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消防燃烧学:自燃点及影响因素分析

时间:2023-09-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:易燃固体自燃点的测定尚无国家标准。自燃点低的物质,其火灾危险往往更大些。例如,苯和甲苯的自燃点分别高于己烷及庚烷的自燃点。可燃物的自燃点并不是固定不变的,同一种可燃物,由于氧化条件不同以及受不同因素的影响,有不同的自燃点。可燃气体在压缩机中较容易爆炸,自燃点降低是原因之一。一些催化剂对液体及气体的自燃点有较大影响。钝性催化剂能提高自燃点。例如,硫化铁和枞木的粉碎程度对其自燃点的影响见表5-23、表5-24。

消防燃烧学:自燃点及影响因素分析

(一)自燃点

根据《消防基本术语》(GB 5907—1986)的定义:“在规定的实验条件下,可燃物质产生自燃的最低温度叫自燃点”。国家标准《可燃液体和气体引燃温度实验方法》(GB 5332—2007)规定了可燃液体和气体引燃温度(自燃点)的实验方法。易燃固体自燃点的测定尚无国家标准。

可燃固体的自燃点都低于可燃液体和气体的自燃点,因为固体比液体和气体的分子密集,蓄热条件好。有些固体受热熔化后能生成蒸气,其自燃点可按照气体的自燃点对待。

大部分易燃固体的自燃点一般在130~350℃之间。自燃点低的物质,其火灾危险往往更大些。例如,赛璐珞的自燃点为180℃,木材的自燃点为400~500℃,当它们同时处于火场时,赛璐珞的火势发展很快。故在扑救火灾中,应及时将自燃点低的物质从火场中转移出去。

几种常见可燃物的自燃点见表5-12。

表5-12 几种常见可燃物的自燃点 (单位:℃)

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(续)

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自燃点在防火安全技术上具有一定的实际意义。根据物质的自燃点,可以确定加热、蒸馏、烘烤、熬炼可燃物质的控温极限等。

(二)有机物结构对自燃点的影响

有机物的自燃点通常取决于分子键能的大小:键能越大,自燃点越高;键能越小,自燃点越低。

(1)同系物中,自燃点随摩尔质量的增加而降低,见表5-13。

表5-13 烷烃和醇类自燃点随摩尔质量的变化 (单位:℃)

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(2)同分异构体中,正构体的自燃点低于其异构体的自燃点,见表5-14。

表5-14 同系物中正构体与异构体自燃点比较 (单位:℃)

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(3)饱和烃的自燃点,比相应的不饱和烃自燃点高见表5-15。

表5-15 饱和烃与不饱和烃自燃点比较 (单位:℃)

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(4)烃的含氧衍生物(如醇、醛、醚等)的自燃点,低于同等碳原子数的烷烃的自燃点见表5-16。

表5-16 部分烷烃与醇、醛自燃点的比较 (单位:℃)

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(5)芳香族苯系低碳化合物的自燃点,高于碳原子数相同的脂肪族碳氢化合物。例如,苯和甲苯的自燃点分别高于己烷及庚烷的自燃点。

(6)液体的密度越大、闪点越高,则自燃点越低。部分液体的自燃点见表5-17。

表5-17 部分液体的自燃点 (单位:℃)

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(三)不同状态可燃物自燃点的影响因素(www.xing528.com)

在火场上,当火源周围存在多种未与火焰接触的可燃物时,如果距离等各方面条件都相同,则火势首先会向自燃点低的可燃物蔓延。因此,在这种情况下,一般应先疏散或冷却保护自燃点较低的可燃物。可燃物的自燃点并不是固定不变的,同一种可燃物,由于氧化条件不同以及受不同因素的影响,有不同的自燃点。

1.可燃液体和气体自燃点的影响因素

(1)压力。压力越高,自燃点越低。由化学动力学知道,压力增加就会相对地使反应物的浓度增加,反应速度增大,导致自燃点降低。例如,汽油在0.1MPa(1个大气压)时自燃点为480℃;在1MPa时为310℃;在2.5MPa时为250℃。苯在0.1MPa时自燃点为680℃;在1MPa时为590℃;在2.5MPa时为490℃。可燃气体在压缩机中较容易爆炸,自燃点降低是原因之一。

(2)可燃物浓度。在热损失相同的情况下,混合物中可燃物浓度小的,自燃点高;若继续增加可燃物达到化学计量浓度(即理论上完全燃烧时该物质在空气中的浓度)时,则自燃点最低;再继续加大可燃物的浓度,自燃点又开始升高。例如,硫化氢在着火下限浓度时的自燃点是373℃;在化学计量浓度时是246℃;在着火上限浓度时是304℃。所以可燃物的自燃点,通常取用该物质在化学计量浓度时的自燃点,因为它是最低的数值。甲烷在不同浓度时自燃点的变化见表5-18。

表5-18 甲烷在不同浓度时的自燃点

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(3)助燃气体中的氧含量。可燃物在纯氧中比在空气中容易自燃。也就是说,氧气浓度增高,则自燃点降低。某些常见可燃物在空气和氧气中的自燃点比较见表5-19。

表5-19 某些常见可燃物在空气及氧气中的自燃点比较 (单位:℃)

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(4)催化剂作用。一些催化剂对液体及气体的自燃点有较大影响。活性催化剂能降低自燃点,铁、钒、钴、镍等的氧化物均属之。钝性催化剂能提高自燃点。为了防止内燃机爆震作用而加到汽油中的抗震四乙基铅就是一种钝性催化剂,它能提高汽油的自燃点。

(5)容器的材质和直径。容器的材质不同,容器壁对可燃物发生不同的催化剂作用,自燃点也不同。某些可燃液体在不同材质容器中的自燃点见表5-20。

表5-20 某些可燃液体在不同材质容器中的自燃点 (单位:℃)

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容器的直径对自燃点也有影响,直径越小,自燃点越高;直径小到一定数值时,气体混合物便不能自燃,阻火器就是根据这一原理而制作的。例如,二硫化碳在不同直径容器中自燃点的变化见表5-21。

表5-21 二硫化碳在不同直径容器中的自燃点

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2.可燃固体自燃点的影响因素

(1)受热是否熔融。在受热时,先熔融成液体,然后进行燃烧的可燃固体,其自燃点的变化与可燃液体相同,如硫、磷、沥青松香等都具有这种性质。

(2)挥发物数量。复杂成分的可燃固体受热时,不熔化而首先发生分解,并析出可燃气体,如木材、褐煤、塑料橡胶、赛璐珞等。其析出的可燃气体(挥发物)越多,自燃点越低。几种可燃固体的组成、挥发物与自燃点见表5-22。

表5-22 几种可燃固体的组成、挥发物与自燃点

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(3)粉碎程度。各种可燃固体粉碎得越细,自燃点也越低。有许多金属,在块状时不易燃烧,但粉碎成粉末后,或制作成带状、片状、箔状就很容易燃烧。例如,硫化铁和枞木的粉碎程度对其自燃点的影响见表5-23、表5-24。

表5-23 硫化铁粉碎程度与自燃点

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表5-24 枞木粉碎程度与自燃点 (单位:℃)

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(4)受热时间。可燃固体长时间受热,自燃点会有所降低。例如,木材、棉花等纤维物质就具有这种特点。

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