压下可燃气体在其与空 气的混合物中能发生燃烧的最低体积浓 度称为燃烧下限（LFL），而将最高体积 浓度称为燃烧上限（UFL）。
19
2.5
4.2
2.1
2.6
1.85
2.8
上限(UFL),体积 %
爆轰
燃烧
90
94
59
74
90
93.9
58.7
74.2
50
80
40
82
4.5
36.5
2．极限氧浓度
• 对可燃性气体而言，并不是在任何氧浓度 下都可以发生燃烧，存在一个可引起燃烧 的最低氧浓度，即极限氧浓度（LOC）。
• 也称为最小氧浓度（MOC），或者最大安 全氧浓度（MSOC）。
• 正确的等电位连接和接地保证了静电不 会积聚并引起火花。
• 静电火花可以点燃许多易燃蒸气和空气 的混合物。
你知道吗？
• 等电位连接 就是电气连接可导电物体， 以使这些物体间电势相等，而防止火花。
你知道吗？
• 接地 就是将可导电物体与地连接，以 释放积聚的静电和其它来源的电荷。
你知道吗？
你能做什么？
2．极限氧浓度
• 各种可燃性气体的极限氧浓度在不同的 惰性气体中是不同的。
• 可以由燃烧下限来计算极限氧浓度
L O 燃 氧 C烧 气 反 燃 的 燃 应 烧 量 料 物 燃 氧 反 的 总 料 气 应 量 L 量 F 燃 氧 的 的 物 L料 气 量 量 总 Lz F 的 的 量 L