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1、燃烧和爆炸与防火防爆安全技术,第一节 燃烧原理 第二节 爆炸原理 第三节 防火防爆安全技术 第四节 爆炸性物质的贮存和销毁 第五节 燃烧和爆炸事故的调查与分析 第六节 火灾爆炸危险与防火防爆措施 第七节 有火灾爆炸危险物质的加工处理 第八节 燃烧爆炸敏感性工艺参数的控制 第九节 火灾和爆炸的局限化措施 第十节 灭火剂与灭火设施,第一节 燃烧原理,一、燃烧要素 二、燃烧类别 三、燃烧过程 四、燃烧原理 五、燃烧的特征参数,一、燃烧要素,1、燃烧概述 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。 燃烧的四个要点： 可燃物质存在 助燃物质存在 发生氧化反应 伴有发光发热
2、,可燃物质(一切可氧化的物质)、助燃物质(氧化剂)和火源(能够提供一定的温度或热量)，是可燃物质燃烧的三个基本要素。缺少三个要素中的任何一个，燃烧便不会发生。此外，燃烧反应在温度、压力、组成和点火能等方面都存在极限值。只有达到相应条件，才会引发燃烧。如果可燃物质和助燃物质在某个浓度值以下，或者火源不能提供足够的温度或热量，即使表面上看似乎具备了燃烧的三个要素，燃烧仍不会发生。 对已发生的燃烧，若消除了三个要素中的任何一个，燃烧便会中止，这就是灭火的原理。,2、燃烧要素：燃料、氧和火源,（1）燃料：防火的一个重要内容是考虑燃烧的物质，即燃料本身。 处于蒸气或其他微小分散状态的燃料和氧之间极易引发
3、燃烧。多数固体研磨成粉状或加热蒸发极易起火。液体可以用闪点来表示，闪点愈低，愈危险。 排除潜在火险对于防火安全是重要的。必须用密封的有排气管的罐盛装易燃液体，把易燃物料置于耐火建筑中。应用或贮存中度或高度易燃液体时进行通风。用爆炸或易燃蒸气指示器连续检测蒸气浓度。,（2）氧和热,几乎所有的燃烧都需要氧。而且，反应气氛中氧的浓度越高，燃烧得就越迅速。工业上很难调节加工区氧的浓度，为此，加工物料需要在真空容器或充满惰性气体，如氩、氦和氮的容器内进行。 热是燃烧伴生的一个重要结果。为了使工业装置免受燃烧的破坏、经常需要调节和控制释放出的热量。热量可以由不同的点火源提供，如高的环境温度、热表面、机械摩
4、擦、火花或明火等等。,（3）火源,明火 在易燃液体装置附近，严禁明火，如喷枪、火柴、电灯、焊枪、探照灯、手灯、手炉等。 易燃液体在应用时需要采取限制措施。在加工区，即使运输或贮存少量易燃液体，也要用安全罐盛装。在火灾中，防止火焰扩散是绝对必要的。所有罐都应该设置通往安全地的溢流管道，因而必须用拦液堤容纳溢流的燃烧液体，否则火焰会大面积扩散，造成人员或财产的更大损失。,电源 电源在这里指的是电力供应和发电装置，以及电加热和电照明设施。在危险地域安装电力设施时，以下电力规范措施是应该认真遵守的公认的准则。 应用特殊的导线和导线管； 应用防爆电动机，特别是在地平面或低洼地安装时，更应该如此； 应用特
5、殊设计的加热设备，警惕加热设备材质的自燃温度，推荐应用热水或蒸气加热设备，,电气控制元件，如热断路器、开关、中继器、变压器、接触器等，容易发出火花或变热，这些元件不宜安装在易燃液体贮存区。在易燃液体贮存区只能用防爆按钮控制开关； 在危险气氛中或在库房中，仅可应用不透气的球灯。在良好通风的区域才可以用普通灯。最好用固定的吊灯，手提安全灯也可以应用； 在危险区，只有在防爆的条件下，才可以安装保险丝和电路闸开关； 电动机座、控制盒、导线管等都应该按照普通的电力安装要求接地。,过热 过热是指超出所需热量的温度点。过热过程应避免在可燃建筑物中发生，并应该受到密切监视。推荐应用温度自动控制和高温限开关，虽
6、然密切监视仍是需要的。 热表面 易燃蒸气与燃烧室、干燥器、烤炉、导线管以及蒸气管线接触，常引发易燃蒸气起火。如果运行设备有时会达到高过一些材料自燃点的温度，要把这些材料与设备隔开至安全距离。这样的设备应该仔细地监视和维护防止偶发的过热。,自燃 许多火灾是由物质的自燃引起的，并被来自毗邻的干燥器、烘箱、导线管、蒸气管线的外部热量所加速。加工易燃液体，特别是容易自热的易燃液体，要特别注意管理和通风。 火花 机具和设备发生的火花，吸烟的热灰、无防护的灯、锅炉、焚烧炉以及汽油发动机的回火，都是起火的潜在因素。在贮存和应用易燃液体的区域应该禁止吸烟。应该应用防火花或无火花的器具和材料。,静电 由于摩擦而
7、在物质表面产生电荷即所谓静电。为了消除静电火花，必须采用电接地、静电释放设施等。所有易燃液体罐、管线和设备，都应该互相连接并接地。对于上述设施，禁止使用传送带，尽可能采用直接的或链条的传动装置。 摩擦 许多起火是由机械摩擦引发的，如通风机叶片与保护罩的摩擦，润滑性能很差的轴承，研磨或其他机械过程，都有可能引发起火。对于摩擦产生大量热的过程，应该和贮存和应用易燃液体的场所隔开。,3、燃烧形式,可燃物质和助燃物质存在的相态、混合程度和燃烧过程不尽相同，其燃烧形式是多种多样的。 （1）均相燃烧和非均相燃烧 按照可燃物质和助燃物质相态的不同，分： 均相燃烧是指可燃物质和助燃物质间的燃烧反应在同一相中进
8、行，如氢气在氧气中的燃烧，煤气在空气中的燃烧。 非均相燃烧是指可燃物质和助燃物质并非同相，如石油(液相)、木材(固相)在空气(气相)中的燃烧。,（2）混合燃烧和扩散燃烧 按照可燃气体的燃烧过程不同，分： 混合燃烧：可燃气体与助燃气体预先混合而后进行的燃烧。速度快、温度高，一般爆炸反应属于这种形式 扩散燃烧：可燃气体由容器或管道中喷出，与周围的空气(或氧气)互相接触扩散而产生的燃烧。在扩散燃烧中，由于与可燃气体接触的氧气量偏低，通常会产生不完全燃烧的炭黑。,（3）蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧 蒸发燃烧:可燃液体蒸发出的可燃蒸气的燃烧。通常液体本身并不燃烧，只是由液体蒸发出的蒸气进行燃烧。 分解燃
9、烧：固体或不挥发性液体经热分解产生的可燃气体的燃烧。如木材和煤大都是由热分解产生的可燃气体进行燃烧。可燃固体和液体的蒸发燃烧和分解燃烧，均有火焰产生，属火焰型燃烧。 表面燃烧：当可燃固体燃烧至分解不出可燃气体时，便没有火焰，燃烧继续在所剩固体的表面进行的燃烧。金属燃烧即属表面燃烧，无气化过程，无需吸收蒸发热，燃烧温度较高。,二、燃烧类别、类型,1、易燃物质燃烧类别 依据可燃物质的性质，燃烧一般可划分为四个基本类别。 (1)A类燃烧 A类燃烧定义为如木材、纤维织品、纸张等普通可燃物质的燃烧。此类燃烧都生成灼烧余烬，如木炭。容易忽略的是木炭本身也是A类物质。需要特别注意，水和基于碳氢盐的干燥化学品
10、并不是有效的灭火剂。还有，橡胶和橡胶类的物质以及塑料，在燃烧的早期更像B类物质，而后期肯定是A类物质。,(2)B类燃烧 B类燃烧定义为易燃石油制品或其他易燃液体、油脂等的燃烧。工艺上易燃气体不届于任何燃烧类别，但实际上应当作B类物质处理。 (3)C类燃烧 定义为供电设备的燃烧。 (4)D类燃烧 定义为可燃金属的燃烧。,2、燃烧类型 如果按照燃烧起因，燃烧可分为闪燃、点燃和自燃三种类型。闪点、着火点和自燃点外别是上述三种燃烧类型的特征参数。 (1)闪燃和闪点：可燃液体表而的蒸气与空气形成的混合气体与火源接近时会发生瞬间燃烧，出现瞬间火苗或闪光的现象称为闪燃。闪燃的最低温度称为闪点。可燃液体的温度
11、高于其闪点时，随时都有被火点燃的危险。,(2)点燃和着火点：可燃物质在空气充足的条件下，达到一定温度与火源接触即行着火，移去火源后仍能持续燃烧达5min以上，这种现象称为点燃。点燃的最低温度称为着火点。如木材的着火点为295。 可燃液体的着火点约高于其闪点520。但闪点在l00以下时，二者往往相同。在没有闪点数据的情况下，也可以用着火点表征物质的火险。,(3)自燃和自燃点：在无外界火源的条件下，物质自行引发的燃烧称为自燃。自燃的最低温 度称为自燃点。如常压下汽油的自燃点为480。物质自燃有受热自燃和自热燃烧两种类型。 受热自燃：可燃物质在外部热源作用下温度升高，达到其自燃点而自行燃烧称之为受热
12、自燃。 自热燃烧：可燃物质在无外部热源的影响下，其内部发生物理、化学或生化变化而产生热量，并不断积累使物质温度上升，达到其自燃点而燃烧，称为自热燃烧。,三、 燃烧过程,可燃物质的燃烧一般是在气相进行的。由于可燃物质的状态不同，其燃烧过程也不相同。 气体最易燃烧，燃烧所需要的热量只用于本身的氧化分解，并使其达到着火点。气体在极短的时间内就能全部燃尽。 液体在火源作用下，先蒸发成蒸气，而后氧化分解进行燃烧。与气体燃烧相比，液体燃烧多消耗液体变为蒸气的蒸发热。,固体燃烧有两种情况：对于硫、磷等简单物质，受热时首先熔化，而后蒸发为蒸气进行燃烧，无分解过程；对于复合物质，受热时首先分解成其组成部分，生成
13、气态和液态产物，而后气态产物和液态产物蒸气着火燃烧。 可见，任何可燃物质的燃烧都经历氧化分解、着火、燃烧等阶段。,T初为可燃物质开始加热的温度。 到达T氧，可燃物质开始氧化。 到达T自，即使停止加热，温度仍自行升高。 T燃为物质的燃烧温度。,四、燃烧原理,1、燃烧的过氧化物理论 在燃烧反应中，氧首先在热能作用下被活化成过氧键OO，可燃物质与过氧键加和成为过氧化物。过氧化物不稳定，在受热、撞击、摩擦等条件下，容易分解甚至燃烧或爆炸。过氧化物是强氧化剂，不仅能氧化可形成过氧化物的物质，也能氧化其他较难氧化的物质。如氢和氧的燃烧反应，首先生成过氧化氢，而后过氧化氢与氢反应生成水。 H2+O2H2O2
14、 H2O2+H22H2O,2、燃烧的连锁反应理论,在燃烧反应中，气体分子间互相作用，往往是活性分子自由基与分子间的作用。活性分子自由基与另一个分子作用产生新的自由基，新自由基又迅速参加反应，如此延续下去形成一系列连锁反应。连锁反应通常分为直链反应和支链反应两种类型。,五、燃烧的特征参数,1、燃烧温度 可燃物质燃烧所产生的热量在火焰燃烧区域释放出来，火焰温度即为燃烧温度。 一般来说燃烧温度取决 于可燃物质的燃烧速度和燃烧程度。在同样条件下，可燃物质燃烧时，燃烧速度快的比燃烧速度慢的火焰温度高。在同样大小的火焰下，燃烧温度越高，它向周围辐射出的热量就越多，因而使可燃物质发生燃烧的速度就越快。 总之
15、，可燃物质的焓值越大，燃烧时温度就越高，燃烧蔓延的速度就越快。,2、燃烧速率,（1）气体燃烧速率：单位时间内燃烧表面的火焰沿垂直于表面的方向向未燃烧部分传播的距离，m/s。 管道中气体的燃烧速率与管径有关。当管径小于某个小的量值时，火焰在管中不传播；若管径大于这个小的量值火焰传播速率随管径的增加而增加，但当管径增加到某个量值时，火焰传播速率便不再增加，此时即为最大燃烧速率。,（2）液体燃烧速率 液体燃烧速率取决于液体的蒸发。两种表示方法 质量速率：每平方米可燃液体表面，每小时烧掉的液体的质量，kg/m2.h。 直线速率：每小时烧掉可燃液层的高度，单位为m/h。 火焰沿液面蔓延的速率决定于液体的
16、初温、热容、蒸发潜热以及火焰的辐射能力。,（3）固体燃烧速率 取决于燃烧比表面积,即燃烧表面积与体积的比值越大，燃烧速率越大，反之，则燃烧速率越小 3、燃烧热 单位质量的物质在25的氧中燃烧释放出的热量。 可燃物质燃烧爆炸时所达到的最高温度、最高压力和爆炸力与物质的燃烧热有关。 从一般的物性数据手册中查阅。,第二节 爆炸及其类型,一、爆炸概述二、爆炸分类,一、爆炸概述,爆炸是物质发生急剧的物理、化学变化，在瞬间释放出大量能量并伴有巨大声响的过程。在爆炸过程中，爆炸物质所含能量的快速释放，变为对爆炸物质本身、爆炸产物及周围介质的压缩能或运动能。物质爆炸时，大量能量极短的时间在有限体积内突然释放并聚积，造成高温高压，对邻近介质形成急剧的压力突变并引起随后的复杂运动。爆炸介质在压力作用下，表现出不寻常的运动或机械破坏效应，以及爆炸介质受振动而产生的音响效应。,
