《地质勘测专业2018年版《爆破工程》 第十四章 燃烧和爆炸与防火防爆安全技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地质勘测专业2018年版《爆破工程》 第十四章 燃烧和爆炸与防火防爆安全技术（88页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十四章 燃烧和爆炸与 防火防爆安全技术,吉林石化公司爆炸松花江水污染事故,2005年11月13日13时40分左右，地处吉林省吉林市的中石油吉林石化公司101厂一化工车间连续发生爆炸。,吉林石化公司爆炸,11月13日，101厂再次发生爆炸时冒出黄烟,松花江水污染,吉林石化公司爆炸,事故直接原因是当班操作工停车时，未将应关闭的阀门及时关闭，误操作导致进料系统温度超高，长时间后引起爆裂，随之空气被抽入负压操作的T101塔，引起T101塔、T102塔发生爆炸，随后致使与T101、T102塔相连的两台硝基苯储罐及附属设备相继爆炸，随着爆炸现场火势增强，引发装置区内的两台硝酸储罐爆炸，并导致与该车间相邻
2、的55#灌区内的一台硝基苯储罐、两台苯储罐发生燃烧。 爆炸造成当班的6名工人中5人死亡、1人失踪，事故还造成60多人不同程度受伤。,秦皇岛骊骅淀粉车间爆炸,2010年2月24日16时许，河北省秦皇岛骊骅淀粉股份有限公司淀粉 四车间发生爆炸，事故发生时现场共有107人，其中39人平安，19人 死亡，49人受伤，其中8人伤势较重,农业产业化国家重点龙头企业、中国淀粉糖行业前20名、是中国淀粉及淀粉行业中综合生产能力最大、经济效益最好的重点骨干企业之一。现有员工3300人，总资产10亿元人民币,事故地点为该公司4号车间包装工段，3号车间和4号车间的淀粉乳在该车间干燥和包装，从该车间输出成品。,秦皇岛
3、骊骅淀粉车间爆炸,炼油化工企业典型事故类型统计表,第四章 燃烧与爆炸,第四章 燃烧与爆炸,4.1 燃烧要素和燃烧类别 4.1.1 燃烧概述 定义： 物质发生强烈的氧化还原反应，同时发出热和光的现象称为燃烧。如：,发光、发热、生成新物质三个特征。,以下反应，哪些可能是燃烧反应？ 2H2 + O2 2H2O C + O2 CO2 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 2Fe + 6HCl 2FeCl3 + 3H2,第四章 燃烧与爆炸,第四章 燃烧与爆炸,物质燃烧的三要素, 燃烧的条件,以上为燃烧的必要条件，但却不是充分条件。首先，可燃物质与助燃物要有一定的比例；其次，点火源要有一定的强度（温度和热量
4、）。,燃烧四面体学说：连锁反应不受抑制,能与空气中的氧或氧化剂起剧烈反应的物质。包括：可燃固体、可燃液体和可燃气体。,可燃物,点火源,助燃物,能帮助和维持燃烧的物质。常见的助燃剂：空气、氧气、氯气等氧化剂。,能引起可燃物质燃烧的能源。包括明火、电火花、摩擦与撞击、高温体、雷电等,4.1.2 燃烧要素,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燃烧 排除潜在火险对于防火安全是重要的 2氧和热 处理在通常温度下暴露在空气中就会起火的物料，把这些物料与空气隔绝是必要的安全措施 经常需要调节和控制释放出的热量,第四章 燃烧与爆炸,3.
5、火源 明火 电源 过热 热表面 自燃 火花 静电 摩擦,4.1.2 燃烧要素,第四章 燃烧与爆炸,第四章 燃烧与爆炸,4.1.3燃烧形式、类型 按可燃物质存在的状态,物质的燃烧类型,非均相燃烧,混合燃烧,扩散燃烧,蒸发燃烧,分解燃烧,燃烧类型,液、固燃烧,气体燃烧,均相燃烧,可燃气体同助燃气体预先混合而后进行的燃烧,可燃气体从容器或管道中喷出，同周围的助燃剂相互接触扩散而产生的燃烧,液体蒸发为气体、固体要先熔化然后再蒸发为气体而进行燃烧。,由热分解产生可燃烧的气体而发生燃烧。,第四章 燃烧与爆炸,按燃烧的类型和剧烈程度的不同 闪燃 点燃 自燃,第四章 燃烧与爆炸,闪燃：在一定温度下，可燃液体表
6、面所产生的蒸汽与空气形成混合物，遇火源产生瞬间的燃烧。 闪点:可燃液体表面挥发出的蒸汽足以引起闪燃时的最低温度。 物质的饱和蒸气压越大，其闪点越低。闪点越低，火灾危险性越大。 易燃液体:闪点低于45的液体。,表4-1 常见液体的闪点分类级别表,第四章 燃烧与爆炸,第四章 燃烧与爆炸,闪点的测定： a.闭杯法: 闪点闪点-40的石油化工产品闪点的测定，可用低温闪点测定仪，按国 标GB7634-87的规定测定。,点火源大小与点火源离液面的距离; 加热速率; 试样的均匀度; 试样的纯度; 测试的容器; 大气压力的影响,常见的闪点如无说明系指闭杯式测定值,第四章 燃烧与爆炸,点燃（着火）：在助燃剂充足
7、的条件下，可燃物与明火接触能引起燃烧，并在火源移去以后仍能保持燃烧的现象。 燃点：着火点或火焰点。可燃物质被加热到超过闪点温度时，其蒸汽、助燃剂气体的混合气与火焰接触即着火，并能持续燃烧5min以上时的最低温度。,物质的闪点在100以下时，二者相差不大；但对于可燃液体，特别是闪点100以上的，两者相差30以上。,一般说来，燃点比闪点高510，易燃液体的燃点与闪点很接近，仅差15。,第四章 燃烧与爆炸,自燃：可燃物质不需要接触火源便能着火的自发燃烧现象。 自燃点：可燃物质能发生自燃的最低温度。 可燃物质的自燃点越低，其火灾危险性越大。,第四章 燃烧与爆炸,自燃点的测定及其影响因素 a.压力：压力
8、越高，自燃点越低。 b.浓度：当混合物的比例符合该物质氧化反应的化学计量式时，其自燃点最低。 c.容器的影响：容器的直径、材质以及表面状态对自燃点都有影响。 d.添加剂或杂质 e.固体物质的粉碎程度 f.分子结构的影响,.同系物:分子量增加而自燃点减小。 乙醇的自燃点为422，丙醇的自燃点为405。,第四章 燃烧与爆炸,.同系物:分子量增加而自燃点减小。 乙醇的自燃点为422，丙醇的自燃点为405。,第四章 燃烧与爆炸,.正构与异构物:正构物自燃点异构物自燃点。 正丙醇的自燃点为540，而异丙醇的自燃点为620。,.同系物:分子量增加而自燃点减小。 乙醇的自燃点为422，丙醇的自燃点为405。
9、,第四章 燃烧与爆炸,.正构与异构物:正构物自燃点异构物自燃点。 正丙醇的自燃点为540，而异丙醇的自燃点为620。,.饱和碳氢化合物的自燃点相应的不饱和碳氢化合物的自燃点 乙炔的自燃点为305，乙烯的自燃点425，乙烷的自燃点515。,.同系物:分子量增加而自燃点减小。 乙醇的自燃点为422，丙醇的自燃点为405。,第四章 燃烧与爆炸,.正构与异构物:正构物自燃点异构物自燃点。 正丙醇的自燃点为540，而异丙醇的自燃点为620。,.饱和碳氢化合物的自燃点相应的不饱和碳氢化合物的自燃点 乙炔的自燃点为305，乙烯的自燃点425，乙烷的自燃点515。,.苯系化合物的自燃点相同碳原子数的脂肪族碳氢
10、化合物的自燃点。 苯(C6H6)、甲苯(C7H8)的自燃点分别高于己烷(C6H14)、庚烷(C7H16)的自燃点。,第四章 燃烧与爆炸,表4-2 油品的自燃点与闪点的比较,液体油品比重越大，闪点越高而自燃点越低。,第四章 燃烧与爆炸,4.1.4氧指数 氧指数：临界氧浓度(Critical Oxygen Concentration ， COC)，是指能维持固体材料进行有焰燃烧的在O2-N2系统中最低氧气浓度(v%)。 COC是固体材料可燃性进行评价和分类的一个特性指标。COC越高，材料不易着火，阻燃性能好。 材料的氧指数可按GB2406-80规定的方法进行测定。,第四章 燃烧与爆炸,4.1.5最
11、小点火能量 引起处于爆炸范围内的可燃气体混合物着火所需的最小能量。 可燃混合气点火能量取决于该物质的燃烧速度、热传导系数、可燃气的浓度、混合气的温度和压力等。 当可燃混合气的组成接近燃烧反应的化学计量比例时，所需的最小点火能最小。,第四章 燃烧与爆炸,4.2 燃烧过程和燃烧原理 4.2.1燃烧过程 气、液、固燃烧过程 可燃气体：最易燃烧，只要达到其本身氧化分解所需的热量，便能燃烧，其燃烧速度很快。 可燃液体：首先发生蒸发，在火源作用下，然后蒸汽氧化分解，进行燃烧。,第四章 燃烧与爆炸,4.2.1燃烧过程 气、液、固燃烧过程,第四章 燃烧与爆炸,如木材的燃烧： T110，只放出水分 T=130，
12、开始分解 T=150，变色 150T200，分解产物主要是水和CO2，不能燃烧 T 200，分解出CO、氢和碳氢化合物，木材开始燃烧。300时析出的气体产物最多，燃烧最激烈。,物质的燃烧过程可表示如下：,第四章 燃烧与爆炸,图4-1 物质燃烧过程,图4-2 物质燃烧时的温度变化,第四章 燃烧与爆炸,T初：可燃物的初始温度。加热的大部分热量用于熔化或分解、气化上，故可燃物温度上升缓慢。,T氧：可燃物开始氧化的温度。由于温度尚低，所以氧化速度不快，氧化所产生的热量不足以克服系统向外界放出的热量。此时停止加热，仍不能燃烧。,T自：为理论自燃温度。氧化所产生的热量与系统向外界散失的热量平衡。若继续加热
13、，使温度稍微上升一点，氧化所产生的热量大于系统向外界放出的热量，此时即使停止加热，温度也能自行升高，此平衡点的温度为理论自燃点温度， T自为实测的自燃点。为诱导期。,T燃：物质的燃烧温度。温度升至此点，就出现火焰并开始燃烧。, 物质受热燃烧时的温度变化,第四章 燃烧与爆炸,诱导期：从T自到T自之间的延滞时间（着火延滞期）。 诱导期越短，说明物质越易燃烧。,式中，-诱导期或着火延滞期，s； p-混合气的压力，MPa； T-器壁温度，K,混合气压力大，温度高，则诱导期则短，混合气易燃。,第四章 燃烧与爆炸,4.2 燃烧机理 燃气燃烧反应是一种化学反应，符合基本的化学规律。近代用连锁反应理论来解释燃
14、烧机理。 连锁反应分为直链反应和支链反应，都由3个阶段组成，即链的引发、链的传递和链的终止。,第四章 燃烧与爆炸,第四章 燃烧与爆炸,连锁反应速度表达式： F(c)-反应物浓度函数 fs-链在器壁上的销毁因子； fc-链在气相中销毁因子； A-与反应物浓度有关的函数 -链的分支，在直链中=1，在支链中1。,第四章 燃烧与爆炸,4.3 燃烧的特征参数 4.3.1 燃烧温度火焰温度（见表4-3） 4.3.2 燃烧速率 1、气体的燃烧速率 气体扩散燃烧，其燃烧速率取决于气体的扩散速率。 混合燃烧，燃烧速率则取决于本身的化学反应速率。 通常混合燃烧速率要比扩散燃烧速率快得多。 气体的燃烧速率表示方法：
15、常以火焰传播速率来衡量。,第四章 燃烧与爆炸,v ：火焰位移速率，m.s-1； t：时间，s； s：位移，m；,第四章 燃烧与爆炸,火焰传播速率的测定:,影响火焰传播速率的因素： 可燃物性质 某些气体与空气的混合物在直径为25.4mm的管道中燃烧时，火焰传播速率的试验数据列如表4-3：,第四章 燃烧与爆炸,第四章 燃烧与爆炸,管径 管径，火焰传播速度。但当管径达到某个极限值时，速度就不再增加了。 管径，火焰传播速度。在达到某一小的直径时，火焰就不能传播了。阻火器就是根据这一原理制作的。 表2-4 甲烷和空气混合气在不同管径中的火焰传播速度cm/s,第四章 燃烧与爆炸,混合气中可燃物的浓度 存在最佳值 混合气的初始温度 初始温度，火焰传播速率 混合气的压力 P ，火焰传播速率,第四章 燃烧与爆炸,2、液体燃烧速度 液体的燃烧速度取决于液体的蒸发速度。 燃烧速度表示方法： a 液体燃烧的重量速度 以单位时间、单位面积烧掉液体的重量表示，kg/m2液面.h,第四章 燃烧与爆炸,2、液体燃烧速率 液体的燃烧速率取决于液体的蒸发速率。 燃烧速率表示方法： a 液体燃烧的重量速率 b 液体燃烧的直线速率 以单位时间内烧掉液体层的高度来表示，cm液层高/h,第四章 燃烧与爆炸,2、液体燃烧速率 液体的燃烧速率
