(3)燃燒產(chǎn)物及其危害可燃物質(zhì)燃燒的產(chǎn)物是該物質(zhì)燃燒時生成的氣體、蒸氣、液體和固體物質(zhì)。液化石油氣中的C、H、S、P等元素在燃燒過程中分別生成CO2、CO、H2O、SO2、P2O5、H2S、H3P等物質(zhì)。在助燃物充足的條件下,液化石油氣完全燃燒,產(chǎn)生完全燃燒產(chǎn)物;在助燃物不充足的條件下燃燒,會產(chǎn)生不完全燃燒產(chǎn)物。完全燃燒產(chǎn)物不能再進(jìn)行燃燒,不完全燃燒產(chǎn)物遇助燃物還會繼續(xù)深度燃燒。如液化石油氣完全燃燒時生成CO2,CO2不會再燃燒;不完全燃燒時生成CO,CO遇空氣還可再燃燒,最終生成CP2。CO是一種無色氣體,比空氣輕,具有強(qiáng)烈的毒性,當(dāng)空氣中含有10%的CO時,1~2min內(nèi)可使人中毒死亡。CO2也是一種無色氣體,但比空氣重,不燃燒、不導(dǎo)電,有輕度毒性,濃度較高時,可使人窒息。因此,燃灶具間應(yīng)有良好的通風(fēng)條件,以使燃燒產(chǎn)物能及時排出。
3.閃點與閃燃,自燃與自燃點
(1)閃點與閃燃各種液體的表面都有一定量的蒸氣存在,蒸氣的濃度取決于該液體的溫度??扇家后w表面的蒸氣與空氣混合,形成了混合可燃?xì)怏w,遇火源即發(fā)生燃燒。揮發(fā)性混合氣體遇火源能夠燃燒的最低溫度稱為閃點。在閃點時可燃液體的蒸發(fā)速度很慢,所產(chǎn)生的蒸氣量僅能維持極短時間的燃燒,而新蒸氣來不及補(bǔ)充,只是瞬間出現(xiàn)藍(lán)色火花,不能引起連續(xù)燃燒,這種現(xiàn)象就叫閃燃。
不同的可燃液體有不同的閃點,閃點越低,發(fā)生火災(zāi)的危險程度就越大。液化石油氣的閃點都是非常低的。其數(shù)值見表1-2-16。液體在閃點溫度以上時,因液體蒸發(fā)速度快,混合氣體中可燃?xì)怏w的數(shù)量增加,能夠維持連續(xù)穩(wěn)定的燃燒。因此,閃燃是液體發(fā)生火險的信號,是著火的前奏。閃點是評定可燃液體火災(zāi)危險的主要指標(biāo)。
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主要組分 | 丙烷 | 丙烯 | 丁烷 | 丁烯 |
閃點/℃ | -104 | -108 | -82 | -80 |
(2)自燃與自燃點自燃是物質(zhì)自發(fā)的著火燃燒,通常是由緩慢的氧化作用引起本身溫度升高或由外界溫度升高而引發(fā)的,即物質(zhì)在無外界火源的條件下,在一定溫度下自行發(fā)熱,散熱受到阻礙而積蓄,逐漸達(dá)到自燃狀態(tài)??扇嘉镔|(zhì)發(fā)生自行燃燒的最低溫度稱為自燃點。液化石油氣各組分的自燃點見表1-2-17。
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組分 | 自然點/℃ | 組成 | 自然點/℃ | ||
空氣中 | 氧氣中 | 空氣中 | 氧氣中 | ||
乙烷 | 472 | ? | 丁烷 | 408 | 283 |
丙烷 | 493 | 468 | 丁烯 | 443 | ? |
丙烯 | 458 | ? | 戊烷 | 290 | 258 |
4.熱值
熱值又稱發(fā)熱量,是指單位質(zhì)量或單位體積的可燃物質(zhì),在完全燒盡時生成最簡單最穩(wěn)定的化合物時所釋放的熱量,單位為kJ/m3或kJ/kg。
熱值可分為高熱值和低熱值,高熱值包含燃燒反應(yīng)后所產(chǎn)生的水蒸氣冷凝成水時所放出的熱量,若不計算這部分熱量,則為低熱值,因此,高熱值要比低熱值大。液化石油氣各組分的高熱值和低熱值見表1-2-18。從表中可以看出,液化石油氣的熱值很高。
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組分 | 高熱值 | 低熱值 | ||
×104kJ/kg | ×104kJ/m3 | ×104kJ/kg | ×104kJ/m3 | |
乙烷 | 5.19 | 6.97 | 4.75 | 6.38 |
丙烷 | 5.04 | 10.12 | 4.64 | 9.31 |
丙烯 | ? | 9.36 | ? | 8.76 |
丁烷 | 4.95 | 13.38 | 4.58 | 12.35 |
丁烯 | ? | 12.57 | ? | 11.76 |
戊烷 | ? | 16.92 | ? | 15.66 |
一氧化碳 | ? | 1.33 | ? | 1.3 |
二、液化石油氣的爆炸及其爆炸極限
1.爆炸
物質(zhì)自一種狀態(tài)驟然轉(zhuǎn)變成另一種狀態(tài),并在瞬間釋放出大量的能量,同時產(chǎn)生巨大聲響的現(xiàn)象稱為爆炸。爆炸可分為物理性爆炸和化學(xué)性爆炸兩種。
(1)物理性爆炸這種爆炸是由物理變化引起的。爆炸原因往往是由于容器內(nèi)部介質(zhì)的壓力超過了容器所能承受的強(qiáng)度,致使容器破裂,內(nèi)部介質(zhì)在瞬間膨脹,并以高速度釋放出內(nèi)在能量。物質(zhì)在發(fā)生物理性爆炸前后的成分和性質(zhì)均不改變。儲罐或鋼瓶內(nèi)的液化石油氣,受到高溫而引起爆炸;鍋爐超壓爆炸等都屬于物理性爆炸。
(2)化學(xué)性爆炸這種爆炸是由于物質(zhì)發(fā)生極迅速的化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生高溫、高壓而引起的爆炸。當(dāng)儲罐或鋼瓶破裂時,內(nèi)部的液化石油氣迅即蒸發(fā)、膨脹,并與周圍的空氣相混合,形成可燃性混合氣體,一旦遇到火源,便立即發(fā)生化學(xué)性爆炸。其實質(zhì)是高速度的燃燒,從而產(chǎn)生出大量的高溫燃?xì)庀蛩闹軘U(kuò)散,并引起附近的可燃物質(zhì)燃燒。化學(xué)性爆炸常常與火災(zāi)同時發(fā)生。物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)性爆炸前后的成分和性質(zhì)均發(fā)生了根本的變化。
2.爆炸極限
可燃性氣體與空氣組成的混合物,并不是在任何比例下都可以燃燒或爆炸的,而是具有一定的數(shù)量比例,且因條件的變化而改變。由實驗得知,當(dāng)混合物中可燃?xì)怏w含量接近于理論上完全燃燒所需要的量時,燃燒最快、最劇烈。若含量減少或增加,火焰燃燒速度則降低,當(dāng)濃度低于或高于某一限度值時,卻不再燃燒和爆炸。
可燃?xì)怏w與空氣的混合物遇到火源能夠發(fā)生爆炸燃燒的濃度范圍稱為爆炸濃度極限,爆炸燃燒的最低濃度稱爆炸濃度下限,最高濃度稱爆炸濃度上限。爆炸極限一般可用可燃?xì)怏w在混合物中的體積百分?jǐn)?shù)來表示。液化石油氣各組分的爆炸極限見表1-2-19。
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名稱 | 爆炸下限 | 爆炸上限 | 在空氣中完全燃燒時量論含量 |
丙烷 | 2.37 | 9.50 | 4.02 |
丙烯 | 2.00 | 11.10 | 4.44 |
丁烷 | 1.86 | 8.41 | 3.12 |
丁烯 | 1.70 | 9.00 | 3.37 |
液化石油氣 | 1.5 | 9.5 | ? |
汽油 | 1.7 | 7.2 | ? |
可燃物質(zhì)在空氣中的濃度低于爆炸濃度下限時,由于可燃物質(zhì)量不足,空氣過剩,不發(fā)生爆炸燃燒。當(dāng)可燃物質(zhì)在空氣中濃度高于爆炸上限時,可燃物質(zhì)過剩,空氣不足,也不發(fā)生爆炸。但是,若可燃物質(zhì)的濃度高于爆炸上限,無論以什么方式或原因補(bǔ)充空氣,則又進(jìn)入爆炸范圍,隱藏有爆炸燃燒的潛在危險。
(1)影響爆炸極限的因素爆炸極限不是一個固定值,它隨著一些因素的變化而改變。影響爆炸極限的主要因素有以下幾點。
①原始溫度。爆炸性混合物的原始溫度越高,則爆炸極限范圍越寬,即爆炸下限降低而爆炸上限增高。這是因為系統(tǒng)溫度升高,其分子內(nèi)能增加,使原來不燃的混合物成為可燃、可爆系統(tǒng),所以溫度升高使爆炸危險性增大。
?、谠級毫??;旌衔锏脑級毫ΡO限有很大的影響,在壓力增加的情況下, 其爆炸極限的變化是很復(fù)雜的。一般情況下壓力增大,爆炸極限范圍擴(kuò)大;壓力減小,則爆炸極限范圍縮小。這是因為系統(tǒng)壓力增高,其分子間距更為接近,碰撞率增大,因此使燃燒的最初反應(yīng)和反應(yīng)進(jìn)行更為容易。
?、鄱栊越橘|(zhì)。若混合物中所含惰性氣體的百分?jǐn)?shù)增加,爆炸極限的范圍縮小,安全性提高。惰性氣體的濃度提高到一定數(shù)量可使混合物不發(fā)生爆炸。
④充裝容器的材質(zhì)、尺寸等,對物質(zhì)爆炸極限均有影響。實驗證明,容器或管道直徑越小,爆炸極限范圍就越小。
除上述因素外,火花的能量、熱量交換表面的面積、火源和混合物的接觸時間等, 對爆炸極限均有影響。
(2)確定爆炸濃度極限的實用意義
?、僭u定氣體或液體蒸氣的火災(zāi)危險性大小??扇?xì)怏w或液體蒸氣的爆炸下限越低,爆炸范圍越大,則火災(zāi)危險性愈大。例如,汽油的爆炸極限為1.7%~2.7%,液化石油氣爆炸極限為1.5%~9.5%,氨氣的爆炸極限為15%~27%,火災(zāi)危險性的順序則為:
?、谑莿澐挚扇?xì)怏w等級的依據(jù)。爆炸濃度下限低于10%的可燃?xì)怏w屬于一級可燃?xì)怏w,爆炸濃度下限高于10%的可燃?xì)怏w屬于二級可燃?xì)怏w。如液化石油氣屬一級可燃?xì)怏w,氨氣屬二級可燃?xì)怏w。
③是評定氣體生產(chǎn)、儲存,火災(zāi)危險性類別,選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。
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