火三角及其与火焰切割的关系

火三角与火焰切割关联

本文介绍“火三角”以及它与火焰切割的关系。

什么是“火三角”

火三角很好地解释了起火所需的三个要素：1）燃料，2）氧气，3）热量。有时用其他方式表示它们，例如：

• 燃料 – 氧化剂 – 能量
• 燃料 – 氧化剂 – 点火源
• 燃料 – 空气 – 热量

多种可能性

在观察火焰切割时，可以从几个不同地方看到火三角，其中有些是可取的，有些则不可取。我们来看预热火焰和燃烧过程的两个主要示例，以及切割机操作员应当注意的另外两个示例。

预热火焰的火三角

燃料：燃气

氧气：预热氧气

热量：点火源，如自动点火器或手动撞针

火焰切割工艺需要预热火焰。这是火三角的一个完美例子，其中燃料气体与纯氧混合，然后由外部火花或火焰点燃。火三角的特征之一是，如果移除三角形的任何一边，火就会熄灭。所以，预热火焰实际上给出三角形的两个独立示例。第一个示例是火焰的点燃。但是在初始火花撤除后，会有一个继续加热并自我燃烧的连锁反应。这是因为，燃烧的火焰变成热源，点燃继续从喷嘴流出的燃料氧/燃料气体混合物。

如果您关闭两个气阀之一，也就是去除燃料气体或氧气，则也能实际体验这一原理。在任何一种情况下，火焰通常会熄灭（如果预热氧气阀关闭，并且燃气压力足够低，它可能会因为环境空气中的氧气而继续燃烧）。

钢铁燃烧过程的火三角

燃料：钢

氧气：切割氧气

热量：预热火焰 + 放热反应

在实际的钢铁燃烧过程中，我们看到一个略有不同的火三角例子。一旦切割过程开始，纯氧射流就会被送入钢水中，为快速氧化过程或钢的“燃烧”进给。在此过程中，氧化钢的化学反应是“放热的”，这意味着它释放的热量比启动反应所需的要多。板预热并开始燃烧后，预热火焰被下调到一个较低的设置。但预热火焰继续提供热和点火源，而切割氧气流提供氧化剂，钢本身是燃料。

您不希望看到的火三角

燃料：衣服、碎布、纸、盒子、木材、垃圾

氧气：环境空气或压缩氧气

热量：切割过程中的热/熔融火花

以下是您不希望遇到的火三角的一些示例。所有切割机操作员应意识到这些危险，并采取措施来防止这三个要素危险地碰到一起。因此，任何切割机文档都会包含安全危险警告，提醒操作员保持工作区域清洁，并清除任何可燃材料。热切割机可能是热火花、熔融飞溅物甚至杂散辐射的一个多产源头。任何一个这样的潜在点火源都能造成附近燃料爆燃。

机器操作员还应警惕的另一个例子是，不要把手持式割炬当作压缩空气软管一样来使用其中的氧气，这很危险。大多数人都听说过“某个家伙”的恐怖故事：他试图用手持式割炬里的氧气流来吹掸衣服，而此时他嘴里正叼着一支点燃的烟，结果他的衣服瞬间起火。高浓度的纯氧使衣服高度易燃，因此即使是最小的火花也足以引发火灾。

高压氧气的极端情况

燃料：最小的碳氢化合物污染物颗粒

氧气：高压纯氧

热量：环境温暖

火三角的另一个例子是与高压氧气相关的爆炸危险。每当纯氧加压时，它就会变得更加易燃。如果高压氧气软管、管道、阀门或配件尚未为氧气应用做彻底清洁，或者已被碳氢化合物或其他易燃元素（燃料）污染，则即使没有点火源，也有可能导致爆炸。这是因为，纯氧在高压下变得异常活泼，点火温度可降低到典型环境温度以下。这就是在安装过程中，或者在断开氧气管路的任何维护过程中，保持氧气软管和配件清洁并有所覆盖非常重要的原因。

为什么要研究火三角？

研究火三角不仅仅是一个有趣的讨论，还有助于了解可燃气燃烧过程的工作原理，从而有助于故障排除和正确操作。研究火三角的例子还可以帮助机器操作员和其他工厂工人识别和避免潜在的火灾危险和爆炸危险，无论它们存在于何处。