《可燃性气体》PPT课件.ppt

可燃性气体,一、危险化学品：GB6944-86危险货物分类和品名编号、GB12268-90危险货物品名表与GB13690-92常用危险化学品分类及标志，将其分为八大类。（1）爆炸品 爆炸品指在外界作用下(受热与撞击等)能发生剧烈的化学反应，瞬间产生大量的气体和热量，使周围的压力急剧上升，发生爆炸，对周围环境、设备、人员造成破坏和伤害的物品。分为5项，3项为危险化学品，另外2项指弹药等。第1项：具有整体爆炸危险的物质和物品，如高氯酸。第3项：有燃烧危险和较小爆炸危险物质和物品，如二亚硝基苯；第4项：无重大危险的爆炸物质和物品，如四唑并-1-乙酸。（2）压缩气体和液化气 指压缩的、液化的或加压溶解的气体。这类物品当受热、撞击或强烈震动时，容器内压力急剧增大，致使容器破裂，物质泄漏、爆炸等，分为3项。,第1项：易燃气体，如氨气、一氧化碳、甲烷等。第2项：不燃气体(包括助燃气体)，如氮气、氧气等。第3项：有毒气体，如氯(液化的)、氨(液化的)等。（3）易燃液体 本类物质在常温下易挥发，其蒸气与空气混合能形成爆炸性混合物，分为3项：第1项：低闪点液体，即闪点低于-18的液体，如乙醛、丙酮等。第2项：中闪点液体，即闪点在-1823的液体，如苯、甲醇等。第3项，高闪点液体，即闪点在23以上的液体，如环辛烷、氯苯、苯甲醚等。（4）易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品 这类物品易于引起火灾，按它的燃烧特性分为3项：第1项：易燃固体，指燃点低，对热、撞击、摩擦敏感，易被外部火源点燃，迅速燃烧，能散发有毒烟雾或有毒气体的固体。如红磷、硫磺等。第2项：自燃物品，指自燃点低，在空气中易于发生氧化反应放出热量，而自行燃烧的物品。如黄磷、三氯化钛等。,第3项：遇湿易燃物品，指遇水或受潮时，发生剧烈反应，放出大量易燃气体和热量的物品，有的不需明火，就能燃烧或爆炸。如金属钠、氢化钾等。（5）氧化剂和有机过氧化物 具有强氧化性，易引起燃烧、爆炸，按其组成分为2项：第1项：氧化剂，指具有强氧化性，易分解放出氧和热量物质，对热、震动和摩擦较敏感，如氯酸铵、高锰酸钾等。第2项：有机过氧化物，指分子结构中含有过氧键的有机物，其本身是易燃易爆、极易分解，对热、震动和摩擦极为敏感，如过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮等。（6）毒害品和感染性物品 指进入人(动物)肌体后，累积达到一定的量能与体液和组织发生生物化学作用或生物物理作用，扰乱或破坏肌体的正常生理功能，引起暂时或持久性的病理改变，甚至危及生命的物品。如各种氰化物、砷化物、化学农药等等。,（7）放射性物品 放射性物品，它属于危险化学品，但不属于危险化学品安全管理条例的管理范围，国家还另外有专门的“条例”来管理。（8）腐蚀品 指能灼伤人体组织并对金属等物品造成损伤的固体或液体。这类物质按化学性质分3项：第1项：酸性腐蚀品，如硫酸、硝酸、盐酸等；第2项：碱性腐蚀品，如氢氧化钠、硫氢化钙等；第3项：其它腐蚀品，如二氯乙醛、苯酚钠等。,5,不燃气体（无毒、不燃气体，包括助燃气体）如：压缩空气、氮气等。,易燃气体，如：氢气、一氧化碳、甲烷等。,有毒气体（毒性指标同第六类）如：一氧化氮、氯气、氨等。,（符号：黑色或白色，底色：正红色）,（符号：黑色或白色，底色：绿色）,（符号：黑色，底色：白色）,第2类：压 缩 气 体 和 液 化 气 体,6,指易燃液体、液体混合物或含有固体物质的液体，但不包括由于其危险性已列入其它类别的液体。闭杯闪点等于或低于61。本类物质在常温下易挥发，其蒸气与空气混合能形成爆炸性混合物。按闪点分为以下三项：,低闪点液体：闪点18 如：乙醚（闪点为-45）乙醛（闪点为-38）等；中闪点液体：18闪点23 如：苯（闪点为-11）乙醇（闪点为12）等；高闪点液体：23闪点61 如：丁醇（闪点为35）氯苯（闪点为28）等。,第3类易燃液体,（符号：黑色或白色，底色：正红色）,7,第4类：易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品,本类物品易于引起和促成火灾，按其燃烧特性分为以下三项,易燃固体：指燃点低、对热、撞击、摩擦敏感，易被外部火源点燃，燃烧迅速，并可能散发出有毒烟雾或有毒气体的固体。如：红磷、硫磺等；,自燃物品：指自燃点低，在空气中易于发生氧化反应，放出热量，而自行燃烧的物品，如：白磷、三乙基铝等；,遇湿易燃物品：指遇水或受潮时，发生剧烈化学反应，放出大量的易燃气体和热量的物品。有些不需明火，即能燃烧或爆炸。如：钠、钾等。,（符号：黑色，底色：白色红条）,（符号：黑色，底色：上白下红）,（符号：黑色或白色，底色：蓝色）,8,第5类：氧化剂和有机过氧化物,本类物品具有强氧化性，易引起燃烧、爆炸。本类物品按其组成分为以下二项：,氧化剂 指处于高氧化态，具有强氧化性，易分解并放出氧和热量的物质。包括含有过氧基的无机物，其本身不一定可燃，但能导致可燃物的燃烧；与粉末状可燃物能组成爆炸性混合物，对热、震动或摩擦较为敏感，如：过氧化钠、高锰酸钾等；,有机过氧化物 指分子组成中含有过氧键的有机物，其本身易燃易爆、极易分解，对热、震动和摩擦极为敏感，如：过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮等。,（符号：黑色，底色：柠檬黄色）,（符号：黑色，底色：柠檬黄色）,工业燃爆危险品燃爆性,可燃性气体和蒸汽易燃和可燃液体可燃固体其他危险物质 自燃性物质 忌水性物质 氧化剂和有机过氧化物,燃烧的定义 强烈放热和发光的快速氧化反应过程。燃烧现象 火焰、放热 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的物理化学现象。,燃烧分类,（1）按化学反应传播的 特性和方式分,强烈热分解特点：化学反应在整个物质内部展开 反应速度与环境温度有关,缓燃（普通燃烧）特点：产生的能量通过热传导、热扩散及热辐射作用传入未燃混合物，逐层加热、逐层燃烧,爆震detonation 特点：冲击波对可爆震混合物一层层强烈冲击压缩作用使其发生高速化学反应,（2）按是否有火焰,有火焰 举例：火花点火发动机,无火焰特点：容积释热,（3）按燃料相态,气体燃料燃烧：燃烧相对简单,液体燃料燃烧：存在燃料雾化、蒸发、混合和燃烧,固体燃料燃烧：以煤为例，燃烧过程由预热、干燥、挥发分析出和焦碳生成、挥发分燃烧与焦碳燃烧等一系列阶段构成，是复杂的多相燃烧,（4）按燃料和氧化剂是否预先混合,预混燃烧,非预混燃烧,层流预混火焰湍流预混火焰,层流非预混火焰湍流非预混火焰,预混-非预混复合层流火焰：家用煤气灶,基于流动,动力燃烧,扩散燃烧,层 流,湍 流,过渡状态,湍流燃烧和扩散燃烧,湍流燃烧 层流燃烧扩散燃烧 预混燃烧,一、湍流燃烧 空气和可燃气的流动呈湍流状态的燃烧。,（一）层流和湍流,1、层流：流体质点在流动时，各层间互不相混，互不干扰，各自沿直线向前流动，称层流；2、湍流：流体质点在流动时，处于安全无规则的乱流状态，甚至出现旋涡，称湍流。3、判据雷诺数Re,湍流燃烧和扩散燃烧,一、湍流燃烧,（二）湍流燃烧特点,层流火焰与湍流火焰外形,湍流燃烧和扩散燃烧,一、湍流燃烧,（二）湍流燃烧特点,比层流火焰短火焰增厚发光区模糊有明显噪声,湍流燃烧和扩散燃烧,一、湍流燃烧,（三）湍流燃烧特点成因,1、湍流使火焰弯曲，增大了燃烧面积；2、湍流加剧了热和自由基的传递速度，使单位面积上的燃烧速度加快；3、湍流使已燃气、未燃气混合时间缩短。,湍流燃烧和扩散燃烧,一、湍流燃烧,（四）湍流火焰传播速度（ST）的实验结果,Re 0 4 8 12 16 20103,54321,Re数对火焰速度的影响,大尺度脉动,小,ST/SL,二、扩散燃烧,（一）扩散燃烧外形,空气 燃料 空气,过量供气火焰,供气不足火焰,二、扩散燃烧,（二）火焰横向物质浓度分布,燃料氧气产物量氮气,r 0 r,21%,79%,0%,火焰锋面 中心线 火焰锋面,二、扩散燃烧,（二）扩散火焰横向温度分布,T 0 T,T0,Tf,Tf,T,T,火焰锋面 中心线 火焰锋面,如火炬、气焊的火焰、燃气加热。可燃气体与空气在燃烧过程中混合，燃烧稳定，燃烧速度一般小于05ms。只要控制得当，就不会造成火灾。,可燃气体与空气在燃烧之前按一定比例均匀混合，遇火源发生爆炸式燃烧。,可燃气体凡是遇火，受热或与氧化剂接触能着火或爆炸的气体,预混的层流平面火焰和本生灯火焰示意图,三、火焰高度,（一）层流燃烧,容积流量一致时，喷嘴横截面积如何影响火焰高度？,V（m3/s）,三、火焰高度,（一）层流燃烧,可燃气流速一致时，喷嘴横截面积如何影响火焰高度？,u（m/s）,三、火焰高度,（一）层流燃烧,1mol可燃气完全燃烧需要氧气摩尔数不同，火焰高度如何变化？,A,B,1A+10O21B+1O2,三、火焰高度,（一）层流燃烧,环境供氧量变小，火焰高度如何变化？,氧气不足,氧气充足,喷流式燃烧,如果可燃气体处于压力而受冲击、摩擦或其他着火源作用，则发生喷流式燃烧。如气井的井喷火灾。这种形式的火灾，较难扑救，需较多救火力量和灭火剂，应设法断绝气源，使火灾彻底熄灭。特点：速度极快；较难扑灾。,井喷,中原油田采油厂井喷,四川宣汉县井喷现场,四川宣汉县井喷现场,可燃气体分类,按照爆炸下限分为两级一级：爆炸下限10，如氢气、甲烷、天然气等绝大多数气体均属此类。二级：爆炸极限10，如氨、一氧化碳等少数可燃气体属于此类。在生产或贮存可燃气体时，将一级可燃气体划为甲类火灾危险，二级可燃气体划为乙类火灾危险。,可燃气体检测仪,二、燃烧速率 气体燃烧速率 气体燃烧无需像固体、液体那样经过熔化、蒸发等过程，所以气体燃烧速率很快。气体的燃烧速率随物质的成分不同而异。单质气体如氢气的燃烧只需受热、氧化等过程；而化合物气体如天然气、乙炔等的燃烧则需要经过受热、分解、氧化等过程。所以，单质气体的燃烧速率要比化合物气体的快。在气体燃烧中，扩散燃烧速率取决于气体扩散速率，而混合燃烧速率则只取决于本身的化学反应速率。因此，在通常情况下，混合燃烧速率高于扩散燃烧速率。,气体的燃烧性能常以火焰传播速率来表征，火焰传播速率有时也称为燃烧速率。燃烧速率是指燃烧表面的火焰沿垂直于表面的方向向未燃烧部分传播的速率。在多数火灾或爆炸情况下，已燃和未燃气体都在运动，燃烧速率和火焰传播速率并不相同。这时的火焰传播速率等于燃烧速率和整体运动速率的和。管道中气体的燃烧速率与管径有关。当管径小于某个小的量值时，火焰在管中不传播。若管径大于这个小的量值，火焰传播速率随管径的增加而增加，但当管径增加到某个量值时，火焰传播速率便不再增加，此时即为最大燃烧速率。表41列出了烃类气体在空气中的最大燃烧速率。,表41 烃类气体在空气中的最大燃烧速率,气体的燃烧速度影响因素(1)气体的燃烧速度常以火焰传播速度来衡量。(2)单一化学成分的气体比复杂气体的燃烧速度快（受热、分解、氧化）。(3)动力燃烧速度大于扩散燃烧速度。(4)可燃气体混合物的火焰传播速度影响因素：跟浓度有关：完全反应浓度时，燃烧速度最大；惰性气体浓度：浓度增加，燃烧速减小初始温度下:T 0越高，燃烧速度越快在不同管道（D：管径）中传播：D 增加，燃烧速度增加,若D=Dmax 时,速度不再增大；D 减小，燃烧速度减小,若D=Dmin 时,燃烧速为0，停止传播，燃烧熄灭；,三、影响爆炸极限的因素,1.温度。温度越高，则爆炸下限越低，上限提高，爆炸极限范围扩大，爆炸危险性增加。2.氧含量。混合物中含氧量增加，爆炸极限范围扩大。例如氢与空气混合的爆炸极限为475，而氢与纯氧混合的爆炸极限为495。,三、影响爆炸极限的因素,3.惰性介质。掺入不燃烧的惰性气体，随着其百分数的增加，爆炸极限范围缩小，惰性气体的浓度提高到某一数值，亦可以使混合物变成不可爆炸。4.压力。压力对爆炸极限有很大影响，压力增大，爆炸极限范围也扩大，尤其是爆炸上限显著提高。原始压力增加，爆炸极限范围扩大，上限提高尤为显著，但下限变化不明显，且无规则，但原始压力减少时，爆炸极限范围缩小，压力将至某一数值时，上限和下限相会成一点，压力再减少，混合物不燃爆,此时对应的压力为爆炸的临界压力,如C2H2的临界压力为0.14MP。,三、影响爆炸极限的因素,5.容器或管道直径。容器或管道直径越小，火焰在其中越难蔓延，混合物的爆炸极限范围则越小。当容器直径小到某一数值时，火焰不能蔓延，可消除爆炸危险，这个直径称为临界直径。如甲烷的临界直径为0405mm，氢和乙炔为0102mm等。（可以用链式反应理论解释。）,各地燃气管道输送公司,三、影响爆炸极限的因素,6.着火源。能源强度越高，加热面积越大，作用时间越长，爆炸极限范围越宽。各爆炸性混合物都有一个最低引爆能量，即点火能量，它是指能引起爆炸性混合物发生爆炸的最小火源所具有的能量，它也是混合物爆炸危险性的一项重要的性能参数。爆炸性混合物的点火能量越小，其燃爆危险性就越大。火花的能量、热表面的面积、光、火源和混合物的接触时间等，对爆炸极限均有影响。,可燃气体在普通情况(20及101 325Pa)下的爆炸极限,四、评价燃爆危险性的技术参数,1.爆炸危险度。可燃气体或蒸气的爆炸危险性可以用爆炸极限和爆炸危险度来表示，爆炸危险度即是爆炸浓度极限范围与爆炸下限浓度之比值：,爆炸危险度,爆炸上限浓度爆炸下限浓度,爆炸下限浓度,几种典型气体的爆炸危险度,爆炸危险度说明：当气体或蒸气的爆炸浓度极限范围越宽，爆炸下限浓度越低，爆炸上限浓度越高时，其爆炸危险性就越大。,2.传爆能力。是爆炸性混合物传播燃烧爆炸能力的一种度量参数，用最小传爆断面表示。1)当火焰经过两个平面间的缝隙或小直径管子时，如果其断面小到某个数值，火焰即熄灭，称为缝隙隔爆。,四、评价燃爆危险性的技术参数,可燃气体或蒸气爆炸性混合物按照传爆能力的分级,2)火焰尚能传播而不熄灭的最小断面称为最小传爆断面。设备内部的可燃混合气被点燃后，通过25mm长的结合面，能阻止将爆炸传至外部的可燃混合气的最大间隙，称为最大试验安全间隙。,四、评价燃爆危险性的技术参数,可燃冰,四、评价燃爆危险性的技术参数,3.爆炸威力指数。可燃性混合物爆炸时产生的压力为爆炸压力，它是度量可燃性混合物将爆炸时产生的能量用于作功的能力，如果爆炸压力大于容器的极限强度，容器便发生破裂。爆炸威力指数最大爆炸压力爆炸压力上升速度,典型气体和蒸气的爆炸威力指数,四、评价燃爆危险性的技术参数,4.爆炸压力 可燃性混合物爆炸时产生的压力为爆炸压力，它是度量可燃性混合物将爆炸时产生的热量用于作功的能力。发生爆炸时，如果爆炸压力大于容器的极限强度，容器便发生破裂。各种可燃气体或蒸气的爆炸性混合物，在正常条件下的爆炸压力，一般都不超过1MPa，但爆炸后压力的增长速度却是相当大的。,几种可燃气体或蒸气的爆炸压力及其增长速度,四、评价燃爆危险性的技术参数,5.自燃点。是不固定的数值，受压力、密度、催化剂等因素的影响。一般规律为受压越高，自燃点越低；密度越大，自燃点越低；容器直径越小，自燃点越高。可燃气体在压缩过程中较容易发生爆炸，其原因之一就是自燃点降低的缘故。爆炸性混合气处于爆炸下限浓度或爆炸上限浓度时的自燃点最高，处于完全反应浓度时的自燃点最低。在通常情况下，都是采用完全反应浓度时的自燃点作为标准自燃点。应当根据爆炸性混合气的自燃点选择防爆电器的类型，控制反应温度。,为了使防爆设备的表面温度限制在一个合理的数值上，将在标准试验条件下的爆炸性混合物按其自燃点分为下列T1至T6六组,爆炸性混合物按自燃点分组,可燃气体在普通情况下的自燃点,四、评价燃爆危险性的技术参数,6.相对密度 d1，易均匀混合，易形成爆炸性混合物；d1，沿地面扩散，易形成积聚死角，如：地沟、地面等；d1，易扩散，且随风飘动，加速火焰蔓延与扩散；依据d，正确选择通风排气口的位置，确定防火间距以及防止火灾蔓延的措施等。,7.扩散性 可燃气体(蒸气)在空气中的扩散速度越快，火灾蔓延 扩展的危险性就越大。气体的扩散速度取决于扩散系数的大小。,四、评价燃爆危险性的技术参数,可燃气体的相对密度和标准状态下的扩散系数,8可压缩性和受热膨胀性 气体有很大的弹性。气体在压力和温度的作用下，容易改变其体积，受压时体积缩小，受热即体积膨胀。当容积不变时，温度与压力成正比，即气体受热温度越高，它膨胀后形成的压力也越大。理想气体状态方程式如下：p V=n R T 此式表明，盛装压缩气体或液体的容器(钢瓶)如受高温、日晒等作用，气体就会急剧膨胀，产生很大压力，当压力超过容器的极限强度时，就会引起容器的爆炸。,四、评价燃爆危险性的技术参数,(9)化学活泼性：活泼性越强，危险性越大；气态烃类分子结构中价键越多，活泼性越强，危险性越大；(10)带电性 可燃气体是电介质，有着极大的带电性；带电能力越强的气体，起火灾危险性就越大；,4、影响气体爆炸极限的因素(1)温度：T 增加，LX减小，LS增加，爆炸极限范围扩大，危险性增加。(2)氧含量：氧含量增加，爆炸极限扩大，尤其是爆炸上限增加明显。(3)惰性气体：惰气体积分数增加，爆炸极限范围缩小，当上升到某一数值，便不能爆炸。(4)压力：原始压力增加，爆炸极限范围扩大，上限提高尤为显著，但下限变化不明显，且无规则，但原始压力减少时，爆炸极限范围缩小，压力将至某一数值时，上限和下限相会成一点，压力再减少，混合物不燃爆,此时对应的压力为爆炸的临界压力,如C2H2的临界压力为0.14MP。,(5)容器：容器直径越小，混合物爆炸极限范围 变小。达到临界直径时，火焰不能蔓延。可消除爆炸危险对应的容器直径的火焰通道，即为临界直径，如CH4为。(6)能源：能源强度越高，加热面积越大，作用时间越长，则爆炸极限范围越宽。点火能量：混合物的最低引爆能量，其值越小，其燃爆危险性越大。,5、评价气体燃爆危险性的主要技术参数(1)爆炸极限：范围越宽，LX越低，LS越高，危险性越大(2)爆炸危险度(3)传爆能力：最小传爆断面：指爆炸性混合物的火焰尚能传播而不熄灭的最小断面。最大实验安全间隙：指设备内部的可燃混合气被点燃后，通过25mm长的接合面，能阻止将爆炸传至外部的可燃混合气的最大间隙。C 传爆能力的分级表：,(4)爆炸压力与威力指数：爆炸压力：它是度量可燃性混合物将爆炸时产生的热 量用于作功的能力。威力指数：反应爆炸对容器或建筑物冲击度的一个量，与最大压力和压力上升数率有关。(5)自燃点：受P、D、催化剂等因素的影响 P增加，T自减小；增加，T自减小；D增加，T自增加处于爆炸下限浓度或上限浓度时，T自最高，处在完全反应浓度时的T自最低。根据爆炸性混合物的自然点选择防爆电器的类型，控制反应温度，设计阻火器的直径，采取隔离热源的措施等。,(6)化学活泼性：活泼性越强，危险性越大；气态烃类分子结构中价键越多，活泼性越强，危险性越大；(7)相对密度：d=M/29d1，易均匀混合，易形成爆炸性混合物；d1，沿地面扩散，易形成积聚死角，如：地沟、地面等；d1，易扩散，且随风飘动，加速火焰蔓延与扩散；依据d，正确选择通风排气口的位置，确定防火间距以及防止火灾蔓延的措施等。(8)扩散性：物质在空气及其他物质中的扩散能力。扩散速度（扩散系数越大）越快，火灾蔓延越快；(9)可压缩性和受热膨胀性：PV=nRT,谢谢!,