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          燃燒的基本過程-- 著火

          作者:時間:2021-08-01 09:09:49250 次瀏覽

          信息摘要:


          所謂著火,就是由于物質本身加速化學反應,可燃物質開始燃燒而產生火焰的過程。

          1 自發著火 使燃料達到某一溫度和壓力狀態,便發生著火,整個燃料同時爆炸式地 燃燒,把這種現象叫做自發著火或自身著火。

          2) 點火可燃混合物同外部的高溫熱源接觸而著火燃燒叫“著火”,亦稱“被迫 點火”。

          點火的實質是首先使部分可燃混合物著火,然后使燃燒傳向其余部分。因此點火時無需 對整個系統進行加熱,因而具有重要的實用意義。

          理論上所需的最小點火能是需導致形成一個可傳播的火焰面的點火能。這樣的火焰面通 常不過幾平方毫米,厚度小于1 mm,所需的能量是很小的,一根火柴或一點火星就足以 點火。

          點火的難易程度與所引進的熱源的溫度有關,溫度愈高愈容易點火。在熱源面積較大時 也可以在較低溫下點著,但溫度不能低于著火溫度。強制點火有高溫固體點火、高溫氣體點 火和火花放電點火三種方法。

          高溫固體點火時著火所需要的物體表面溫度,通常比這種燃料的最低著火溫度要高 些?;鹪吹某叽缭叫?,燃料的溫度和壓力越低,流速越大,則所需要的該物體表面溫度就 越高。

          高溫氣體點火是用點火燒嘴的火焰使燃料著火的方法,這種方法是工業爐上比較常用的 一種點火方法。一般來說,用點火火焰使燃料著火,最重要的因素是火焰溫度、火焰的大小 以及接觸時間。

          火花放電點火就是在火花塞的電極間加上電壓進行放電,利用這種放電的能量進行點火 的方式。它可以應用在大多靈敏的燃燒裝置上?;鸹ǚ烹姰a生的火花是由火花能量的熱效果 引起的。在火花核與周圍的混合氣體之間進行熱的傳導以及活化粒子的擴散,如果與火焰區 相接近的沒有燃燒的混合氣體層接受足夠能量的話,火焰便進行傳播,不久就會過渡到穩定 的火焰傳播。如前所述,從火花產生到著火反應開始的時間,叫做著火延時。而在這段時間 內冷卻和反應進行著相反的作用,如果能夠生成產生火焰所需要的一定量的活性物質,就會 著火。

          實際生產中常常是對流動氣體點火,如氣流速度超過火焰傳播速度則不能點著,所以點 火應在較低流速下進行??勺鳛辄c火的熱源有引導火焰、電熱體、放電火花及高溫爐壁等。


          一般爐子點火多用引導火焰(火炬),自動化點火系統或燃燒裝置則多用電點火器。放電火 花的溫度極高,故電點火時采用電火花較好。

          3) 著火延時把從火花產生至一定條件開始著火的時間叫做著火延時。一般來說,溫 度和壓力越高,著火延時越短。著火延時也受蒸發、擴散和混合過程的影響,但是可以用阿 雷尼烏斯反應方程式來近似地表征。

          4) 燃點通??扇蓟旌衔锵到y在較低溫度時仍可有緩慢的氧化反應存在,若反應產生 的熱量大于系統向外散失的熱量,則系統溫度會自行不斷上升并使反應加速,從而導致著火 燃燒。這樣的著火過程即是熱力著火。常壓下可燃系統需在一定溫度時才能達到這個能量條 件并引起燃燒,這個溫度就是可燃氣本身的著火溫度,也稱燃點。燃點受壓力和燃料組成的 影響,也因測定用的容器形狀、尺寸和材質而有所不同,因此必須明確這些基本條件。氣體 燃料中通常燃點隨著壓力的上升而降低,除了氫和甲烷以外,還隨著燃料濃度的增加而稍有 降低的傾向。

          低于著火溫度時,可燃系統的散失熱量大于反應熱量,因而會很快降溫,不會著火燃 燒。理論上的著火點是在散失的熱量等于反應放出的熱量時,但實際上此時也是不會燃燒 的。實際的著火溫度是散失熱略小于反應熱時的溫度,但即使在此時多數可燃混合物需要停 留一段時間才著火燃燒。這段時間是一個反應由慢至激烈的加速時期,稱為感應期(孕育 期)。感應期的長短同溫度有關,通常以能引起著火的最低溫度為著火溫度,此時感應期最 長。實測的各種可燃混合物的著火溫度見表3-200

          3-20可燃混合物的著火溫度

          名 稱

          著火溫度/Q

          名 稱

          著火溫度/°c

          最低

          最高

          最低

          最高

          氫氣

          530

          590

          丙烯

          455


          一氧化碳

          610

          658

          丁烯

          445

          500

          甲烷

          645

          790

          乙換

          335

          500

          乙烷

          530

          594

          硫化氫

          290

          487

          丙烷

          510

          588

          高爐煤氣

          600 — 700


          正丁烷

          441

          569

          焦爐煤氣

          500?550


          異丁烷

          544


          發生爐煤氣

          600 — 700


          乙烯

          540

          550

          天然氣

          530?650


          注:均為同空氣的可燃混合物的著火溫度。

           

          5)著火濃度極限常溫下可燃氣體同空氣混合后的混合物只在一定含量范圍內能燃 燒,這個可燃的混合范圍便是著火濃度極限。

          濃度極限以可燃氣體在混合物中所占的體積分率表示。最高比率為上限,最低比率為下 限。常見可燃氣體在常溫常壓下濃度極限的測定值見表3-21。

          高于濃度極限上限和低于下限的混合物之所以不能燃燒可用熱理論解釋,即兩種情 況均因反應熱不足以抵償熱損失而使燃燒不能維持。提高混合物的溫度則濃度極限會擴 大,在溫度達到著火溫度以上時,任何比率的混合物均能發生反應,即濃度極限趨于 0% ?100%。

          壓力對濃度極限的影響情況較復雜。當壓力高于常壓時,多數情況是壓力增高使濃度極 限縮小。壓力低于常壓可燃混合物的濃度極限變化無統一的規律性。在濃度、溫度固定而壓 力變化時,可出現多個壓力極限,即混合物在某一壓力范圍內可燃,相鄰的范圍內不可燃,

          57




          3?21常見可燃氣體(蒸汽)的濃度極限

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                  氣體名稱

                  濃度極限/%

                  氣體名稱

                  濃度極限/%

                  下限

                  上限

                  r

                  上限

                  氫氣

                  4. 0

                  75. 0

                  硫化飪

                  4. 3

                  45. 0

                  一氧化碳

                  12. 5

                  74

                  乙醇

                  3. 28

                  18. 95

                  甲烷

                  5. 3

                  15. 0

                  二硫化碳

                  1. 25

                  50. 00

                  乙烷

                  3. 0

                  12. 5

                  1. 40

                  8. 00

                  丙烷

                  2. 2

                  9. 5

                  汽油

                  1. 0

                  6. 0

                  丁烷

                  1. 9

                  8. 5

                  煤油

                  1. 4

                  7. 5

                  戊烷

                  1. 5

                  7. 8

                  重油

                  1. 2

                  6. 0

                  乙烯

                  3. 1

                  32. 0

                  發生爐煤氣

                  20 ?35

                  65 ?75

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