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1、 化工安全与环保 第一章化工生产防火以及防爆技术 第一节燃烧与爆炸 第二节防火防爆技术 第三节消防灭火技术 第一节燃烧与爆炸 一 燃烧燃烧是可燃物质与助燃物质 氧或其他助燃物质 发生的一种发光发热的氧化反应 放热燃烧特征 发光生成新物质 燃烧发生必须同时具备以下三个条件 1 可燃物 2 助燃物 3 点火源 二 燃烧过程 物质燃烧过程 热积累 物质燃烧时的温度变化 三 燃烧类型 1 闪燃和闪点 各种可燃液体的表面空间由于温度的影响 都有一定量的蒸气存在 这些蒸气与空气混合后 一旦遇到点火源就会出现瞬间火苗或闪光 这种现象称为闪燃 引起闪燃的最低温度称为闪点 闪点是液体可以引起火灾危险的最低温度
2、液体的闪点越低 它的火灾危险性越大 表1 1某些可燃液体的闪点 2 自燃和自燃点 可燃物质在没有外界火源的直接作用下 常温中自行发热 或由于物质内部的物理 如辐射 吸附等 化学 如分解 化合等 生物 如细菌的腐蚀作用 反应过程所提供的热量聚积起来 使其达到自燃温度 从而发生自行燃烧的现象 叫做自燃 自燃的最低温度 称为自燃点 表1 2某些可燃物质的自燃点 3 着火和着火点 足够的可燃物质在有足够的助燃物质存在下 遇明火而引起持续燃烧的现象 称为着火 使可燃物发生持续燃烧的最低温度 称为着火点 又叫燃点 表1 3某些可燃物质的燃点 问题讨论1 可燃物 氧化剂 温度共同存在一定燃烧吗 2 物质在燃
3、烧过程中 温度将发生什么样的变化 人为控制燃烧的关键在什么时期 二 爆炸 1 爆炸的定义 爆炸是物质发生急剧的物理 化学变化 在瞬间释放出大量的能量并伴有巨大声响的过程 爆炸现象一般具有如下特征 1 爆炸过程进行得很快 2 爆炸点附近压力急剧升高 产生冲击波 3 发出或大或小的响声 4 使周围建筑物或者装置发生震动或遭受破坏 2 爆炸的分类 1 物理爆炸物理爆炸是指物质的物理状态发生急剧变化而引起的爆炸 物质的化学成分和化学性质在物理爆炸后均不发生变化 2 化学爆炸化学爆炸是指物质发生急剧化学反应 产生高温 高压而引起的爆炸 物质的化学成分和化学性质在化学爆炸后均发生了质的变化 3 核爆炸核武
4、器或核装置在几微秒的瞬间释放出大量能量的过程 案例1 1 2004年 浙江省台州市某制药厂 发生甲苯反应釜爆炸事故 造成二人死亡 一人受伤 事故的主要原因是某车间的液氨 甲苯等化工原料泄漏遇高温而引发爆炸 2 爆炸极限 1 爆炸极限可燃气体 可燃液体的蒸气或可燃粉尘 纤维与空气形成的混合物遇火源会发生爆炸的极限浓度称为爆炸极限 爆炸下限 在空气中能引起爆炸的最低浓度称为爆炸下限 爆炸上限 在空气中能引起爆炸的最高浓度称为爆炸上限 混合物中可燃物浓度低于爆炸下限时 因含有过量的空气 空气的冷却作用阻止了火焰的蔓延 混合物中可燃物浓度高于上限时由于空气量不足 火焰也不能蔓延 所以 浓度低于下限或高
5、于上限时都不会发生爆炸 只有在爆炸下限和爆炸上限范围之间才有爆炸危险 表1 4某些常见物质的爆炸极限 注 根据爆炸极限可以知道它们的危险程度 案例1 2 2005年四川某高速公路隧道工程右线隧道特大瓦斯爆炸事故的直接原因是 由于掌子面处塌方 瓦斯异常涌出 致使模板台车附近瓦斯浓度达到爆炸极限 模板台车的配电箱附近悬挂的三芯插头短路产生火花引起正在施工的隧道右洞发生瓦斯爆炸事故 共造成44人死亡 11人受伤 2 爆炸极限的影响因素爆炸极限不是固定的数值 而是受一系列因素的影响而变化 影响爆炸极限的因素主要有以下几点 初始温度混合系初始温度越高 爆炸极限范围增大 初始压力系统初始压力增高 爆炸极限
6、范围也扩大 惰性气体含量爆炸性混合物中惰性气体含量增加 其爆炸极限范围缩小 当惰性气体含量增加到某一值时 混合系不再发生爆炸 容器容器的材质和尺寸对物质爆炸极限均有影响 若容器材质的传热性能好 则由于器壁的热损失大 混合气体的热量难于积累 而导致爆炸范围变小 容器或管道直径越小 爆炸极限范围越小 能源火花能量 热表面的面积 火源与混合物的接触时间等 对爆炸极限均有影响 光对爆炸极限也有影响 在黑暗中 氢与氯的反应十分缓慢 在光照下则会发生连锁反应引起爆炸 问题讨论1 何谓爆炸极限 爆炸时会发生哪些现象 为何具有破坏作用 2 爆炸性混合物的爆炸条件是什么 第二节防火防爆技术 1 物料的火灾危险性
7、的评价 1 气体爆炸极限和自燃点是评价气体火灾爆炸危险的主要指标 2 液体闪点和爆炸极限是评价液体火灾爆炸危险性的主要指标 3 固体固体的火灾爆炸危险性评价主要指标取决于固体的熔点 着火点 自燃点 比表面积及热分解性能等 2 工艺装置的火灾爆炸危险化工装置的火灾和爆炸事故 主要原因可以归纳为以下五项 各项中都包含一些小的条目 1 装置有隐患 高压装置中高温 低温部分材料选型不适当 接头结构和材料选型不适当 有易使可燃物着火的电热装置 防静电措施不够完善 装置开始运转时无法预料的影响 2 操作失误 阀门的误开或误关 燃烧装置点火不当 违规使用明火 3 装置故障 贮罐容器 配管的破损 泵和机械的故
8、障 测量和控制仪表的故障 4 不停产检修设备 带压力切断配管连接部位时发生无法控制的泄漏 破损配管没有修复 在压力下降的条件下恢复运转 升压后物料泄漏 不知装置中有压力 而误将配管从装置上断开 在加压条件下 某一物体掉到装置的脆弱部分而发生破裂 5 异常化学反应 反应物质匹配不当 不正常的聚合 分解等 安全装置配备不合理或不齐全 二 防火防爆的技术措施 案例1 3 2004年 吉林市某商厦发生特大火灾 造成54人死亡 70余人受伤 火灾是由商厦伟业电器行雇员于某在仓库吸烟引发 一个小小的烟头上演了一场特大火灾事故 致使54人的生命死于火海 由此可见 禁止和控制点火源 是防止燃烧的必要条件的形成
9、是万分重要的 1 点火源的安全控制 1 明火 2 摩擦与撞击产生的高温与火花 3 高温热表面 4 电气火花 2 化工工艺参数的控制技术 1 温度控制正确选用传热介质 有效除去反应热 并要防止搅拌中断 2 压力控制 3 进料控制 控制进料速度 控制进料配比 控制进料顺序 控制原料纯度 控制进料量 3 火灾爆炸危险物质的控制 1 根据物质的物理化学性质采取措施 改进工艺 尽量不使用或少使用可燃物料 以不燃物料或难燃物料代替易燃物料 对自燃性物质及遇水燃爆物质 应采取隔绝空气 防水防潮 遇酸碱有分解 爆炸燃烧的物质 应避免与酸碱接触 易燃 可燃气体和液体蒸气 采取相应的耐压容器和密封手段以及保温 降
10、温措施 对于易产生静电的物质 应采取接地等防静电措施 2 防爆惰化技术惰性介质作为保护性介质 可以阻止可燃物质形成爆炸条件 易燃固体物质的粉碎 筛选处理及粉体输送 采用惰性气体隔离保护 在可燃气体或蒸气物料系统中 充入惰性气体 使系统保持正压 防止形成爆炸性混合物 将惰性气体管路与有爆炸危险的生产设备 储罐等连接起来 以防在发生爆炸危险时 用惰性气体保护 易燃液体利用惰性气体进行充压输送 在有爆炸危险场所中 对有引起火花危险的电器 仪表等 采用充氮气正压保护 在有爆炸危险性的化工生产装置上动火检修前 用惰性气体吹除 置换出系统中的可燃气体或蒸气 安全合格后 方可上人 或进入设备内部进行检查 检
11、修及动火 在化工生产装置中发生物料泄漏时 用惰性气体稀释可燃气体 3 限制火灾爆炸的扩散和蔓延化工生产中限制火灾扩散和蔓延采取的主要措施有安全液封 水封井 阻火器 单向阀 阻火闸门 火星熄灭器 消防设施和器材等 除上述设施外 危险性较大的 还可采用分区隔离 爆炸抑制 泄压技术 设备露天安装等方法 4 自动控制与安全保险装置自动控制系统主要有 自动检测系统 自动调节系统 自动操纵系统 自动信号连锁和保护系统 安全保险装置主要有 信号报警 保险装置 安全联锁等 问题讨论防止化工火灾与爆炸的控制内容主要有哪些 第三节消防灭火技术 一 灭火原理 根据燃烧三要素 可以采取除去可燃物 隔绝助燃物 氧气 将
12、可燃物冷却到燃点以下温度等灭火措施 1 窒息法用不燃 或难燃 物质 复盖 包围燃烧物 阻碍空气 或其他氧化剂 与燃烧物接触 使燃烧因缺少助燃物质而停止 2 冷却法将灭火剂直接喷洒在燃烧着的物体上 将可燃物质的温度降到燃点以下以终止燃烧 3 隔离法将火源与火源附近的可燃物隔开 中断可燃物质的供给 控制火势蔓延 4 化学抑制灭火法使用窒息 冷却 隔离灭火法 灭火剂不参加燃烧反应 属于物理灭火方法 而化学抑制灭火法则是使灭火剂参与到燃烧反应中去 以抑制燃烧连锁反应进行 使燃烧中断而灭火 二 灭火剂及其应用 1 水 及水蒸气 2 泡沫灭火剂 3 干粉灭火剂 4 卤代烷灭火剂 5 二氧化碳灭火剂 常用灭
13、火器的类型及性能和使用 三 灭火器及其应用 灭火器正确使用方法 提 拔 瞄 压 干粉灭火器的使用方法 4拔掉保险销 四 消防设施 1 消防站 2 消防给水设施 3 化工生产装置区的消防给水设施 五 火灾的扑救原则 报警要早 损失就小 2 边报警 边扑救 3 先控制 后灭火 4 先救人 后救物 5 防中毒 防窒息 6 听指挥 不惊慌 案例1 4 1998年9月第一星期六中午 山东某集团石化厂减压车间的值班人员刚刚巡检完毕 突然 车间渣油泵上的焊口开缝 随着油泵的高速旋转 甩出油花 落在380 高温的泵体上 立刻起火 车间所在员工立即行动起来 1人报警 1人开启干粉灭火器 另外2人关掉进出口阀门 掐断油料供应 火被窒息 扑灭 整个过程不到2分钟 这是山东某集团一起突发小火的扑救现场 集团员工曾多次成功处理了类似的初起火灾 问题讨论1 水的灭火原理是什么 它能扑救什么样的火灾 哪些物质着火不能使用 2 常用灭火器如何使用 使用时应注意些什么问题 如何保养
