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爆燃以亚音速传播的燃烧波称为爆燃。 就是炉镗中积存的可燃混合物瞬间,同时燃烧,从而使炉膛烟气侧压力突然升高的现象。严重时,爆燃产生的压力,可超过设计结构的允许值而造成水冷壁、刚性梁及炉顶、炉墙破坏。爆燃的产生必须要有三个条件(即爆燃三要素),缺一不可。一是有燃料和助燃空气的积存;二是燃料和空气混合物达到了爆燃的浓度;三是有足够的点火能源。锅炉在启动、运行、停运中,如何避免燃料和助燃空气积存就是杜绝炉膛爆燃的关键所在。[1]

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爆燃保护

要求火焰的传播限制在初期阶段(如在亚音速流动期间),可以采用防爆燃管道阻火器。防爆燃管道阻火器可在爆燃-爆轰转变前熄灭火焰。阻火器利用了名为最大试验安全间隙(MESG)的特性,根据试验标准进行的试验表明,该间隙为火焰不会传播的最大间隙。阻火器在设计制造上应具备小于最大试验安全间隙的单元,随着火焰前缘穿过各单元,火焰前缘与单元壁之间进行热量传递。通过边界层向单元壁的热传递会将燃烧气体冷却直至熄灭。有关爆燃和爆轰阻火器测试的现行指南,可参考标准ISO16852美国海岸警卫队(USCG)的标准只涵盖了爆轰阻火器的测试。 当然泄爆口也是管道中的风险控制措施之一,用于将压力和火焰释放到大气中。泄爆口的布置间隔应小于预计的爆炸蔓延距离。需要根据释放的火焰和压力格外注意泄爆口的位置。泄爆口将减小压力影响,但不会阻止火焰继续穿过泄爆口。问题的关键在于确定火焰的安全释放位置。

简介

爆燃是一种燃烧波,以小于音速的速度通过热传递传播。易燃混合物在废气回收处理系统中引燃会导致10倍初始压力的爆燃,传播速度一般可达10~300 m/s。

产生条件

爆燃的产生必须要有三个条件(即爆燃三要素),缺一不可。 一是有燃料和助燃空气的积存; 二是燃料和空气混合物达到了爆燃的浓度; 三是有足够的点火能源。 锅炉在启动、运行、停运中,如何避免燃料和助燃空气积存就是杜绝炉膛爆燃的关键所在。爆燃由于发生在瞬间,加上火焰传播速度非常快,达每秒数百米至数千米,火焰的球状向四方传播,在百分之几至十分之几秒内燃烬,这就等于燃料同时被点燃,烟气容积突然增大,这样造成的烟气阻力也非常大,因而来不及泄出而发生爆炸。

发动机爆燃

定义 所谓的爆燃是由于气体的压力和温度过高,可燃混合气在没有点燃的情况下自行燃烧,且火焰以高于正常燃烧数倍的速度向外传播,造成尖锐的敲缸声。这会使发动机过热,功率下降,机油消耗量增加以及机件损坏。轻微爆燃是允许的,但强烈爆燃对发动机伤害很大。 原因 发动机一旦发生爆燃其危害极大,它造成发动机气缸壁活塞活塞环气门、连杆及连杆轴承等运动件发生变形损坏,具体产生的原因通常有以下几点: 1)积碳聚集过多。 发动机燃烧室内积碳过多,其容积相对变小,致使压缩比相应变大,积碳的蓄热和不导热性使可燃混合气由于炽热提前燃烧,同时会降低混合气在压缩终了时产生的涡流强度,延长了燃烧时间,增大了自燃倾向,故而极易诱发爆燃的产生; 2)发动机过热。 当发动机长期处于大功率、超负荷工况或低档高速连续行驶,尤其是炎热的夏季外界气温高,机件散热不良,容易造成发动机过热。当过热故障较严重且得不到及时改善时,可燃混合气在进入燃烧室的同时会被预热,造成局部混合气温度过高,提前达到着火点,等不到燃油的正常点燃就自行燃烧,从而引发爆燃; 3)燃油使用不当。 汽油的牌号越低,其抗爆性能越差。存放过久或密封不良的汽油辛烷值会自然降低,其抗爆性能变坏。若被误用,容易使混合气燃烧不完全,先燃的混合气部分膨胀,压缩其余未燃的混合气,使其达到自燃温度,瞬间突然全部起火而导致高压爆炸性燃烧; 4)发动机曲柄室漏气。 二冲程发动机曲轴油封唇口处的自紧弹簧脱落或失效;油封橡胶老化变得僵硬,使弹簧自紧力不能起密封作用;发动机在修理过程中,油封被刮破或碰伤;化油器转接座(进气管或中间垫片)没有拧紧等等,以上这些部件造成的漏气都会使混合气变稀,从而破坏正常燃烧,容易引发早燃爆燃。 5)点火角过于提前: 为了使活塞在压缩上止点结束后,一进入动力冲程能立即获得动力,通常都会在活塞达到上止点前提前点火 (因为从点火到完全燃烧需要一段时间)。而过于提早的点火会使得活塞还在压缩行程时,大部分油气已经燃烧,此时未燃烧的油气会承受极大的压力自燃,而造成爆燃。

参考文献