燃烧特性及预测|气体燃烧分析中原来是这样......

火灾爆炸事故是生产安全事故中

一个永恒的课题

而气体爆炸事故

是一个很特殊的存在

由于气体的各种性质

它往往会造成比其他事故更严重的后果
那么今天小农就带大家剖析

气体的燃烧

气体的燃烧形式

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可燃性气体的燃烧过程可分成混合燃烧和扩散燃烧两种形式。将可燃性气体预先同空气（或氧气）混合，在这种情况下发生燃烧成为混合燃烧，也称作预混燃烧。可燃性气体由管道、喷嘴中喷出，同周围空气（或氧气）接触，可燃性气体分子与氧气分子由于相互扩散，一边混合、一边燃烧，这种形式的燃烧叫做扩散燃烧。

扩散燃烧

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扩散燃烧是人们在实际生产和生活中所认识和应用最早的一种燃烧方式。如家用燃炉工业用的锅炉和各种窑炉中的燃烧，扩散燃烧可以是单相的，也可以是多相的，如燃气、燃油、煤在空气中的燃烧都属于扩散燃烧，但只有燃气等气体燃料的燃烧是单相的。扩散燃烧的主要特征是：

（1）混合扩散因素起着控制作用。

（2）扩散火焰较长，且多呈红黄色。

根据气体流动状态的不同，扩散燃烧又分为层流扩散燃烧和湍流扩散燃烧。扩散燃烧的气体可能是相对稳定不动的，如容器中或飘散在空气中的气体，这种燃烧主要受传热和分子扩散的控制。但扩散燃烧的气体也可能是在空间、管道、喷嘴或泄露孔处流动的，那么气体的流动状态就会对燃烧形成严重影响。

预混燃烧

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燃料与空气在进入燃烧设备之前，已均匀混合为可燃混合气体的燃烧形式称作预混燃烧。这种火焰比较短，无明显轮廓，也常称作“无焰燃烧”。如氢气泄漏到空气中长时间得不到疏散其浓度就会达到可以燃烧的范围，一旦遇到火源就会发生火灾，几乎看不到火焰就会把人烧伤。预混燃烧的燃烧速度快，温度高，火焰传播速度快，通常会伴随有压力的升高而产生爆炸效应。

预混燃烧也存在层流预混燃烧和湍流预混燃烧两种状态，而且两种燃烧状态也会互相转化。在开放空间，以层流状态扩散燃烧的火焰遇到障碍物时，其湍流程度加强，更容易进入湍流燃烧。所以，当大型化工装置中弥散大量可燃气体时，一旦遇到火源，燃烧很可能从初期的层流扩散燃烧转变为湍流扩散燃烧，燃烧速度加快引起更大程度的破坏。

气体泄漏燃烧指的是可燃性气体或液体蒸汽从生产、使用、储存、运输等装置、设备、管线中泄漏引起的燃烧，兼具扩散燃烧和预混燃烧的特性，若泄漏气体为单纯的可燃气，则可以归到扩散燃烧一类，否则可划归到预混燃烧。

火焰的结构

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火焰是燃烧反应放热产生高温气态产物而发光的空间，其实质是发生剧烈燃烧反应的反应区域。

以直管内的混合气燃烧为例：在管子一端点火，引燃可燃混合气火焰，沿管子向另一端传播，观察到的光亮区域即为火焰前锋。

火焰前锋亦称火焰波前、火焰前沿、火焰波指的是在以点燃的预混可燃混合气中，将产物与未燃气象隔开的薄层。此薄层内有传质、传热和化学反应发生。在火焰前锋和前部相对较大的宽度内，化学反应速度很小，主要完成反应气体的预热工作，使气体达到燃烧反应所需的温度。紧随其后的区域内，可燃气体完成燃烧反应。使得该区域内的可燃气体浓度急剧下降，同时反应放出的热量和温度急剧升高，发出光和热。

火焰传播

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火焰传播是火焰从火源处借助于燃烧极限内的可燃混合物的传输而扩散的现象。而火焰传播速度是指火焰前锋沿其法线方向相对于未燃可燃混合气的推进速度。火焰传播速度表征了进行燃烧过程的火焰前锋在空间的移动速度，是研究火焰稳定性的重要数据之一。其值高低取决于可燃混合气本身的性质、压力、温度、过量空气系数、可燃混合气流动状况以及周围散热条件等。火焰传播速度实质上表示了单位时间内在火焰前锋单位面积上所烧掉的可燃混合气数量。所以，燃烧影响燃烧速度的因素必然也影响火焰传播速度，这主要有：

（1）可燃气性质

（2）温度

（3）压力

（4）可燃混合气体组成

除了以上因素，火焰传播的空间尺寸、惰性成分、可燃混合气体的导热性能、散热条件等都会影响火焰的传播速度。

OK

通过本期的分享

相信大家都对气体燃烧的性质

都有了一定的认识

通过学习这些知识

我们能够对症下药

我们对气体燃烧爆炸事故的预防

也能够更上一个台阶

编辑 | 胡若辰

审核 | 胡若辰