金屬燃燒

火焰切割過程包括預(yù)熱、燃燒、吹渣三個(gè)階段，但并不是所有金屬都能滿足這個(gè)過程的要求，只有符合下列條件的金屬才能進(jìn)行氧氣切割：金屬在氧氣中的燃燒點(diǎn)應(yīng)低于其熔點(diǎn)；金屬燃燒生成氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于金屬熔點(diǎn)，且流動(dòng)性要好；金屬在切割氧流中的燃燒應(yīng)是放熱反應(yīng)，且金屬本身的導(dǎo)熱性要低。

符合上述氣割條件的金屬有純鐵、低碳鋼、中碳鋼、低合金鋼以及鈦。其它常用的金屬材料如鑄鐵、不銹鋼、鋁和銅等由于不滿足上述條件，所以不能應(yīng)用氧氣切割，這些材料目前常用的切割方法是等離子弧切割。

在某些物理狀況下，幾乎所有堿金屬會(huì)導(dǎo)致燃燒，其中有很多種會(huì)造成較特殊的危害。由于輕易造成燃燒，一些金屬稱為“易燃金屬”，有起火特性。

金屬燃燒分類

易燃金屬要根據(jù)分子量、溫度、穩(wěn)定性及種類來(lái)作精確區(qū)分并不輕易，為簡(jiǎn)化火災(zāi)安全介紹，使用下列方法來(lái)區(qū)分易燃金屬。(1)自燃金屬：包括一些堿性物質(zhì)，如鎂、鈦、鋅、銫、銣、及鈉鉀合金。(2) 放射性物質(zhì)：如鈽、釷及鈾等。(3) 非自燃金屬：包含貿(mào)易用結(jié)構(gòu)物，如鎂、鈦、鋅、鉿等。一些大塊物質(zhì)，如塊狀物及壓成塊狀型式的金屬，在水中并非自燃，但磨成粉狀則會(huì)自燃。以機(jī)械處理磨成粉狀比儲(chǔ)存在桶中要更易燃燒。由于表面積增加，粉狀比塊狀更易反應(yīng)，且金屬箔比薄頁(yè)紙更易燃燒。灰塵及粉狀物為高反應(yīng)形式，甚至有一些為自發(fā)性反應(yīng)。

金屬燃燒危害因素

易燃金屬燃燒、爆炸的直接相關(guān)因素：

主要因素為燃燒速率，剛開始時(shí)反應(yīng)較慢，然后迅速反應(yīng)至爆發(fā)，由點(diǎn)而線而面至整體迅速反應(yīng)。

次要因素為潛伏危害，如溫度、濕度、純度、表面氧化度、壓力等等。這些因素將可能是導(dǎo)致反應(yīng)的重要因素。直接影響其燃燒，同時(shí)其潛伏熱量可能提升至燃燒溫度。

燃點(diǎn)及能量為兩大重要因素，但是像電火花、露天火苗、靜電、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的摩擦生熱都有可能造成燃燒。

金屬燃燒災(zāi)難防止對(duì)策

減低起火、爆炸的可能性：

1．使用較小量的自燃物或不易燃合金。

2．當(dāng)操作時(shí)，降低運(yùn)作所產(chǎn)生的熱能。

3．當(dāng)研磨、切片時(shí)，碎屑應(yīng)盡快清理干凈，以免發(fā)生反應(yīng)造成危害。

4．降低導(dǎo)致燃燒的因素，特別是接近現(xiàn)場(chǎng)時(shí)。

5．操作當(dāng)中附加惰性氣體，如氦、氬等。

6．避免污染到金屬有機(jī)物及易（可）燃潤(rùn)滑油。

7．盡量防止金屬粉曝露在空氣中。若可行，則使用密閉設(shè)備及集塵裝置。

8．提供減壓設(shè)備，當(dāng)過壓時(shí)可避免危害。2100433B

金屬燃燒應(yīng)用簡(jiǎn)介

鍋爐金屬纖維燃燒器是一種全預(yù)混微焰式燃燒器，以特種金屬纖維作為燃燒表面，燃燒強(qiáng)度可以達(dá)到2500kw/m²。這種燃燒技術(shù)是近幾年才逐漸推廣應(yīng)用的新型燃燒技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。根據(jù)輸出功率的大小不同，火焰有兩個(gè)基本模式，在低功率輸出時(shí)，燃燒器為紅外輻射模式，在高功率輸出時(shí)燃燒器是藍(lán)火焰模式，調(diào)節(jié)功率輸出時(shí)，火焰就在這兩種模式之間變化。

燃燒器由于是微焰形式燃燒，所以火焰很小，發(fā)熱均勻，基本杜絕燃燒室的極端高溫，因此，氮氧化物的排放非常低，是最環(huán)保的燃燒方式。燃燒器對(duì)燃料和空氣進(jìn)行全預(yù)混方式，并進(jìn)行了精密的調(diào)節(jié)和控制，保證了燃?xì)夂涂諝獾耐耆旌希谷紵浞?，在目前的燃燒技術(shù)中“一枝獨(dú)秀”。燃燒器采用鐵-鉻-鋁纖維作為燃燒表面基材，其使用的最高溫度可達(dá)1300℃，由于其1000℃以上仍具有優(yōu)良的抗氧化性能和熱強(qiáng)度，所以金屬纖維燃燒器除具有燃燒效率高外，還具有耐熱沖擊、低壓降、安全無(wú)回火、反應(yīng)迅速、熱慣性小、冷卻快、經(jīng)久耐用、有害氣體釋放少等優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)的大氣燃燒式燃燒器比較，具有：燃燒均勻、熱效率高、有害氣體釋放少、可減小鍋爐體積等特點(diǎn)。

1.熱強(qiáng)度高、調(diào)節(jié)范圍大

國(guó)外在20世紀(jì)80年代開始研究金屬纖維燃燒器，根據(jù)Acotech公司的資料，過?？諝庀禂?shù)在1.1—1.3時(shí)，在不同的表面熱強(qiáng)度下燃燒工況不同：當(dāng)表面熱強(qiáng)度為0.1—0.8W/mm2呈表面燃燒形式，表面燒紅至800—1000℃,發(fā)紅外線射線；當(dāng)表面熱強(qiáng)度達(dá)0.9 W/mm2時(shí)出現(xiàn)藍(lán)色火焰浮在表面，當(dāng)表面熱強(qiáng)度到達(dá)5W/mm2時(shí)，也不會(huì)脫火。金屬纖維燃燒器還可以做成向下輻射的形式。

2.燃燒產(chǎn)物中CO與NOX含量很低，在高熱強(qiáng)度下(900千瓦/平方米)，CO含量低于40ppm, NOX含量低于120ppm。

3.金屬纖維載體比多孔陶瓷板牢固，不怕冷水擊，有一定機(jī)械強(qiáng)度，并可加工成任何形狀。

4.熱惰性小，能很快加熱，很快冷卻。

5.噪聲低。

6.在全一次空氣予混的條件下(過?？諝庀禂?shù)為1.1—1.3)，不需要冷卻頭部的裝置。應(yīng)用：熱水鍋爐，烘干設(shè)備，工業(yè)爐窯，工程加熱設(shè)備。

金屬燃燒燃燒器特點(diǎn)

金屬纖維表面燃燒不僅具有紅外燃燒的特點(diǎn)，而且低污染排放的特點(diǎn)引起了人們的廣泛注意。金屬纖維燃燒器的頭部是由極細(xì)金屬纖維制成的。金屬纖維既可以燒結(jié)在一起，形成剛性而多孔的板材，也可以通過紡織過程制成柔軟的織物。兩種結(jié)構(gòu)都提供了透氣性很強(qiáng)的均勻介質(zhì)。既可以在熱輻射模式下又可以在藍(lán)焰模式下燃燒，而且能在兩種模式下實(shí)現(xiàn)燃燒平移轉(zhuǎn)換。

金屬纖維燃燒器具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性。這給予了燃燒器超常的使用壽命。當(dāng)燃燒器在封閉的環(huán)境中，表面溫度和輻射效率將會(huì)提高。金屬纖維燃燒器長(zhǎng)壽命工作的最高溫度為1100℃。

金屬纖維燃燒器具有抗熱沖擊性能，由于采用了100%的金屬，金屬纖維燃燒器甚至可以經(jīng)受極限狀態(tài)的熱沖擊。水潑在燃燒器的表面上將會(huì)被蒸發(fā)，而不會(huì)在燃燒器表面留下任何損壞的痕跡。此外，金屬纖維燃燒器還具有良好的抗機(jī)械沖擊性能、逆火安全性能和快速冷卻性能。

金屬纖維燃燒器的柔性，使燃燒器的頭部可以做成任何形狀。如扁平形、圓筒形、圓錐形、凹形、球形等。

金屬纖維燃燒器紅外輻射的特性和低污染排放的特點(diǎn)，使其應(yīng)用于很多行業(yè)，包括家用烤箱、工業(yè)爐、食品行業(yè)、紡織業(yè)、汽車業(yè)、玻璃制造業(yè)、鋼鐵鑄造業(yè)等。

金屬燃燒工作原理

金屬纖維燃燒器屬于預(yù)混氣體表面燃燒。預(yù)先混合均勻的燃?xì)饪諝饣旌衔锪飨蛉紵黝^部，在透氣性均勻的金屬纖維織物表面層進(jìn)行燃燒。燃燒以兩種方式進(jìn)行，既紅外熱輻射方式和藍(lán)焰方式。紅外熱輻射方式是可燃混合物在織物內(nèi)部進(jìn)行燃燒，金屬纖維織物被加熱至白熾狀態(tài)，一部分熱量以輻射方式釋放。藍(lán)焰方式是可燃混合物在織物上方燃燒，火焰承藍(lán)色浮在表面上，熱量以對(duì)流方式釋放。

由于金屬纖維織物的均勻透氣性和燃?xì)馀c空氣的均勻預(yù)混，燃燒十分穩(wěn)定和溫度分布均勻，沒有局部高溫存在，因此抑制了NOx的生成。預(yù)混又有足夠的空氣供給，故CO的排放也低。

預(yù)防鎂合金在壓鑄過程中的燃燒和氧化的方法有：熔化金屬和空氣中的氧/氮的反應(yīng)減少到最低程度；在低于初始熔點(diǎn)的溫度下，可以使大塊的金屬不燃燒；有液體金屬出現(xiàn)時(shí)，不使用熔化保護(hù)可能會(huì)發(fā)生劇烈的氧化/燃燒；隨著溫度的增加，液體金屬的汽化增加了火災(zāi)發(fā)生的可能性；低熔點(diǎn)下使用干燥而干凈的鹽熔液；含有少量SF6和SO2保護(hù)氣體；采用IMA（國(guó)際鎂合金協(xié)會(huì)）建議使用的熔化保護(hù)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的壓鑄操作，最常見的做法是干燥空氣中混合0.2%的SF6；為避免吸收水分，不要使用過長(zhǎng)的保護(hù)氣體輸送管；在輸入鑄錠和其它操作時(shí)，盡量減少爐蓋窗口的打開時(shí)間；盡量避免各種泄漏；確保保護(hù)氣體直接通至熔化金屬表面；在提供良好保護(hù)的前提下，把流量調(diào)節(jié)到最少；確保保護(hù)氣體的供應(yīng)不能中斷；用熔渣工具經(jīng)常清理熔化金屬表面積聚的反應(yīng)物。

金屬纖維表面燃燒不僅具有紅外燃燒的特點(diǎn)，而且低污染排放的特點(diǎn)引起了人們的廣泛注意。金屬纖維燃燒器的頭部是由極細(xì)金屬纖維制成的。金屬纖維既可以燒結(jié)在一起，形成剛性而多孔的板材，也可以通過紡織過程制成柔軟的織物。兩種結(jié)構(gòu)都提供了透氣性很強(qiáng)的均勻介質(zhì)。既可以在熱輻射模式下又可以在藍(lán)焰模式下燃燒，而且能在兩種模式下實(shí)現(xiàn)燃燒平移轉(zhuǎn)換。

金屬纖維燃燒器具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性。這給予了燃燒器超長(zhǎng)的使用壽命。當(dāng)燃燒器在封閉的環(huán)境中，表面溫度和輻射效率將會(huì)提高。金屬纖維燃燒器長(zhǎng)壽命工作的最高溫度為1100℃。

金屬纖維燃燒器具有抗熱沖擊性能，由于采用了100%的金屬，金屬纖維燃燒器甚至可以經(jīng)受極限狀態(tài)的熱沖擊。水潑在燃燒器的表面上將會(huì)被蒸發(fā)，而不會(huì)在燃燒器表面留下任何損壞的痕跡。此外，金屬纖維燃燒器還具有良好的抗機(jī)械沖擊性能、逆火安全性能和快速冷卻性能。

金屬纖維燃燒器的柔性，使燃燒器的頭部可以做成任何形狀。如扁平形、圓筒形、圓錐形、凹形、球形等。

金屬纖維燃燒器紅外輻射的特性和低污染排放的特點(diǎn)，使其應(yīng)用于很多行業(yè)，包括家用烤箱、工業(yè)爐、食品行業(yè)、紡織業(yè)、汽車業(yè)、玻璃制造業(yè)、鋼鐵鑄造業(yè)等。

鍋爐金屬纖維燃燒器是一種全預(yù)混微焰式燃燒器，以特種金屬纖維作為燃燒表面，燃燒強(qiáng)度可以達(dá)到2500kw/m2。這種燃燒技術(shù)是近幾年才逐漸推廣應(yīng)用新型燃燒技術(shù)，被廣泛應(yīng)用不同的領(lǐng)域。根據(jù)輸出功率的大小不同，火焰有兩個(gè)基本模式，在低功率輸出時(shí)，燃燒器為紅外輻射模式，在高功率輸出時(shí)燃燒器是藍(lán)火焰模式，調(diào)節(jié)功率輸出時(shí)，火焰就在這兩種模式之間變化。

燃燒器由于是微焰形式燃燒，所以火焰很小，發(fā)熱均勻，基本杜絕燃燒室的極端高溫，因此，氮氧化物的排放非常低，是最環(huán)保的燃燒方式。燃燒器對(duì)燃料和空氣進(jìn)行全預(yù)混方式，并進(jìn)行了精密的調(diào)節(jié)和控制，保證了燃?xì)夂涂諝獾耐耆旌希谷紵浞?，在燃燒技術(shù)中“一枝獨(dú)秀”。燃燒器采用鐵-鉻-鋁纖維作為燃燒表面基材，其使用的最高溫度可達(dá)1300℃，由于其1000℃以上仍具有優(yōu)良的抗氧化性能和熱強(qiáng)度，所以金屬纖維燃燒器除具有燃燒效率高外，還具有耐熱沖擊、低壓降、安全無(wú)回火、反應(yīng)迅速、熱慣性小、冷卻快、經(jīng)久耐用、害氣體釋放少等優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)的大氣燃燒式燃燒器比較，具有：燃燒均勻、熱效率高、有害氣體釋放少、可減小鍋爐體積等特點(diǎn)。

1.熱強(qiáng)度高、調(diào)節(jié)范圍大

國(guó)外在20世紀(jì)80年代開始研究金屬纖維燃燒器，根據(jù)Acotech公司的資料，過?？諝庀禂?shù)在1.1—1.3時(shí)，在不同的表面熱強(qiáng)度下燃燒工況不同：當(dāng)表面熱強(qiáng)度為0.1—0.8W/mm2呈表面燃燒形式，表面燒紅至800—1000℃,發(fā)紅外線射線；當(dāng)表面熱強(qiáng)度達(dá)0.9 W/mm2時(shí)出現(xiàn)藍(lán)色火焰浮在表面，當(dāng)表面熱強(qiáng)度到達(dá)5W/mm2時(shí)，也不會(huì)脫火。金屬纖維燃燒器還可以做成向下輻射的形式。

2.燃燒產(chǎn)物中CO與NOX含量很低，在高熱強(qiáng)度下(900千瓦/平方米)，CO含量低于40ppm, NOX含量低于120ppm。

3.金屬纖維載體比多孔陶瓷板牢固，不怕冷水擊，有一定機(jī)械強(qiáng)度，并可加工成任何形狀，更加經(jīng)久耐用。

4.熱惰性小，熱慣性小，能很快加熱，很快冷卻。

5.噪聲低。

6.在全一次空氣予混的條件下(過?？諝庀禂?shù)為1.1—1.3)，不需要冷卻頭部的裝置。

應(yīng)用：熱水鍋爐，烘干設(shè)備，工業(yè)爐窯，工程加熱設(shè)備，工業(yè)熱工設(shè)備等。