防火防爆技术

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1、第四章 防火防爆技术,化工生产中使用的原料，生产中的中间体和产品很多都是易燃、易爆的物质，而化工生产过程又多为高温、高压，若设计不合理、制造不合理、操作不当或者管理不善，容易发生火灾爆炸事故，造成人员伤亡和财产损失。,本章学习目的,本章学习物质燃烧和爆炸的基本知识，以及如何对易燃易爆物质进行安全的工业化生产。使自己在今后的生活和工作中减少和防止各种事故的发生，保护自己和他人人身安全及财产。,第一节 燃烧与爆炸的基础知识,一、燃烧的基础知识1、燃烧是一种复杂的物理化学过程。燃烧过程具有发光、发热、生成新物质的三个特征。 2、燃烧的条件：必须在可燃物质、助燃物质、点火源这三个基本条件同时具备时才能

2、发生。,物质的划分：,所有物质分为可燃物质、难燃物质和不可燃物质。 可燃物质：指在火源作用下能被点燃，并且当点火源移去后能继续燃烧直至燃尽的物质。 难燃物质：指在火源作用下能被点燃，当点火源移去后不能维持继续燃烧物质。 不可燃物质：指正常情况下不能被点燃的物质。所以，可燃物质是防火防爆的主要研究对象。,助燃物质：凡是具有较强的氧化能力，能与可燃物质发生反应并引起燃烧的物质。如空气、氧气、氟等。 点火源：凡能引起可燃物质燃烧的能源。常见的有明火、点火花、枳热物体等。是生产中可控因素。,3、导致燃烧的三要素,三要素是可燃物、助燃物、点火源。三者缺一不可。但三要素同时存在，是否能燃烧，还要看数值上的

3、要求，当达不到一些基本数值要求，也不能燃烧，所以三要素是燃烧的必要条件。 知识点：对于已经进行着燃烧，若消除三要素中的一个条件或者其数量有足够的减少，燃烧便会终止，这是灭火的基本原理。,4、燃烧的过程,可燃物质的燃烧都有一个过程，这个过程随可燃物质的状态不同其燃烧过程也不同。气体最易燃烧，只要达到其氧化分解所需的热量便能迅速燃烧。可燃液体燃烧并不是液相与空气直接燃烧，而是先蒸发为蒸汽，蒸汽再于空气混合而燃烧。可燃固体二类：1、简单物质，受热时熔化、蒸发与空气混合物燃烧。2、复杂物质，则先受热分解出可燃气体和蒸汽，然后与空气混合而燃烧，并留下若干固体残渣。,所以，根据可燃物质燃烧状态不同，燃烧有

4、气相和固相两种情况。气相燃烧是指在进行燃烧反应过程中，可燃物和助燃物均为气体，这种燃烧的特点是有火焰产生的，它是一种最基本的燃烧。固相燃烧是指在燃烧过程中，可燃物质为固态，这种燃烧亦称为表面燃烧，特征是燃烧时没有火焰产生，只呈现光和热。有些特殊物质燃烧既有气相燃烧，也有固相燃烧，如煤。,5、燃烧的类型,根据燃烧的起因不同，燃烧可分为闪燃、着火、自燃三类。 （1）闪燃：可燃液体的蒸发（包括可升华固体的蒸气）与 空气混合后，遇到明火而引起瞬间（延续时间少于5S）燃烧。闪点：液体能发生闪燃的最低温度，称为该液体的闪点。知识点： 闪燃往往是着火的先兆，可燃液体的闪点越低，越易着火，火灾危险性越大。 能

5、蒸发出蒸气的固体，也会发生闪燃现象，如石蜡、萘等。,（2）、着火与燃点,着火：可燃物质在有足够助燃物（如充足的空气、氧气）的情况下，有点火源作用引起的持续燃烧现象。燃点（着火点）：使可燃物质发生持续燃烧的最低温度。知识点：燃点越低，越容易着火。,（3）可燃液体的闪点与燃点的区别,A、在燃点时燃烧不仅是蒸气，而且液体（即液体已达到燃烧温度，可提供保持稳定燃烧蒸气）。 B、在闪点时移去火源后，闪燃就熄灭；而在燃点时则能继续燃烧。知识点： 应用：控制可燃物质的温度在燃点以下是预防发生火灾的措施之一。用冷却法灭火，其原理就是将燃烧物质的温度降低到燃点以下，使燃烧停止。,(4) 自燃,可燃物质受热升温而

6、不需明火作用就能自行着火燃烧的现象.自然点:可燃物质发生自燃的最低温度。知识点：自燃点越低，则火灾危险性越大。,燃烧与火灾,燃烧是可燃物与氧化剂的一种剧烈的氧化反应，释放出大量的热能，通常还伴随着光。火灾是失去控制的燃烧。,火三角,表示燃烧发生的三个必需条件。氧 燃料能量 也是燃烧发生的最基本条件，是必要条件。,二、爆炸的基本知识,爆炸是物质在瞬间以机械功的形式释放出大量气体和能量的现象。爆炸的外在主要特征：压力急剧升高；能量快速释放。,1、 爆炸的分类：（1）按照爆炸能量来源的不同分类：A、物理性爆炸：是由物理因素（如温度、体积、压力）变化而引起的爆炸现象。特征：爆炸前后物质化学成分不改变。

7、如锅炉、煤气瓶。,B、化学性爆炸：使物质在短时间内完成化学反应，同时产生大量气体和能量而引起的爆炸现象。特征：爆炸前后，物质的性质和化学成分均发生了根本的变化。,（2）按照爆炸的瞬时燃烧速度分类,（1）轻爆：指物质爆炸时的燃烧速度为每秒零点几米到数米。特点：无多大破坏力，声响也不大。 （2）爆炸：指物质爆炸时的燃烧速度为每秒十几米到数百米。特点：爆炸时爆炸点压力剧增，有较大的破坏力，有震耳的声响。 （3）爆轰：指物质爆炸时的燃烧速度为每秒一千米到数千米以上的爆炸过程。特点：突然引起极高的压力，并产生超音速的冲击波，能引起该处的其他爆炸性气体混合物发生爆炸。,（3）按空间范围分,A、受限爆炸：在

8、受限空间内爆炸，如在反应容器、建筑物内等爆炸。常见的爆炸形式，危害更大。 B、无约束爆炸：无受限空间，在空旷区域或敞开空间的爆炸。不常见的爆炸形式，原因形不成爆炸极限范围。,2、化学性爆炸物质,按爆炸时所进行的化学反应，化学性爆炸物质可分为以下几种。(1)、简单分解的爆炸物这类物质爆炸时分解为元素，并在分解过程中产生热量。如乙炔酮、碘化氮等。这类物质不稳定，在受到摩擦、撞击，甚至轻微震动可能发生爆炸。,（2）复杂分解的爆炸物,这类物质包括各种含氧炸药，其危险性较简单分解的爆炸物稍低，含氧炸药在发生爆炸时拌有燃烧反应，燃烧所需的氧由物质本身分解供给。如硝化棉、苦味酸等。 （3）可燃物混合物指由可

9、燃物质与助燃物质组成的爆炸物质。所有可燃气体、蒸汽和可燃粉尘与空气（氧气）组成的混合物均为这类。知识点： 通常称可燃性混合物为有爆炸危险物质，只有在适当条件下，才会成为危险的物质。条件是：可燃物质的浓度、氧化剂的浓度以及点火能量等。,3、爆炸极限,（1）可燃气体、蒸汽或可燃粉尘与空气组成的混合物 ，并不是在任何浓度下都会燃烧或爆炸，而且必须在一定的范围内才能发生燃烧和爆炸。混合的比例不同，爆炸的危险程度也不同。所以，可燃混合物有一个发生燃烧和爆炸的范围，既有一个最低含量和最高含量。混合物中的可燃物只有在这两个含量之间，才会有燃爆危险。爆炸上限 : 空气中可燃性气体，蒸气或薄雾的浓度，高于该浓度

10、就不能形成爆炸性气体环境。 爆炸下限 : 空气中可燃性气体，蒸气或雾的浓度 ，低于该浓度就不能形成爆炸性气体环境.,可燃物质(可燃气体、蒸气和粉尘)与空气(或氧气)必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限，或爆炸浓度极限。可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为爆炸下限和爆炸上限，这两者有时亦称为着火下限和着火上限。,在低于爆炸下限和高于爆炸上限浓度时，既不爆炸，也不着火。这是由于前者的可燃物浓度不够，过量空气的冷却作用，阻止了火焰的蔓延；而后者则是空气不足，导致火焰不能蔓延的缘故。当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度时，具有最大

11、的爆炸威力(即根据完全燃烧反应方程式计算的浓度比例)。,爆炸极限：H2是4%-75% CH4是5%-15% CO是12.5%-74% 液化石油气1.7%-9.7%。爆炸极限的单位 气体或蒸气的爆炸极限的单位，是以在混合物中所占体积的百分比()来表示的，如氢与空气混合物的爆炸极限为475。可燃粉尘的爆炸极限是以混合物中所占体积的质量比gm3来表示的，例如铝粉的爆炸极限为40gm3。,知识点： 可燃物质混合物的爆炸下限越低，爆炸极限范围越宽，其爆炸的危险性越大。注意：但在爆炸上限的混合物决不是安全的，因为，一旦补充进空气就具有了危险性。,（2）影响爆炸的因素,平时所查到的数据是在常温常压下的爆炸极

12、限。 爆炸极限会随着温度、压力及其他因素发生变化时，发生变化。知识点如下：A、温度：一般情况下，爆炸性混合物的原始温度越高，爆炸极限范围越大，所以，温度升高会使爆炸的危险性增大。B、压力：一般情况下，压力越高，爆炸极限范围越大，尤其爆炸上限显著提高。所以，减压操作，有利于减少爆炸的危险性。,C、惰性介质：一般情况，加入可以缩小爆炸极限范围，当其浓度高到一定数值时可使混合物不发生爆炸。 D、杂物：影响复杂，有时少量混入，会引起剧烈爆炸。如：H2S混入（少量）会降低水煤气在空气混合物中的燃点，更易爆炸。 E、容器：大小有关。越小，混合物的爆炸极限范围则越低。临界直径或最大灭火间距：指容器直径或火焰

13、通道小到一定数值时，火焰不能蔓延，可消除爆炸危险。这时容器直径为临界直径。,F、氧含量：混合物中含氧量增加，爆炸极限范围扩大，尤其是爆炸上限显著提高。 G、点火源：它的能量、热表面的面积，点火源与混合物的作用时间等均对爆炸极限有影响。各种爆炸性混合物都有一个最低引爆能量，即点火能量。它是混合物爆炸危险性的一项重要参数 。 知识点：爆炸性混合物的点火能量越小，其燃烧爆炸性越大。,4、 粉尘爆炸,（1）粉尘爆炸是粉尘粒子表面和氧作用的结果。形成过程：当粉尘表面达到一定温度时，由于热分解或干馏作用，粉尘表面释放出可燃气体，这些气体与空气形成爆炸性混合物，而发生爆炸。实质：粉尘爆炸是气体爆炸。粉尘表面

14、温度升高的原因是热辐射的作用。,（2）影响因素,知识点： A、物质化学反应：燃烧热越大的粉尘越易引起爆炸。氧化速度越大的粉尘越易引起爆炸。越易带静电的粉尘越易引起爆炸。粉尘所含的挥发度越大越易引起爆炸。 B、粉尘颗粒大小：比表面积越大，化学活性越强，燃点越低，粉尘爆炸下限越小，爆炸危险性越大。爆炸粒径范围在：0.1100um左右。,C、粉尘的悬浮性：粉尘悬浮性越好，在空气中停留时间越长，爆炸危险性越大。悬浮性与颗粒大小、密度、形态等因素有关。 D、空气中粉尘的浓度：表示mg/m3粉尘爆炸也有一定的浓度范围，即爆炸上下限，一般只表示下限。爆炸极限范围越宽，其爆炸的危险性越大。,第二节 火灾爆炸危

15、险性分析,一、产生和贮存的火灾爆炸危险性分类分为五类：甲、乙、丙、丁、戊。具体各类特征与建筑设计防火规范（GBJ 16）中生产的火灾危险性的五类一样。知识点：上述分类是确定建筑物的耐火等级、布置工艺、选择电气设备类型以及采取防火防爆措施的重要依据。,二、爆炸和火灾危险场所的区域划分,类别 1 特征：有可燃气体或易燃液体蒸气爆炸危险场所。 分级：0区 特征：正常情况下，能形成爆炸性混合物的场所。1区 特征：正常情况下，不能形成爆炸性混合物的场所，但在不正常情况下，能形成爆炸性混合物的场所。2区 特征：不正常情况下，整个空间形成爆炸性混合物可能性较小的场所。,类别 2 特征：有可燃粉尘或可燃纤维爆

16、炸危险场所。 分级：10区 特征：正常情况下，能形成爆炸性混合物的场所。11区 特征：正常情况下，仅在不正常情况下，才能形成爆炸性混合物的场所。,类别 3 特征：有火灾危险性的场所。 分级： 21区 特征：在生产过程中，生产、使用、贮存和输送闪点高于场所环境温度的可燃液体。22区 特征： 在数量上和配置上能引起火灾危险的场所。23区 特征：在生产过程中，不可能形成爆炸性混合物的可燃粉尘和可燃纤维，在数量上和配置上能引起火灾危险的场所。有固体可燃物质在数量上和配置上能引起火灾危险的场所。,II类危险场所的分级如下表：,II 类危险场所的等级 场所特征0 区 在正常情况下，爆炸性气体混合物连续地 短时频繁地出现或长时间存在的场所 1 区 在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所 2 区 在正常情况下，爆炸性气体混合物不能出现，仅在不正常情况下偶尔短时间出现的场所。,