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1、防火防爆技术,第一节 防火防爆基础知识,定义: 燃烧是可燃物与助燃物相互作用，同时伴有发光、放热效应的激烈的化学反应。,一、燃烧基本概念,1.燃烧的定义,（1）生成新的物质； （2）发光； （3）放热,思考： （1）铁与稀硝酸反应，是不是燃烧？ （2）电灯在照明时是否是燃烧？ （3）氢气在氯气中反应，是不是燃烧？,燃烧特征的是什么？,2.火灾的定义,定义：在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。 指失去控制蔓延成灾的燃烧现象。或指超出有效范围的燃烧。通常造成人员和财产的损失。人员和财产损失较轻时，有时也称火警或未遂火灾事故。,3. 燃烧发生的必要条件,燃烧的三要素（必要条件）: 可燃物、助燃
2、物、点火源 构成火三角： 三个基本条件同时具备， 并且相互作用（即构成燃烧系统）， 才能发生。 在火灾防治中，阻断火三角的任何一个要素就可以灭火。,4、燃烧过程、形成,可燃物质的聚集状态不同，其受热后所发生的燃烧过程也不同。除了结构简单的可燃气外，大多数可燃物质的燃烧并非物质本身在燃烧，而是物质受热分解出的气体或液体蒸汽在气相中的燃烧。,气态可燃物： 通常为扩散燃烧，即可燃物与氧气边混合边燃烧。 可燃气体燃烧所需的热量只用于本身的氧化分解，在火源作用下被加热到着火点（燃点）就能氧化分解燃烧，是最容易燃烧的。,液态可燃物： 通常为先蒸发为可燃蒸气，可燃蒸气再与氧化剂发生燃烧。 可燃液体首先蒸发成
3、蒸气，其蒸气进行氧化分解后达到自燃点而燃烧。,固态可燃物： 简单固体物质，受热后首先熔化，蒸发成蒸气进行燃烧，没有分解过程。如硫、磷等； 复杂物质，受热后受限分解为气态或液态产物，其蒸气进行氧化分解燃烧；如塑料等； 有的可燃固体，不能分解为气态物质，在燃烧时呈炙热状态，没有火焰，如焦炭等,5、闪燃、阴燃、爆燃、自燃的概念,（1）闪燃 可燃液体挥发的蒸气与空气混合达到一定浓度遇明火发生一闪即逝的燃烧，或者将可燃固体加热到一定温度后，遇明火会发生一闪即灭的燃烧现象。 闪燃往往是持续燃烧的先兆。 由于可燃液体在闪点温度下，蒸发速度还不太快，蒸发出来的气体仅能维持一刹那的燃烧，而来不及补充新的蒸气以维
4、持稳定的燃烧，因而一下就灭了。,（2）阴燃 没有火焰和可见光的缓慢燃烧。 很多固体物质，如纸张、锯末、纤维织物、纤维素板、胶乳橡胶以及某些多孔热固性塑料等，都有可能发生阴燃，特别是当它们堆积起来的时候。阴燃通常产生烟和温度上升等现象，能分解出可燃气，在一定条件下可以转换成有焰燃烧。 阴燃发生的条件： (1) 内部条件：可燃物必须是受热分解后能产生刚性结构的多孔碳的固体物质。 (2) 外部条件：有一个适合供热强度的热源。,（ 3）爆燃 伴随爆炸的燃烧波。以亚音速传播。 爆燃产生的三个必要条件（即爆燃三要素） （1）有燃料和助燃空气的积存； （2）是燃料和空气混合物达到了爆燃的浓度； （3）有足够
5、的点火能源。,爆燃由于发生在瞬间，加上火焰传播速度非常快，达每秒数百米至数千米，火焰的球状向四方传播，在百分之几至十分之几秒内燃烬，这就等于燃料同时被点燃，烟气容积突然增大，这样造成的烟气阻力也非常大，因而来不及泄出而发生爆炸。,（4 ）自燃 可燃物质在没有火焰等火源的作用下，因受热或自身发热并蓄热所产生的自行燃烧现象。 根据热源的不同，分为自热自燃和受热自燃两种。,根据发生的机理，自燃大致可以分成以下七种类型 氧化发热自燃。如褐煤、黄磷等； 分解放热自燃。如硝化棉、硝化甘油等； 聚合放热自燃。如乙酸乙烯酯、丙烯腈等； 吸附放热自燃。如活性炭粉、木粉等 发酵放热自燃。如稻草、树叶、锯末等。 活
6、性物质遇水自燃。如碱金属、保险粉等。 物质混合接触自燃。如强氧化剂与强还原剂混合，产生具有分解爆炸特性或强氧化性的不稳定物，都能爆炸。,6、闪点、燃点、自燃点的定义,（1） 闪点 在规定的条件下，加热试样，当试样达到某温度时，试样的蒸汽和周围空气的混合气，一旦与火焰接触，即发生闪燃现象，发生闪燃时试样的最低温度，称为闪点 闪点越低，发生火灾和爆炸的危险性越大。 按照石油化工企业设计防火规范（GB50160-2008）可燃液体的分类如下： 甲类液体：闪点28的液体（液化烃除外） 乙类液体：28闪点 60的液体 丙类液体：闪点 60的液体。,（2）燃点 将物质在空气中加热时，开始并继续燃烧的最低温
7、度叫做燃点（着火点）。 燃点对可燃固体和闪点较高的液体具有重要意义，在控制燃烧时，需将可燃物的温度降至其燃点以下。如：纸130，木材295等。 在不同大气压下燃点也会有所变化，一般气压越低，燃点越高，如柴油机。柴油机正是通过将空气压缩，降低柴油的燃点，达到燃烧的目的。,（3）自燃点 在规定条件下，可燃物质发生自燃的最低温度。如：黄磷30，煤320 。 液体和固体可燃物受热分解并析出来的可燃气体挥发物越多，其自燃点越低。固体可燃物粉碎得越细，其自燃点越低。 自燃点越低，发生火灾的危险性越大。,7、引燃能、着火延滞期、引燃源,（1）引燃能（最小点火能） 指释放能够触发初始燃烧化学反应的能量。 影响
8、其反应发生的因素：温度、释放的能量、热量、加热时间 它是表达可燃气体、蒸气、粉尘的爆炸危险性的重要参数。如氢气的最小点火能为0.02mJ。正庚烷为0.7mJ,（2）着火延滞期（诱导期） 指可燃性物质和助燃气体的混合物在高温下从开始暴露到起火的时间。 混合气着火前自动加热的时间称为诱导期，在燃烧过程中又称为着火延滞期或着火落后期。单位用ms标识。 从安全角度考虑，希望作为引燃源的金属表面温度在某可燃气体的诱导期内能降低到其能量小于最小点火能，使存在于环境内的某可燃气体混合物不能着火。,（3）引燃源,主要的引燃源有：焊接、敲击、喷砂、切割和类似的操作；危险区域内吸烟、使用火柴、打火机等；铁器摩擦、
9、撞击等摩擦热，电气设备火化，静电火花，雷击，聚光或光电效应；热射线能，高温表面、绝热压缩、高压气体压缩分解、自燃、自燃性硫化铁等。,思考： 水会成为引燃源吗？,二、爆炸基本概念,1、爆炸定义 是物质的一种非常急剧的物理、化学变化。也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常借助于气体的膨胀来实现。 2、爆炸的4个特征 爆炸过程进行得很快； 爆炸点附近压力急剧升高； 发出或大或小的响声； 周围介质发生震动或邻近物质遭到破坏。,3、爆炸过程： 第一阶段： 物质的能量以一定形式（定容、绝热）转变为强压缩能； 第二阶段： 强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起被作用介质的变形、移动和破坏
10、。,4、爆炸分类 一般分为物理爆炸、化学爆炸和原子爆炸。 物理爆炸： 物质状态参数迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。如种气体或液化气体钢瓶、锅炉和压力容器超压爆炸等 化学爆炸： 物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。如可燃气体、蒸气或粉尘与空气形成的爆炸性混合物质的爆炸。 原子爆炸（核爆炸）：核爆炸的能量相当于数万吨到数千万吨TNT（黑色炸药）的爆炸的能量，可形成数百万到数千万度的高温，爆炸中心产生数百万兆帕的的高压。,5、常见爆炸类型,（1）混合气体爆炸 （2）气体分解爆炸 （3）粉尘爆炸 （4）危险性混合物质的爆炸 （5）爆炸性化合
11、物的爆炸 （6）蒸汽爆炸 （7）雾滴爆炸,（1）混合气体爆炸 指可燃气体和可燃液体蒸发出的蒸气，与助燃气体在密封的容器内发生的爆炸。 石油化工企业中，常见的混合气体爆炸有以下以下8中情况： 1）容器内的可燃气体、液化气体以及易燃液体泄漏于空气中，形成爆炸性混合气体； 2）容器内可燃液体遇高温变为蒸气雾进入大气； 3）负压容器密封不严，外部空气被吸入而与可燃气体混合；,4）容器内残存易燃液体的蒸发，可燃性物质的热分解，洗涤用盐酸和特制容器的化学反应等产生可燃气体； 5）贮存在密闭容器中的易燃液体，在高于闪点和爆炸温度上限之间的危险温度下保持蒸汽平衡时； 6）在容器内的混合气体，因某一成分被液化或
12、被反应掉而进入爆炸范围； 7）因容器的内压降低，而使被其他物质吸附或溶解的可燃性气体释放时； 8）容器内由于空气量的减少而减压，使可燃性液体的蒸汽分压在整个混合气体中占的比例增大而达到爆炸范围。,（2）气体分解爆炸 气体分子分解过程中，有时会发热而发生分解爆炸。如纯净的压缩乙炔，不与空气混合，若有火源，则分解成氢气和二氧化碳，同时也会发热而发生爆炸。除乙炔外，环氧乙烷、乙烯、叠氮化氢、臭氧等 （3）粉尘爆炸 指可燃性固体的细微粉尘分散在空气等助燃性气体中，当达到一定浓度时，被引火源引爆。如镁粉、铝粉、面粉、煤粉、木粉、塑料粉等。,粉尘着火爆炸的条件 1）可燃性 2）微粉尘状态； 3）在助燃性气
13、体（空气）中搅拌和流动； 4）存在点火源；,粉尘爆炸的特征,A、燃烧时间长，产生的能量大，破坏力和烧毁程度大； B、产生的能量是气体爆炸的数倍，温度可上升到2000-3000左右，这是因为单位体积内碳氢化合物多。粉尘爆炸首先出现爆炸，过0.1-0.2s后，形成火焰，在常温常压下，火焰波初期速度为2-3m/s，因燃烧粉尘的膨胀，继而压力上升，其速度以加速度增加。由爆炸引起的冲击波传播速度约为300m/s，并且随火焰速度的上升而上升，比火焰速度快得多。,C、爆炸粒子四面飞散燃烧，受其作用的可燃物产生局部的严重炭化，特别是碰到人体时造成严重烧伤； D、最初局部性爆炸产生的冲击波使得周围粉尘飞舞，会造
14、成二次、三次爆炸，增大了损害； E、与气体相比，粉尘易引起不完全燃烧，含不完全燃烧的气体里，存在大量一氧化碳，最有有引起一氧化碳中毒的危险。,影响粉尘爆炸的因素,粉尘的化学性质和组成。发热量大、挥发性大的粉尘爆炸性大。 粒度及粒度分布。平均粒子直径越小，密度越小，比表面积越大，表面能越大，爆炸性越大。 粒子形状和表面状态。 水分。粉尘中存在的水分抑制了粉尘的浮游性。,（4）危险性混合物质的爆炸 指两种或两种以上物质混合或接触时，由于受到冲击或加热，或是混合物相互进行化学反应而发生的爆炸，如黑火药等 （5）爆炸性化合物的爆炸 指化学合成炸药在制造、加工或使用过程中发生的爆炸。,（6）蒸气爆炸 指
15、液体（包括液化气体）处于过热状态时，瞬间急剧蒸发汽化引起的爆炸。 液体的过热状态有两种： 当液体接触高温物体时，两者的温差使得大量热从高温物体的表面移至液体，导致液体瞬间变为过热状态； 高压容器内的液体，由于泄漏而使得内压急剧下降时，打破了液体的蒸气压平衡，瞬时变成不稳定的过热状态容易引起蒸气爆炸。 （7）雾滴爆炸 可燃液体的雾滴和蒸气-空气混合物浓度极限是近似相等的。,6、化学爆炸三要素,1、反应的放热性； 2、反应的快速性； 3、生成气体产物 三者相辅相成，缺一不可,7、燃烧与爆炸的区别,燃烧和爆炸都是迅速的氧化过程，它们有以下区别： 1、一般燃料的燃烧需要外界提供助燃的氧，而炸药的化学组
16、成或混合组分中含有较丰富的氧元素或氧化剂，发生爆炸变化时无需外界的氧参与反应，爆炸就是瞬间的剧烈燃烧反应。 2、燃烧的传播是依靠传热进行的，而爆炸的传播是依靠冲击波进行的。,8、燃烧转化为爆炸的条件,固体或液体炸药由燃烧转化为爆炸的主要条件有以下三条： 1、炸药处于密闭状态下，燃烧产生的高温气体增大了压力，使燃烧转化为爆炸； 2、燃烧面积不断增大，使燃速加快，形成冲击波，从而使燃烧转化为爆炸。 3、药量较大时，炸药燃烧形成的高温反应区将热量传给了尚未反应的炸药，使其余的炸药受热而爆炸。,9、爆炸极限,爆炸极限定义： 可燃物质（可燃气体，蒸气或粉尘）与空气（氧气）的混合物，遇着火源能够发生爆炸的浓度范围，简称爆炸极限。,CO 空气混合物,爆炸下限：可燃性混合物能发生爆炸的最低浓度. 爆炸下限越小，发生爆炸的危险性就越大,爆炸上限：可燃混合物发生爆炸的最高浓度。 爆炸上限越高，发生爆炸的危险性就越大,如： NH3空气：1528% CO 空气混合的爆炸极限为：12.5%80% H2空气： 475% C2H
