可燃氣體燃燒的分類

1、燃燒學可燃氣體燃燒的分類2可燃性氣體：可燃性氣體：指能夠與空氣指能夠與空氣（或氧氣）在一定的濃度范圍內(nèi)（或氧氣）在一定的濃度范圍內(nèi)均勻混合形成預混氣，遇到火源均勻混合形成預混氣，遇到火源會發(fā)生爆炸的，燃燒過程中釋放會發(fā)生爆炸的，燃燒過程中釋放出大量能量的氣出大量能量的氣體，例如氫氣、體，例如氫氣、甲甲烷、乙烯、丙烷、乙烯、丙烷等。烷等。燃燒學氣相燃燒是最主要的燃氣相燃燒是最主要的燃燒形式。燒形式?！舅伎妓伎肌繛槭裁催@么說？為什么這么說？燃燒學答：液體或固體可燃物受熱后一般先發(fā)生蒸發(fā)或者熱解產(chǎn)生答：液體或固體可燃物受熱后一般先發(fā)生蒸發(fā)或者熱解產(chǎn)生可燃蒸氣或可燃熱解氣，然后與氧化劑混合燃燒?？扇颊?/p>

2、氣或可燃熱解氣，然后與氧化劑混合燃燒。預混燃預混燃燒概燒概念念燃燃料和氧（或空氣）預先混合成均勻的料和氧（或空氣）預先混合成均勻的混合混合氣，氣，此可燃此可燃混混合氣稱為預混合氣，預混合合氣稱為預混合氣，預混合氣在氣在燃燒器內(nèi)進行燃燒器內(nèi)進行著火著火、燃、燃燒燒的的過程稱為過程稱為燃燒學根據(jù)可燃氣體與氧化劑在燃燒的狀態(tài)不同，可燃氣體燃根據(jù)可燃氣體與氧化劑在燃燒的狀態(tài)不同，可燃氣體燃燒分為燒分為預混燃燒和擴散燃燒預混燃燒和擴散燃燒。典型預混合燃燒裝置典型預混合燃燒裝置 燃燒學【思考思考】預混燃預混燃燒器有哪些優(yōu)缺點？燒器有哪些優(yōu)缺點？燃燒學優(yōu)優(yōu)點點：在點在點火點之火點之前就完成了氧化劑（前就完成

3、了氧化劑（空氣空氣）和燃）和燃料的混合料的混合，混合氣到混合氣到達燃燒區(qū)后能在瞬間燃燒完達燃燒區(qū)后能在瞬間燃燒完畢，燃燒充畢，燃燒充分，形成分，形成短火焰，火焰溫度高短火焰，火焰溫度高。缺點缺點：存存在回火的可能性，調節(jié)比有限，空氣在回火的可能性，調節(jié)比有限，空氣/ /燃料比受燃料比受限。限。 按火焰?zhèn)鞑サ男问椒职椿鹧鎮(zhèn)鞑サ男问椒?按燃按燃料與氧化料與氧化劑混合模式分劑混合模式分 按流動狀態(tài)分按流動狀態(tài)分緩燃火緩燃火焰焰爆轟火焰（爆震）爆轟火焰（爆震） 預混火焰預混火焰 擴散火擴散火焰焰層流火焰層流火焰湍流火焰湍流火焰 燃燒學可燃氣體燃燒分類可燃氣體燃燒分類燃燒學緩燃：緩燃：依靠導熱與分子擴散

4、使未燃依靠導熱與分子擴散使未燃混合氣體溫度升高，并進入反應混合氣體溫度升高，并進入反應區(qū)引起化學反應，進而使燃燒波區(qū)引起化學反應，進而使燃燒波不斷向未燃混合氣推進。傳播速不斷向未燃混合氣推進。傳播速度一般不大于度一般不大于13m/s，且傳播過且傳播過程是穩(wěn)定的。程是穩(wěn)定的。燃燒學爆轟：爆轟：是通過激波的壓縮作用使未燃混合氣的溫度不斷升高是通過激波的壓縮作用使未燃混合氣的溫度不斷升高而引起化學反應。爆轟的傳播速度常大于而引起化學反應。爆轟的傳播速度常大于1000m/s。消防關于爆轟的定義：消防關于爆轟的定義：爆轟：以沖擊波為特征，超音速傳播的爆炸。爆轟：以沖擊波為特征，超音速傳播的爆炸。爆爆炸：

5、由于物質急劇氧化或分解反應產(chǎn)生溫度、壓力炸：由于物質急劇氧化或分解反應產(chǎn)生溫度、壓力增加或兩者同時增加的現(xiàn)象。增加或兩者同時增加的現(xiàn)象。10爆炸濃度范爆炸濃度范圍：圍：通通常情況下，氣體混合物中可燃成分常情況下，氣體混合物中可燃成分的濃度處于一定范圍內(nèi)時，才會發(fā)生爆炸現(xiàn)的濃度處于一定范圍內(nèi)時，才會發(fā)生爆炸現(xiàn)象。象。能夠發(fā)生能夠發(fā)生爆炸的最低濃度叫爆炸的最低濃度叫爆炸濃度下限爆炸濃度下限，而能夠發(fā)生爆炸的最高，而能夠發(fā)生爆炸的最高濃度叫做濃度叫做爆炸濃度上限爆炸濃度上限。燃燒學11燃燒學常用可燃氣體爆炸極限數(shù)據(jù)表常用可燃氣體爆炸極限數(shù)據(jù)表物質物質下限（下限（%）上限（上限（%）甲烷甲烷CH451

6、5乙烷乙烷C2H6312.5丙烷丙烷C3H82.19.5乙炔乙炔C2H22.372.3當當可燃物含量可燃物含量很稀很稀或或很濃很濃時，化學反應進行很慢，單位時，化學反應進行很慢，單位時間內(nèi)放出的總化學反應能量較小，就不能支持前沿沖擊波時間內(nèi)放出的總化學反應能量較小，就不能支持前沿沖擊波去激發(fā)下層混合氣體的化學反應。即使沒有任何能量耗散，去激發(fā)下層混合氣體的化學反應。即使沒有任何能量耗散，也不能使爆轟波穩(wěn)定傳播。也不能使爆轟波穩(wěn)定傳播。 燃燒學在在混合氣體的爆炸濃度范混合氣體的爆炸濃度范圍內(nèi)，存在一個圍內(nèi)，存在一個最佳濃最佳濃度度，爆爆速最大速最大、壓力壓力和和反應放出熱反應放出熱也也最大。從安

7、全角度看，最佳濃最大。從安全角度看，最佳濃度時的威力最大、破壞效應也度時的威力最大、破壞效應也最嚴最嚴重。重。 濃濃度和爆速的關系（度和爆速的關系（C2H2O2） 燃燒學爆炸濃度極爆炸濃度極限與限與點火能點火能、初始溫度初始溫度、壓力壓力等因素有關。等因素有關。點點火能火能一一般來說，點火能量越大，傳給周圍可燃混合物的能量越多，般來說，點火能量越大，傳給周圍可燃混合物的能量越多，引起臨層爆炸的能力越強，火焰越易自行傳播，從而爆炸濃度范引起臨層爆炸的能力越強，火焰越易自行傳播，從而爆炸濃度范圍變寬。即圍變寬。即 a,ba,b 中的中的a a變小，變小，b b變大。但當點火能達到一定程度時，變大。

8、但當點火能達到一定程度時，爆炸濃度范圍變化就不明顯了。爆炸濃度范圍變化就不明顯了。燃燒學下表為下表為甲烷和空氣混合物在不同能量的點火條件下爆甲烷和空氣混合物在不同能量的點火條件下爆炸濃度極限的實驗結果。當點火能達到一定程度時，對爆炸濃度極限的實驗結果。當點火能達到一定程度時，對爆炸濃度極限的影響就不明顯了。炸濃度極限的影響就不明顯了。 點點火能火能對對甲烷空氣混合氣體甲烷空氣混合氣體爆炸濃度極限的影響爆炸濃度極限的影響 燃燒學初初始溫度始溫度初初始溫度升高，會使化學反應的速度加快。在相同始溫度升高，會使化學反應的速度加快。在相同的點火能下，可燃氣體混合物的的點火能下，可燃氣體混合物的初始溫度越

9、高初始溫度越高，燃燒反應，燃燒反應越快越快，于是單位時間，于是單位時間放熱越多放熱越多，火焰越易傳播，因而爆炸，火焰越易傳播，因而爆炸極限范圍極限范圍變變寬寬。 燃燒學溫溫度對爆炸極限的影度對爆炸極限的影響響燃燒學壓壓力力混混合氣體壓力提高，爆炸濃度范圍擴大。處于高壓合氣體壓力提高，爆炸濃度范圍擴大。處于高壓下的氣體，其分子比較密集，單位體積中所含混合氣分下的氣體，其分子比較密集，單位體積中所含混合氣分子較多，分子間傳熱和發(fā)生化學反應比較容易，反應速子較多，分子間傳熱和發(fā)生化學反應比較容易，反應速度加快，而散熱損失顯著減少，因此度加快，而散熱損失顯著減少，因此爆炸濃度范圍擴大爆炸濃度范圍擴大。

10、壓力對爆炸濃度上限的影響較大壓力對爆炸濃度上限的影響較大。燃燒學壓壓力對甲烷空氣混合氣體爆炸極限的影力對甲烷空氣混合氣體爆炸極限的影響響 燃燒學在減壓的情況下，隨著壓力的降低，爆炸范圍不斷縮小。在減壓的情況下，隨著壓力的降低，爆炸范圍不斷縮小。當壓力降到某一數(shù)值時，則會出現(xiàn)上限濃度和下限濃度重合。當壓力降到某一數(shù)值時，則會出現(xiàn)上限濃度和下限濃度重合。如果壓力再繼續(xù)下降，則混合氣便不會爆炸了，這一壓力稱為如果壓力再繼續(xù)下降，則混合氣便不會爆炸了，這一壓力稱為爆炸極限的臨界壓力爆炸極限的臨界壓力。燃燒學惰惰性氣體性氣體在在可燃混合氣中添加惰性氣體，可使混合氣體可燃混合氣中添加惰性氣體，可使混合氣體

11、爆炸范爆炸范圍縮小圍縮小。當惰性氣體大于一定濃度時，混合氣體便不能發(fā)。當惰性氣體大于一定濃度時，混合氣體便不能發(fā)生燃燒、爆炸生燃燒、爆炸。燃燒學CO2對汽油蒸氣爆炸濃度極限的影響對汽油蒸氣爆炸濃度極限的影響燃燒學按化學計量濃度估算按化學計量濃度估算可燃氣體爆炸極限可燃氣體爆炸極限可燃混合物中的可燃物與氧或空氣中的氧燃燒時到達完可燃混合物中的可燃物與氧或空氣中的氧燃燒時到達完全氧化反應的濃度稱為全氧化反應的濃度稱為化學計量濃度化學計量濃度。設設可燃氣體的分子式為：可燃氣體的分子式為： CaHbOc+n0O2aCO2+b/2H2O則則 n0=a+b/4-c/2燃燒學如果把空氣中氧氣的濃度取為如果把

12、空氣中氧氣的濃度取為20.9%，則可燃氣體在完全，則可燃氣體在完全燃燒的情況下，空氣中的化學計量濃度的計算式如下：燃燒的情況下，空氣中的化學計量濃度的計算式如下：在氧氣中，在氧氣中， 則為：則為：于于是，爆炸濃度極限可估算如下：是，爆炸濃度極限可估算如下：%209. 09 .2000nL%110000nL0min55. 0LL0max8 . 4LL燃燒學注意：該注意：該式可用式可用來估算烷烴以及其它來估算烷烴以及其它有機可燃氣體的爆炸有機可燃氣體的爆炸濃度極限，但不適用濃度極限，但不適用于乙炔以及氫、硫、于乙炔以及氫、硫、氯等無機氣體。氯等無機氣體?！纠?C3H8+5O2=3CO2+4H2

13、O 解：解： n0=5 在空氣中：在空氣中： （實測值為實測值為2.1%） （實測值為（實測值為9.5%） %01. 4%209. 09 .2000nL%21. 255. 00minLL%6 . 98 . 40maxLL燃燒學在氧氣中：在氧氣中：%67.16%110000nL%17. 955. 00minLL%6 .198 . 40maxLL燃燒學多多組分可燃氣體混合物的爆炸濃度極限組分可燃氣體混合物的爆炸濃度極限如果多組分可燃氣體反應特性接近或為同系物時，它們與空如果多組分可燃氣體反應特性接近或為同系物時，它們與空氣構成的爆炸性混合物的爆炸濃度極限可根據(jù)理氣構成的爆炸性混合物的爆炸濃度極限可

14、根據(jù)理查特查特里法里法則計算，則計算，即即式中式中 分分別為第別為第i種組分在可燃物中的濃度。種組分在可燃物中的濃度。 分分別為第別為第i種組分的爆炸濃度極限（下種組分的爆炸濃度極限（下限或限或上上限）。限）。 nnmixLVLVLVLVL332211100nVVVV321,nLLLL321,燃燒學上式需滿足以下條件：上式需滿足以下條件： 各各組分間不發(fā)生化學反應且爆炸時不發(fā)生催化作組分間不發(fā)生化學反應且爆炸時不發(fā)生催化作用；用； 各各組分的爆炸濃度極限已知。組分的爆炸濃度極限已知。 100321nVVVV燃燒學【例例】某天然氣含甲烷某天然氣含甲烷80，乙烷，乙烷15，丙烷，丙烷4，丁烷，丁烷

15、1，求天然氣的爆炸濃度極限。求天然氣的爆炸濃度極限。 設設A、B、C、D分別表示甲烷、乙烷、丙烷、丁烷分別表示甲烷、乙烷、丙烷、丁烷 已知已知 %5 . 1%1 . 2%0 . 3%0 . 5minminminminDCBALLLL%5 . 8%5 . 9%5 .12%0 .15maxmaxmaxmaxDCBALLLL燃燒學 爆炸濃度下限：爆炸濃度下限： 爆炸濃度上限：爆炸濃度上限： %2 . 4%015. 001. 0021. 004. 003. 015. 005. 080. 0100minL%1 .14%085. 001. 0095. 004. 0125. 015. 015. 080. 0

16、100maxL以上公式均沒考慮溫度、壓力等因素的影響以上公式均沒考慮溫度、壓力等因素的影響燃燒學31影響氣體爆轟傳播的因影響氣體爆轟傳播的因素主要有素主要有：氣氣體爆轟波的傳播速度與盛氣體管子的放置方法（垂體爆轟波的傳播速度與盛氣體管子的放置方法（垂直或水平、或傾斜）、起爆源的種類、引爆端是閉口還是直或水平、或傾斜）、起爆源的種類、引爆端是閉口還是開口等無開口等無關，關，與與管子的形狀有關管子的形狀有關。 燃燒學混混合氣體的合氣體的初始溫度初始溫度對爆轟波速度影響很小，隨溫度升對爆轟波速度影響很小，隨溫度升高，爆速稍微下降，這是因為溫度高使氣體密度減小所造成高，爆速稍微下降，這是因為溫度高使氣體密度減小所造成的。如爆鳴氣的。如爆鳴氣（2H2O2）初始溫度為初始溫度為100C時，測出的爆速時，測出的爆速值為值為2821m/