第4章气体燃烧与爆炸培训资料.ppt

第4章 气体燃烧与爆炸,,4.1可燃性混合气体的燃烧与爆炸,4.1.1气体的燃烧形式 气体的燃烧形式可分为扩散燃烧与预混合 燃烧 扩散燃烧：可燃性气体流入到大气中时，在 可燃性气体与助燃性气体的接触面上所发生 的燃烧扩散燃烧受可燃性气体与空气或氧 气之间的混合扩散速度所支配可燃性气体 的扩散速度越大或气体的湍流越严重燃烧 的速度就越快预混合燃烧：可燃性气体和助燃性气体预先 混合成一定浓度范围内的混合气体引起的燃 烧它是由发火源产生的火焰在混合气体中 向前传播的所谓“火焰传播”的现象 火焰在未燃的混合气体中进行传播的速度 称为燃烧速度但已燃的气体因高温而使体 积膨胀，使未燃气体沿着火焰进行的方向流 动，故未燃气体的流动速度与燃烧速度之和 便成为预混气体的火焰速度4.1.2理论氧含量与理论混合比 可燃性气体正好完全燃烧所必须的氧气量 称为理论氧含量 在常温常压下，可燃性气体在空气中完全 燃烧时，空气中的可燃性气体的浓度C0称之 为理论混合比或完全燃烧组分当空气中可燃气体浓度低于理论混合比 时，生成物虽然相同，但燃烧速度变慢，直 至某一浓度以下，火焰便不再传播；若可燃 性气体浓度高于理论混合比时，则可燃性气 体不能完全燃烧，这时火焰速度变慢。

像这 样使火焰不再传播的浓度界限，称为爆炸界 限或燃烧界限4.1.3爆炸极限 4.1.3.1爆炸极限理论 可燃性气体或蒸气与空气组成的混合物， 并非在任何混合比例下都可以燃烧或爆炸， 而且混合的比例不同，燃烧的速度（这里指 火焰蔓延速度）也不同可燃性气体或蒸气与空气组成的混合物能 使火焰蔓延的最低浓度，称为该气体或蒸气 的爆炸下限；同样，能使火焰蔓延的最高浓 度，称为该气体或蒸气的爆炸上限爆炸上 限与爆炸下限之间称为爆炸范围浓度在上 限以上或下限以下的混合物，则不会着火或 爆炸，但应注意上限以上的混合物在空气中 并不意味是安全的4.1.3.2爆炸极限的影响因素 1.可燃性混合物的初始温度 初始温度越高，爆炸极限范围越大，即爆 炸下限降低而爆炸上限升高 因为系统温度升高，其分子内能增加，使 原来不燃的混合物成为可燃、可爆系统所 以初始温度升高使爆炸危险性增大2.环境压力 一般情况下，压力增大，爆炸界限扩大； 压力降低，爆炸极限范围缩小 原因：系统压力增高，其分子间距更为接 近，碰撞几率增高，因此使燃烧的最初反应 和反应的进行更为容易待压力降至某个值 时，其下限与上限重合，此时压力称为爆炸 的临界压力。

当压力降至临界压力以下，系 统则成为不爆炸系统3.惰性介质及杂质 可燃性混合气体中如果混入惰性气体后， 所含惰性气体越多，爆炸界限的范围则越 小，惰性气体的浓度提高到一定值后，可使 混合物不爆炸利用这一特性，我们可以防 止混合气体爆炸4.容器 盛装可燃物的容器的材质、尺寸等对可燃 物爆炸极限均有影响 对于圆柱形容器，管子直径越小，爆炸极 限范围越小，火焰蔓延速度也越小当管径 小到一定程度后，火焰即不能通过利用这 一原理可制成隔爆型电气设备原因：容器大小对爆炸极限的影响可以从器 壁效应得到解释燃烧是自由基产生一系列 连锁反应的结果，只有当新生自由基大于消 失的自由基时，燃烧才能继续进行但随着 管道直径的减小，自由基与管道壁的碰撞几 率相应增大当尺寸减到一定程度时，因自 由基（与器壁碰撞）销毁大于自由基产生， 燃烧反应便不能继续进行5.点火源 点火源，如火花的能量、热表面的面积、 火源与混合物的接触时间等，对爆炸极限均 有影响除上述因素外，光对爆炸极限也有 影响 一般情况下，点火源能量越大、持续时间 越长，则爆炸极限范围越宽4.1.4可燃性混合气体的发火条件 任何按爆炸范围组成的可燃性混合气体， 如果没有一定的发火源，是不能产生燃烧或 爆炸的。

为了防止爆炸灾害，掌握关于混合 气体发火的必要条件是很有必要的1.自燃温度 可燃性混合气体在温度适宜时会自行发 火，而发火是因为发热速度大于散热速度致 使温度上升所引起的任何物质在低于某一 温度时，散热速度大于发热速度，便不会发 火；高于某一温度时则引起着火该界限温 度称为自燃温度2.最小发火能量 当气体的发火源是静电火花或电气设备所 造成的电火花时，气体发火是两极间的混合 气体得到电火花的能量后产生化学反应的结 果在此种情况下，存在发火所必需的能量 界限，该能量称为最小发火能量 最小发火能量可以利用电容贮能、释放的 方式进行测定3.最小发火电流 最小发火能量的测定实验适用于基础研究 在实际的电气装置里，基本的电气参数是电 压和电流因此，可以用最小发火电流来判 断可燃性气体的发火条件4.最小传爆断面 缝隙原理：当爆炸性混合气体的火焰经过 足够小的断面时，例如两个平面的缝隙或一 个小管孔，由于壁面的冷却效应和碰撞效 应，导致自由基或活性原子的复合消失，破 坏了化学链式反应的条件，因而不能形成连 续燃烧薄膜，火焰会熄灭，这种阻断火焰传 播的原理称为缝隙原理 火焰尚能传播而不熄灭的最小断面称为最 小传爆断面。

4.2气体分解爆炸,可燃性气体要发生爆炸需要适当的空气， 但有些气体即使没有空气或氧同样可以发生 爆炸这种爆炸是由物质的分解引起的，称 为分解爆炸 4.2.1乙炔分解爆炸,,研究表明：将密闭在玻璃管中的空气排出 后，注入乙炔并从其一端点火，便产生明亮 的黄色火焰并在管中传播，若使压力上升， 则火焰的传播速度加快，并促使压力进一步 增大，因而可能导致装置破坏这种破坏是 由乙炔的分解所引起的。