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爆燃以亞音速傳播的燃燒波稱為爆燃。 就是爐鏜中積存的可燃混合物瞬間,同時燃燒,從而使爐膛煙氣側壓力突然升高的現象。嚴重時,爆燃產生的壓力,可超過設計結構的允許值而造成水冷壁、剛性梁及爐頂、爐牆破壞。爆燃的產生必須要有三個條件(即爆燃三要素),缺一不可。一是有燃料和助燃空氣的積存;二是燃料和空氣混合物達到了爆燃的濃度;三是有足夠的點火能源。鍋爐在啟動、運行、停運中,如何避免燃料和助燃空氣積存就是杜絕爐膛爆燃的關鍵所在。[1]

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爆燃保護

要求火焰的傳播限制在初期階段(如在亞音速流動期間),可以採用防爆燃管道阻火器。防爆燃管道阻火器可在爆燃-爆轟轉變前熄滅火焰。阻火器利用了名為最大試驗安全間隙(MESG)的特性,根據試驗標準進行的試驗表明,該間隙為火焰不會傳播的最大間隙。阻火器在設計製造上應具備小於最大試驗安全間隙的單元,隨着火焰前緣穿過各單元,火焰前緣與單元壁之間進行熱量傳遞。通過邊界層向單元壁的熱傳遞會將燃燒氣體冷卻直至熄滅。有關爆燃和爆轟阻火器測試的現行指南,可參考標準ISO16852美國海岸警衛隊(USCG)的標準只涵蓋了爆轟阻火器的測試。 當然泄爆口也是管道中的風險控制措施之一,用於將壓力和火焰釋放到大氣中。泄爆口的布置間隔應小於預計的爆炸蔓延距離。需要根據釋放的火焰和壓力格外注意泄爆口的位置。泄爆口將減小壓力影響,但不會阻止火焰繼續穿過泄爆口。問題的關鍵在於確定火焰的安全釋放位置。

簡介

爆燃是一種燃燒波,以小於音速的速度通過熱傳遞傳播。易燃混合物在廢氣回收處理系統中引燃會導致10倍初始壓力的爆燃,傳播速度一般可達10~300 m/s。

產生條件

爆燃的產生必須要有三個條件(即爆燃三要素),缺一不可。 一是有燃料和助燃空氣的積存; 二是燃料和空氣混合物達到了爆燃的濃度; 三是有足夠的點火能源。 鍋爐在啟動、運行、停運中,如何避免燃料和助燃空氣積存就是杜絕爐膛爆燃的關鍵所在。爆燃由於發生在瞬間,加上火焰傳播速度非常快,達每秒數百米至數千米,火焰的球狀向四方傳播,在百分之幾至十分之幾秒內燃燼,這就等於燃料同時被點燃,煙氣容積突然增大,這樣造成的煙氣阻力也非常大,因而來不及泄出而發生爆炸。

發動機爆燃

定義 所謂的爆燃是由於氣體的壓力和溫度過高,可燃混合氣在沒有點燃的情況下自行燃燒,且火焰以高於正常燃燒數倍的速度向外傳播,造成尖銳的敲缸聲。這會使發動機過熱,功率下降,機油消耗量增加以及機件損壞。輕微爆燃是允許的,但強烈爆燃對發動機傷害很大。 原因 發動機一旦發生爆燃其危害極大,它造成發動機氣缸壁活塞活塞環氣門、連杆及連杆軸承等運動件發生變形損壞,具體產生的原因通常有以下幾點: 1)積碳聚集過多。 發動機燃燒室內積碳過多,其容積相對變小,致使壓縮比相應變大,積碳的蓄熱和不導熱性使可燃混合氣由於熾熱提前燃燒,同時會降低混合氣在壓縮終了時產生的渦流強度,延長了燃燒時間,增大了自燃傾向,故而極易誘發爆燃的產生; 2)發動機過熱。 當發動機長期處於大功率、超負荷工況或低檔高速連續行駛,尤其是炎熱的夏季外界氣溫高,機件散熱不良,容易造成發動機過熱。當過熱故障較嚴重且得不到及時改善時,可燃混合氣在進入燃燒室的同時會被預熱,造成局部混合氣溫度過高,提前達到着火點,等不到燃油的正常點燃就自行燃燒,從而引發爆燃; 3)燃油使用不當。 汽油的牌號越低,其抗爆性能越差。存放過久或密封不良的汽油辛烷值會自然降低,其抗爆性能變壞。若被誤用,容易使混合氣燃燒不完全,先燃的混合氣部分膨脹,壓縮其餘未燃的混合氣,使其達到自燃溫度,瞬間突然全部起火而導致高壓爆炸性燃燒; 4)發動機曲柄室漏氣。 二衝程發動機曲軸油封唇口處的自緊彈簧脫落或失效;油封橡膠老化變得僵硬,使彈簧自緊力不能起密封作用;發動機在修理過程中,油封被刮破或碰傷;化油器轉接座(進氣管或中間墊片)沒有擰緊等等,以上這些部件造成的漏氣都會使混合氣變稀,從而破壞正常燃燒,容易引發早燃爆燃。 5)點火角過於提前: 為了使活塞在壓縮上止點結束後,一進入動力衝程能立即獲得動力,通常都會在活塞達到上止點前提前點火 (因為從點火到完全燃燒需要一段時間)。而過於提早的點火會使得活塞還在壓縮行程時,大部分油氣已經燃燒,此時未燃燒的油氣會承受極大的壓力自燃,而造成爆燃。

參考文獻