燃燒與爆炸的基礎(chǔ)知識

燃燒與爆炸的基礎(chǔ)知識一、燃燒的基礎(chǔ)知識1、什么是燃燒？燃燒是一種復(fù)雜的物理化學(xué)過程。同時伴有發(fā)光、發(fā)熱激烈的氧化反應(yīng)。其特征是發(fā)光、發(fā)熱、生成新物質(zhì)。銅與稀硝酸反應(yīng)，雖然屬于氧化反應(yīng).有新物質(zhì)生成，但沒有產(chǎn)生光和熱，不能稱它為燃燒；燈泡中燈絲通電后雖發(fā)光、發(fā)熱，但不是氧化反應(yīng)，也不能稱它為燃燒。如金屬鈉、赤熱的鐵在氯氣中反應(yīng)等，才能稱為燃燒。2、燃燒的條件燃燒必須具備以下三個條件：(1)可燃物質(zhì)什么叫可燃物質(zhì)？所有物質(zhì)分為可燃物質(zhì)、難燃物質(zhì)和不可燃物質(zhì)二類?？扇嘉镔|(zhì)是指在火源作用下能被點燃，并且當(dāng)點火源移開后能繼續(xù)燃燒直至燃盡的物質(zhì)；難燃物質(zhì)為在火源作用下能被點燃，當(dāng)點火源移開后不能維持繼續(xù)燃燒的物質(zhì)；不可燃物質(zhì)是指在正常情況下不能被點燃的物質(zhì)?？扇嘉镔|(zhì)是防火防爆的主要研究對象。凡能與空氣、氧氣或其他氧化劑發(fā)生劇烈氧化反應(yīng)的物質(zhì)，都可稱為可燃物質(zhì)。可燃物質(zhì)種類繁多，按物理狀態(tài)可分為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三類?；どa(chǎn)中使用的原料、生產(chǎn)中的中間體和產(chǎn)品很多都是可燃物質(zhì)。處于蒸氣或其他微小分散狀態(tài)的可燃物質(zhì)和氧之間極易引發(fā)燃燒。多數(shù)固體研磨成粉狀或加熱蒸發(fā)極易起火。液體則顯現(xiàn)出很大的不同。有些液體在遠(yuǎn)低于室溫時就有較高的蒸氣壓，就能釋放出危險量的易燃蒸氣。另外一些液體在略高于室溫時才有較高的蒸氣壓，還有一些液體在相當(dāng)高的溫度才有較高的蒸氣壓。很顯然，液體釋放出蒸氣與空氣形成易燃混合物的溫度是其潛在危險的量度，這可以用閃點來表示，閃點愈低，愈危險。排除潛在火險對于防火安全是重要的。為此必須用密封的有排氣管的罐盛裝易燃液體，把易燃物料置于耐火建筑中。應(yīng)用或貯存中度或高度易燃液體時進(jìn)行通風(fēng)。用爆炸或易燃蒸氣指示器連續(xù)檢測蒸氣濃度。（2）助燃物質(zhì)什么叫助燃物質(zhì)？凡是具有較強的氧化能力，能與可燃物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并引起燃燒的物質(zhì)均稱為助燃物?；瘜W(xué)危險物品分類中的氧化劑類物質(zhì)均為助燃物。除此之外，助燃物還包括一些未列入化學(xué)危險物品的氧化劑如正常狀態(tài)下的空氣等，為了明確助燃物的種類，應(yīng)首先了解列入危險物品的氧化劑的種類，在此基礎(chǔ)上，再了解未列入危險物品氧化劑類的助燃物有哪些種類。例如空氣、氧氣、氯氣、氟和澳等物質(zhì)。（3）點火源什么叫點火源？凡能引起可燃物質(zhì)燃燒的能源均可稱之為點火源。常見的點火源有明火、電火花、熾熱物體等。①明火在易燃液體裝置附近，嚴(yán)禁明火，如噴槍、火柴、電燈、焊槍、探照燈、手燈、手爐等，必須考慮裂解氣或油品管線成為火炬的可能性。為了防火安全，常常用隔墻的方法實現(xiàn)充分隔離。隔墻一般推薦使用耐火建筑，即礴石或混凝土的隔墻。②電源電源在這里指的是電力供應(yīng)和發(fā)電裝置，以及電加熱和電照明設(shè)施。③電火花機具和設(shè)備發(fā)生的火花，吸煙的熱灰、無防護(hù)的燈、鍋爐、焚燒爐以及汽油發(fā)動機的回火，都是起火的潛在因素。在貯存和應(yīng)用易燃液體的區(qū)域應(yīng)該禁止吸煙。這種區(qū)域的所有設(shè)備都應(yīng)該進(jìn)行一級條件的維護(hù)，應(yīng)該盡可能地應(yīng)用防火花或無火花的器具和材料。④灼熱物體易燃蒸氣與燃燒室、干燥器、烤爐、導(dǎo)線管以及蒸氣管線接觸，常引發(fā)易燃蒸氣起火。⑤靜電由于摩擦而在物質(zhì)表面產(chǎn)生電荷即所謂靜電。在濕度比較小的季節(jié)或人工加熱的情形，靜電起火更容易發(fā)生。在應(yīng)用易燃液體的場所，保持相對濕度在40%—50%之間，會大大降低產(chǎn)生靜電火花的可能性。為了消除靜電火花，必須采用電接地、靜電釋放設(shè)施等。所有易燃液體罐、管線和設(shè)備，都應(yīng)該互相連接并接地。⑥摩擦許多起火是由機械摩擦引發(fā)的，如通風(fēng)機葉片與保護(hù)罩的摩擦，潤滑性能很差的軸承，研磨或其他機械過程，都有可能引發(fā)起火。對于通風(fēng)機和其他設(shè)備，應(yīng)該經(jīng)常檢查并維持在盡可能好的狀態(tài)。對于摩擦產(chǎn)生大量熱的過程，應(yīng)該和貯存和應(yīng)用易燃液體的場所隔開。注意:可燃物、助燃物和點火源是導(dǎo)致燃燒的三要素，缺一不可，是必要條件。上述“三要素”同時存在，燃燒能否實現(xiàn)，還要看是否滿足數(shù)值上的要求。在燃燒過程中，當(dāng)“三要素”的數(shù)值發(fā)生改變時，也會使燃燒速度改變甚至停止燃燒。首先，要燃燒就必須使可燃物與氧達(dá)到一定的比例，如果空氣中的可燃物數(shù)量不足，燃燒就不會發(fā)生。如：在室溫(20℃)的一樣條件下用火柴去點汽油和柴油時，汽油會立刻燃燒，柴油則不燃，這是因為柴油在室溫下蒸氣濃度(數(shù)量)不足，尚未達(dá)到燃燒的濃度。雖有可燃物質(zhì)，但其揮發(fā)的氣體或蒸汽量不足夠，即便有空氣和著火源的接觸，也不會發(fā)生燃燒。其次，要使可燃物質(zhì)燃燒，必需供給足夠的助燃物，不然，燃燒就會逐漸減弱，直至熄滅。如：點燃的蠟燭用玻璃罩罩起來，不使空氣進(jìn)入，短時間內(nèi)，蠟燭就會熄滅。通過對玻璃罩內(nèi)氣體的分析，發(fā)現(xiàn)還含有16%的氧氣。這說明，一般可燃物質(zhì)在空氣中的氧含量低于16%時，就不能發(fā)生燃燒。再次，要發(fā)生燃燒，著火源必須有一定的溫度和足夠的能量，否則燃燒就不能發(fā)生。例如，從煙囪冒出來的碳火星，溫度約有600℃,已超過了一般可燃物的燃點，若是這些火星落在易燃的柴草或刨花上，就可以引發(fā)燃燒，這說明這種火星所具有的溫度和熱量能引發(fā)這些物質(zhì)的燃燒；若是這些火星落在大塊木材上，就會很快熄滅，不能引發(fā)燃燒，這就說明這種火星雖有相當(dāng)高的溫度，但缺乏足夠的熱量，因此不能引發(fā)大塊木材的燃燒?？傊?，要使可燃物質(zhì)燃燒，不僅要具有燃燒的三個條件，而且每一個條件都要具有必然的量，而且彼此彼此作用，不然就不會發(fā)生燃燒。對于正在進(jìn)行著的燃燒，若消除其中任何一個條件，燃燒便會終止，這就是滅火的大體原理。3、燃燒過程可燃物質(zhì)的燃燒一般是在氣相進(jìn)行的。由于可燃物質(zhì)的狀態(tài)不同，其燃燒過程也不相同。氣體最易燃燒，燃燒所需要的熱量只用于本身的氧化分解，并使其達(dá)到著火點。氣體在極短的時間內(nèi)就能全部燃盡。液體在火源作用下，先蒸發(fā)成蒸氣，而后氧化分解進(jìn)行燃燒。與氣體燃燒相比，液體燃燒多消耗液體變?yōu)檎魵獾恼舭l(fā)熱。固體燃燒有兩種情況：對于硫、磷等簡單物質(zhì)，受熱時首先熔化，而后蒸發(fā)為蒸氣進(jìn)行燃燒，無分解過程；對于復(fù)合物質(zhì)，受熱時首先分解成其組成部分，生成氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物，而后氣態(tài)產(chǎn)物和液態(tài)產(chǎn)物蒸氣著火燃燒。固體燃燒有兩種情況：對于硫、磷等簡單物質(zhì)，受熱時首先熔化，而后蒸發(fā)為蒸氣進(jìn)行燃燒，無分解過程；對于復(fù)合物質(zhì)，受熱時首先分解成其組成部分，生成氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物，而后氣態(tài)產(chǎn)物和液態(tài)產(chǎn)物蒸氣著火燃燒。物質(zhì)燃燒時的溫度轉(zhuǎn)變T初為可燃物開始加熱時的溫度。最初一段時間，加熱的大部分熱量用于熔化或分解，可燃物溫度上升較緩慢，到T氧（氧化開始溫度）時，可燃物開始氧化。由于溫度尚低，故氧化速度不快，氧化所產(chǎn)生的熱量，還不足以克服系統(tǒng)向外界所放熱量，如果此時停止加熱，仍不能引起燃燒。如繼續(xù)加熱，則溫度上升很快，到T自氧化產(chǎn)生的熱量和系統(tǒng)向外界散失的熱量相等。若溫度再稍升高，超過這種平衡狀態(tài)，即使停止加熱，溫度亦能自行上升，到T'自出現(xiàn)火焰而燃燒起來。丁自為理論上的自燃點，T自為開始出現(xiàn)火焰的溫度，即通常測得的自燃點。丁自到丁’自這一段延滯時間稱為誘導(dǎo)期。誘導(dǎo)期在安全上有實用價值。在可燃?xì)怏w存在的車間中利用的防爆照明，當(dāng)燈罩破裂或密封性喪失時，即便能自動切斷電路熄滅，但灼熱的燈絲自3000℃冷到室溫還需要必然的時間，爆炸的可能性取決于可燃?xì)怏w的誘導(dǎo)期。對于誘導(dǎo)期較長的甲烷或汽油蒸氣（數(shù)秒），普通燈絲不致有危險，但對于誘導(dǎo)期很短的氫（0.01秒）就需要尋求冷卻得特別快的特殊材料作燈絲，才能保證安全。燃燒的活化能理論燃燒是化學(xué)反應(yīng)，而分子間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的必要條件是互相碰撞。但并不是所有碰撞的分子都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只有少數(shù)具有一定能量的分子互相碰撞才會發(fā)生反應(yīng)。這少數(shù)分子稱為活化分子?；罨肿拥哪芰恳确肿悠骄芰砍鲆欢ㄖ?。這超出分子平均能量的定值稱為活化能?；罨肿优鲎舶l(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故稱為有效碰撞。當(dāng)明火接觸可燃物質(zhì)時，部分分子獲得能量成為活化分子，有效碰撞次數(shù)增加而發(fā)生燃燒反應(yīng)。例如，氧原子與氫反應(yīng)的活化能為25.10kJ-mol-1,在27℃、時，有效碰撞僅為碰撞總數(shù)的十萬分之一，不會引發(fā)燃燒反映。而當(dāng)明火接觸時，活化分子增多，有效碰撞次數(shù)大大增加而發(fā)生燃燒反映。燃燒的過氧化物理論在燃燒反應(yīng)中，氧首先在熱能作用下被活化而形成過氧鍵—O—O一,可燃物質(zhì)與過氧鍵加和成為過氧化物。過氧化物不穩(wěn)定,在受熱、撞擊、摩擦等條件下，容易分解甚至燃燒或爆炸。過氧化物是強氧化劑，不僅能氧化可形成過氧化物的物質(zhì)，也能氧化其他較難氧化的物質(zhì)。如氫和氧的燃燒反應(yīng)，首先生成過氧化氫，而后過氧化氫與氫反應(yīng)生成水。反應(yīng)式如下：H2+O2-H2O2 H2O2+H2T2H2O有機過氧化物可視為過氧化氫的衍生物，即過氧化氫H—O—O—H中的一個或兩個氫原子被烷基所取代。所以過氧化物是可燃物質(zhì)被氧化的最初產(chǎn)物，是不穩(wěn)定的化合物，極易燃燒或爆炸。如蒸餾乙醚的殘渣中常由于形成過氧乙醚而引起自燃或爆炸。燃燒的連鎖反應(yīng)理論在燃燒反應(yīng)中，氣體分子間互相作用，往往不是兩個分子直接反應(yīng)生成最后產(chǎn)物，而是活性分子自由基與分子間的作用?；钚苑肿幼杂苫c另一個分子作用產(chǎn)生新的自由基，新自由基又迅速參加反應(yīng)，如此延續(xù)下去形成一系列連鎖反應(yīng)。連鎖反應(yīng)通常分為直鏈反應(yīng)和支鏈反應(yīng)兩種類型。直鏈反應(yīng)的特點是，自由基與價飽和的分子反應(yīng)時活化能很低，反應(yīng)后僅生成一個新的自由基。氯和氫的反應(yīng)是典型的直鏈反應(yīng)。在氯和氫的反應(yīng)中，只要引入一個光子，便能生成上萬個氯化氫分子，這正是由于連鎖反應(yīng)的結(jié)果。4、燃燒類型由于可燃物質(zhì)存在的狀態(tài)不同，可分為均一系燃燒和非均一系燃燒。均一系燃燒指的是燃燒反應(yīng)在同一相中進(jìn)行，如氫氣在氧氣中燃燒。與其相反的燃燒反應(yīng)在兩相間即是非均一系燃燒，如石油、木材和塑料等液體和固體的燃燒?？扇夹詺怏w的燃燒有混合燃燒和擴散燃燒之分?？扇夹詺怏w預(yù)先同空氣（或氧氣）混合，而后進(jìn)行的燃燒即為混合燃燒。若可燃性氣體與周圍空氣一邊混合一邊燃燒，則稱為擴散燃燒，如可燃性氣體自管中噴出在管口發(fā)生的燃燒，即為擴散燃燒?；旌先紵磻?yīng)迅速，火焰?zhèn)鞑ニ俣纫部?，化學(xué)爆炸即屬于這種形式。在擴散燃燒中，由于氧進(jìn)入反應(yīng)帶只是部分參與反應(yīng)，所以常產(chǎn)生不完全燃燒的碳黑?？扇家后w的燃燒有蒸發(fā)燃燒和分解燃燒之分。液體蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸氣進(jìn)行燃燒叫蒸發(fā)燃燒。難揮發(fā)可燃液體的燃燒是受熱后分解產(chǎn)生的可燃性氣體進(jìn)行燃燒，故稱為分解燃燒。液體的蒸發(fā)燃燒和分解燃燒的機理和氣體燃燒是相同的?？扇脊腆w燃燒，如木材和煤的燃燒，是由分解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w的燃燒，因此屬于分解燃燒。像硫磺和萘這類可燃固體的燃燒，是先熔融蒸發(fā)而后進(jìn)行燃燒。因此可看作蒸發(fā)燃燒。固體燃燒一般有火焰產(chǎn)生，故又稱火焰型燃燒。當(dāng)可燃固體燃燒到最后，分解不出可燃?xì)怏w時，就剩下炭，此時沒有可見火焰，燃燒轉(zhuǎn)為表面燃燒或叫均熱型燃燒。金屬的燃燒也是一種表面燃燒。此外根據(jù)燃燒的起因和劇烈程度的不同，又有閃燃、著火以及自燃的區(qū)別。根據(jù)燃燒的起因不同，燃燒可分為閃燃、著火和自燃三類。（1）閃燃與閃點可燃液體的蒸氣（包括可升華固體的蒸氣）與空氣混合后，遇到明火而引起瞬間（延續(xù)時間少于5s）燃燒，稱為閃燃。液體能發(fā)生閃燃的最低溫度，稱為該液體的閃點。閃燃往往是著火先兆，可燃液體的閃點越低，越易著火，火災(zāi)危險性越大。

一般稱閃點小于或等于45℃的液體為易燃液體，閃點大于45℃的液體為可燃液體。液體根據(jù)閃點分類分級種類級別閃點（℃）舉 例易燃液體IT428汽油、甲醇、乙醚、苯、丙酮、二硫化碳、煤油、丙醇等II28<T445可燃液體出45<T4120戊醇、柴油、重油等IVT>120植物油、礦物油、甘油等可燃液體之所以會發(fā)生一閃即滅的閃燃現(xiàn)象，是因為它在閃點的溫度下蒸發(fā)速度較慢，所蒸發(fā)出來的蒸氣僅能維持短時間的燃燒，來不及提供足夠的蒸氣補充保護(hù)穩(wěn)定的燃燒。除了可燃液體外，某些能蒸發(fā)出蒸氣固體，如石蠟、樟腦、萘等，其表面上所產(chǎn)生的蒸氣可以達(dá)到一定的濃度，與空氣混合而成為可燃?xì)怏w混合物，若與明火接觸，也能出現(xiàn)閃燃現(xiàn)象。

（2）著火與燃燒可燃物質(zhì)在空氣充足的條件下，達(dá)到一定溫度與火源接觸即行著火，移去火源后仍能持續(xù)燃燒達(dá)5min以上，這種現(xiàn)象稱為點燃。點燃的最低溫度稱為著火點。如木材的著火點為295℃。物質(zhì)名稱燃點（0c）物質(zhì)名稱燃點（0c）黃磷34-60布匹200松節(jié)油53麥草200樟腦70硫207燈油86豆油220賽璐珞100煙葉220橡膠120松木250紙張130膠布325漆布165滌綸纖維390蠟燭190棉花210可燃液體的閃點與燃點的區(qū)別：在燃點時燃燒的不僅是蒸氣，而是液體（即液體已達(dá)到燃燒的溫度，可提供維持穩(wěn)定燃燒的蒸氣）。在閃點時移去火源后閃燃即熄滅，而在燃點時則能繼續(xù)燃燒?？刂瓶扇嘉镔|(zhì)的溫度在燃點以下是預(yù)防發(fā)生火災(zāi)的措施之一。在火場上，如果有兩種燃點不同的物質(zhì)處在相同的條件下，受到火源作用時，燃點低的物質(zhì)首先著火。用冷卻法滅火，其原理就是將燃燒物質(zhì)的溫度降到燃點以下，使燃燒停止。（3）自燃和自燃點自燃：可燃物質(zhì)受熱升溫而不需明火作用就能自行燃燒的現(xiàn)象。自燃點：自燃的最低溫度稱為自燃點。自燃現(xiàn)象可分為受熱自燃和本身自燃兩種。a、受熱自燃?？扇嘉镔|(zhì)雖然未與明火接觸，但在外部熱源的作用下使溫度達(dá)到其自燃點而發(fā)生著火燃燒的現(xiàn)象稱作受熱自燃。在石油化工生產(chǎn)中，由于可燃物靠近高溫設(shè)備管道，加熱或烘烤過度，或者可燃物料泄漏到未保溫的高溫設(shè)備管道等原因，均可導(dǎo)致可燃物自燃著火。b、本身自燃。某些物質(zhì)在沒有外來熱源的作用下，由于物質(zhì)內(nèi)部所發(fā)生的化學(xué)或生化的過程而產(chǎn)生熱量，這些熱量在適當(dāng)?shù)臈l件下會逐漸積聚，使物質(zhì)溫度上升，達(dá)到自燃點而燃燒。這種現(xiàn)象稱為本身自燃或自熱燃燒。能引起本身自燃的物質(zhì)有植物油、油脂類、煤、硫化鐵等其它化學(xué)物質(zhì)。影響自燃點的因素有壓力、組分、催化劑、可燃物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)等。一般來說，壓力越高，自燃點越低；活性催化劑能降低物質(zhì)的自燃點；混合氣體中氧濃度增高，將使自燃點降低；各種固體粉碎的越細(xì)，自燃點也越低；飽和碳?xì)浠衔锏淖匀键c高于其相應(yīng)的不飽和化合物的自燃點；芳香族碳?xì)浠衔锏淖匀键c高于含有同數(shù)碳原子脂肪族碳?xì)浠衔锏淖匀键c，正位結(jié)構(gòu)物質(zhì)的自燃點低于異構(gòu)物質(zhì)的自燃點。物質(zhì)的燃點、自燃點和閃點的關(guān)系：易燃液體的燃點比閃點約高1?5℃,而閃點愈低，二者的差距愈小。苯、二硫化碳、丙酮等的閃點都低于0℃。在開口的容器中作實驗時，很難區(qū)別出它們的閃點與著火。可燃液體中閃點在100℃以上者，燃點與閃點的差數(shù)可達(dá)30℃或更高。由于易燃液體的燃點與閃點很接近，所以在估計這類液體有火災(zāi)危險性時，只考慮閃點就可以了。一般來說，液體燃料的密度越小，閃點越低，而自燃點越高；液體燃料的密度越大，閃點越高，而自燃點越低。幾種液體燃料的自燃點和閃點比較物質(zhì)閃點/0c自燃點/0c汽油<28510-530煤油28-45380-425輕柴油45-120350-380重柴油>120300-330蠟油>120300-320渣油>120230-240五、燃燒的特征參數(shù)(1)燃燒溫度可燃物質(zhì)燃燒時所放出的熱量，部分被火焰輻射散失，而大部分則消耗在加熱燃燒上，由于可燃物質(zhì)所產(chǎn)生的熱量是在火焰燃燒區(qū)域內(nèi)析出的，因而火焰溫度也就是燃燒溫度。一般來說燃燒溫度取決于可燃物質(zhì)的燃燒速度和燃燒程度。在同樣條件下，可燃物質(zhì)燃燒時，燃燒速度快的比燃燒速度慢的火焰溫度高。在同樣大小的火焰下，燃燒溫度越高，它向周圍輻射出的熱量就越多，因而使可燃物質(zhì)發(fā)生燃燒的速度就越快?？傊?，可燃物質(zhì)的焓值越大，燃燒時溫度就越高，燃燒蔓延的速度就越快。(2)燃燒速度a、氣體的燃燒速度氣體燃燒無需像固體、液體那樣經(jīng)過熔化、蒸發(fā)等過程，所以氣體燃燒速率很快。氣體的燃燒速率隨物質(zhì)的成分不同而異。單質(zhì)氣體如氫氣的燃燒只需受熱、氧化等過程；而化合物氣體如天然氣、乙炔等的燃燒則需要經(jīng)過受熱、分解、氧化等過程。所以，單質(zhì)氣體的燃燒速率要比化合物氣體的快。在氣體燃燒中，擴散燃燒速率取決于氣體擴散速率，而混合燃燒速率則只取決于本身的化學(xué)反應(yīng)速率。因此,在通常情況下，混合燃燒速率高于擴散燃燒速率。氣體的燃燒性能常以火焰?zhèn)鞑ニ俾蕘肀碚?，火焰?zhèn)鞑ニ俾视袝r也稱為燃燒速率。燃燒速率是指燃燒表面的火焰沿垂直于表面的方向向未燃燒部分傳播的速率。在多數(shù)火災(zāi)或爆炸情況下，已燃和未燃?xì)怏w都在運動，燃燒速率和火焰?zhèn)鞑ニ俾什⒉幌嗤?。這時的火焰?zhèn)鞑ニ俾实扔谌紵俾屎驼w運動速率的和。管道中氣體的燃燒速率與管徑有關(guān)。當(dāng)管徑小于某個小的量值時，火焰在管中不傳播。若管徑大于這個小的量值，火焰?zhèn)鞑ニ俾孰S管徑的增加而增加，但當(dāng)管徑增加到某個量值時，火焰?zhèn)鞑ニ俾时悴辉僭黾?，此時即為最大燃燒速率。某些氣體在空氣中的火焰?zhèn)鞑ニ俣萣、液體的燃燒速度液體燃燒速率取決于液體的蒸發(fā)。其燃燒速率有下面兩種表示方質(zhì)量速率質(zhì)量速率指每平方米可燃液體表面，每小時燒掉的液體的質(zhì)量，單位為kg-m—2-h—1o直線速率直線速率指每小時燒掉可燃液層的高度，單位為m-h-1o液體的燃燒過程是先蒸發(fā)而后燃燒。易燃液體在常溫下蒸氣壓就很高，因此有火星、灼熱物體等靠近時便能著火。之后，火焰會很快沿液體表面蔓延。另一類液體只有在火焰或灼熱物體長久作用下，使其表層受強熱大量蒸發(fā)才會燃燒。故在常溫下生產(chǎn)、使用這類液體沒有火災(zāi)或爆炸危險。這類液體著火后，火焰在液體表面上蔓延得也很慢。為了維持液體燃燒，必須向液體傳人大量熱，使表層液體被加熱并蒸發(fā)?；鹧嫦蛞后w傳熱的方式是輻射。故火焰沿液面蔓延的速率決定于液體的初溫、熱容、蒸發(fā)潛熱以及火焰的輻射能力。下表列出了幾種常見易燃液體的燃燒速率。c、固體的燃燒速度固體燃燒速率，一般要小于可燃液體和可燃?xì)怏w。不同固體物質(zhì)的燃燒速率有很大差異。萘及其衍生物、三硫化磷、松香等可燃固體，其燃燒過程是受熱熔化、蒸發(fā)氣化、分解氧化、起火燃燒，一般速率較慢。而另外一些可燃固體，如硝基化合物、含硝化纖維素的制品等，燃燒是分解式的，燃燒劇烈，速度很快?？扇脊腆w的燃燒速率還取決于燃燒比表面積，即燃燒表面積與體積的比值越大，燃燒速率越大，反之，則燃燒速率越小。（3）熱值所謂熱值，就是單位質(zhì)量的可燃物質(zhì)在完全燒盡時所放出的熱量。不同的物質(zhì)燃燒時，放出的熱量是不同的，熱值大的可燃物質(zhì)燃燒時放出的熱量多?？扇夹怨腆w和可燃性液體的熱值以“J/kg”表示，可燃?xì)怏w（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）的熱值以“J/m3”表示?？扇嘉镔|(zhì)燃燒爆炸時所達(dá)到的最高溫度、最高壓力及爆炸力等均與物質(zhì)的熱值有關(guān)。物質(zhì)的熱值數(shù)據(jù)一般是用量熱儀在常壓下測得的。因為生成的水蒸氣全部冷凝成水和不冷凝時，燃燒熱效應(yīng)的差值為水的蒸發(fā)潛熱，所以熱值有高熱值和低熱值之分。高熱值是指單位質(zhì)量的燃料完全燃燒，生成的水蒸氣全部冷凝成水時所放出的熱量；而低熱值是指生成的水蒸氣不冷凝時所放出的熱量。某些可燃?xì)怏w的熱值二、爆炸的基礎(chǔ)知識什么是爆炸？爆炸是物質(zhì)在瞬間以機械功的形式釋放出大量氣體和能量的現(xiàn)象。在爆炸過程中，爆炸物質(zhì)所含能量的快速釋放，變?yōu)閷Ρㄎ镔|(zhì)本身、爆炸產(chǎn)物及周圍介質(zhì)的壓縮能或運動能。物質(zhì)爆炸時，大量能量極短的時間在有限體積內(nèi)突然釋放并聚積，造成高溫高壓，對鄰近介質(zhì)形成急劇的壓力突變并引起隨后的復(fù)雜運動。爆炸介質(zhì)在壓力作用下，表現(xiàn)出不尋常的運動或機械破壞效應(yīng)，以及爆炸介質(zhì)受振動而產(chǎn)生的音響效應(yīng)。爆炸常伴隨發(fā)熱、發(fā)光、高壓、真空、電離等現(xiàn)象，并且具有很大的破壞作用。爆炸的破壞作用與爆炸物質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)、爆炸時的條件以及爆炸位置等因素有關(guān)。如果爆炸發(fā)生在均勻介質(zhì)的自由空間，在以爆炸點為中心的一定范圍內(nèi)，爆炸力的傳播是均勻的.并使這個范圍內(nèi)的物體粉碎、飛散。爆炸的威力是巨大的。在遍及爆炸起作用的整個區(qū)域內(nèi)，有一種令物體震蕩、使之松散的力量。爆炸發(fā)生時，爆炸力的沖擊波最初使氣壓上升，隨后氣壓下降使空氣振動產(chǎn)生局部真空，呈現(xiàn)出所謂的吸收作用。由于爆炸的沖擊波呈升降交替的波狀氣壓向四周擴散，從而造成附近建筑物的破壞?；ぱb置、機械設(shè)備、容器等爆炸后，變成碎片飛散出去會在相當(dāng)大的范同內(nèi)造成危害?；どa(chǎn)中屬于爆炸碎片造成的傷亡占很大比例。爆炸碎片的飛散距離一般可達(dá)100-500m。爆炸氣體擴散通常在爆炸的瞬間完成，對一般可燃物質(zhì)不致造成火災(zāi)，而且爆炸沖擊波有時能起滅火作用。但是爆炸的余熱或余火，會點燃從破損設(shè)備中不斷流出的可燃液體蒸氣而造成火災(zāi)。爆炸在化學(xué)工業(yè)中一般是以突發(fā)或偶發(fā)事件的形式出現(xiàn)的，而且往往伴隨火災(zāi)發(fā)生。爆炸所形成的危害性嚴(yán)重，損失也較大。1、爆炸的分類（1）按爆炸能量來源的不同分類是指由物理因素（如溫度、體積、壓力）變化而引起的爆炸現(xiàn)象。例如蒸汽鍋爐、壓縮氣體、液化氣體過壓等引起的爆炸，都屬于物理爆炸。物質(zhì)的化學(xué)成分和化學(xué)性質(zhì)在物理爆炸后均不發(fā)生變化。物理性爆炸的破壞特征:a、物理爆炸可分為延性破裂和脆性破裂、疲勞破裂和腐蝕破裂，并分別具有明顯的特征：延性破裂的特征：破裂容器發(fā)生明顯的變形，直徑增大，壁厚減??；破裂斷口呈暗灰色鋸齒形的纖維狀，沒有閃爍金屬光澤，斷口不齊平，與主應(yīng)力方向成45°角，斷口是斜斷的；一般不產(chǎn)生碎裂；實際爆炸壓力接近計算壓力。脆性破壞的特征：沒有明顯的伸長變形，壁厚一般沒有減薄；裂口齊平，斷口呈閃爍金屬光澤結(jié)晶狀，有人字形紋路；常破裂成碎塊。常發(fā)生于溫度較低或容器本身有裂紋及高強度鋼制造的容器，因此破裂時壓力水平較低。疲勞破裂的特征：容器沒有明顯的塑性變形，直徑?jīng)]有明顯增大，壁厚沒有明顯減??；破裂斷口存在兩個區(qū)域，一是疲勞裂紋產(chǎn)生及擴展區(qū)，另一個是最后斷裂區(qū)；不像脆性產(chǎn)生碎片而只有一個開裂破口；破裂是在壓力反復(fù)交變后發(fā)生。腐蝕破裂的特征：均勻腐蝕使容器壁均勻減薄，當(dāng)其厚度不能承受壓力時破裂。具有延性破裂的特征；晶間腐蝕是沿金屬晶間局部腐蝕、破壞；應(yīng)力腐蝕或疲勞腐蝕都是在腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力共同作用下的一種破壞形式。b、物理爆炸時沒有煙火;c、物理爆炸多數(shù)發(fā)生在裝卸、傾倒時，也可能發(fā)生在充裝、貯運過程中。②化學(xué)性爆炸是指使物質(zhì)在短時間內(nèi)完成化學(xué)反應(yīng)，同時產(chǎn)生大量氣體和能量而引起的爆炸現(xiàn)象。物質(zhì)的化學(xué)成分和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)爆炸后均發(fā)生了質(zhì)的變化。如乙炔銅、碘化氮、氯化氮等的爆炸?；瘜W(xué)性爆炸又可以進(jìn)一步分為爆炸物分解爆炸、爆炸物與空氣的混合爆炸兩種類型。爆炸物分解爆炸是爆炸物在爆炸時分解為較小的分子或其組成元素。爆炸物的組成元素中如果沒有氧元素，爆炸時則不會有燃燒反應(yīng)發(fā)生，爆炸所需要的熱量是由爆炸物本身分解產(chǎn)生的。屬于這一類物質(zhì)的有疊氮鉛、乙炔銀、乙炔銅、碘化氮、氯化氮等。爆炸物質(zhì)中如果含有氧元素，爆炸時則往往伴有燃燒現(xiàn)象發(fā)生。各種氮或氯的氧化物、苦味酸即屬于這一類型。爆炸性氣體、蒸氣或粉塵與空氣的混合物爆炸，需要一定的條件，如爆炸性物質(zhì)的含量或氧氣含量以及激發(fā)能源等。因此其危險性較分解爆炸為低，但這類爆炸更普遍，所造成的危害也較大。化學(xué)性爆炸破壞的特征:化學(xué)爆炸是在具備了可燃物、助燃劑、引燃引爆能量三個條件下發(fā)生的。它的爆炸威力大。a、化學(xué)爆炸兼?zhèn)溲有院痛嘈云茐牡奶卣鳌１òl(fā)生在高應(yīng)力狀態(tài)，氣瓶呈現(xiàn)較大的變形，但升壓過程極短，未達(dá)到完全變形就破裂，所以變形量不大，斷裂口呈延性破壞的特征，與主應(yīng)力方向成45°角。也有的呈脆性破壞的特征，裂口與主應(yīng)力方向垂直、齊平，或呈U形；爆炸成碎片或碾成平板；b、爆炸能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物理爆炸所釋放的能量。根據(jù)可燃?xì)怏w的成分和含量不同，爆炸能量可達(dá)物理爆炸時的4?90倍；c、爆炸時發(fā)出火光，引起可燃物燃燒。爆炸后的殘片中一般留有炭黑物；d、具有特定的爆炸時機。當(dāng)氧氣瓶內(nèi)存在一定的油脂時，一般發(fā)生在氧氣充裝壓力超過3MPa以后，也有發(fā)生在關(guān)瓶閥的瞬間?？扇夹詺怏w引起的爆炸一般發(fā)生在充裝關(guān)瓶時。或打開瓶閥用氣時。也有發(fā)生在氣割或氣焊時。（2）按爆炸的瞬時燃燒速度分類①輕爆物質(zhì)爆炸時的燃燒速度為每秒數(shù)米，爆炸時無多大破壞力，聲響也不大。如無煙火藥在空氣中的快速燃燒，可燃?xì)怏w混合物在接近爆炸濃度上限或下限時的爆炸即屬于此類。②爆炸物質(zhì)爆炸時的燃燒速度為每秒數(shù)十幾米至數(shù)百米，爆炸時能在爆炸點引起壓力激增，有較大的破壞力，有震耳的聲響?？扇?xì)怏w混合物在多數(shù)情況下的爆炸，以及被壓火藥遇火源引起的爆炸即屬于此類。③爆轟物質(zhì)爆炸的燃燒速度為每秒1000?7000m.爆轟時的特點是突然引起極高壓力，并產(chǎn)生超音速的“沖擊波”。由于在極短時間內(nèi)發(fā)生的燃燒產(chǎn)物急劇膨脹，像活塞一樣積壓其周圍氣體，反應(yīng)所產(chǎn)生的能量有一部分傳給被壓縮的氣體層，于是形成的沖擊波由它本身的能量所支持，迅速傳播并能遠(yuǎn)離爆轟的發(fā)源地而獨立存在，同時可引起該處的其他爆炸性氣體混合物火炸藥爆炸，從而發(fā)生一種“殉爆”現(xiàn)象。2、化學(xué)性爆炸物質(zhì)依照爆炸時所進(jìn)行的化學(xué)變化，化學(xué)性爆炸物質(zhì)可分為以下幾（1）簡單分解的爆炸物這類物質(zhì)在爆炸時分解為元素，并在分解為元素的反應(yīng)過程中產(chǎn)生熱量。屬于這一類的有乙炔銀、乙炔銅、碘化氮等，這類容易分解的不穩(wěn)定物質(zhì)，其爆炸危險性是很大的，受摩擦、撞擊、甚至輕微振動即發(fā)生爆炸。如乙炔銀受摩擦或撞擊時的分解爆炸：Ag2c2T2Ag+2C+Q（2）復(fù)雜分解的爆炸物這類物質(zhì)包括各種含氧炸藥，其危險性較簡單分解的爆炸物稍小。含氧炸藥在發(fā)生爆炸時伴有燃燒反應(yīng)，燃燒所需的氧由物質(zhì)本身分解供給。如苦味酸、TNT、煙花爆竹等都屬于此類。（3）可燃性混合物是指由可燃物質(zhì)與助燃物質(zhì)組成的爆炸物質(zhì)。所有可燃?xì)怏w、蒸氣和可燃粉塵與空氣（或氧）組成的混合物均屬此類。如一氧化碳與空氣混合的爆炸反應(yīng)：2CO+O2+=2CO2++Q這類爆炸實際上是在火源作用下的一種瞬間燃燒反應(yīng)。通常稱可燃性混合物為有爆炸危險的物質(zhì)，因為它們只是在適當(dāng)?shù)臈l件下，才變?yōu)槲ｋU的物質(zhì)，這些條件包括可燃物質(zhì)的含量、氧化劑含量以及點火能源等?？扇夹曰旌衔锏奈ｋU性較前種為低，但較普遍，工業(yè)生產(chǎn)中遇到的主要是這類爆炸事故。3、常見爆炸類型（1）氣體爆炸①純組元氣體分解爆炸具有分解爆炸特性的氣體分解時可以產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的熱量。摩爾分解熱達(dá)到80?120kJ的氣體一旦引燃火焰就會蔓延開來。摩爾分解熱高過上述量值的氣體，能夠發(fā)生很激烈的分解爆炸。在高壓下容易引起分解爆炸的氣體，當(dāng)壓力降至某個數(shù)值時，火焰便不再傳播，這個壓力稱作該氣體分解爆炸的臨界壓力。高壓乙炔非常危險，其分解爆炸方程為：C2H2T2c（固）+H2+226kJ如果分解反應(yīng)無熱損失，火焰溫度可以高達(dá)3100℃。乙炔分解爆炸的臨界壓力是，在這個壓力以下貯存乙炔就不會發(fā)生分解爆炸。另外，乙炔類化合物也一樣具有分解爆炸危險，如乙烯基乙炔分解爆炸的臨界壓力為，甲基乙炔在20℃分解爆炸的臨界壓力為，在120℃則為。從有關(guān)物質(zhì)危險性質(zhì)手冊中查閱到的分解爆炸臨界壓力多為20℃的數(shù)據(jù)。乙烯分解爆炸反映方程式為：C2H4-薪固）+CH4+127.4kJ乙烯分解爆炸所需要的能量隨壓力的升高而降低，若有氧化鋁存在，分解爆炸則更易發(fā)生。乙烯在0℃的分解爆炸臨界壓力是4MPa,故在高壓下加工或處置乙烯，具有與可燃?xì)怏w一空氣混合物一樣的危險性。氮氧化物在一定壓力下也可以發(fā)生分解爆炸，按下述反應(yīng)式進(jìn)行：N20TN2+O2+kJNO-++kJN2O的分解爆炸臨界壓力是0.25MPa,NO的是0.15MPa,在上述條件下，90%以上可以分解為N2和O2。環(huán)氧乙烷的分解反映式為:C2H40TCH4+CO+kJ2c2H40TCH4+2CO+kJ環(huán)氧乙烷的分解爆炸臨界壓力為0.038MPa,故環(huán)氧乙烷有較大的爆炸危險性。在125℃時，環(huán)氧乙烷的初始壓力由0.25MPa增至1.2MPa，最大爆炸壓力與初壓之比則由2增至5.6,可見爆炸的初始壓力對終壓有很大影響。②混合氣體爆炸可燃?xì)怏w或蒸汽與空氣按一定比例均勻混合，而后點燃，因為氣體擴散過程在燃燒以前已經(jīng)完成，燃燒速率將只取決于化學(xué)反應(yīng)速率。在這樣的條件下，氣體的燃燒就有可能達(dá)到爆炸的程度。這時的氣體或蒸汽與空氣的混合物，稱為爆炸性混合物。例如，煤氣從噴嘴噴出以后，在火焰外層與空氣混合，這時的燃燒速率取決于擴散速率，所進(jìn)行的是擴散燃燒。如果令煤氣預(yù)先與空氣混合并達(dá)到適當(dāng)比例，燃燒的速率將取決于化學(xué)反應(yīng)速率，比擴散燃燒速率大得多，有可能形成爆炸?？扇夹曰旌衔锏谋ê腿紵g的區(qū)別就在于爆炸是在瞬間完成的化學(xué)反應(yīng)。在化工生產(chǎn)中，可燃?xì)怏w或蒸氣從工藝裝置、設(shè)備管線泄漏到廠房中，而后空氣滲入裝有這種氣體的設(shè)備中，都可以形成爆炸性混合物，遇到火種，便會造成爆炸事故?；どa(chǎn)中所發(fā)生的爆炸事故，大都是爆炸性混合物的爆炸事故。燃燒的連鎖反應(yīng)理論也可用于解釋爆炸。爆炸性混合物與火源接觸，便有活性原子或自由基生成而成為連鎖反應(yīng)的作用中心。爆炸混合物起火后，燃燒熱和鏈鎖載體都向外傳播，引發(fā)鄰近一層爆炸混合物的燃燒反應(yīng)。而后，這一層又成為熱和鏈鎖載體源引發(fā)次一層爆炸混合物的燃燒反應(yīng)?；鹧媸且砸粚訉油膱A球面的形式向各個方向蔓延的。燃燒的傳播速率在距離著火點0.5?1m以內(nèi)是固定的，每秒若干米或者更小一些。但以后即逐漸加速，傳播速率達(dá)每秒數(shù)百米（爆炸），乃至每秒數(shù)千米（爆轟）。如果燃燒傳播途中有障礙物，就會造成極大的破壞作用。（2）粉塵爆炸粉塵爆炸是粉塵粒子表面和氧作用的結(jié)果。當(dāng)粉塵表面達(dá)到一定溫度時，由于熱分解或干餾作用，粉塵表面會釋放出可燃性氣體，這些氣體與空氣形成爆炸性混合物，而發(fā)生粉塵爆炸。因此，粉塵爆炸的實質(zhì)是氣體爆炸。使粉塵表面溫度升高的原因主要是熱輻射的作用。實際上任何可燃物質(zhì)，當(dāng)其成粉塵形式與空氣以適當(dāng)比例混合時，被熱、火花、火焰點燃，都能迅速燃燒并引起嚴(yán)重爆炸。許多粉塵爆炸的災(zāi)難性事故的發(fā)生，都是由于忽略了上述事實。谷物、面粉、煤的粉塵以及金屬粉末都有這方面的危險性?；?、木屑、奶粉、洗衣粉、紙屑、可可粉、香料、軟木塞、硫磺、硬橡膠粉、皮革和其他許多物品的加工業(yè)，時有粉塵爆炸發(fā)生。為了防止粉塵爆炸，維持清潔十分重要。所有設(shè)備都應(yīng)該無粉塵泄漏。爆炸卸放口應(yīng)該通至室外安全地區(qū)，卸放管道應(yīng)該相當(dāng)堅固，使其足以承受爆炸力。真空吸塵優(yōu)于清掃，禁止應(yīng)用壓縮空氣吹掃設(shè)備上的粉塵，以免形成粉塵云。①粉塵爆炸的特點a、粉塵爆炸燃燒速度或