正文 第七章 企業中的防火防爆(一)(2 / 3)

點燃亦稱強製著火,即可燃物質與明火直接接觸引起燃燒,在火源移去後仍能保持繼續燃燒的現象。物質被點燃時,先是局部地區被強烈加熱,首先達到自燃點而產生火焰,該局部燃燒產生的熱量,足以把鄰近部分的可燃物加熱到自燃溫度,這樣火焰就蔓延開去。

自燃和點燃的差別在於:自燃時可燃物整體溫度較高,反應與燃燒是在可燃物整體同時進行的。而在點燃時,可燃物整體溫度較低,隻有在可燃物受到火源局部加熱的熱邊界附近氧化反應比較顯著,其餘部分反應速度幾乎為零,因此燃燒僅在熱邊界處發生,然後依據火焰傳播特性向可燃物其它部分傳播。

可燃液體的閃點與燃點的區別在於:在閃點溫度下,由於液體產生的蒸汽量還不夠大,移去火源閃燃即熄滅,而在燃點溫度下,液體能提供保證穩定燃燒的蒸汽,所以能維持連續燃燒。

可燃物能被點燃且持續燃燒的最低溫度叫做燃點,它也是可燃火災危險性指標之一。燃點低的物質較易著火。控製可燃物質的溫度在燃點以下,是預防發生火災的措施之一。用冷卻法滅火,其原理也在於將燃燒物質的溫度降低到燃點以下,使燃燒停止。

三、可燃氣體引起爆炸的條件

根據物質產生爆炸的原因和性質,可分為物理爆炸、化學爆炸和原子爆炸三類。在防火防爆技術中主要研究防止可燃物化學爆炸。

就其本質來說,可燃物質的燃燒與爆炸(化學爆炸),都是可燃物質的氧化反應,而導致二者一係列區別的原因在於氧化速度不同。爆炸時反應速度大大高於燃燒時的反應速度。

同一種物質,在某種條件下產生燃燒,在另一種條件下可以爆炸。例如汽油在敞口容器裏能平穩燃燒,放在密閉容器裏則可能爆炸;又如煤塊可以安全燃燒,而煤塵卻能引起爆炸。

下麵從燃燒過程的控製因素的角度,探討一下可燃物燃燒與爆炸的條件。(何時燃燒,何時爆炸?)

按燃燒過程的控製因素分,可分為擴散燃燒(物理混合控製)和動力燃燒(化學反應控製)兩類。

如果可燃物與氧化劑(空氣)的混合是在燃燒過程中進行的,即邊混合邊燃燒,那麼這種燃燒稱為擴散燃燒。

管道燃料氣由噴嘴噴出在空氣中燃燒,最典型的擴散燃燒施示。火焰中心發暗的錐形空間,叫做燃料錐,燃料錐外麵的明亮層是擴散區。

空氣中的氧分子由火焰外圍空間向內擴散,燃料氣分子由管道經燃料錐向外擴散,兩種分子在擴散區相遇,完成氧化反應,產生了燃燒。由於擴散速度比較慢,而化學反應的速度較之快得多,沒有多餘的氧氣分子竄入燃料管口內,燃料分子也不能“逃”出擴散區而散到外部空間,所以隻能在燃料管口平穩燃燒,燃燒速度較低。

由上例可得知:在擴散燃燒體係中,氧化反應速度相當快,短時間內不能消除在空氣中間氣體濃度和溫度的不均勻性,造成空間中存在著物質濃度梯度,這種梯度的存在引起了熱量的傳遞和物質的擴散,其方向由高濃度區向低濃度區,由髙溫區向低溫區。具體來說:反應物(可燃物與氧化劑)向火焰區擴散;而燃燒產物向背離火焰區的方向擴散。由於化學反應速度比擴散速度快得多,因此在這種燃燒體係中,整體燃燒速度的快慢要由擴散(物理混合)速度決定,即擴散多少燃燒多少。一般來說.擴散燃燒是平穩的。

動力燃燒則不然。如果可燃物與空氣(或其它氧化劑)已均勻混合好,並且完全是氣相,遇火而燃燒,則叫做動力燃燒。

在動力燃燒體係中,可燃物分子與氧化劑分子已按一定比例混合均勻,不需經過擴散過程,遇到火源,一觸即發,整個空間燒起來。由於燃燒速度很快,熱量來不及散失,溫度急劇上升,氣體因高熱而急劇膨脹,即形成爆炸。

在動力燃燒體係中,燃燒速度主要取決於化學反應速度,所以一般是很快的,會引起爆炸。

四、爆炸濃度極限

可燃性氣體或蒸汽與空氣(或氧氣)組成的混合物,並不是在任何濃度下都能爆炸。而是必須在一定的濃度範圍遇

到火源才能發生爆炸,這個遇火源能發生爆炸的可燃氣體濃度範圍,叫做爆炸濃度極限(包括爆炸濃度下限和爆炸濃度上限)。在這個濃度範圍以外(低於下限或髙於上限),混合氣即使遇火源也不會爆炸。

我們可以從可燃氣爆燒的過程簡單分析一下,為什麼會出現上述現象。當可爆性混合氣(可爆氣體與空氣一定比例混合物)被一點火源點燃後,立即形成一個小火球,它成為中心火源,並在其周圍形成一個球形的反應麵(火焰麵)。火焰麵點燃外層的混合氣。形成一個較大的火球,也即一個新的較大的火焰麵,並繼續向外逐層傳遞,使反應麵逐層擴大。

由上述可知,火焰足以—層層同心球麵的形式向各個方向蔓延和擴散,最終點燃整個空間。可燃氣的燃燒熱是火球熱量的來源,火球溫度隨可燃氣濃度而變化。當混合氣中可燃氣溫度處於理論混合比(即理論完全燃燒時該物質濃度)時,燃燒速度最快,也即燃燒熱釋放速度快,火球溫度就較髙,從而使火焰很快傳播出去,形化爆炸。當可燃氣濃度低於理論混合比時,燃燒速度下降,反應熱釋放得慢,火球溫度較低,當濃度低到一定程度,點火源火球溫度低於混合氣的燃點,反應就停止了。火焰不能傳播出去,當然就不會形成爆炸,這個濃度就是爆炸濃度下限,若可燃氣濃度髙於理論混合比時,將出現空氣(氧氣)不是,燃燒不能完全,也導致反應放出熱量減少,火球溫度下降,因此可燃氣濃度髙到一定程度,混合氣就不能被點燃,這個濃度即爆炸濃度上限。