南京工业大学燃烧与爆炸理论 第二章 燃烧及其灾害

第二章

燃烧及其灾害

第一节一、燃烧的定义

燃烧条件

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。 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)。 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 下限(LFL) 上限(UFL) 体积% 体积% 5.0 3.0 2.7 2.5 3.6 15 12.4 36 100 100 丙烷 甲苯 氯乙烯 甲醇 乙醇 下限(LFL) 上限(UFL) 体积% 体积% 2.1 1.2 3.6 6.7 3.3 9.5 7.1 33 36 19

物质

物质

甲烷 乙烷 乙烯 乙炔 氧化乙烯

一氧化碳 硫化氢 氢

12.54.0 4.0

7444 75

二乙醚丙酮 氨

1.92.6 15

3613 28

表2-2 燃烧极限和爆炸极限差别较大的常见气体比较 下限 (LFL),体积% 混合物 H2-O2 H2-空气 CO-O2(潮湿) (CO+ H2)-空气 C2H2-空气 C4H10O (乙醚-O2) 燃烧 4.65 4.0 15.5 12.5 2.5 2.1 爆轰 15 18.3 38 19 4.2 2.6 上限(UFL),体积 % 爆轰 90 59 90 58.7 50 40 燃烧 94 74 93.9 74.2 80 82

C4H10O-空气

1.85

2.8

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)。

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氧气的量 燃料的量 氧气的量 氧气的量 LFL LFL z 燃烧反应物总量 燃烧反应物总量 燃料的量 燃料的量

LOC

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；