液化石油气的燃烧特性

  液化石油气作为燃料，主要是通过燃烧以利用其热量，因此液化石油气燃烧的好坏直接影响到能源节约和安全。

　　一、液化石油气的燃烧

　　1．燃烧的条件
　　燃烧是一种同时伴有发光、发热的激烈的氧化反应。发光、发热是物质燃烧的外观特征，发生剧烈氧化反应则是物质燃烧的本质。燃烧必须具备下列3个条件。
　　(1)存在可燃物质凡能与空气中的氧起剧烈反应的物质，一般都称为可燃物质。如丙烷、丙烯、木柴、汽油、煤油等。
　　(2)存在助燃物质凡能帮助和支持可燃物燃烧的物质都叫助燃物质。常见的助燃物质有：空气、氧气等。
　　(3)有能导致燃烧的点火源凡能引起可燃物质燃烧的能量都叫点火源。点火源是物质发生燃烧的能量条件，没有点火源就不会发生燃烧。
　　可燃物、助燃物和点火源是构成燃烧的3个要素，缺少其中任何一个要素，燃烧便不能发生。对于已经进行着的燃烧，若消除可燃物或助燃物中任何一个条件，燃烧便会终止。
　　大多数可燃物质的燃烧是在其挥发出蒸气气体状态下进行的，由于可燃物的状态不同，其燃烧特点也不同。
　　可燃气体只要达到其本身氧化条件所需的热量便能迅速燃烧，在极短的时间内全部烧光。这是因为气体扩散能力强，分子之间距离大，容易与空气混合，造成了充分燃烧的条件。液化石油气中的所有组分，在常温常压下均为气态，在空间传播迅速，所以非常容易燃烧，甚至能形成爆炸。
　　可燃液体的燃烧不是液体本身的燃烧，而是液体蒸发汽化与助燃物(空气中的氧)在火源作用下的燃烧，而燃烧又加速了液体汽化，使燃烧得以扩展。由于液体燃烧在火源、升温、汽化等过程的准备阶段需消耗时间和热量，因此，液体燃烧要比同种气体物质完全燃烧过程所需的热量多、时间长。由于液化石油气中碳三、碳四组分的沸点都很低，虽然泄露出来为液体，但其汽化却十分迅速，燃烧和爆炸的危险性同样很大。
　　如果可燃物是简单固体物质，如硫、磷等，受热时首先熔化，然后蒸发燃烧，没有分解过程。若是复杂物质，燃烧后气态产物和液态产物的蒸气着火燃烧。因此，固体燃烧相对于液体、气体较为困难，燃烧速度较为缓慢。
　　2．燃烧反应和燃烧产物
　　(1)燃烧反应方程式是表示燃烧前后物质变化的方程式，它表示了反应物质之间的比例关系。烃类完全燃烧的反应式可由下式表示。
 

 

　　液化石油气中主要组分的燃烧反应式如下。
 

　　以丙烷完全燃烧的反应方程式为例，其含义是1标准立方米体积的C₃H₈与5标准立方米体积的O₂发生燃烧反应能生成3标准立方米的CO₂与4标准立方米的水蒸气，同时释放出10×10⁴KJ／m³的热量。可见，由燃烧方程式可以知道燃烧多少液化石油气需要多少理论氧气量，燃烧后产生什么样的气体，产生多少体积的烟气。
　　(2)燃烧的空气需要量燃烧所需的氧气通常是从空气中获取的。空气中氧气的体积约为21％，即
 

　　可见，1体积的氧气相当于4．76体积的空气。则丙烷燃烧完全1m³的氧气，从理论上需要的空气量为
 

　　这种通过反应方程式计算出的空气需要量通常称之为理论空气量。
　　在液化石油气的实际燃烧中，仅仅供给理论空气量是不能达到完全燃烧的，其原因是：①空气中除含有21％的氧气外，还含有大量的氮气，它会带走热量而使火焰温度降低，影响热效率；②燃烧时液化石油气与空气中的氧气得不到充分接触。因此，在实际燃烧中需要多供一些空气量，才能保证燃烧完全。
　　实际供给空气量与理论需要量之比，称为过剩空气系数，用符号α表示，即
 

　　过剩空气系数的取值不能过大，过大易使空气带走燃烧产生的热量；亦不能过小，过小则达不到完全燃烧，甚至会产生存毒的CO。对一般燃具，过剩空气系数可取1．1～1．15。
　　液化石油气燃烧的理论空气需要量和实际空气需要量见表1-2-15。