可燃固體燃燒

可燃固體燃燒第1頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)固體燃燒概述一、固體燃燒的形式（一）蒸發(fā)燃燒（二）表面燃燒（三）分解燃燒（四）熏煙燃燒（陰燃）（五）轟燃（六）異相和同相燃燒第2頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)固體燃燒概述一、固體燃燒的形式（一）蒸發(fā)燃燒火源加熱——熔融蒸發(fā)——著火燃燒（關鍵階段）例如：硫、磷、鉀、鈉、蠟燭、松香、瀝青等火源加熱——升華——著火燃燒例如：樟腦、萘等第3頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)固體燃燒概述一、固體燃燒的形式（二）表面燃燒在可燃固體表面上，由氧和物質直接作用而發(fā)生的燃燒現象。例如：木炭、焦炭、鐵、銅等（三）分解燃燒火源加熱——熱分解——著火燃燒（關鍵階段）例如：木材、煤、合成塑料、鈣塑材料等第4頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)固體燃燒概述一、固體燃燒的形式（四）熏煙燃燒（陰燃）定義：某些物質在堆積或空氣不足的條件下發(fā)生的只冒煙而無火焰的燃燒現象。例如：紙張、鋸末、纖維織物、纖維素板、膠乳橡膠以及某些多孔熱固性塑料等第5頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)固體燃燒概述一、固體燃燒的形式（五）轟燃定義：可燃固體析出的可燃揮發(fā)份遇火源所發(fā)生的爆炸式燃燒。分類：粉塵爆炸、炸藥爆炸、轟燃等例如：賽璐珞、聚氨酯等第6頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一一、固體燃燒的形式（六）異相和同相燃燒異相燃燒（非均相）：可燃物與氧化劑處于固、氣兩種不同狀態(tài)時的燃燒現象。同相燃燒（均相）：可燃物與氧化劑都處于氣相狀態(tài)時的燃燒現象。第一節(jié)固體燃燒概述第7頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)固體燃燒概述一、固體燃燒的形式（一）蒸發(fā)燃燒（二）表面燃燒（三）分解燃燒（四）熏煙燃燒（陰燃）（五）轟燃（六）異相和同相燃燒第8頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、評定固體火災危險性的參數（一）熔點、閃點和燃點（二）熱分解溫度（三）自燃點（四）比表面積（五）氧指數第一節(jié)固體燃燒概述第9頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、評定固體火災危險性的參數（一）熔點、閃點和燃點（二）熱分解溫度可燃固體受熱發(fā)生分解的初始溫度。第一節(jié)固體燃燒概述幾種可燃固體的熱分解溫度與燃點的關系固體名稱熱分解溫度(oC)燃點(oC)固體名稱熱分解溫度(oC)燃點(oC)硝化棉40180棉花120210賽璐珞90~100150~180木材150250~295麻107150~200蠶絲235250~300第10頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、評定固體火災危險性的參數（三）自燃點第一節(jié)固體燃燒概述常見高分子物質的自燃點物質名稱自燃點(oC)物質名稱自燃點(oC)物質名稱自燃點(oC)棉花255聚乙烯349聚酰胺424報紙230聚氯乙烯454醋酸纖維素475白松260有機玻璃450~462硝酸纖維素141第11頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、評定固體火災危險性的參數（四）比表面積（五）氧指數定義：在規(guī)定條件下，剛好維持物質燃燒時的混合氣體中最低氧含量的體積百分數。第一節(jié)固體燃燒概述易燃難燃高難燃(不燃)氧指數范圍＜2222~27＞27第12頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、評定固體火災危險性的參數（一）熔點、閃點和燃點（二）熱分解溫度（三）自燃點（四）比表面積（五）氧指數第一節(jié)固體燃燒概述第13頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)固體著火燃燒理論一、固體引燃條件和引燃時間二、固體火焰?zhèn)鞑ダ碚撊⒐腆w著火和燃燒的影響因素（一）外界火源或外加熱源（二）固體材料的性質

（三）固體材料的形狀尺寸及表面位置

（四）外加環(huán)境因素第14頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)固體著火燃燒理論三、固體著火和燃燒的影響因素（一）外界火源或外加熱源點火源必須處于可燃揮發(fā)份的氣流之內才能使固體引燃。加熱速率越大，固體越容易被引燃。第15頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)固體著火燃燒理論三、固體著火和燃燒的影響因素（一）外界火源或外加熱源（二）固體材料的性質熔點熱分解溫度氣化熱（LV）燃燒熱熱慣性（kρc）第16頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)固體著火燃燒理論三、固體著火和燃燒的影響因素（一）外界火源或外加熱源（二）固體材料的性質

（三）固體材料的形狀尺寸及表面位置比表面積大，增大與氧氣接觸機會，容易點燃；薄物體表面導熱能力強，比厚物體容易著火燃燒。相同材料、相同外界條件，位置不同引起燃燒速度的不同。第17頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一三、固體著火和燃燒的影響因素（三）固體材料的形狀尺寸及表面位置第18頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)固體著火燃燒理論三、固體著火和燃燒的影響因素（四）外加環(huán)境因素1、風速2、壓力3、氧濃度4、環(huán)境溫度第19頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一三、固體著火和燃燒的影響因素（四）外加環(huán)境因素1、風速00.21.010風速(m/s)104.01.00.4火焰?zhèn)鞑ニ俣?mm/s)第20頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第21頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一三、固體著火和燃燒的影響因素（四）外加環(huán)境因素2、壓力0101001000壓力(KPa)100101.0火焰?zhèn)鞑ニ俣?mm/s)第22頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一三、固體著火和燃燒的影響因素（四）外加環(huán)境因素3、氧濃度火焰?zhèn)鞑ニ俣?mm/s)100%O262%O246%O200.21.010風速(m/s)104.01.00.4第23頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一三、固體著火和燃燒的影響因素（四）外加環(huán)境因素3、氧濃度0101001000壓力(KPa)100101.0火焰?zhèn)鞑ニ俣?mm/s)100%O262%O246%O2第24頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一三、固體著火和燃燒的影響因素（四）外加環(huán)境因素4、環(huán)境溫度10102103104預熱時間(s)101.00.10.01火焰?zhèn)鞑ニ俣?mm/s)0kW/m28kW/m213kW/m219kW/m2第25頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)固體著火燃燒理論一、固體引燃條件和引燃時間二、固體火焰?zhèn)鞑ダ碚撊⒐腆w著火和燃燒的影響因素（一）外界火源或外加熱源（二）固體材料的性質

（三）固體材料的形狀尺寸及表面位置

（四）外加環(huán)境因素第26頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)幾種典型物質的自燃一、易自燃的化合物與單質二、煤、植物、涂油物的自燃（一）與水作用發(fā)生自燃的物質（二）在空氣中能自燃的物質（三）相互接觸能自燃的物質（四）與氧化劑混合在摩擦或撞擊下能著火或爆炸的可燃固體（一）煤的自燃（二）植物自燃（三）涂油物的自燃第27頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)幾種典型物質的自燃一、易自燃的化合物與單質（一）與水作用發(fā)生自燃的物質1、活潑金屬：堿金屬和某些堿土金屬2Na+2H2O→NaOH+H2↑+371.5kJ2H2+O2→2H2O+438.6kJ第28頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一Na第29頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)幾種典型物質的自燃一、易自燃的化合物與單質（一）與水作用發(fā)生自燃的物質1、活潑金屬：堿金屬和某些堿土金屬2Na+2H2O→NaOH+H2↑+371.5kJ2H2+O2→2H2O+438.6kJ2、金屬氫化物：氫化鋰、氫化鈉等

NaH+H2O→NaOH+H2↑+132.2kJ3、硼烷：

B2H6+6H2O→2H3BO3+6H2↑+418.4kJ第30頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)幾種典型物質的自燃一、易自燃的化合物與單質（一）與水作用發(fā)生自燃的物質4、金屬磷化物：

Ca3P2+6H2O→3Ca(OH)2+2PH3↑

Zn3P2+6H2O→3Zn(OH)2+2PH3↑5、金屬碳化物：

CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑

Al4C3+12H2O→4Al(OH)3+3CH4↑

K2C2+2H2O→KOH+C2H2↑

第31頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第32頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一6、金屬粉末Zn+H2O→ZnO+H2↑Mg+2H2O→Mg(OH)2+H2↑2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2↑Mg(OH)2+2Al(OH)3→3Mg(AlO2)2+4H2O第二節(jié)幾種典型物質的自燃一、易自燃的化合物與單質（一）與水作用發(fā)生自燃的物質第33頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一7、保險粉8、遇水自燃反應的共同特點：（1）放出可燃氣體；（2）釋放大量熱量。第二節(jié)幾種典型物質的自燃一、易自燃的化合物與單質（一）與水作用發(fā)生自燃的物質第34頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)幾種典型物質的自燃一、易自燃的化合物與單質（二）在空氣中能自燃的物質第35頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)幾種典型物質的自燃一、易自燃的化合物與單質（二）在空氣中能自燃的物質1、黃磷4P+5O2→2P2O52、烷基鋁：主要有三乙基鋁、三異丁基鋁

(C2H5)3Al+3H2O→Al(OH)3+3C2H6↑2C2H6+7O2→4CO2+6H2O第36頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一3、硝化纖維素2NO+O2→2NO2

2NO2+H2O→HNO3+HNO2第二節(jié)幾種典型物質的自燃一、易自燃的化合物與單質（二）在空氣中能自燃的物質第37頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)幾種典型物質的自燃一、易自燃的化合物與單質（三）相互接觸能自燃的物質強氧化劑強還原劑1、乙炔和氯氣混合C2H2+Cl2→2HCl+2C2、甘油遇高錳酸鉀

6KMnO4+2C3H5(OH)3→MnO+6KOH+6CO2+5H2O+[O]第38頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一3、甲醇遇過氧化納3Na2O2+CH3OH→2Na2O+CO2+2H2O4、松節(jié)油遇濃硫酸和濃硝酸的混合物

56HNO3（濃）+C10H16→10CO2+36H2O+56NO2第二節(jié)幾種典型物質的自燃一、易自燃的化合物與單質（三）相互接觸能自燃的物質強氧化劑強還原劑第39頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第40頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一一、易自燃的化合物與單質（四）與氧化劑混合在摩擦或撞擊下能著火或爆炸的可燃固體1、硫與氯酸鉀混合受撞擊會爆炸

2KClO3+3S→2KCl+3SO2

2、過氧化納（或高錳酸鉀）與硫粉混合后摩擦立即燃燒

2Na2O2+S→2Na2O+SO2第41頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一3、氯酸鉀與紅磷混合，稍一摩擦立即燃燒

5KClO3+6P→5KCl+3P2O54、金屬過氧化物與易燃固體混合，在水的作用下會自行著火Na2O2+S+H2O→NaOH+SO2

一、易自燃的化合物與單質（四）與氧化劑混合在摩擦或撞擊下能著火或爆炸的可燃固體第42頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一深圳清水河爆炸案第43頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第44頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)幾種典型物質的自燃一、易自燃的化合物與單質二、煤、植物、涂油物的自燃（一）與水作用發(fā)生自燃的物質（二）在空氣中能自燃的物質（三）相互接觸能自燃的物質（四）與氧化劑混合在摩擦或撞擊下能著火或爆炸的可燃固體（一）煤的自燃（二）植物自燃（三）涂油物的自燃第45頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)幾種典型物質的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃共同特點：（1）在一定條件下，它們都與氧發(fā)生緩慢氧化反應，同時放熱；（2）自燃是一個緩慢過程；（3）在儲存過程中散熱條件不好。第46頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)幾種典型物質的自燃二、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）黃鐵礦的氧化作用（3）泥煤中微生物作用（4）通風不好，熱量蓄積第47頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)幾種典型物質的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃（一）煤的自燃2、煤自燃學說（1）黃鐵礦導因學說（2）細菌導因學說（3）酚基作用學說（4）煤氧復合作用學說第48頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一（1）黃鐵礦導因學說該學說最早由英國人（Plolt和Berzelius）于十七世紀提出，是第一個試圖解答煤自燃原因的學說。它認為煤的自燃是由于煤層中的黃鐵礦（FeS2）與空氣中的水分和氧相互作用放出熱量而引起，其化學反應過程推斷如下：2FeS2+2H2O+7O2→2FeSO4+2H2SO4+Q1（1）硫酸亞鐵（FeSO4）在潮濕的井下環(huán)境中，可被氧化生成硫酸鐵，即Fe2（SO4）3，其化學反應如下式：12FeSO4+6H2O+3O2→4Fe2（SO4）3+4Fe（OH）3+Q2（2）硫酸鐵（Fe2（SO4）3）在潮濕的環(huán)境中作為氧化劑又可和黃鐵礦發(fā)生反應：FeS2+Fe2（SO4）3+3O2+2H2O→3FeSO4+2H2SO4+Q3（3）第49頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一（1）黃鐵礦導因學說以上化學反應均為放熱反應（Q1、Q2、Q3分別代表各反應釋放的熱量）。另外，黃鐵礦在井下潮濕的環(huán)境里被氧化產生SO2、CO2、CO、H2S等氣體的反應，也都是放熱反應。因此在蓄熱條件較好時，這些熱量將使煤體升溫達到煤氧化反應所需溫度，導致煤的自熱與自燃。黃鐵礦另一促使煤體氧化的物理作用是：當其自身氧化時，體積增大，對煤體產生脹裂作用，使得煤體裂隙擴大、增多，與空氣的接觸面積增加，導致氧氣更多地滲入。此外，硫的著火點溫度低，在200℃左右，易于自燃；FeS2產生的H2SO4使煤體處于酸性環(huán)境中，亦能促進煤的氧化自燃。黃鐵礦學說曾在十九世紀下半葉廣為流傳，但隨后大量的煤炭自燃實踐證明，大多數的煤層自燃是在完全不含或極少含有黃鐵礦的情況下發(fā)生的。該學說無法對此現象作出解釋，具有一定的局限性。第50頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一（2）細菌導因學說該學說是由英國人帕特爾（Potter·M·C）于1927年提出，他認為在細菌的作用下，煤體發(fā)酵，放出一定熱量，這些熱量對煤的自燃起了決定性的作用。后來（1934年）有的學者認為煤的自燃是細菌與黃鐵礦共同作用的結果。1951年波蘭學者杜博依斯（Dubois·R）等人在考查泥煤的自熱與自燃時指出：當微生物極度增長時，通常伴有放熱的生化反應過程。30℃以下是親氧的真菌和放線菌起主導作用（使泥煤的自熱提高到60～70℃是由于放線菌作用的結果）；60～65℃時，親氧真菌死亡，嗜熱細菌開始發(fā)展；72～75℃時，所有的生化過程均遭到破壞。為考察細菌作用學說的可靠性，英國學者溫米爾與格瑞哈姆（Graham·J·J）曾將具有強自燃性的煤置于100℃真空器里長達20小時，在此條件下，所有細菌都已死亡，然而煤的自燃性并未減弱。因此，細菌作用學說無法解釋煤的自燃機理，未能得到廣泛承認。第51頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一（3）酚基作用學說1940年前蘇聯(lián)學者特龍諾夫(Б.В.Троиов)提出：煤的自熱是由于煤體內不飽合的酚基化合物強烈地吸附空氣中的氧，同時放出一定的熱量所致。此學說的實質實際上是煤與氧的作用問題，因此，可作為煤氧復合作用學說的補充。該學說的依據是：在對各種煤體中的有機化合物進行實驗后，發(fā)現煤體中的酚基類最易被氧化：其不僅在純氧中可被氧化，而且亦可與其它氧化劑發(fā)生作用。故特龍諾夫(Б.В.Троиов)認為：正是煤體中的酚基類化合物與空氣中的氧作用而導致了煤的自燃。根據該學說，煤分子中的芳香結構則首先被氧化生成酚基（），再經過醌基（）后，發(fā)生芳香環(huán)破裂，生成羧基（）。但理論上芳香結構氧化成酚基需要較激烈的反應條件，如程序升溫、化學氧化劑等，這就使得反應的中間產物和最終產物在成份和數量上都可能與實際有較大的偏移。因此，酚羥基導因作用是引起煤自燃的主要原因的觀點尚有待進一步探討。第52頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一1870年瑞克特（Rachtan·H）經實驗得出：一晝夜里每克煤的吸氧量為0.1～0.5ml，而褐煤為0.12ml。1945年姜內斯（JonesE·R）提出：常溫下煙煤在空氣中的吸氧量可達0.4ml·g-1。該結果與1941年美國學者約荷（YoheG·R）對美國伊利諾斯煤田的煤樣試驗結果相近。六十年代撫順煤研所通過大量煤樣分析，確定了100g煤樣在30℃的條件下經96h吸氧量小于200ml時屬于不自燃的煤；超過300ml時屬于易自燃的煤。這也說明，在低溫時，煤的吸氧量愈大，愈易自燃。（4）煤氧復合作用學說第53頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一1951年前蘇聯(lián)學者維索沃夫斯基（Висоловский·?！ぇ常┑忍岢觯好旱淖匀颊茄趸^程自身加速的最后階段，但并非任何一種煤的氧化都能導致自燃，只有在穩(wěn)定、低溫、絕熱條件下，氧化過程的自身加速才能導致自燃。這種氧化反應的特點是分子的基鏈反應：即每一個參加反應的團?；蛘哒f在鏈上的原子團首先產生一個或多個新的活化團粒（活化鏈），然后，又引起相鄰團?；罨⒓臃磻＿@個過程在低溫條件下，從開始要持續(xù)地進行一段時間，即通常所稱的“煤的自燃潛伏期”。他們通過實驗還發(fā)現，低溫氧化后的煙煤的著火點降低，活化度提高，易于點燃。低溫氧化過程的持續(xù)發(fā)展使得反應過程的自身加速作用增大，若最終生成的熱量不能及時散發(fā)，就會引起自熱階段的開始。（4）煤氧復合作用學說第54頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一煤氧復合作用學說得到大多數學者的贊同，因為煤自燃的主要參與物一個是煤，一個是氧，煤對氧的吸附是經實驗考察得到完全證實的。表面的吸附即所謂的物理吸附雖然產生的熱量微不足道，然而化學吸附以及與其相伴隨的煤與氧的化學反應則可以放出相當多的熱量。（4）煤氧復合作用學說細究上述解釋煤自燃的各種學說，不論其是否完善或是否能得到廣泛承認，都涉及到煤與氧作用并放出熱量的問題，煤具有的氧化性質正是由煤的有機質及無機礦物質的易氧化性所體現，煤具有的放熱性質也正是由煤有機質及無機礦物質的氧化反應所放出的熱量所體現。另外，水對煤的潤濕熱、煤分子的水解熱、煤中含硫礦物質的水解熱、煤中細菌作用放出熱等，對煤體自發(fā)產生熱量也都起著一定的積極作用。第55頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一煤自然發(fā)火實驗臺測試原理圖第56頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第57頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第58頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一較高濃度線性高分子基料與稀泥漿制備的膠體

高濃度粉煤灰泥漿與線性高分子基料的膠體第59頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)幾種典型物質的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃（二）植物自燃原因：微生物產生的發(fā)酵熱第60頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)幾種典型物質的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃（三）涂油物自燃1、原因：植物油中含有不飽和脂肪酸甘油脂（雙鍵）。2、過程:3、涂油物自燃的條件：（1）油脂中含有不飽和脂肪酸；（2）油與被涂（浸）油物比例適當；（3）涂油物蓄熱條件好。4、碘值定義：100克的油脂與碘起加成反應時所需要碘的克數。第61頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)幾類典型固體的燃燒一、高聚物的燃燒二、木材的燃燒三、煤的燃燒四、金屬的燃燒第62頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)幾類典型固體的燃燒一、高聚物的燃燒（一）三大常見高聚物塑料、橡膠、纖維（二）高聚物的燃燒過程熱軟化熔融、熱分解、著火燃燒（三）高聚物燃燒的普遍特點1、發(fā)熱量較高、燃燒速度較快2、發(fā)煙量較大、能見度降低3、燃燒（或分解）產物的危害性大第63頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一一、高聚物的燃燒（四）不同類型高聚物燃燒的特點1、只含C和H的高聚物如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等

易燃但不猛烈，離開火焰后仍能持續(xù)燃燒，火焰呈蘭色或黃色，燃燒時有熔滴，并產生有毒的CO氣體。2、含有O的高聚物如有機玻璃、賽璐璐等

易燃且猛烈，火焰呈黃色，燃燒時變軟，無熔滴，并產生有毒的CO氣體。3、含有N的高聚物如脲甲醛樹脂為難燃自熄；三聚氰胺甲醛樹脂為緩燃緩熄；尼龍為易燃以燼。它們在燃燒時都有熔滴，并產生CO、氧化氮有毒氣體和HCN劇毒氣體。第64頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一一、高聚物的燃燒（四）不同類型高聚物燃燒的特點4、含有Cl的高聚物如聚氯乙烯等

硬的為難燃自熄，軟的為緩燃緩熄，火焰呈黃色，燃燒時無熔滴，有炭瘤，產生HCl氣體，有毒且溶于水有腐蝕性。

5、含有氟的高聚物

實際上不燃，但加強熱時，能放出腐蝕毒害性的HF氣體。6、酚醛樹脂無填料的為難燃自熄，有木粉填料的為緩燃緩熄，火焰呈黃色，冒黑煙，放出有毒的酚蒸氣。第65頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)幾類典型固體的燃燒一、高聚物的燃燒（五）影響因素1、熱源溫度

擴散速度、熱量的散失速度2、物質的理化特性

熱容、導熱系數3、環(huán)境氧濃度第66頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)幾類典型固體的燃燒二、木材燃燒（一）木材的組成木材組成成分纖維素半纖維素木質素分解溫度范圍200~260oC240~350oC280~500oC木材組成元素C、O、H、N第67頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)幾類典型固體的燃燒二、木材燃燒（二）木材的燃燒過程加熱溫度現象110oC干燥、蒸發(fā)出少量樹脂130oC開始分解出水汽、CO2220~250oC變色碳化，分解出CO、H2、碳氫化合物300oC以上有形結構開始斷裂，直至“龜裂”，劇烈熱分解第68頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、木材燃燒（三）木材的燃燒特點1、有焰燃燒階段即木材的熱分解產物的燃燒。在此過程中，木材的成份逐漸發(fā)生變化，氫、氧含量減少，碳含量增加。2、無焰燃燒階段即木炭的表面燃燒。木材表面生成的炭處于灼熱狀態(tài)，但基本上不燃燒，這是由于熱分解產物及其燃燒阻礙了氧向木炭表面擴散，其中在有焰燃燒階段燃燒時間短、火勢擴展快。第69頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、木材燃燒（四）木材燃燒的影響因素1、紋理影響2、密度3、含水量4、比表面積5、木垛燃燒速度第70頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、木材燃燒（四）木材燃燒的影響因素1、紋理影響平行于紋理方向上的導熱性大約是垂直于紋理方向上的2倍；平行于紋理方向上的透氣性大約是垂直于紋理方向上的103倍；在未炭化表面以下產生的揮發(fā)物沿紋理方向比沿垂直紋理方向逸出容易得多。第71頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、木材燃燒（四）木材燃燒的影響因素2、密度密度較大的木材，導熱性能較好，揮發(fā)份較難析出，燃燒速度較慢。3、含水量含水量較多的木材，燃燒速度較慢原因一：水蒸發(fā)消耗大量的熱原因二：較濕木材的導熱能力較強，燃燒時傳入木材內部的熱量較多。第72頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、木材燃燒（四）木材燃燒的影響因素4、比表面積比表面積越大的木材，單位體積的木材暴露在空比氣中的面積越大，且受熱時析出的揮發(fā)份越多，因此燃燒速度越快。第73頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一0481216時間(min)80604020實驗中重量損失(%)1×1cm1.5×1.5cm2×2cm2.5×2.5cm4×4cm第74頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一二、木材燃燒（四）木材燃燒的影響因素5、木垛燃燒速度略第75頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)幾類典型固體的燃燒一、高聚物的燃燒二、木材的燃燒三、煤的燃燒四、金屬的燃燒第76頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)幾類典型固體的燃燒三、煤的燃燒（一）煤的組成泥煤褐煤煙煤無煙煤C60~7070~8080~9090~98H5~65~64~51~3O25~3515~255~151~3N1~31.3~1.51.2~1.70.2~1.3S0.3~0.60.2~3.50.4~30.4煤種含量%元素第77頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一分類外觀形成年代泥煤也稱散煤，形成年代較短，煤質較差，開采出來之后，一經震動，便會成為散碎小塊，燃燒后煤灰呈黃褐色，如同泥土一般，故稱泥煤褐煤黑色、褐色之固體，易裂開成鱗片狀、塊狀或粉狀，韌度微弱至致密強韌，鈍至無光澤，具平滑或貝殼狀斷口煙煤煤質優(yōu)良，顏色墨亮，燃燒性強，具有低灰、低硫、低磷，發(fā)熱量高的特點無煙煤也稱鏡煤，又稱煨炭，顏色黑亮如鏡，燃燒時間長，煙很小第78頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)幾類典型固體的燃燒三、煤的燃燒（二）煤的燃燒過程加熱溫度現象105oC析出吸留氣體和水分200~300oC軟化成塑性狀態(tài)，析出CO、CO2、CO4300~550oC析出煤焦油、不飽和烴、CH4、CO、CO2500~750oC半焦分解，析出含H較多氣體760~1000oC半焦變成高溫焦炭，析出少量以H為主的氣體第79頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)幾類典型固體的燃燒三、煤的燃燒（三）煤的燃燒特點煤也存在有焰燃燒和無焰燃燒，但二者不象木材燃燒那樣有較嚴格的區(qū)分。理論分析和實驗結果都表明，煤中的這兩種燃燒幾乎同時進行，但在燃燒的初期階段，焦炭只燒掉15~20％；而80~90％的揮發(fā)份已經燃盡。第80頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一三、煤的燃燒（四）煤燃燒的影響因素1、熱分解揮發(fā)份：煤熱分解產生揮發(fā)份的組分及其含量主要取決于煤的碳化程度和溫度。碳化程度加深，揮發(fā)份析出量減少，但其中可燃組分含量卻增多；加熱溫度越高，揮發(fā)份逸出量就越多。2、灰分（尤其內在灰分）對燃燒過程的影響：燃燒溫度＜灰的軟化溫度，焦炭粒外表面會形成一層逐漸增厚的灰殼；燃燒溫度＞灰的熔化溫度，焦炭粒表面不能形成灰殼，并且灰的熔渣會堵塞煤層間的通風孔隙。兩種情況都會妨礙煤的燃燒。第81頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一三、煤的燃燒（四）煤燃燒的影響因素3、煤的燃燒受碳化程度、顆粒度、巖石學組成及受風化情況等多因素影響。4、水分含量對煤燃燒的影響水能與CO在較高溫度下反應，放出熱量；同時生成的氫及其自由基的鏈鎖反應對燃燒有利。第82頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一三、煤的燃燒（五）木炭和焦炭的燃燒1、木炭的燃燒主要發(fā)生在木材的有焰燃燒之后；

焦炭的燃燒與煤的有焰燃燒幾乎同時進行。2、木炭內部結構海綿狀，內孔效應強；

焦炭內部結構孔隙較少，覆蓋效應強。內孔效應：由于物質內部孔隙的存在而使燃燒速度加快的現象。覆蓋效應：由于惰性灰分覆蓋層的存在而使燃燒速度減慢的現象。第83頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)幾類典型固體的燃燒一、高聚物的燃燒二、木材三、煤的燃燒四、金屬的燃燒第84頁，共92頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)幾類典型固體的燃燒四、金屬的燃燒（一）金屬的分類