第1章燃烧的化学基础课件.ppt

第一章 燃烧的化学基础 1.1 燃烧的本质和条件 燃烧的本质 所谓燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光或发烟的现象。 什么是“火焰”？ 由于燃烧区温度较高，使得其中白炽的固体粒子和某些不稳定（或受激发）的中间物质分子内的电子发生能及跃迁从而发生各种波长的光，发光的气相燃烧区则称之为“火焰”。 什么是“烟”？ 由于燃烧不完全等原因会使得产物中混有一些微小的颗粒，这时即形成“烟”。 燃烧的本质： 爆炸 如果燃烧速度很快，则高温条件下产生的气体和周围气体共同膨胀，使得反应能量直接转变为机械功，在压力释放的同时产生强光、热和声响，即所谓的“爆炸”。爆炸与燃烧没有本质的区别，而是燃烧的常见表现形式。 燃烧的必要条件 可燃物 可燃固体 助燃物 氧化剂：如氧气，氯气，浓硫酸，过氧化钠 特例：炸药（氧平衡） 点火源 引燃物质燃烧的点燃能源 种类有： 火焰：直接点燃，热辐射 高温物体：如电熨斗、火星 电火花：电气火花，静电火花 机械能：撞击、摩擦、气体压缩 光能 化学能 燃烧的充分条件 燃烧条件的应用 防火方法 防火最根本的原理是防止燃烧条件的形成。 根据着火三角形，可以提出以下防火方法： 1．控制可燃物 用难燃或不燃材料代替易燃材料； 对工厂易产生可燃气体的地方，可采取通风； 在森林中采用防火隔离林等 2．隔绝空气 涉及易燃易爆物质的生产过程，应在密闭设备中进行； 对有异常危险的，要充入惰性介质保护； 隔绝空气储存某些物质等。 3．消除点火源 在易产生可燃性气体场所，应采用防爆电器； 禁止一切火种等。 灭火方法 灭火的根本原理是破坏已形成的燃烧条件 根据着火三角形，可以提出以下灭火方法 1．隔离法 将尚未燃烧的可燃物移走 断绝可燃物来源 2．窒息法 用不燃或难燃物捂住燃烧物质表面； 用水蒸气或惰性气体灌注着火的容器； 密闭起火的建筑物的空洞等， 3．冷却法 用水等降低燃烧区的温度，当其低于可燃物的燃点时，燃烧停止 4. 抑制法 使灭火剂参与到燃烧反应中去，它可以销毁燃烧过程中产生的游离基，形成稳定分子或低活性游离基，从而使燃烧反应终止 1.2 燃烧空气量的计算 1.2.1 理论空气量 空气含有近21％（23.2％重量）的氧气 氧气/空气 = 1/4.76 氧气/氮气 = 1/3.76 理论空气量定义： 是指单位量的燃料完全燃烧所需要的最少的空气量，通常也称为理论空气需要量。 1.2.1.1固体和液体可燃物的理论空气需要量 煤、木材、石油等 工业分析： C、H、O、N、S、A和W分别表示可燃物中碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分的质量百分数 C%+H%+O%+N%+S%+A%+W%=100% 其中： C、H、S是可燃成分 N是不可燃成分 O是助燃成分 可燃元素燃烧的化学方程 1kg可燃物燃烧所需氧气和空气的体积 （m3/kg） CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O CH3OH + 1.5O2 = CO2 + 2H2O 例1-1：求5kg木材完全燃烧所需要的理论空气量。已知木材的质量百分数组分为：C－43％，H－7％，O－41％，N－2％，W－6％，A－1％。 解：依据上述有关公式，燃烧1kg此木材所需理论氧气体积为 （m3） 燃烧5kg此木材所需理论空气体积为 ＝ ＝ 21.67（m3） 1.2.1.2 气体可燃物的理论空气量 可燃气体成分： CO、H2、CnHm 、H2S、CO2 、O2 、N2 、H2O 可燃物完全燃烧的反应方程式 每1m3可燃物完全燃烧时需要的氧气体积 （m3/m3 ） 例1-2：求1m3焦炉煤气燃烧所需要的理论空气量。已知焦炉煤气的体积百分数组成为：CO－6.8％，H2－57％，CH4－22.5％，C2H4－3.7％，CO2－2.3％，N2－4.7％，H2O－3％。 解：由碳氢化合物通式得 因此，完全燃烧1m3这种煤气所需理论空气体积为 1.2.2 燃烧实际空