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更新:2023/12/25 | 关注1905 人
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燃烧产生的物质,其成分取决于可燃物的组成和燃烧条件。大部分可燃物属于有机化合物,主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成,燃烧生成的气体一般有一氧化碳、二氧化碳、丙烯醛、氯化氢、二氧化硫等。
一、燃烧产物的概念
由燃烧或热解作用产生的全部物质称为燃烧产物,分为完全燃烧产物和不完全燃烧产物。完全燃烧产物是指可燃物中的C被氧化成CO2、H被氧化成H2O、S被氧化生成SO2等;而CO、NH3、醇类、醛类、醚类等是不完全燃烧产物。燃烧产物的数量、组成等随物质的化学组成及温度、空气的供给情况等的变化而不同。
二、几类典型物质的燃烧产物
(一)高聚物的燃烧产物
有机高分子化合物(高聚物),主要以煤、石油、天然气为原料制得,如塑料、橡胶、合成纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中,塑料、橡胶等合成纤维是人们熟知的三大合成有机高分子化合物,其应用广泛且容易燃烧。
高聚物的燃烧分为受热软化熔融、热分解、着火燃烧等阶段。
热分解是高聚物燃烧的关键阶段,主要是分解产物中的可燃性气体的燃烧。
高聚物燃烧具有发热量较高、燃烧速度较快、发烟量大等特点,并且在燃烧过程中产生CO、NOX(氮氧化物),HCl、HF、SO2及COCl2(光气)等有害气体。
只含有碳和氢的高聚物,如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯燃烧时有熔滴,易产生CO气体;
含有氧的高聚物,如有机玻璃、赛璐珞等,燃烧时变软,无熔滴,同样产生CO气体;
含有氮的高聚物,如三聚氰胺甲醛树脂、尼龙等,燃烧情况比较复杂,燃烧时有熔滴,会产生CO、NO、HCN等有毒气体;
含有氯的高聚物,如聚氯乙烯等,燃烧时无熔滴,有炭瘤,并产生HCl气体。
(二)木材和煤的燃烧产物
木材和煤是典型的固体可燃物质。它们是由多种元素组成的、复杂天然高聚物的混合物,成分不单一,并且是非均质的。
1、木材的燃烧产物
木材的主要成分是纤维素,半纤维素和木质素,由碳、氧、氢和氮等元素组成。木材的燃烧分为两个阶段:一是有焰燃烧阶段,即木材的热分解物的燃烧;二是无焰燃烧阶段,即木炭的表面燃烧。
温度/℃ CO2 CO CH4 C2H4 H2
300 56.70 40.17 3.76 - -
400 49.36 34.00 14.31 0.86 1.47
500 43.20 29.01 21.72 3.68 2.34
600 40.98 27.20 23.42 5.74 2.66
700 38.56 25.19 24.94 8.50 2.81
木材在不同温度下分解产生的气体组成
2、煤的燃烧产物
煤主要由碳、氢、氧、氮和硫等元素组成。煤的燃烧过程几乎同时存在有焰燃烧与无焰燃烧,主要受炭化程度、颗粒度、岩石学组成、风化情况及含水量等多种因素影响。
(三)金属的燃烧产物
金属燃烧通常热值大、温度高、某些金属燃烧时火焰具有特征颜色。根据熔点和沸点不同,通常将金属分为挥发金属和不挥发金属。
金属名称 Na K Ca Ba Sr Cu Mg
火焰颜色 黄色 紫色 砖红色 绿色 红色 蓝色 白色
挥发金属(如Li、Na、K、Mg、Ca等)在空气中容易着火燃烧,熔融成金属液体,它们的沸点一般低于其氧化物的熔点(K除外),因此在其表面能够生成固体氧化物。
不挥发的金属(如Al、Ti、Zr等)因其氧化物的熔点低于金属的沸点,则在燃烧时熔融金属表面形成一层氧化物。氧化物在很大程度上阻碍了金属和空气中的接触,从而减缓金属被氧化。这类金属在粉末状、气熔胶状、刨花状时,在空气中燃烧的很激烈,并且不生成烟。
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