可燃固体燃烧课件.pptx

1、可燃固体燃烧可燃固体燃烧第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述一、固体燃烧的形式一、固体燃烧的形式（一）蒸发燃烧（一）蒸发燃烧（二）表面燃烧（二）表面燃烧（三）分解燃烧（三）分解燃烧（四）熏烟燃烧（阴燃）（四）熏烟燃烧（阴燃）（五）轰燃（五）轰燃（六）异相和同相燃烧（六）异相和同相燃烧第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述一、固体燃烧的形式一、固体燃烧的形式（一）蒸发燃烧（一）蒸发燃烧火源加热火源加热熔融蒸发熔融蒸发着火燃烧（关键阶段）着火燃烧（关键阶段）例如：例如：硫、磷、钾、钠、蜡烛、松香、沥青等硫、磷、钾、钠、蜡烛、松香、沥青等火源加热火源加热升华升华着火燃烧着火燃烧例如：例如：樟脑、萘

2、等樟脑、萘等第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述一、固体燃烧的形式一、固体燃烧的形式（二）表面燃烧（二）表面燃烧 在可燃固体在可燃固体表面上表面上，由，由氧氧和和物质物质直接作用而发生的燃烧现象。直接作用而发生的燃烧现象。例如：例如：木炭、焦炭、铁、铜等木炭、焦炭、铁、铜等（三）分解燃烧（三）分解燃烧火源加热火源加热热分解热分解着火燃烧（关键阶段）着火燃烧（关键阶段）例如：例如：木材、煤、合成塑料、钙塑材料等木材、煤、合成塑料、钙塑材料等第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述一、固体燃烧的形式一、固体燃烧的形式（四）熏烟燃烧（阴燃）（四）熏烟燃烧（阴燃）定义：某些物质在堆积或空气不足的条件下

3、发生的定义：某些物质在堆积或空气不足的条件下发生的只冒烟只冒烟而而无火焰无火焰的燃烧现象。的燃烧现象。例如：例如：纸张、锯末、纤维织物、纤维素板、胶乳橡胶以及某些多孔纸张、锯末、纤维织物、纤维素板、胶乳橡胶以及某些多孔热固性塑料等热固性塑料等 第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述一、固体燃烧的形式一、固体燃烧的形式（五）轰燃（五）轰燃 定义：可燃固体析出的可燃挥发份遇火源所发生的定义：可燃固体析出的可燃挥发份遇火源所发生的爆炸式燃爆炸式燃烧烧。分类：分类：粉尘爆炸、炸药爆炸、轰燃等粉尘爆炸、炸药爆炸、轰燃等例如：例如：赛璐珞、聚氨酯等赛璐珞、聚氨酯等一、固体燃烧的形式一、固体燃烧的形式（六）

4、异相和同相燃烧（六）异相和同相燃烧异相燃烧异相燃烧（非均相非均相）：可燃物与氧化剂处于）：可燃物与氧化剂处于固、气固、气两种不两种不同状态时的燃烧现象。同状态时的燃烧现象。同相燃烧同相燃烧（均相均相）：可燃物与氧化剂）：可燃物与氧化剂都处于气相状态都处于气相状态时的时的燃烧现象。燃烧现象。第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述一、固体燃烧的形式一、固体燃烧的形式（一）蒸发燃烧（一）蒸发燃烧（二）表面燃烧（二）表面燃烧（三）分解燃烧（三）分解燃烧（四）熏烟燃烧（阴燃）（四）熏烟燃烧（阴燃）（五）轰燃（五）轰燃（六）异相和同相燃烧（六）异相和同相燃烧二、评定固

5、体二、评定固体火灾危险性火灾危险性的参数的参数（一）熔点、闪点和燃点（一）熔点、闪点和燃点（二）热分解温度（二）热分解温度（三）自燃点（三）自燃点（四）比表面积（四）比表面积（五）氧指数（五）氧指数第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述二、评定固体二、评定固体火灾危险性火灾危险性的参数的参数（一）熔点、闪点和燃点（一）熔点、闪点和燃点（二）热分解温度（二）热分解温度 可燃固体受热可燃固体受热发生分解发生分解的的初始温度初始温度。第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述几种可燃固体的几种可燃固体的热分解温度热分解温度与与燃点燃点的关系的关系固体名称固体名称热分解热分解温度温度(oC)燃点燃点(oC

6、)固体名称固体名称热分解热分解温度温度(oC)燃点燃点(oC)硝化棉硝化棉40180棉花棉花120210赛璐珞赛璐珞90100150180木材木材150250295麻麻107150200蚕丝蚕丝235250300二、评定固体二、评定固体火灾危险性火灾危险性的参数的参数（三）自燃点（三）自燃点第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述常见高分子物质的自燃点常见高分子物质的自燃点 物质名称物质名称自燃点自燃点(oC)物质名称物质名称自燃点自燃点(oC)物质名称物质名称自燃点自燃点(oC)棉花棉花255聚乙烯聚乙烯349聚酰胺聚酰胺424报纸报纸230聚氯乙烯聚氯乙烯454醋酸纤维素醋酸纤维素475白松

7、白松260有机玻璃有机玻璃450462硝酸纤维素硝酸纤维素141二、评定固体二、评定固体火灾危险性火灾危险性的参数的参数（四）比表面积（四）比表面积（五）氧指数（五）氧指数 定义：在规定条件下，刚好维持物质燃烧时的混合气定义：在规定条件下，刚好维持物质燃烧时的混合气体中体中最低氧含量最低氧含量的的体积百分数体积百分数。第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述易燃易燃难燃难燃高难燃高难燃(不燃不燃)氧指数范围氧指数范围22222727二、评定固体二、评定固体火灾危险性火灾危险性的参数的参数（一）熔点、闪点和燃点（一）熔点、闪点和燃点（二）热分解温度（二）热分解温度（三）自燃点（三）自燃点（四）比表

8、面积（四）比表面积（五）氧指数（五）氧指数第一节第一节 固体燃烧概述固体燃烧概述第一节第一节 固体着火燃烧理论固体着火燃烧理论一、固体引燃条件和引燃时间一、固体引燃条件和引燃时间二、固体火焰传播理论二、固体火焰传播理论三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（一）外界火源或外加热源（一）外界火源或外加热源 （二）固体材料的（二）固体材料的性质性质 （三）固体材料的（三）固体材料的形状尺寸形状尺寸及及表面位置表面位置 （四）外加（四）外加环境因素环境因素第一节第一节 固体着火燃烧理论固体着火燃烧理论三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（一）外界火源或外加热源（

9、一）外界火源或外加热源 点火源必须处于点火源必须处于可燃挥发份可燃挥发份的气流之内才能使固体引的气流之内才能使固体引燃。燃。加热速率越大，固体越容易被引燃。加热速率越大，固体越容易被引燃。第一节第一节 固体着火燃烧理论固体着火燃烧理论三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（一）外界火源或外加热源（一）外界火源或外加热源（二）固体材料的（二）固体材料的性质性质 熔点熔点 热分解温度热分解温度 气化热（气化热（LV）燃烧热燃烧热 热惯性（热惯性（kc）第一节第一节 固体着火燃烧理论固体着火燃烧理论三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（一）外界火源或外加热源（一

10、）外界火源或外加热源 （二）固体材料的（二）固体材料的性质性质 （三）固体材料的（三）固体材料的形状尺寸形状尺寸及及表面位置表面位置比表面积比表面积大，增大与氧气接触机会，容易点燃；大，增大与氧气接触机会，容易点燃；薄物体薄物体表面导热能力强，比厚物体容易着火燃烧。表面导热能力强，比厚物体容易着火燃烧。相同材料、相同外界条件，相同材料、相同外界条件，位置不同位置不同引起燃烧速度的不同。引起燃烧速度的不同。三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（三）固体材料的（三）固体材料的形状尺寸形状尺寸及及表面位置表面位置第一节第一节 固体着火燃烧理论固体着火燃烧理论三、固体着火和燃烧的三

11、、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（四）外加环境因素（四）外加环境因素 1 1、风速、风速 2 2、压力、压力 3 3、氧浓度、氧浓度 4 4、环境温度、环境温度三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（四）外加环境因素（四）外加环境因素 1 1、风速、风速 0 0.2 1.0 10 风速风速(m/s)104.01.00.4火焰传播速度火焰传播速度(mm/s)三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（四）外加环境因素（四）外加环境因素 2 2、压力、压力0 10 100 1000 压力压力(KPa)100101.0火焰传播速度火焰传播速度(mm/s)三、固体着火

12、和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（四）外加环境因素（四）外加环境因素 3 3、氧浓度、氧浓度 火焰传播速度火焰传播速度(mm/s)100%O262%O246%O20 0.2 1.0 10 风速风速(m/s)104.01.00.4三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（四）外加环境因素（四）外加环境因素 3 3、氧浓度、氧浓度 0 10 100 1000 压力压力(KPa)100101.0火焰传播速度火焰传播速度(mm/s)100%O262%O246%O2三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（四）外加环境因素（四）外加环境因素 4 4、环境温度、

13、环境温度 10 102 103 104 预热时间预热时间(s)101.00.10.01火焰传播速度火焰传播速度(mm/s)0 kW/m28 kW/m213 kW/m219 kW/m2第一节第一节 固体着火燃烧理论固体着火燃烧理论一、固体引燃条件和引燃时间一、固体引燃条件和引燃时间二、固体火焰传播理论二、固体火焰传播理论三、固体着火和燃烧的三、固体着火和燃烧的影响因素影响因素（一）外界火源或外加热源（一）外界火源或外加热源 （二）固体材料的（二）固体材料的性质性质 （三）固体材料的（三）固体材料的形状尺寸形状尺寸及及表面位置表面位置 （四）外加（四）外加环境因素环境因素第二节 几种典型物质的自燃

14、一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质二、煤、植物、涂油物的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃（一）与（一）与水水作用发生自燃的物质作用发生自燃的物质（二）在（二）在空气空气中能自燃的物质中能自燃的物质（三）（三）相互接触相互接触能自燃的物质能自燃的物质（四）与氧化剂混合在（四）与氧化剂混合在摩擦或撞击摩擦或撞击下能着火或爆炸的可下能着火或爆炸的可燃固体燃固体（一）（一）煤煤的自燃的自燃（二）（二）植物植物自燃自燃（三）（三）涂油物涂油物的自燃的自燃第二节 几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（一）与水作用发生自燃的物质（一）与水作用发生自燃的物质1、活泼金

15、属：活泼金属：碱金属和某些碱土金属碱金属和某些碱土金属 2Na+2H2ONaOH+H2+371.5kJ 2H2+O22H2O+438.6kJNa第二节 几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（一）与水作用发生自燃的物质（一）与水作用发生自燃的物质1、活泼金属：活泼金属：碱金属和某些碱土金属碱金属和某些碱土金属 2Na+2H2ONaOH+H2+371.5kJ 2H2+O22H2O+438.6kJ2、金属氢化物：金属氢化物：氢化锂、氢化钠等氢化锂、氢化钠等 NaH+H2ONaOH+H2+132.2kJ3、硼烷：硼烷：B2H6+6H2O2H3BO3+6H2+418.4kJ

16、 第二节 几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（一）与水作用发生自燃的物质（一）与水作用发生自燃的物质4、金属磷化物：金属磷化物：Ca3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3 Zn3P2+6H2O3Zn(OH)2+2PH35、金属碳化物：金属碳化物：CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2 Al4C3+12H2O4Al(OH)3+3CH4 K2C2+2H2OKOH+C2H2 6、金属粉末金属粉末 Zn+H2OZnO+H2 Mg+2H2OMg(OH)2+H2 2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2 Mg(OH)2+2Al(OH)3 3Mg(AlO2)2+4H2

17、O第二节 几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（一）与水作用发生自燃的物质（一）与水作用发生自燃的物质7、保险粉保险粉8、遇水自燃反应的共同特点：遇水自燃反应的共同特点：（1）放出可燃气体；）放出可燃气体；（2）释放大量热量。）释放大量热量。第二节 几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（一）与水作用发生自燃的物质（一）与水作用发生自燃的物质第二节 几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（二）在空气中能自燃的物质（二）在空气中能自燃的物质第二节 几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单

18、质（二）在空气中能自燃的物质（二）在空气中能自燃的物质1、黄磷黄磷 4P+5O2 2P2O52、烷基铝：烷基铝：主要有三乙基铝、三异丁基铝主要有三乙基铝、三异丁基铝 (C2H5)3Al+3H2O Al(OH)3+3C2H6 2C2H6+7O2 4CO2+6H2O3、硝化纤维素硝化纤维素 2NO+O2 2NO2 2NO2+H2O HNO3+HNO2第二节 几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（二）在空气中能自燃的物质（二）在空气中能自燃的物质第二节 几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（三）相互接触能自燃的物质（三）相互接触能自燃的物质

19、强氧化剂强氧化剂强还原剂强还原剂1、乙炔乙炔和和氯气氯气混合混合 C2H2+Cl2 2HCl+2C2、甘油甘油遇遇高锰酸钾高锰酸钾 6KMnO4+2C3H5(OH)3MnO+6KOH+6CO2+5H2O+O3、甲醇甲醇遇遇过氧化纳过氧化纳 3Na2O2+CH3OH 2Na2O+CO2+2H2O4、松节油松节油遇遇浓硫酸浓硫酸和和浓硝酸浓硝酸的混合物的混合物 56HNO3（浓）（浓）+C10H16 10CO2+36H2O+56NO2第二节 几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（三）相互接触能自燃的物质（三）相互接触能自燃的物质强氧化剂强氧化剂强还原剂强还原剂一、易自

20、燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（四）与氧化剂混合在摩擦或撞击下能着火或爆炸的可燃固体（四）与氧化剂混合在摩擦或撞击下能着火或爆炸的可燃固体1、硫与氯酸钾混合受撞击会爆炸、硫与氯酸钾混合受撞击会爆炸 2KClO3+3S 2KCl+3SO2 2、过氧化纳（或高锰酸钾）与硫粉混合后摩擦立即燃烧、过氧化纳（或高锰酸钾）与硫粉混合后摩擦立即燃烧 2Na2O2+S 2Na2O+SO23、氯酸钾与红磷混合，稍一摩擦立即燃烧、氯酸钾与红磷混合，稍一摩擦立即燃烧 5KClO3+6P 5KCl+3P2O54、金属过氧化物与易燃固体混合，在水的作用下会自行着、金属过氧化物与易燃固体混合，在水的作用下会自行

21、着火火Na2O2+S+H2O NaOH+SO2 一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（四）与氧化剂混合在摩擦或撞击下能着火或爆炸的可燃固体（四）与氧化剂混合在摩擦或撞击下能着火或爆炸的可燃固体深圳清水河爆炸案深圳清水河爆炸案第二节 几种典型物质的自燃一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质二、煤、植物、涂油物的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃（一）与水作用发生自燃的物质（一）与水作用发生自燃的物质（二）在空气中能自燃的物质（二）在空气中能自燃的物质（三）相互接触能自燃的物质（三）相互接触能自燃的物质（四）与氧化剂混合在摩擦或撞击下能着火或爆炸的可（四）与氧化剂混合在摩擦或撞击

22、下能着火或爆炸的可燃固体燃固体（一）煤的自燃（一）煤的自燃（二）植物自燃（二）植物自燃（三）涂油物的自燃（三）涂油物的自燃第二节 几种典型物质的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃共同特点：共同特点：（1 1）在一定条件下，它们都与）在一定条件下，它们都与氧发生缓慢氧化氧发生缓慢氧化反应反应，同时放热；，同时放热；（2 2）自燃是一个）自燃是一个缓慢过程缓慢过程；（3 3）在储存过程中）在储存过程中散热条件不好散热条件不好。第二节 几种典型物质的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃（一）煤的自燃（一）煤的自燃第二节 几种典型物质的自燃二、煤、植物、涂油物

23、的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃（一）煤的自燃（一）煤的自燃黄铁矿导因学说黄铁矿导因学说细菌导因学说细菌导因学说酚基作用学说酚基作用学说煤氧复合作用学说煤氧复合作用学说黄铁矿导因学说黄铁矿导因学说该学说最早由该学说最早由英国人（英国人（Plolt和和Berzelius）于于十七世纪十七世纪提出，是第一个试图解提出，是第一个试图解答煤自燃原因的学说。它认为煤的自燃是由于煤层中的黄铁矿（答煤自燃原因的学说。它认为煤的自燃是由于煤层中的黄铁矿（FeS2）与空气中）与空气中的水分和氧相互作用放出热量而引起，其化学反应过程推断如下：的水分和氧相互作用放出热量而引起，其化学反应过程推断如下：2FeS2+2

24、H2O+7O22FeSO4+2H2SO4+Q1 （1）硫酸亚铁（硫酸亚铁（FeSO4）在潮湿的井下环境中，可被氧化生成硫酸铁，即）在潮湿的井下环境中，可被氧化生成硫酸铁，即Fe2（SO4）3，其化学反应如下式：，其化学反应如下式：12FeSO4+6H2O+3O24Fe2（SO4）3+4Fe（OH）3+Q2 （2）硫酸铁（硫酸铁（Fe2（SO4）3）在潮湿的环境中作为氧化剂又可和黄铁矿发生反应：）在潮湿的环境中作为氧化剂又可和黄铁矿发生反应：FeS2+Fe2（SO4）3+3O2+2H2O3FeSO4+2H2SO4+Q3 （3）黄铁矿导因学说黄铁矿导因学说以上化学反应均为放热反应（以上化学反应均为

25、放热反应（Q1、Q2、Q3分别代表各反应释放的热量）。分别代表各反应释放的热量）。另外，黄铁矿在井下潮湿的环境里被氧化产生另外，黄铁矿在井下潮湿的环境里被氧化产生SO2、CO2、CO、H2S等气体的等气体的反应，也都是放热反应。因此在蓄热条件较好时，这些热量将使煤体升温达到反应，也都是放热反应。因此在蓄热条件较好时，这些热量将使煤体升温达到煤氧化反应所需温度，导致煤的自热与自燃。煤氧化反应所需温度，导致煤的自热与自燃。黄铁矿另一促使煤体氧化的物理作用是：当其自身氧化时，体积增大，对煤黄铁矿另一促使煤体氧化的物理作用是：当其自身氧化时，体积增大，对煤体产生胀裂作用，使得煤体裂隙扩大、增多，与空气

26、的接触面积增加，导致氧体产生胀裂作用，使得煤体裂隙扩大、增多，与空气的接触面积增加，导致氧气更多地渗入。此外，硫的着火点温度低，在气更多地渗入。此外，硫的着火点温度低，在200左右，易于自燃；左右，易于自燃；FeS2产产生的生的H2SO4使煤体处于酸性环境中，亦能促进煤的氧化自燃。使煤体处于酸性环境中，亦能促进煤的氧化自燃。黄铁矿学说曾在黄铁矿学说曾在十九世纪下半叶广为流传十九世纪下半叶广为流传，但随后大量的煤炭自燃实践证明，但随后大量的煤炭自燃实践证明，大多数的煤层自燃是在完全不含或极少含有黄铁矿的情况下发生的。该学说无大多数的煤层自燃是在完全不含或极少含有黄铁矿的情况下发生的。该学说无法对

27、此现象作出解释，法对此现象作出解释，具有一定的局限性。具有一定的局限性。细菌导因学说细菌导因学说该学说是由该学说是由英国人帕特尔（英国人帕特尔（PotterPotterM MC C）于于19271927年年提出，他认为在细菌的作用下，提出，他认为在细菌的作用下，煤体发酵煤体发酵，放出一定热量，这些热量对煤的自燃起了决定性的作用。，放出一定热量，这些热量对煤的自燃起了决定性的作用。后来（后来（19341934年）有的学者认为煤的自燃是细菌与黄铁矿共同作用的结果。年）有的学者认为煤的自燃是细菌与黄铁矿共同作用的结果。19511951年波兰学者杜博依斯（年波兰学者杜博依斯（DuboisDuboisR

28、 R）等人在考查泥煤的自热与自燃时指出：当微）等人在考查泥煤的自热与自燃时指出：当微生物极度增长时，通常伴有放热的生化反应过程。生物极度增长时，通常伴有放热的生化反应过程。3030以下是亲氧的真菌和放线菌起以下是亲氧的真菌和放线菌起主导作用（使泥煤的自热提高到主导作用（使泥煤的自热提高到60607070是由于放线菌作用的结果）；是由于放线菌作用的结果）；60606565时，时，亲氧真菌死亡，嗜热细菌开始发展；亲氧真菌死亡，嗜热细菌开始发展；72727575时，所有的生化过程均遭到破坏。时，所有的生化过程均遭到破坏。为考察细菌作用学说的可靠性，英国学者温米尔与格瑞哈姆（为考察细菌作用学说的可靠性

29、，英国学者温米尔与格瑞哈姆（GrahamGrahamJ JJ J）曾将具）曾将具有强自燃性的煤置于有强自燃性的煤置于100100真空器真空器里长达里长达2020小时，在此条件下，小时，在此条件下，所有细菌都已死亡所有细菌都已死亡，然，然而煤的自燃性并未减弱。因此，细菌作用学说无法解释煤的自燃机理，而煤的自燃性并未减弱。因此，细菌作用学说无法解释煤的自燃机理，未能得到广泛未能得到广泛承认承认。酚基作用学说酚基作用学说1940年年前苏联学者特龙诺夫前苏联学者特龙诺夫(.)提出：煤的自热是由于煤体内不饱合的提出：煤的自热是由于煤体内不饱合的酚基化合物强烈地吸附空气中的氧，同时放出一定的热量所致。此学

30、说的实质实际上酚基化合物强烈地吸附空气中的氧，同时放出一定的热量所致。此学说的实质实际上是煤与氧的作用问题，因此，可作为煤氧复合作用学说的补充。是煤与氧的作用问题，因此，可作为煤氧复合作用学说的补充。该学说的依据是：在对各种煤体中的有机化合物进行实验后，发现煤体中的酚基类该学说的依据是：在对各种煤体中的有机化合物进行实验后，发现煤体中的酚基类最易被氧化：其不仅在纯氧中可被氧化，而且亦可与其它氧化剂发生作用。故特龙诺最易被氧化：其不仅在纯氧中可被氧化，而且亦可与其它氧化剂发生作用。故特龙诺夫夫(.)认为：认为：正是煤体中的酚基类化合物与空气中的氧作用而导致了煤的自正是煤体中的酚基类化合物与空气中

31、的氧作用而导致了煤的自燃。燃。根据该学说，煤分子中的芳香结构则首先被氧化生成酚基（根据该学说，煤分子中的芳香结构则首先被氧化生成酚基（），再经过醌基），再经过醌基（）后，发生芳香环破裂，生成羧基（）后，发生芳香环破裂，生成羧基（）。但理论上芳香结构氧化成酚基）。但理论上芳香结构氧化成酚基需要较激烈的反应条件，如程序升温、化学氧化剂等，这就使得反应的需要较激烈的反应条件，如程序升温、化学氧化剂等，这就使得反应的中间产物和最中间产物和最终产物在成份和数量上都可能与实际有较大的偏移终产物在成份和数量上都可能与实际有较大的偏移。因此，酚羟基导因作用是引起煤。因此，酚羟基导因作用是引起煤自燃的主要原因的

32、自燃的主要原因的观点尚有待进一步探讨观点尚有待进一步探讨。OHO =O O H C=O18701870年年瑞克特（瑞克特（RachtanRachtanH H）经实验得出：一昼夜里每克煤的吸氧量为经实验得出：一昼夜里每克煤的吸氧量为0.10.10.5ml0.5ml，而褐煤为，而褐煤为0.12ml0.12ml。19451945年年姜内斯（姜内斯（Jones EJones ER R）提出：常温下烟煤在空气中的吸氧量可达提出：常温下烟煤在空气中的吸氧量可达0.4ml0.4mlg g-1-1。该结果与。该结果与19411941年年美国学者约荷（美国学者约荷（Yohe GYohe GR R）对美国伊利诺斯

33、煤田的对美国伊利诺斯煤田的煤样试验结果相近。煤样试验结果相近。六十年代抚顺煤研所通过大量煤样分析，确定了六十年代抚顺煤研所通过大量煤样分析，确定了100g100g煤样在煤样在3030的条件下的条件下经经96h96h吸氧量小于吸氧量小于200ml200ml时属于不自燃的煤；超过时属于不自燃的煤；超过300ml300ml时属于易自燃的煤。这时属于易自燃的煤。这也说明，在低温时，煤的吸氧量愈大，愈易自燃。也说明，在低温时，煤的吸氧量愈大，愈易自燃。煤氧复合作用学说煤氧复合作用学说19511951年年前苏联学者维索沃夫斯基（前苏联学者维索沃夫斯基（）等提出：等提出：煤的煤的自燃正是氧化过程自身加速的最

34、后阶段，但并非任何一种煤的氧化都能导致自燃，只自燃正是氧化过程自身加速的最后阶段，但并非任何一种煤的氧化都能导致自燃，只有在稳定、低温、绝热条件下，氧化过程的自身加速才能导致自燃。有在稳定、低温、绝热条件下，氧化过程的自身加速才能导致自燃。这种氧化反应的这种氧化反应的特点是分子的基链反应：即每一个参加反应的团粒或者说在链上的原子团首先产生一特点是分子的基链反应：即每一个参加反应的团粒或者说在链上的原子团首先产生一个或多个新的活化团粒（活化链），然后，又引起相邻团粒活化并参加反应。这个过个或多个新的活化团粒（活化链），然后，又引起相邻团粒活化并参加反应。这个过程在低温条件下，从开始要持续地进行一

35、段时间，即通常所称的程在低温条件下，从开始要持续地进行一段时间，即通常所称的“煤的自燃潜伏期煤的自燃潜伏期”。他们通过实验还发现，低温氧化后的烟煤的着火点降低，活化度提高，易于点燃。低他们通过实验还发现，低温氧化后的烟煤的着火点降低，活化度提高，易于点燃。低温氧化过程的持续发展使得反应过程的自身加速作用增大，若最终生成的热量不能及温氧化过程的持续发展使得反应过程的自身加速作用增大，若最终生成的热量不能及时散发，就会引起自热阶段的开始。时散发，就会引起自热阶段的开始。煤氧复合作用学说煤氧复合作用学说煤氧复合作用学说得到煤氧复合作用学说得到大多数学者的赞同大多数学者的赞同，因为煤自燃的主要参与物一

36、个是煤，因为煤自燃的主要参与物一个是煤，一个是氧，煤对氧的吸附是经实验考察得到完全证实的。表面的吸附即所谓的物理一个是氧，煤对氧的吸附是经实验考察得到完全证实的。表面的吸附即所谓的物理吸附虽然产生的热量微不足道，然而化学吸附以及与其相伴随的煤与氧的化学反应吸附虽然产生的热量微不足道，然而化学吸附以及与其相伴随的煤与氧的化学反应则可以放出相当多的热量。则可以放出相当多的热量。煤氧复合作用学说煤氧复合作用学说细究上述解释煤自燃的各种学说，不论其是否完善或是否能得到广泛承认，细究上述解释煤自燃的各种学说，不论其是否完善或是否能得到广泛承认，都涉及到都涉及到煤与氧作用并放出热量煤与氧作用并放出热量的问

37、题，煤具有的氧化性质正是由煤的有机质及的问题，煤具有的氧化性质正是由煤的有机质及无机矿物质的易氧化性所体现，煤具有的放热性质也正是由煤有机质及无机矿物无机矿物质的易氧化性所体现，煤具有的放热性质也正是由煤有机质及无机矿物质的氧化反应所放出的热量所体现。质的氧化反应所放出的热量所体现。另外，另外，水对煤的润湿热、煤分子的水解热、水对煤的润湿热、煤分子的水解热、煤中含硫矿物质的水解热、煤中细菌作用放出热等，对煤体自发产生热量也都起煤中含硫矿物质的水解热、煤中细菌作用放出热等，对煤体自发产生热量也都起着一定的积极作用。着一定的积极作用。控制机 色谱分析仪 380v 220v 流 量计 空气压缩机 水

38、层 电 热管子 水 湿度控制箱 空气 废气 保温层 气 样 三通阀 电压调节器 电压 调节器 表示测点 注：煤 样 煤自然发火实验台测试原理图煤自然发火实验台测试原理图 较高浓度线性高分子基料较高浓度线性高分子基料与稀泥浆制备的胶体与稀泥浆制备的胶体 高浓度粉煤灰泥浆高浓度粉煤灰泥浆与线性高分子基料的胶体与线性高分子基料的胶体 第二节 几种典型物质的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃（二）植物自燃（二）植物自燃原因：原因：微生物产生的发酵热微生物产生的发酵热第二节 几种典型物质的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃二、煤、植物、涂油物的自燃（三）涂油物自燃（三）涂油物自燃1 1

39、、原因：原因：植物油中含有植物油中含有不饱和脂肪酸甘油脂不饱和脂肪酸甘油脂（双键双键）。）。2 2、过程、过程:3 3、涂油物自燃的条件：、涂油物自燃的条件：（1 1）油脂中含有不饱和脂肪酸；）油脂中含有不饱和脂肪酸；（2 2）油与被涂（浸）油物比例适当；）油与被涂（浸）油物比例适当；（3 3）涂油物蓄热条件好。）涂油物蓄热条件好。4 4、碘值定义：、碘值定义：100100克的油脂与碘起加成反应时所需要碘的克的油脂与碘起加成反应时所需要碘的克数。克数。第三节第三节 几类典型固体的燃烧几类典型固体的燃烧一、高聚物的燃烧一、高聚物的燃烧二、木材的燃烧二、木材的燃烧三、煤的燃烧三、煤的燃烧四、金属的

40、燃烧四、金属的燃烧第三节第三节 几类典型固体的燃烧几类典型固体的燃烧一、高聚物的燃烧一、高聚物的燃烧（一）三大常见高聚物（一）三大常见高聚物 塑料、橡胶、纤维塑料、橡胶、纤维（二）高聚物的燃烧过程（二）高聚物的燃烧过程 热软化熔融、热软化熔融、热分解热分解、着火燃烧、着火燃烧（三）高聚物燃烧的（三）高聚物燃烧的普遍特点普遍特点 1 1、发热量发热量较高、燃烧速度较快较高、燃烧速度较快 2 2、发烟量发烟量较大、能见度降低较大、能见度降低 3 3、燃烧（或分解）产物的、燃烧（或分解）产物的危害性危害性大大一、高聚物的燃烧一、高聚物的燃烧（四）（四）不同类型不同类型高聚物燃烧的高聚物燃烧的特点特点

41、 1、只含、只含C和和H的高聚物的高聚物 如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等 易燃但不猛烈易燃但不猛烈，离开火焰后仍能持续燃烧，火焰呈，离开火焰后仍能持续燃烧，火焰呈兰色兰色或或黄色黄色，燃烧时有熔，燃烧时有熔滴，并产生滴，并产生有毒的有毒的CO气体气体。2、含有、含有O的高聚物的高聚物 如有机玻璃、赛璐璐等如有机玻璃、赛璐璐等 易燃且猛烈易燃且猛烈，火焰呈，火焰呈黄色黄色，燃烧时变软，无熔滴，并产生，燃烧时变软，无熔滴，并产生有毒的有毒的CO气体气体。3、含有、含有N的高聚物的高聚物 如脲甲醛树脂为如脲甲醛树脂为难燃自熄难燃自熄；三聚氰胺甲醛树脂为；三聚氰胺甲醛树脂为缓

42、燃缓熄缓燃缓熄；尼龙为；尼龙为易燃以烬易燃以烬。它们在燃烧时都有熔滴，并产生它们在燃烧时都有熔滴，并产生CO、氧化氮有毒气体、氧化氮有毒气体和和HCN剧毒气体剧毒气体。一、高聚物的燃烧一、高聚物的燃烧（四）不同类型高聚物燃烧的特点（四）不同类型高聚物燃烧的特点 4、含有、含有Cl的高聚物的高聚物 如聚氯乙烯等如聚氯乙烯等 硬的为难燃自熄，软的为缓燃缓熄，硬的为难燃自熄，软的为缓燃缓熄，火焰呈黄色火焰呈黄色，燃烧时无熔滴，有炭瘤，燃烧时无熔滴，有炭瘤，产生产生HCl气体气体，有毒且溶于水有腐蚀性。，有毒且溶于水有腐蚀性。5、含有氟的高聚物、含有氟的高聚物 实际上不燃，但加强热时，能放出腐蚀实际上

43、不燃，但加强热时，能放出腐蚀毒害性的毒害性的HF气体气体。6、酚醛树脂、酚醛树脂 无填料的为难燃自熄，有木粉填料的为缓燃缓熄，无填料的为难燃自熄，有木粉填料的为缓燃缓熄，火焰呈黄色火焰呈黄色，冒黑烟，放，冒黑烟，放出出有毒的酚蒸气有毒的酚蒸气。第三节第三节 几类典型固体的燃烧几类典型固体的燃烧一、高聚物的燃烧一、高聚物的燃烧（五）影响因素（五）影响因素 1 1、热源温度、热源温度 扩散速度、热量的散失速度扩散速度、热量的散失速度 2 2、物质的理化特性、物质的理化特性 热容、导热系数热容、导热系数 3 3、环境氧浓度、环境氧浓度第三节第三节 几类典型固体的燃烧几类典型固体的燃烧二、木材燃烧二、

44、木材燃烧（一）木材的组成（一）木材的组成 木材组成木材组成成分成分纤维素纤维素半半纤维素纤维素木质素木质素分解温度范围分解温度范围200260 oC240350 oC280500 oC木材组成木材组成元素元素C、O、H、N第三节第三节 几类典型固体的燃烧几类典型固体的燃烧二、木材燃烧二、木材燃烧（二）木材的燃烧过程（二）木材的燃烧过程加热温度加热温度现象现象110 oC干燥、蒸发出少量树脂干燥、蒸发出少量树脂130 oC开始分解出水汽、开始分解出水汽、CO2220250 oC变色碳化，分解出变色碳化，分解出CO、H2、碳氢化合物、碳氢化合物300 oC以上以上有形结构开始断裂，直至有形结构开始

45、断裂，直至“龟裂龟裂”，剧烈热分解，剧烈热分解二、木材燃烧二、木材燃烧（三）木材的燃烧特点（三）木材的燃烧特点1、有焰燃烧阶段、有焰燃烧阶段即即木材的木材的热分解产物热分解产物的燃烧的燃烧。在此过程中，木材的成份逐渐发生变。在此过程中，木材的成份逐渐发生变化，化，氢、氧含量减少氢、氧含量减少，碳含量增加。，碳含量增加。2、无焰燃烧阶段、无焰燃烧阶段即即木炭的木炭的表面燃烧表面燃烧。木材表面生成的炭处于灼热状态，但基本上不。木材表面生成的炭处于灼热状态，但基本上不燃烧，这是由于热分解产物及其燃烧阻碍了氧向木炭表面扩散，其燃烧，这是由于热分解产物及其燃烧阻碍了氧向木炭表面扩散，其中在有焰燃烧阶段燃

46、烧时间短、火势扩展快。中在有焰燃烧阶段燃烧时间短、火势扩展快。二、木材燃烧二、木材燃烧（四）木材燃烧的影响因素（四）木材燃烧的影响因素1、纹理影响、纹理影响2、密度、密度3、含水量、含水量4、比表面积、比表面积5、木垛燃烧速度、木垛燃烧速度二、木材燃烧二、木材燃烧（四）木材燃烧的影响因素（四）木材燃烧的影响因素1 1、纹理影响、纹理影响平行于平行于纹理方向上的纹理方向上的导热性导热性大约是大约是垂直于垂直于纹理方向上的纹理方向上的2 2倍倍；平行于平行于纹理方向上的纹理方向上的透气性透气性大约是大约是垂直于垂直于纹理方向上的纹理方向上的10103 3倍倍；在未炭化表面以下产生的在未炭化表面以下

47、产生的挥发物挥发物沿纹理方向比沿垂直纹理方向逸出沿纹理方向比沿垂直纹理方向逸出容易得多。容易得多。二、木材燃烧二、木材燃烧（四）木材燃烧的影响因素（四）木材燃烧的影响因素2 2、密度、密度密度较大密度较大的木材，的木材，导热性能较好导热性能较好，挥发份较难析出，挥发份较难析出，燃烧速度较慢燃烧速度较慢。3 3、含水量、含水量含水量较多的木材，燃烧速度较慢含水量较多的木材，燃烧速度较慢原因一：原因一：水蒸发消耗大量的热水蒸发消耗大量的热原因二：原因二：较湿木材的导热能力较强，燃烧时传入木材内部的热量较较湿木材的导热能力较强，燃烧时传入木材内部的热量较多。多。二、木材燃烧二、木材燃烧（四）木材燃烧

48、的影响因素（四）木材燃烧的影响因素4 4、比表面积、比表面积比表面积越大比表面积越大的木材，单位体积的木材暴露在空比气中的面积越大，的木材，单位体积的木材暴露在空比气中的面积越大，且受热时析出的挥发份越多，因此且受热时析出的挥发份越多，因此燃烧速度越快。燃烧速度越快。0 4 8 12 16 时间时间(min)80604020实验中重量损失实验中重量损失(%)11 cm1.51.5 cm22 cm2.52.5 cm44 cm二、木材燃烧二、木材燃烧（四）木材燃烧的影响因素（四）木材燃烧的影响因素5 5、木垛燃烧速度、木垛燃烧速度略略第三节第三节 几类典型固体的燃烧几类典型固体的燃烧一、高聚物的燃

49、烧一、高聚物的燃烧二、木材的燃烧二、木材的燃烧三、煤的燃烧三、煤的燃烧四、金属的燃烧四、金属的燃烧第三节第三节 几类典型固体的燃烧几类典型固体的燃烧三、煤的燃烧三、煤的燃烧（一）煤的组成（一）煤的组成泥煤泥煤褐煤褐煤烟煤烟煤无烟煤无烟煤C6070708080909098H56564513O2535152551513N131.31.51.21.70.21.3S0.30.60.23.50.430.4煤种煤种含量含量%元素元素分类分类外观外观形成年代形成年代泥煤泥煤也称散煤，形成年代较短，煤质较差，开采出来之后，一经震动，便会成也称散煤，形成年代较短，煤质较差，开采出来之后，一经震动，便会成为散碎小

50、块，燃烧后煤灰呈黄褐色，如同泥土一般，故称泥煤为散碎小块，燃烧后煤灰呈黄褐色，如同泥土一般，故称泥煤 褐煤褐煤黑色、褐色之固体，易裂开成鳞片状、块状或粉状，韧度微弱至致密强韧，黑色、褐色之固体，易裂开成鳞片状、块状或粉状，韧度微弱至致密强韧，钝至无光泽，具平滑或贝壳状断口钝至无光泽，具平滑或贝壳状断口 烟煤烟煤煤质优良，颜色墨亮，燃烧性强，具有低灰、低硫、低磷，发热量高的特煤质优良，颜色墨亮，燃烧性强，具有低灰、低硫、低磷，发热量高的特点点无烟煤无烟煤也称镜煤，又称煨炭，颜色黑亮如镜，燃烧时间长，烟很小也称镜煤，又称煨炭，颜色黑亮如镜，燃烧时间长，烟很小第三节第三节 几类典型固体的燃烧几类典型