化工防火防爆技術(shù) |消防知識(shí)
發(fā)布日期:2016-07-19 06:49:11
一、燃燒與燃燒條件
1、燃燒:是可燃物質(zhì)(氣體、液體或固體)與氧或氧化劑發(fā)生伴有放熱和發(fā)光的一種激烈的化學(xué)反應(yīng)。
不僅可燃物質(zhì)與氧化合的反應(yīng)屬于燃燒,要某些情況下,沒(méi)有氧參加的反應(yīng),也是燃燒,如金屬鈉在氯氣中燃燒、熾熱的鐵在氯氣中燃燒所發(fā)生的激烈氧化反應(yīng),并伴有光和熱發(fā)生因此也是燃燒。
2、燃燒條件:燃燒三要素,
(1)有可燃物質(zhì)存在(固體燃料如煤、液體燃料如汽油、氣體燃料如甲烷等)。
(2)有助燃物質(zhì)存在,通常的助燃物質(zhì)有空氣、氫、氧、氯等。
(3)有點(diǎn)火源(即導(dǎo)致燃燒的能源)的存在。如撞擊、摩擦、明火、高溫表面、發(fā)熱自燃、絕熱壓縮、電火花、光和射線等。
燃燒三要素缺少任何一個(gè),燃燒便不能發(fā)生。有時(shí)即使這三要素都存在,但其中某些條件達(dá)不到一定程度,如可燃物未達(dá)到一定的深度、助燃物數(shù)量不夠、點(diǎn)火源不具備足夠的溫度或熱量,也不會(huì)發(fā)生燃燒。(如氫氣在空氣中的深度低于4%時(shí),便不能點(diǎn)燃;一般可燃物質(zhì)在含氧量低于14%的空氣中不能燃燒;一根火柴點(diǎn)不燃一堆煤等。)
二、燃燒的過(guò)程和形式
可燃?xì)怏w最易燃燒,只要達(dá)到其本身氧化分解所需要的熱量,便能燃燒,燃燒速度很快。
液體可燃物在火源的作用下,首先發(fā)生蒸發(fā),然后蒸氣再氧化分解,進(jìn)行燃燒。
固體燃燒物分為簡(jiǎn)單物質(zhì)和復(fù)雜物質(zhì)。
1.燃燒的形式
簡(jiǎn)單物質(zhì),如硫、磷等,受熱后首先熔化,然后蒸發(fā)、燃燒。
復(fù)雜物質(zhì)在受熱時(shí)先分解成氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物,然后氣態(tài)產(chǎn)物和液態(tài)產(chǎn)物的蒸氣著火燃燒。
按參與燃燒反應(yīng)相態(tài)的不同,燃燒可分為均一系燃燒和非均一系燃燒;
均一系燃燒指燃燒反應(yīng)在同一相中進(jìn)行;
非均一系燃燒指在不同相內(nèi)進(jìn)行的燃燒,固體的燃燒均屬于非均一系燃燒。
根據(jù)可燃?xì)怏w的燃燒過(guò)程不同,分
混合燃燒;將可燃?xì)怏w預(yù)先同助燃劑—空氣或氧氣混合,然后進(jìn)行的燃燒。
擴(kuò)散燃燒;可燃性氣體分子與助燃?xì)怏w(氧)分子由于擴(kuò)散,邊混合邊燃燒,這種形式叫做擴(kuò)散燃燒。
混合燃燒反應(yīng)迅速,溫度高,火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?。通常的爆炸反?yīng)即屬于這一類。
蒸發(fā)燃燒,在可燃液體燃燒中,通常不是液體本身燃燒而是由液體產(chǎn)生的蒸氣進(jìn)行燃燒。這種形式的燃燒叫做蒸發(fā)燃燒。像硫磺、萘等一類可燃性固體的燃燒是先受熱熔融成液體,液體再蒸發(fā)成氣體而后燃燒,這類燃燒也叫蒸發(fā)燃燒。
蒸發(fā)燃燒和分解燃燒均有火焰產(chǎn)生,屬于火焰型燃燒。當(dāng)可燃固體燃燒到最后,分解不出可燃?xì)怏w時(shí),只剩下碳,此時(shí)沒(méi)有可見(jiàn)火焰,燃燒轉(zhuǎn)為表面燃燒。這種燃燒又叫均熱型燃燒。金屬的燃燒就是一種表面燃燒。
2.閃燃與閃點(diǎn)
當(dāng)火焰或熾熱物體接近易燃或可燃液體時(shí),液面上的蒸氣與空氣混合物會(huì)發(fā)生瞬間火苗或閃光,這種現(xiàn)象稱為閃燃。
閃點(diǎn)是易燃液體表面揮發(fā)出的蒸氣足以引起閃燃時(shí)的最低溫度。閃點(diǎn)與物質(zhì)的濃度,物質(zhì)的飽和蒸氣壓有關(guān)。物質(zhì)的飽和蒸氣壓越大,其閃點(diǎn)越低。閃點(diǎn)越低,火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。
兩種可燃液體的混合物的閃點(diǎn),一般在這兩種液體閃點(diǎn)之間,并低于這兩種物質(zhì)閃點(diǎn)的平均值。
3.自燃與自燃點(diǎn)
自燃是可燃物質(zhì)自發(fā)著火的現(xiàn)象??扇嘉镔|(zhì)在沒(méi)有外界為源的直接作用下,常溫中自行發(fā)熱,或由于物質(zhì)內(nèi)部的物理(如幅射、吸附等)、化學(xué)(如分解、化合)、生物(如細(xì)菌的腐敗作用)反應(yīng)過(guò)程所提供的熱量聚積起來(lái),使其達(dá)到自燃溫度,從而發(fā)生自行燃燒。
可燃物質(zhì)在沒(méi)有外界火花或火焰的直接作用下能自行燃燒的最低溫度稱為該物質(zhì)的自燃點(diǎn)。自燃點(diǎn)是衡量可燃性物質(zhì)火災(zāi)危險(xiǎn)性的又一個(gè)重要參數(shù),可燃物的自燃點(diǎn)越低越易引起自燃,其火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。
自燃又分為受熱自燃和自熱自燃。
受熱自燃是可燃物質(zhì)在外界熱源作用下,溫度升高,當(dāng)達(dá)到其自燃點(diǎn)時(shí),即著火燃燒。在化工生產(chǎn)中,可燃物由于接觸高溫表面、加熱和燒烤過(guò)度、沖擊摩擦,均可導(dǎo)致自燃。
自熱自燃的原因有氧化熱、分解熱、聚合熱、發(fā)酵熱等。自熱燃燒的物質(zhì)可分為四類:
⑴自燃點(diǎn)低的物質(zhì),如磷、磷化氫等在常溫下即可自燃。
⑵遇空氣、氧氣會(huì)發(fā)生自燃的物質(zhì),如油脂類。浸漬在棉紗、木屑中的油脂,很容易發(fā)熱自燃。又如金屬粉塵及金屬硫化物(像硫化鐵)極易在空氣中自燃。在化工廠和煉油廠里,由于有硫化物(H2S)的存在,鐵制的設(shè)備和窗口易受到腐蝕而生成硫化鐵,硫化鐵與空氣接觸便能自燃。如果有可燃?xì)怏w存在,則容易形成火災(zāi)和爆炸。
⑶自然分解發(fā)熱物質(zhì),如硝化棉。
⑷產(chǎn)生聚合、發(fā)酵熱的物質(zhì),如潮濕的稻草、木屑堆積在一起,由于細(xì)菌作用,產(chǎn)生熱量,若熱量不能及時(shí)散發(fā),則溫度逐漸升高,最后達(dá)到自燃點(diǎn)而自燃。
影響物質(zhì)自燃點(diǎn)的因素很多。如壓力、濃度、催化劑等。
壓力對(duì)物質(zhì)的自燃點(diǎn)影響大且成反比,壓力越高,自燃點(diǎn)越低。如苯在常壓下自燃點(diǎn)為680℃,在10個(gè)大氣壓下為590℃,在25個(gè)大氣壓下為490℃。
可燃?xì)怏w與空氣混合時(shí)的自燃點(diǎn)隨其濃度的變化而變化。當(dāng)混合物的比例符合該物質(zhì)氧化反應(yīng)的化學(xué)計(jì)算量(理論量)時(shí),其自燃點(diǎn)最低?;旌蠚怏w中氧的濃度增高,其自燃點(diǎn)降低。
活性催化劑(正催化劑)能降低物質(zhì)的自燃點(diǎn),而鈍性催化劑(負(fù)催化劑)卻能提高物質(zhì)的自燃點(diǎn)。例如,汽油中加入的抗震劑四乙基鉛,就是一種鈍性催化劑。