《化工安全技术电子教案ch3

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1、第三单元 防火防爆,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,第三节 化工原料及产品的火灾危险性,第二节 爆炸,第一节 燃烧,学习目标,思考题,第四节 防火防爆技术,第五节 消防设施,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,知识目标：,掌握燃烧的必要条件和燃烧的本质，了解燃烧的过程和形式,理解爆炸的类型和爆炸浓度极限,熟悉化工原料特性、来源、易发生火灾爆炸的原因,熟练掌握防火防爆的措施，各类灭火器的特点,学会判断什么条件下会发生燃烧和爆炸,能力目标：,掌握各种灭火器的使用方法,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,第一节 燃烧,一、燃烧及燃烧条件,1燃烧

2、 燃烧是物质间相互作用，同时有热和光发生的化学反应过程。 放热、发光、生成新物质是燃烧的三个特征。 燃烧反应一般速度快、放热较多，提高了燃烧产物的温度，引起产物分子内电子的能级跃迁，放出各种波长的光。 一切燃烧反应均是氧化还原反应 参加反应的物质必须包含有氧化剂和还原剂，也就是助燃物和可燃物。 要使可燃物和助燃物发生燃烧反应，必须具有点火能源。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,2、燃烧的条件,【案例3-1】 1987年3月3日，某电机厂电扇车间油漆工段长兼操作组长王某，同本班女油漆工周某上大夜班。凌晨1时40分，王某将点香烟未灭的火柴梗扔在喷漆台上，即刻引起喷漆台上易燃物体燃烧，给国家

3、财产造成巨大损失。,燃烧三要素：可燃物、助燃物和点火能源,可燃物：能与空气中的氧或其它氧化剂发生化学反应的物质（汽油、木材）。 助燃物：能帮助和支持燃烧的物质（空气、氧气、高锰酸钾等）。 着火源：能引起可燃物发生燃烧的热能源（明火、电火花、化学热）。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,大多数可燃物质的燃烧是在蒸气或气态下进行的。由于可燃物质的聚集状态不同，其受热所发生的燃烧过程和形式也不同。,1气体燃烧过程及形式 由于各种可燃气体的化学组成不同，他们的燃烧过程也不一样。 简单的可燃气体燃烧只经过受热和氧化过程，而复杂的可燃气体燃烧，要经过受热、氧化、分解等过程才能进行。 扩散燃烧 混合燃

4、烧,二、燃烧过程和形式,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,2可燃液体的燃烧过程及形式 可燃液体在火源或热源的作用下，首先蒸发，然后氧化、分解 进行燃烧。 多组分混合可燃液体燃烧时，先蒸发出低沸点的组分，而重组分即高沸点组分开始时蒸发的很少。 多组分混合可燃液体在燃烧过程中，剩余的高沸点组分逐渐相对增加，这些组分的闪点、密度、粘度也相应增高。 可燃液体的燃烧，实质上是燃烧可燃液体蒸发出来的蒸气，所以叫蒸发燃烧。 难挥发的可燃液体受热后分解出可燃性蒸气，然后这些可燃性气体进行燃烧，这种燃烧形式称为分解燃烧。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,3可燃固体的燃烧过程及形式 简单可燃固体燃烧

5、：硫、磷、钾、钠等都属于简单的可燃固体，由单质所组成。它们燃烧时，先受热熔化，然后蒸发变成蒸气而燃烧，所以也属于蒸发燃烧。这类物质的燃点、熔点都比较低，只需要较少热量就可变成蒸气，而且没有分解过程，所以容易着火。 高熔点可燃固体燃烧：固体碳和铝、镍、铁等金属熔点较高，在热源作用下不气化也不分解，它们的燃烧发生在空气和固体表面接触的部位，能产生红热的表面，但不产生火焰，燃烧的速度和固体表面的大小有关。这种燃烧形式称表面燃烧。 低熔点可燃固体燃烧：常温下是固体，受热后迅速熔化，如石蜡、沥青、松香等。它们燃烧时，先受热熔化，然后蒸发、分解、氧化，直到燃烧出现火焰。 复杂可燃固体燃烧：这类物质有木材、

6、煤、纸、橡胶、合成树脂等。它们在燃烧时，首先受热分解，生成气态和液态产物，然后气态和液态产物的蒸气再发生氧化燃烧。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,1气体的燃烧速度 火焰在可燃介质中的传播也称燃烧速度，它是燃烧过程最重要的特征，决定着燃烧过程的强度。 影响燃烧速度的因素： 气体的组成和结构 组成简单的气体比组成复杂的气体燃烧速度快。 可燃气体含量 初温 混合气体的初始温度越高，则燃烧速度越快。 燃烧形式 扩散燃烧的燃烧速度是比较慢的，取决于气体分子间扩散速度。 混合燃烧要比扩散燃烧的快得多，取决于本身的化学反应速度。 管道 一般情况下，火焰传播速度随着管道的直径的增加而加快。当管 道直

7、径增加到某个极限尺寸时，速度不再增加。,三、燃烧速度,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,2液体的燃烧速度 液体的燃烧速度工业表示方法： 液体的质量燃烧速度：单位面积上单位时间内烧掉的液体质量 液体燃烧的直线速度：单位时间内烧掉的液体高度 一般说来易燃液体的燃烧速度高于可燃液体的燃烧速度。 多种组分混合液体的燃烧速度往往是先快后慢。 初始温度对液体的燃烧速度有影响。 液体的含水量影响着燃烧速度。 如果液体燃烧在罐内进行，其速度与罐直径、罐内液面高低有关。 风对液面的燃烧速度有一定的影响。,3固体物质的燃烧速度 固体物质的燃烧速度一般小于可燃气体和液体的燃烧速度。 不同组成、不同结构的固体物

8、质，燃烧速度有很大差别。 固体物质的燃烧速度也和燃烧时的风向和风力有关。 对于同种固体物质，燃烧速度还和固体物质含水量、比表面积有关，固体物质的比表面积越大，燃烧速度越快。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,1爆炸 物质由一种状态迅速转变为另一种状态，并在瞬间以声、光、热， 机械功等形式放出大量能量的现象叫做爆炸。爆炸做功的根本原因在于 系统内瞬间形成的高压气体或蒸气骤然膨胀。实质上爆炸是一种极为迅 速的物理或化学的能量释放过程。,第二节 爆 炸,一、爆炸及其分类,2爆炸的分类 根据引起爆炸的原因，爆炸可分为： 物理爆炸 化学爆炸,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,【案例3-2】

9、新华网报道：记者从河北唐山刘官屯煤矿瓦斯爆炸事故抢险指挥部了解到，发生特大瓦斯爆炸事故的唐山刘官屯煤矿井下一氧化碳浓度超过允许值100倍，瓦斯浓度接近爆炸极限。 据了解，截至目前，唐山刘官屯煤矿瓦斯爆炸事故已经造成74人遇难，还有32人下落不明。目前，搜救工作遇到困难。 由此可见在火灾易发生地方，了解和掌握爆炸极限的计算十分重要。,二、爆炸极限,1爆炸浓度极限,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,可燃性气体、蒸气或粉尘和空气构成的混合物，只有在一定的浓度范围内才能发生燃烧爆炸。 爆炸上限： 在火源作用下，可燃气体、蒸气或粉尘在空气中，恰足以使火焰蔓延的最高浓度，也称燃烧上限。 爆炸下限：

10、是火焰蔓延的最低浓度，也成燃烧下限。 爆炸范围：上限和下限之间的浓度范围。 可燃气体、蒸气的爆炸极限通常以体积百分数表示。 可燃气体、蒸气或粉尘和氧气的混合也存在着爆炸范围，它的范围比可燃气体和空气混合物的爆炸范围宽，上限浓度也提高很多，所以在使用氧气的场所、设备和管道中需要特别注意。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,2爆炸危险度 可燃气体、蒸气的危险度与它们的爆炸下限成反比，与爆炸范围成正比，关系式如下：,式中 Ha可燃气体或蒸气的危险度； L1以体积分数表示的爆炸下限，%； L2以体积分数表示的爆炸上限，%。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,3爆炸极限与燃烧热 爆炸下限与燃

11、烧热之间存在下述关系： L1Q = C 式中 L1爆炸下限，% Q摩尔燃烧热，也称燃烧热，KJ/mol C常数。 上式说明可燃气体的爆炸下限L1与燃烧热Q成反比. 上述结论只能近似适用于可燃气体的同系物。但不适用于氢、乙炔、二氧化硫等。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,4混合气体的爆炸极限,式中 L1m混合气体的爆炸下限,L2m混合气体的爆炸上限。 na、nb、nc、可燃混合气中各可燃组分的百分比含量 L1a、L1b、L1c混合气体中各可燃组分的的爆炸下限； L2a、L2b、L2c混合气体中各可燃组分的的爆炸上限。,单一组分可燃气体、蒸气的爆炸极限通常可以从各种手册中查到:,多组分可燃

12、气体的爆炸极限根据理查特里法则，计算公式如下:,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,爆炸极限通常是在常温常压等标准条件下测定出来的数据，它不是固定的物理常数。 影响因素： 初始温度 初始压力 惰性气体含量 容器 点火源 热表面、接触时间的影响 其他，如混合系统的干湿度、机械杂质、光照、空气中的氧含量等等。,5爆炸极限的影响因素,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,1、可燃粉尘爆炸机理 粉尘爆炸是因其粒子表面氧化而发生的 爆炸过程,三、 粉尘爆炸,2、 粉尘爆炸极限受以下因素影响 粒度 粒度越高（粒径越小）爆炸下限越低。 水分 含尘空气有水分存在时，爆炸下限提高，甚至失去爆炸性。 氧的浓

13、度 粉尘与气体的混合物中，氧气浓度增加将导致爆炸下限降低。 点燃源 温度高、表面积大的点燃源，可使粉尘爆炸下限降低。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,1爆炸破坏作用的影响因素 爆炸物的数量和爆炸物的性质； 爆炸时的条件，如震动大小、受热情况、初期压力、混合均匀程度等； 爆炸的位置，如在设备内部或是空间及周围的环境情况等。,四、爆炸破坏作用,2爆炸造成破坏形式 震荡作用 冲击波 碎片冲击 造成火灾 造成中毒和环境污染,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,化工原料有无机原材料和有机原材料，就生产程序和使用目的来说， 有起始原料、中间原料、助剂和辅助材料 1起始化工原料 经过开采、种植、

14、收集等生产劳动获得的天然资源。 2基本化工原料 从起始化工原料经过再加工制得的原料。 3中间原料 中间原料是丛基本原料再加工制得的原料。 4助剂,第三节 化工原料及产品的火灾危险性,一、化工原料的来源,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,容易燃烧 容易爆炸 容易蒸发 容易产生静电 容易受热膨胀 容易流动扩散 容易突沸,二、化工原料特性,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,按照火灾、爆炸危险的性质，化工原材料可分为七大类：,三、化工原料及产品的火灾危险性,1爆炸性物质 凡是受热、摩擦、撞击或受到一定能量激发作用，能瞬间起单分解或复分解化学反应，并在极短时间内放出大量能量的物质，统称爆炸性

15、物质。 2氧化剂 凡是具有较强烈的氧化性能易得到电子，分解温度在500以下，遇酸、碱、潮湿、强热、摩擦、冲击、或与易燃物、还原剂等接触，能发生化学反应并引起燃烧或爆炸的物质叫做氧化剂。 3可燃气体 凡遇火、受热或与氧化剂接触能着火或爆炸的气体，统称可燃气体。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,4自燃性物质 凡是不需要明火作用，由于本身受空气氧化或受外界温度、湿度影响，能够自燃的物质，叫做自燃性物质。 5遇水燃烧物质 凡遇水或潮湿空气能分解产生可燃气体，并放出热量而引起燃烧或爆炸的物质，叫做遇水燃烧物质。 遇水燃烧物质的共性是：遇水能发生剧烈反应，放出可燃气体，同时产生一定热量，当热量达到

16、可燃气体的自燃点或可燃气体接触火源时，会立即燃烧或爆炸。这类物质不能用水灭火。 遇水燃烧物质除遇水能发生反应外，遇到酸或氧化剂也能发生反应，而且比遇水发生的反应更为剧烈，危险性也更大。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,6易燃与可燃液体 凡遇火、受热或与氧化剂接触能着火或爆炸的液体，都称为可燃液体。 7易燃与可燃固体 凡遇火、受热、撞击、摩擦或与氧化剂接触能着火的固体物质，统称为可燃固体。 一级易燃固体，燃点低，易于燃烧或爆炸，且燃烧速度快，并能放出剧毒气体。 二级易燃固体，燃烧性能比一级易燃固体差，燃烧速度较慢，燃烧产生毒性较小。 化工原材料和产品中，可燃固体主要是合成橡胶、合成纤维、沥青、石蜡等。,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,第四节 防火防爆技术,冷却灭火 窒息灭火 隔离灭火 化学抑制灭火,一、灭火的基本原理,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,1控制和消除火源 控制明火 减少摩擦与撞击 避免电