《可燃固体燃烧》PPT课件.ppt
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1、可燃固体燃烧,第一节 固体燃烧概述,一、固体燃烧的形式(一)蒸发燃烧(二)表面燃烧(三)分解燃烧(四)熏烟燃烧(阴燃)(五)轰燃(六)异相和同相燃烧,第一节 固体燃烧概述,一、固体燃烧的形式(一)蒸发燃烧火源加热熔融蒸发着火燃烧(关键阶段)例如:硫、磷、钾、钠、蜡烛、松香、沥青等火源加热升华着火燃烧例如:樟脑、萘等,第一节 固体燃烧概述,一、固体燃烧的形式(二)表面燃烧 在可燃固体表面上,由氧和物质直接作用而发生的燃烧现象。例如:木炭、焦炭、铁、铜等(三)分解燃烧火源加热热分解着火燃烧(关键阶段)例如:木材、煤、合成塑料、钙塑材料等,第一节 固体燃烧概述,一、固体燃烧的形式(四)熏烟燃烧(阴燃
2、)定义:某些物质在堆积或空气不足的条件下发生的只冒烟而无火焰的燃烧现象。例如:纸张、锯末、纤维织物、纤维素板、胶乳橡胶以及某些多孔热固性塑料等,第一节 固体燃烧概述,一、固体燃烧的形式(五)轰燃 定义:可燃固体析出的可燃挥发份遇火源所发生的爆炸式燃烧。分类:粉尘爆炸、炸药爆炸、轰燃等例如:赛璐珞、聚氨酯等,一、固体燃烧的形式(六)异相和同相燃烧异相燃烧(非均相):可燃物与氧化剂处于固、气两种不同状态时的燃烧现象。同相燃烧(均相):可燃物与氧化剂都处于气相状态时的燃烧现象。,第一节 固体燃烧概述,第一节 固体燃烧概述,一、固体燃烧的形式(一)蒸发燃烧(二)表面燃烧(三)分解燃烧(四)熏烟燃烧(阴
3、燃)(五)轰燃(六)异相和同相燃烧,二、评定固体火灾危险性的参数(一)熔点、闪点和燃点(二)热分解温度(三)自燃点(四)比表面积(五)氧指数,第一节 固体燃烧概述,二、评定固体火灾危险性的参数(一)熔点、闪点和燃点(二)热分解温度 可燃固体受热发生分解的初始温度。,第一节 固体燃烧概述,二、评定固体火灾危险性的参数(三)自燃点,第一节 固体燃烧概述,二、评定固体火灾危险性的参数(四)比表面积(五)氧指数 定义:在规定条件下,刚好维持物质燃烧时的混合气体中最低氧含量的体积百分数。,第一节 固体燃烧概述,二、评定固体火灾危险性的参数(一)熔点、闪点和燃点(二)热分解温度(三)自燃点(四)比表面积(
4、五)氧指数,第一节 固体燃烧概述,第一节 固体着火燃烧理论,一、固体引燃条件和引燃时间二、固体火焰传播理论三、固体着火和燃烧的影响因素(一)外界火源或外加热源(二)固体材料的性质(三)固体材料的形状尺寸及表面位置(四)外加环境因素,第一节 固体着火燃烧理论,三、固体着火和燃烧的影响因素(一)外界火源或外加热源 点火源必须处于可燃挥发份的气流之内才能使固体引燃。加热速率越大,固体越容易被引燃。,第一节 固体着火燃烧理论,三、固体着火和燃烧的影响因素(一)外界火源或外加热源(二)固体材料的性质 熔点 热分解温度 气化热(LV)燃烧热 热惯性(kc),第一节 固体着火燃烧理论,三、固体着火和燃烧的影
5、响因素(一)外界火源或外加热源(二)固体材料的性质(三)固体材料的形状尺寸及表面位置比表面积大,增大与氧气接触机会,容易点燃;薄物体表面导热能力强,比厚物体容易着火燃烧。相同材料、相同外界条件,位置不同引起燃烧速度的不同。,三、固体着火和燃烧的影响因素(三)固体材料的形状尺寸及表面位置,第一节 固体着火燃烧理论,三、固体着火和燃烧的影响因素(四)外加环境因素 1、风速 2、压力 3、氧浓度 4、环境温度,三、固体着火和燃烧的影响因素(四)外加环境因素 1、风速,0 0.2 1.0 10 风速(m/s),104.01.00.4,火焰传播速度(mm/s),三、固体着火和燃烧的影响因素(四)外加环境
6、因素 2、压力,0 10 100 1000 压力(KPa),100101.0,火焰传播速度(mm/s),三、固体着火和燃烧的影响因素(四)外加环境因素 3、氧浓度,火焰传播速度(mm/s),100%O2,62%O2,46%O2,0 0.2 1.0 10 风速(m/s),104.01.00.4,三、固体着火和燃烧的影响因素(四)外加环境因素 3、氧浓度,0 10 100 1000 压力(KPa),100101.0,火焰传播速度(mm/s),100%O2,62%O2,46%O2,三、固体着火和燃烧的影响因素(四)外加环境因素 4、环境温度,10 102 103 104 预热时间(s),101.00
7、.10.01,火焰传播速度(mm/s),0 kW/m2,8 kW/m2,13 kW/m2,19 kW/m2,第一节 固体着火燃烧理论,一、固体引燃条件和引燃时间二、固体火焰传播理论三、固体着火和燃烧的影响因素(一)外界火源或外加热源(二)固体材料的性质(三)固体材料的形状尺寸及表面位置(四)外加环境因素,第二节 几种典型物质的自燃,一、易自燃的化合物与单质二、煤、植物、涂油物的自燃,(一)与水作用发生自燃的物质(二)在空气中能自燃的物质(三)相互接触能自燃的物质(四)与氧化剂混合在摩擦或撞击下能着火或爆炸的可燃固体,(一)煤的自燃(二)植物自燃(三)涂油物的自燃,第二节 几种典型物质的自燃,一
8、、易自燃的化合物与单质(一)与水作用发生自燃的物质,1、活泼金属:碱金属和某些碱土金属 2Na+2H2ONaOH+H2+371.5kJ 2H2+O22H2O+438.6kJ,Na,第二节 几种典型物质的自燃,一、易自燃的化合物与单质(一)与水作用发生自燃的物质,1、活泼金属:碱金属和某些碱土金属 2Na+2H2ONaOH+H2+371.5kJ 2H2+O22H2O+438.6kJ2、金属氢化物:氢化锂、氢化钠等 NaH+H2ONaOH+H2+132.2kJ3、硼烷:B2H6+6H2O2H3BO3+6H2+418.4kJ,第二节 几种典型物质的自燃,一、易自燃的化合物与单质(一)与水作用发生自燃
9、的物质,4、金属磷化物:Ca3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3 Zn3P2+6H2O3Zn(OH)2+2PH35、金属碳化物:CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2 Al4C3+12H2O4Al(OH)3+3CH4 K2C2+2H2OKOH+C2H2,6、金属粉末 Zn+H2OZnO+H2 Mg+2H2OMg(OH)2+H2 2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2 Mg(OH)2+2Al(OH)3 3Mg(AlO2)2+4H2O,第二节 几种典型物质的自燃,一、易自燃的化合物与单质(一)与水作用发生自燃的物质,7、保险粉8、遇水自燃反应的共同特点:(1)放出可燃气体;(2)释放大
10、量热量。,第二节 几种典型物质的自燃,一、易自燃的化合物与单质(一)与水作用发生自燃的物质,第二节 几种典型物质的自燃,一、易自燃的化合物与单质(二)在空气中能自燃的物质,第二节 几种典型物质的自燃,一、易自燃的化合物与单质(二)在空气中能自燃的物质,1、黄磷 4P+5O2 2P2O52、烷基铝:主要有三乙基铝、三异丁基铝(C2H5)3Al+3H2O Al(OH)3+3C2H6 2C2H6+7O2 4CO2+6H2O,3、硝化纤维素 2NO+O2 2NO2 2NO2+H2O HNO3+HNO2,第二节 几种典型物质的自燃,一、易自燃的化合物与单质(二)在空气中能自燃的物质,第二节 几种典型物质
11、的自燃,一、易自燃的化合物与单质(三)相互接触能自燃的物质,强氧化剂,强还原剂,1、乙炔和氯气混合 C2H2+Cl2 2HCl+2C2、甘油遇高锰酸钾 6KMnO4+2C3H5(OH)3MnO+6KOH+6CO2+5H2O+O,3、甲醇遇过氧化纳 3Na2O2+CH3OH 2Na2O+CO2+2H2O4、松节油遇浓硫酸和浓硝酸的混合物 56HNO3(浓)+C10H16 10CO2+36H2O+56NO2,第二节 几种典型物质的自燃,一、易自燃的化合物与单质(三)相互接触能自燃的物质,强氧化剂,强还原剂,一、易自燃的化合物与单质(四)与氧化剂混合在摩擦或撞击下能着火或爆炸的可燃固体,1、硫与氯酸
12、钾混合受撞击会爆炸 2KClO3+3S 2KCl+3SO2 2、过氧化纳(或高锰酸钾)与硫粉混合后摩擦立即燃烧 2Na2O2+S 2Na2O+SO2,3、氯酸钾与红磷混合,稍一摩擦立即燃烧 5KClO3+6P 5KCl+3P2O54、金属过氧化物与易燃固体混合,在水的作用下会自行着火Na2O2+S+H2O NaOH+SO2,一、易自燃的化合物与单质(四)与氧化剂混合在摩擦或撞击下能着火或爆炸的可燃固体,深圳清水河爆炸案,第二节 几种典型物质的自燃,一、易自燃的化合物与单质二、煤、植物、涂油物的自燃,(一)与水作用发生自燃的物质(二)在空气中能自燃的物质(三)相互接触能自燃的物质(四)与氧化剂混
13、合在摩擦或撞击下能着火或爆炸的可燃固体,(一)煤的自燃(二)植物自燃(三)涂油物的自燃,第二节 几种典型物质的自燃,二、煤、植物、涂油物的自燃,共同特点:(1)在一定条件下,它们都与氧发生缓慢氧化反应,同时放热;(2)自燃是一个缓慢过程;(3)在储存过程中散热条件不好。,第二节 几种典型物质的自燃,二、煤、植物、涂油物的自燃,(一)煤的自燃,1、煤自燃原因(1)吸附作用(2)黄铁矿的氧化作用(3)泥煤中微生物作用(4)通风不好,热量蓄积,第二节 几种典型物质的自燃,二、煤、植物、涂油物的自燃,(一)煤的自燃,2、煤自燃学说(1)黄铁矿导因学说(2)细菌导因学说(3)酚基作用学说(4)煤氧复合作
14、用学说,(1)黄铁矿导因学说,该学说最早由英国人(Plolt和Berzelius)于十七世纪提出,是第一个试图解答煤自燃原因的学说。它认为煤的自燃是由于煤层中的黄铁矿(FeS2)与空气中的水分和氧相互作用放出热量而引起,其化学反应过程推断如下:2FeS2+2H2O+7O22FeSO4+2H2SO4+Q1(1)硫酸亚铁(FeSO4)在潮湿的井下环境中,可被氧化生成硫酸铁,即Fe2(SO4)3,其化学反应如下式:12FeSO4+6H2O+3O24Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3+Q2(2)硫酸铁(Fe2(SO4)3)在潮湿的环境中作为氧化剂又可和黄铁矿发生反应:FeS2+Fe2(SO4)3+3
15、O2+2H2O3FeSO4+2H2SO4+Q3(3),(1)黄铁矿导因学说,以上化学反应均为放热反应(Q1、Q2、Q3分别代表各反应释放的热量)。另外,黄铁矿在井下潮湿的环境里被氧化产生SO2、CO2、CO、H2S等气体的反应,也都是放热反应。因此在蓄热条件较好时,这些热量将使煤体升温达到煤氧化反应所需温度,导致煤的自热与自燃。黄铁矿另一促使煤体氧化的物理作用是:当其自身氧化时,体积增大,对煤体产生胀裂作用,使得煤体裂隙扩大、增多,与空气的接触面积增加,导致氧气更多地渗入。此外,硫的着火点温度低,在200左右,易于自燃;FeS2产生的H2SO4使煤体处于酸性环境中,亦能促进煤的氧化自燃。黄铁矿
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