石油化工企业防火与防爆基础知识ppt课件

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1、石油化工企业防火与防爆基础知识主要内容第一章第一章 引言引言第二章第二章 燃烧与爆炸基础燃烧与爆炸基础第三章第三章 气体燃烧与爆炸气体燃烧与爆炸第四章第四章 液体燃烧与爆炸液体燃烧与爆炸第五章第五章 固体燃烧与爆炸固体燃烧与爆炸第六章第六章 BLEVE BLEVE第七章第七章 防火与防爆安全技术防火与防爆安全技术1.引言1中国石油现状1.1.产品具有易燃易爆、毒害性、腐蚀性等特点；产品具有易燃易爆、毒害性、腐蚀性等特点；2.2.生产装置大型化；生产装置大型化；3.3.工艺过程连续化且多在高温高压条件下生产；工艺过程连续化且多在高温高压条件下生产；4.4.中国石油业务范围遍布全国各地和海内外，从

2、石油中国石油业务范围遍布全国各地和海内外，从石油勘探开发、炼油化工生产，到油气储运、油品销售，勘探开发、炼油化工生产，到油气储运、油品销售，还涉及工程施工、建筑安装、电力、海运、铁路、公还涉及工程施工、建筑安装、电力、海运、铁路、公路运输等众多行业，安全工作难度大、任务重。路运输等众多行业，安全工作难度大、任务重。 油气田油气田油油井井井井下下压压力力最最高高达达到到69MPa69MPa，气气井井井井下下压压力力最最高高达达到到120MPa120MPa，井井下下温温度度最最高高达达到到140140，气气田田H H2 2S S含含量量最最高高达达到到250g/m250g/m3 3。油气勘探开发风

3、险加大油气勘探开发风险加大中国石油现状炼化规模不断扩大炼化规模不断扩大单单套套常常减减压压装装置置最最大大达达到到1000万万t/a；单套加氢裂化装置达到单套加氢裂化装置达到360万万t/a；单套连续重整装置达到单套连续重整装置达到220万万t/a；单套重油催化装置达到单套重油催化装置达到350万万t/a；液液化化气气球球罐罐单单罐罐最最大大储储量量达达到到8000m3。炼化炼化单单套套乙乙烯烯装装置置最最大大规规模模达达到到100100万万t/at/a； 单单套套合合成成氨氨装装置置最最大大规规模模达达到到6060万万t/at/a； 单单套套高高压压聚聚乙乙烯烯装装置置最最大大规规模模达达到

4、到3030万万t/at/a，操操作作压压力力达达到到350350MPaMPa； 单单套套丙丙烯烯氰氰装装置置最最大大规规模模达达到到8.58.5万万t/at/a。中国石油现状管道管道原原油油、天天然然气气及及成成品品油油长长输输管管道道已已成成为为油油气气输输送送的的“主主动动脉脉” ” ，最最高高压压力力达达到到1010MPaMPa以以上上，原原油油罐罐单单罐罐最最大大容容量量达达到到1010万万m m3 3，大大量量油油气气长长输输管管线线横横跨跨不不同同地地区区，治治安安环环境和地理环境复杂。境和地理环境复杂。油气管道快速增长油气管道快速增长中国石油现状油油库库单单库库储储量量最最大大达

5、达到到1616万万m m3 3 ，加加油站单站年销售量最高达到油站单站年销售量最高达到3.63.6万吨。万吨。销售销售成品油库、加油站遍布全国各地成品油库、加油站遍布全国各地中国石油现状石化工业重大火灾与爆炸风险o池火o射流火焰o火球安全与经济发展的关系有关科研机构依据世界银行关于经济发展水平的划分标准，选择四类、27个国家为样本，进行了较为全面系统的研究。通过研究发现安全生产状况与经济社会发展水平之间，呈现非对称抛物线函数关系：在农业经济为主时期和工业化初期，生产伤亡事故较少；随着工业化进程的加快，事故也呈快速上升趋势；进入工业化后期阶段，事故开始大幅度下降，安全状况明显好转。美国、德国等工

6、业化国家的安全生产，大致上都经历了这样一个周期。安全与经济发展的关系安全生产周期研究表明，GDP人均1千-3千美元这个区间，是生产安全事故的“易发期”。一方面，经济持续快速发展，经济增长方式没有根本转变，能源原材料需求大幅度上升，工业产品的产量和交通运输的规模急剧扩大；另一方面，科技和生产力发展水平仍然较低，安全生产基础比较薄弱；农村、农业人口向城市和工业转移，而企业和政府的培训教育又相对滞后；加之安全法治不健全、企业安全生产责任主体不到位，政府安全监管机制不完善等多方面原因，可能导致伤亡事故的发生。美国的美国的GNPGNP增长与火灾直接财产损失对比增长与火灾直接财产损失对比火灾与经济发展的关

7、系火灾与经济发展的关系日本的日本的GNPGNP增长与火灾直接财产损失对比增长与火灾直接财产损失对比火灾与经济发展的关系中国的中国的GDPGDP增长与火灾直接财产损失对比增长与火灾直接财产损失对比中石油已发生的重特大事故o2019年，“2.23”爆炸事故o2019年，“12.23”井喷事故o2019年，“11.13”爆炸事故2.燃烧与爆炸基础1燃烧燃料与氧化剂（两种组分）在空间激烈地发生放热化学反应的过程；它本质上是一种特殊的氧化还原反应。2.1燃烧、火灾与爆炸2.1燃烧、火灾与爆炸火灾在时间和空间上失去控制的燃烧；2.1燃烧、火灾与爆炸火灾的分类(GB4968-85 )2.1燃烧、火灾与爆炸A

8、类 火灾指固体物质火灾，如木材、棉、毛、麻、纸张引起 的火灾；B类 火灾指液体火灾和可熔化的固体物质火灾，如汽油、煤 油、原油、甲醇、乙醇、沥青、石蜡火灾； C类 指气体火灾，如煤气、天然气、甲烷、乙烷、丙烷、氢 等引起的火灾；D类 火灾指金属火灾，如钾、钠、镁、钛、锆、锂、铝镁合 金发生的火灾。爆炸在本质还是可燃物的燃烧，不同的是由于化学反应的速度极快，放出大量的热使燃烧产物和周围空气体积急剧膨胀，对周围建筑物产生很大的破坏作用，同时伴有巨大的声响。2.1燃烧、火灾与爆炸爆炸的威力取决于能量的释放速率。以液化气罐为例！以液化气罐为例！爆炸的分类n按爆炸产生原因和性质:n物理爆炸n化学爆炸n核

9、爆炸n按爆炸物质:n凝聚态爆炸n气体爆炸n液体爆炸n粉尘爆炸n按爆炸地点:n地面爆炸n空中爆炸2.1燃烧、火灾与爆炸o燃料n液体液体p汽油汽油, 煤油，柴油，丙煤油，柴油，丙酮酮, 乙醚乙醚, 戊烷，石脑戊烷，石脑油油n固体固体p聚烯烃聚烯烃, 木粉木粉, 纤维纤维, 金属粉，硫化亚铁金属粉，硫化亚铁n气体气体p乙炔乙炔, 丙烷丙烷, CO, 氢气，氢气，合成气合成气o氧化剂n液体液体o硝酸硝酸, 高氯酸高氯酸,过过氧化氢氧化氢n气体气体oO2, Cl2n固体固体o金属过氧化物金属过氧化物, 硝硝酸铵酸铵o点火源o明火、静电、明火、静电、 电火花、摩擦与撞击、电火花、摩擦与撞击、高温体（换热器

10、等）、雷电高温体（换热器等）、雷电AIR(OXYGEN)FUELIGNITIONSOURCE2.2燃烧(爆炸)形成的三要素燃烧的三个条燃烧的三个条件同时具备燃烧件同时具备燃烧就一定能发生吗就一定能发生吗? ?2.2燃烧(爆炸)形成的三要素2.3燃烧（爆炸）形成的充要条件n外加热（点火源）外加热（点火源）n可燃物质可燃物质n氧或助燃剂氧或助燃剂n合理配比合理配比（汽油筒实验）（汽油筒实验）n点火源要有一定的强度点火源要有一定的强度n反应释放足够能量维持燃烧反应释放足够能量维持燃烧2.4 着火的两种方式n自燃着火，简称自燃（温度达到自燃点）自燃：可燃物质在没有外界火源的直接作用下，因受热或自身发热

11、，且散热受到阻碍，使热量蓄积，温度逐渐上升，当达到一定温度时发生的自行燃烧的现象。分为化学自燃和热自燃；n强迫着火，简称点燃或点火（温度达到燃点）2.4 着火的两种方式n自燃着火-七种类型p氧化发热自燃氧化发热自燃p分解放热自燃分解放热自燃p聚合放热自燃聚合放热自燃p吸附放热自燃吸附放热自燃p发酵放热自燃发酵放热自燃p活性物质遇水自燃活性物质遇水自燃p物质混合接触自燃物质混合接触自燃第二节典型物质的自燃2.5 典型物质的自燃2(C2H5)3Al+21O2 12CO2+15H2O+Al2O3+Q 2(C2H5)2AlCl+14O2 8CO2+2HCl+9H2O+Al2O3+Q(C2H5)3Al+

12、3H2O Al(OH)3+3C2H6+Q(C2H5)2AlCl+3H2OAl(OH)3+HCl+3C2H6+Q（1）烷基铝自燃它是一种有机铝化合物 ，又称三烷基铝，在石化行业中用作聚合催化剂，最重要的烷基铝有三乙基铝(C25)3l （-52.5)，二乙基氯化铝(C25)2lCl，三异丁基铝(i-C49）3l等。烷基铝属于氧化发热自燃，这是它在空气中和水中自燃的原因。C4以下的三烷基铝不管量多少，见空气即燃，其燃烧强度与汽油相似。三异丁基铝只有在量多时，在常温下见空气才能自燃。C5以上的烷基铝在一般情况下不点火不会燃烧。第二节典型物质的自燃2.5 典型物质的自燃（1）烷基铝自燃防治方法1、三乙基

13、铝罐须储存于阴凉、通风处，远离火种、热源；满、空罐应分开，摆放规整；2、三乙基铝系统接料前必须用白油、矿物油和己烷油（下称油类介质）充分洗涤，用氮气充分吹扫置换，达到系统内氧含量小于50g/g、水含量小于20g/g的标准；3、更换三乙基铝罐和检修设备管线前，应严格执行操作规程，必须使用油类介质浸泡清洗管线、待检设备中存留的三乙基铝，浸泡时间不小于24小时，溶剂中三乙基铝含量不大于5%。然后再用氮气吹扫，时间不少于1小时，保证管线干净；4、进行残存三乙基铝作业时，应按照操作规程采取措施使其中三乙基铝彻底失去活性，以保证安全。第二节典型物质的自燃2.5 典型物质的自燃（2）硫化铁自燃 铁的硫化物主

14、要包括二硫化铁FeS2，硫化亚铁FeS，三硫化二铁Fe2S3。硫化铁接触空气自燃的原因是氧化发热。Fe2S3+1.5O2=Fe2O3+3S+QFeS2+O2=FeS+SO2+QFeS+1.5O2=FeO+SO2+Q2FeO+0.5O2=Fe2O3+Q2SO2+O2=2SO3+QFeO+SO3=FeSO4+QFe2O3+3SO3=Fe2（SO4）3+Q第二节典型物质的自燃2.5 典型物质的自燃（2）硫化铁自燃防治方法p 采用脱硫剂清除油品物料中的硫及硫化物；p 在金属壁面上涂刷防腐漆；p 用水蒸汽或机械水冲洗器壁上产生的硫化铁，并将冲 洗下来的硫化铁用土掩埋； 一、易自燃的化合物与单质一、易自燃

15、的化合物与单质（3）丁二烯系统过氧化物自燃2.5 典型物质的自燃p丁二烯与系统中的氧生成黄色的丁二烯过氧化物；p丁二烯过氧化自聚物是不稳定的，会缓慢分解放出氧，生成聚丁二烯或丙烯醛和甲醛。当受到撞击或加热时，会急剧分解而爆炸；p丁二烯过氧化自聚物在上述的分解过程中产生自由基引发丁二烯聚合。分解放出的氧又能使聚丁二烯链上双键旁边的亚甲基过氧化形成端基聚合物的活性种子，然后按游离基历程增长，最后生成硬的米花状聚合物端基聚合物。聚合放出大量的热，热量的累计会导致过氧化自聚物急剧分解爆炸。聚合物体积迅速增长会造成阻塞甚至胀坏设备。一、易自燃的化合物与单质一、易自燃的化合物与单质（3）丁二烯系统过氧化物

16、自燃防治方法2.5 典型物质的自燃p尽可能除去体系中的氧p使用有效的阻聚剂p在泵吸入管上设置过滤器p消除已生成的过氧化自聚物 p不断改进设备，管道等不合理结构，避免死角和静止点（一）火焰点燃可燃物（火焰与可燃物接触或间隔）（二）高温物体点燃可燃物（烟囱表面及其火星、烟头、发动机排气管、烧红的钢铁制件、高温金属焊渣、 其他高温物体）（三）绝热压缩点燃可燃物（四）撞击与摩擦点燃可燃物（五）日光照射与聚焦点燃可燃物（六）化学反应放热点燃可燃物（七）静电点火（八）雷击起火2.6 常见的强迫点火源020406080100点火源所占百分比未知其他电静电焊接/切割金属/其他物质侵入明火/燃烧着的物质过热/自

17、发热摩擦/机械运动352.6 常见的强迫点火源2.7 静电点火源2.7 静电点火源静电荷通常是在不同物质相互运动时产生的（接触和隔离），其机理是由不同物质相互摩擦而产生的电子转移所造成。由于物质的运动是化工过程的主要部分，例如粉体流动、液体流动等，因此静电的产生往往很难避免。382.7 静电点火源392.7 静电点火源特点：静电电压可能高达数万乃至数十万伏，可能在现场发生放电，产生静电火花。 静电可以导致电击、火灾、爆炸或影响产品质量。放电能量的大小取决于积聚电荷的物质。需要引起注意的是设备、人、粉体塑料和液体。+ +或者溶剂溶剂= =爆炸爆炸! !粉体粉体在存在易燃物质的情况下，静电荷积聚到

18、击穿（放电）的程度便会产生危害，即：402.7 静电点火源有几种不同类型的静电放电，它们的来源和能量不同。 放电类型放电类型来源来源能量能量电晕放电尖端 0.1 mJ刷形放电塑料制品5000 mJ1000 mJ41了解在工艺运行过程中有哪些类型的静电放电及其可能产生的能量，并且知道可燃环境的最小点火能（MIE）， 就能知道是否会着火。2.7 静电点火源F化工过程中最强烈的静电放电主要来源于那些能导电但是又与地面隔离的物体，因为这样电荷能在这些物体上积聚，最终引起火花放电。F火花能量的大小取决于导体的尺寸（电容衡量可储存电荷的量。通常物体体积越大电容越大）。250-1000250-1000mJm

19、J10-3010-30mJmJ1-41-4mJmJ0.5-20.5-2mJmJ0.15-60.15-6mJmJ422.7 静电点火源 导体来自于导体的静电是最容易被控制和/或消除的。对于导电材料（金属设备或者物料本身）来说，简单的原则就是确保直接接地或者与其他接地的导体相连接。只有在未接地的时候，导体才会积聚电荷。当接地电阻小于108 时就不会积聚静电荷。432.7 静电点火源 导体(设备）人体移动会产生静电荷，如果人体跟地面隔离，电荷就会积聚。如果积聚到足够高的水平，一接近接地物体（处于较低电位），就会发生火花放电。人体积聚的电能数量大约相当于30mJ的放电能量。因此，如果可燃环境的最小点火

20、能（MIE）小于30mJ，人体就有可能成为点火源。确保人体有效接地，即接地电阻小于100 M ，可以避免电荷积聚。这可以通过低电阻地板和鞋子来实现。10kV(10,000V)442.7 静电点火源 导体(人）J衣服能够产生静电荷。J人体接地通常可以避免危害。J如果衣服在可燃环境中移动可能发生点火危险（人体穿上/脱下衣服都会产生静电）。J衣服应该大小合适，过于宽松可能会产生火花。J对于非常敏感的物质需要引起特别警惕。n例如：有氢气、乙烯等在富氧中均具有非常低的最小点火能（MIE）。452.7 静电点火源(衣服）v导电型液体（电解质）和其他任何导体一样都应该接地。通常与接地插头或容器的接地阀门相连

21、接即可达到接地的目的，或者仅仅与金属管道或容器相连即可。v非导电型液体（非电解质）在流动状态下很容易积聚静电荷。v降低液体流速可以减少静电的积聚。然而，这点不容易做到。因此，通常更合适的方法是避免含有这些物质的可燃条件的形成。462.7 静电点火源液体(导体或非导体)P粉体的运动非常容易产生静电。P电荷产生的数量取决于工艺过程中粉体的处置量。从容器中往外倾卸粉体时产生的静电相对较少，而粉碎和高速研磨过程产生的静电是较多的。P在粉体操作过程中，试图将静电产生量控制到最小是比较困难的。P粉体可产生多种静电放电类型，例如，火花放电、电晕放电、刷形放电、传播型刷形放电。 需要采取的预防措施很大程度上取

22、决于粉体的最小点火能（MIE）。472.7 静电点火源粉体U塑料制品通常是非导电体。因此不能用接地的方法来阻止静电荷积聚，也不能用这种方法来避免可能的点燃危险。U静电放电难以预防l在敏感性的可燃环境下（最小点火能小于3 mJ ），不要使用绝缘塑料。U在某些特殊应用场所，可使用导电塑料和静电耗散型塑料。U导电塑料和静电耗散型塑料物品需要被接地，否则它们可能会具有更强的点火能力。482.7 静电点火源塑料制品一、限制和防止静电的产生p采用导电材料p减少摩擦阻力p限制静电产生的烃类油料等在管道中的最大流速 2.7 静电点火源防静电措施二、接地和屏蔽p所有易燃物的贮池、贮罐以及输送设备、封闭的运输装置

23、、排注设备、混合器、过滤器、干燥器、升华器、吸咐器必须接地；p厂区的所有可能产生静电的管道必须连成一个连续的整体，并予以接地；p油槽车应连金属链条，并大地相接触，卸油时应接地；p注油漏斗、工作台、磅称、金属检尺等辅助设备与工具均应接地；p可能产生静电的固体和粉体加工设备均应接地。 2.7 静电点火源防静电措施三、控制环境危险程度p 取代易燃介质p 降低爆炸性混合物的浓度p 减少氧化剂含量四、增湿五、采用抗静电添加剂六、采用静电中和器2.7静电点火源防静电措施3.气体燃烧与爆炸15353爆炸极限燃烧的极限氧浓度自燃温度最小点火能点火敏感度如何?操作条件对这些性质的影响物质的可燃性如何?3.1气体

24、燃烧相关因素O%O%100%100%爆炸威力爆炸威力爆炸下限爆炸下限爆炸下限爆炸下限爆炸上限爆炸上限爆炸上限爆炸上限燃烧燃烧燃烧燃烧可燃范围可燃范围可燃范围可燃范围在该浓度范围内，发生火焰传播在该浓度范围内，发生火焰传播在该浓度范围内，发生火焰传播在该浓度范围内，发生火焰传播可燃物含量太少可燃物含量太少可燃物太多而氧化剂太少可燃物太多而氧化剂太少:气体在某个特定浓度范围内是可燃（爆）的；:爆炸极限通常用关于氧化剂的体积百分数来表示（v/v %）；:不同物质的爆炸极限不同；543.2可燃气体爆炸极限 物质LEL (% v/v)LEL (% v/v)UEL (% UEL (% v/v)v/v)甲烷

25、515乙烷312.4丙烷2.19.5丁烷1.88.4戊烷1.47.8氨气1528乙烯2.736氢475环氧乙烷3100爆炸极限范围变化比较大该物质的爆炸极限范围很窄该物质的爆炸极限范围很宽，几乎在任一浓度下均可发生爆炸 55553.2可燃气体爆炸极限 初始温度初始温度初始压力初始压力氧含量氧含量惰性气体含量惰性气体含量点火源能量点火源能量火焰的传播方向火焰的传播方向通道尺寸和形状通道尺寸和形状3.2可燃气体爆炸极限影响因素1、初始温度对甲烷爆炸极限的影响、初始温度对甲烷爆炸极限的影响3.2可燃气体爆炸极限影响因素 通常情况下，初始压力增加可使爆炸范围增大。当压力下降到某一数值时，其上限和下限重

26、合，出现一个临界值；若压力再下降，系统便成为不爆不燃。因此，在密闭容器内进行负压操作对安全生产是有利的。2、初始压力对甲烷爆炸极限的影响、初始压力对甲烷爆炸极限的影响 3.2可燃气体爆炸极限影响因素爆炸的临界压力爆炸的临界压力 ：在某温度下，使爆在某温度下，使爆炸上限与爆炸下限炸上限与爆炸下限重合的压力。重合的压力。甲烷在减压下的爆炸极限甲烷在减压下的爆炸极限3.2可燃气体爆炸极限影响因素可燃气存在爆炸下限，是由于可燃物浓度太低、氧过量， 所以氧含量增加对爆炸下限的影响不大；可燃气存在爆炸上限是由于氧含量不足，所以增加氧含量可使爆炸上限提高。 如，甲烷在空气中爆炸极限为5.3%14%，在纯氧气

27、中的为5.1%61%。3.2可燃气体爆炸极限影响因素3、氧含量对甲烷爆炸极限的影响、氧含量对甲烷爆炸极限的影响 可燃气在空气与在氧气中的爆炸极限可燃气在空气与在氧气中的爆炸极限3.2可燃气体爆炸极限影响因素4 4、惰性气体含量对爆炸下限的影响、惰性气体含量对爆炸下限的影响 可燃混合气体中加入惰性气体可燃混合气体中加入惰性气体, , 可以使混合气中的氧含可以使混合气中的氧含量降低量降低, , 导致混合气爆炸上限降低。导致混合气爆炸上限降低。 当惰性气含量当惰性气含量增加到一定程增加到一定程度时，可以使度时，可以使爆炸范围为零。爆炸范围为零。 惰性气体惰性气体含量增加含量增加对甲烷爆对甲烷爆炸上限

28、的炸上限的影响比对影响比对下限的影下限的影响大。响大。3.2可燃气体爆炸极限影响因素点火能量点火能量 ， 爆炸范围爆炸范围 点火能量对甲烷与空气混合物爆炸极限的影响（容器点火能量对甲烷与空气混合物爆炸极限的影响（容器V=7LV=7L）3.2可燃气体爆炸极限影响因素5 5、点火能量、点火能量对爆炸下限的影响对爆炸下限的影响混合气体的浓度会影响最小点火能量，当可燃混合气的组混合气体的浓度会影响最小点火能量，当可燃混合气的组成接近化学恰当反应的比例时，所需的最小点火能最小。成接近化学恰当反应的比例时，所需的最小点火能最小。通道的尺寸和形状通道的尺寸和形状 混合气在容器或管道中燃烧时, 通道越窄、比表

29、面越大，分子和器壁碰撞从而使链终止的几率越大，通过器壁散失的热量越多。 当通道尺寸小到一定程度时，火焰就会停止蔓延，燃烧停止。阻火器就是根据上述原理设计的。3.2 可燃气体爆炸极限影响因素在含有可燃气体或蒸气的相互连通的管道系统中可产生火焰的传播，这种火焰的传播具有很强的破坏性（通风管道系统尤其易产生这种危险）。点燃此处此处压力压力升高到升高到0.8MPa容器内的压力可达到容器内的压力可达到6.4MPa6.4MPa如果火焰阵面的运动速度小于声速，这种情况称为“爆燃”。如果火焰的运动速度大于声速，这种情况称为“爆轰”（爆炸产生的冲击波导致产生高压）。这种情况很容易在管道系统中出现，因为火焰在穿过

30、混合物的时候，传播速度加快。653.3火焰传播3.4蒸气云爆炸Flixborough, 1974.6.63.4蒸气云爆炸u泄漏到空气中的液化石油气与空气的云状混合物,当油气浓度处在爆炸范围时,遇到火源发生爆炸的现象,称为蒸气云爆炸,其主要的破坏作用是冲击波引起的超压、冲击破坏.u当100m3的丁烷或丙烷全部气化并在爆炸极限范围内时，其爆炸相当于36吨TNT当量，爆炸火球温度2100。其伤害范围:死亡半径51m重伤半径99m轻伤半径145m财产损失半径63mp只有定量的物料和云雾在密闭的空间内发生爆炸. p大部分蒸气云爆炸包括 C3 或 C4. 为什么?p通常需要1到2分钟的延时点火. 为什么?

31、p风会使蒸气云转向到一个狭窄的区域. 它也会分散云雾减少可燃物质.3.4 蒸气云爆炸3.4蒸气云爆炸蒸蒸气气云云爆爆炸炸的的条条件件重大事故回顾爆炸事故案例4.液体燃烧与爆炸14.1 液体可燃物的着火过程可燃性液体可燃性蒸汽可燃性混合气蒸发或分解混合氧化剂着火热能热能7474闪点可燃极限燃烧的极限氧浓度自燃温度最小点火能其他信息操作条件对这些性质的影响点火敏感度如何?爆炸的效应，等等在公开文献中获得的信息物质的可燃性如何?4.2液体燃烧相关因素1、闪燃：可燃液体遇火源后，在其表面上产生的一闪即灭的燃烧现象。（闪燃是可燃液体着火的前奏或火险的警告）闪燃原因：液体蒸发速度小于燃烧速度4.3闪燃与闪

32、点2、闪点：在规定的试验条件下，可燃液体表面上能产生间燃时，可燃液体的最低温度。4.4可燃特性 爆炸上限爆炸下限闪点闪点浓度浓度温度温度自燃自燃温度温度流体状态流体状态(出离范围出离范围)自燃范围自燃范围可燃范围可燃范围蒸汽压蒸汽压一、原油燃烧时热量在液层中的传播特点一、原油燃烧时热量在液层中的传播特点1 1、热波：沸程较宽的混合液体在燃烧时，热量逐渐向液体、热波：沸程较宽的混合液体在燃烧时，热量逐渐向液体深层传播时热的锋面。深层传播时热的锋面。2 2、热波特性：原油和重质石油产品在燃烧时热量在油层中、热波特性：原油和重质石油产品在燃烧时热量在油层中不断传播，使油品的被加热层不断增厚的特性。不

33、断传播，使油品的被加热层不断增厚的特性。n在下降过程中温度逐渐升高（150oC315oC）n热波下降速度大于液体的燃烧速度3 3、热波的破坏作用、热波的破坏作用 使油品中水大量蒸发，发生沸溢和喷溅。使油品中水大量蒸发，发生沸溢和喷溅。 4.5原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 热波传播速度与直线燃烧速度的比较热波传播速度与直线燃烧速度的比较油品种类油品种类热波传播速度热波传播速度 (mm/min) (mm/min)直线燃烧速度直线燃烧速度 (mm/min) (mm/min)轻质油品轻质油品含水含水0.3%0.3%0.3%7.5-207.5-201.7-7.51.7-7.5重质燃油及重质燃油及

34、燃料油燃料油含水含水0.3%0.3%0.3%3-203-201.3-2.31.3-2.3初馏分（原油轻馏分）初馏分（原油轻馏分）4.2-5.84.2-5.82.5-4.22.5-4.24.5原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 二、影响油品燃烧的影响因素二、影响油品燃烧的影响因素1 1、油品的组成、油品的组成轻组分越多，蒸发气化越快，燃烧越猛烈；轻组分越多，蒸发气化越快，燃烧越猛烈；轻轻组组分分越越多多，粘粘性性小小，重重组组分分沉沉降降速速度度越越大大，热热波波传传播速度越大。播速度越大。第五节第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 4.5原油和重质石

35、油产品燃烧时的沸溢和喷溅 二、影响油品燃烧的影响因素二、影响油品燃烧的影响因素1 1、油品的组成、油品的组成2 2、油品的含水量、油品的含水量含水量增大，热波传播速度增大；含水量增大，热波传播速度增大；含水量过大，超过含水量过大，超过6%6%，点火困难，燃烧不稳定。，点火困难，燃烧不稳定。第五节第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 4.5原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 二、影响油品燃烧的影响因素二、影响油品燃烧的影响因素1 1、油品的组成、油品的组成2 2、油品的含水量、油品的含水量3 3、油品储罐的直径、油品储罐的直径汽油火焰高度汽油火焰高度H

36、 H与火焰直径与火焰直径D D的关系的关系第五节第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 4.5原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 D/mH/mH/D22.335.011.565.411.452.120.38-0.441.33.25二、影响油品燃烧的影响因素二、影响油品燃烧的影响因素1 1、油品的组成、油品的组成2 2、油品的含水量、油品的含水量3 3、油品储罐的直径、油品储罐的直径4 4、罐内的油品液位、罐内的油品液位液位较高，空气容易进入火焰区，燃烧速度快。液位较高，空气容易进入火焰区，燃烧速度快。反之，相反。反之，相反。第五节第五节原油和重质石油产

37、品燃烧时的沸溢和喷溅原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 4.5原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 二、影响油品燃烧的影响因素二、影响油品燃烧的影响因素1 1、油品的组成、油品的组成2 2、油品的含水量、油品的含水量3 3、油品储罐的直径、油品储罐的直径4 4、罐内的油品液位、罐内的油品液位5 5、其他因素、其他因素杂杂质质、游游离离碳碳等等有有利利于于形形成成重重组组分分微微团团，热热波波传传播播速速度度加加快；风使热量分布不均匀，加快热波传播速度。快；风使热量分布不均匀，加快热波传播速度。第五节第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 4.5原油和重

38、质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 三、重质油品的沸溢三、重质油品的沸溢1 1、沸沸溢溢：热热波波在在油油品品中中传传播播时时，乳乳化化水水或或自自由由水水蒸蒸发发，形成大量油包气气泡，最后发生向外溢出的现象。形成大量油包气气泡，最后发生向外溢出的现象。2 2、沸溢的发生条件：、沸溢的发生条件：（1 1）原油具有形成热波的特性；）原油具有形成热波的特性；（2 2）原油中含有乳化水或自由水；）原油中含有乳化水或自由水；（3 3）原油的粘度较大。）原油的粘度较大。 第五节第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 4.5原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 3 3、沸

39、溢发生的时间、沸溢发生的时间 发发生生沸沸溢溢的的时时间间与与原原油油的的种种类类、水水分分含含量量有有关关。根根据据实实验验，含有含有1%1%水分的石油，经水分的石油，经45-6045-60分钟燃烧就会发生沸溢。分钟燃烧就会发生沸溢。 4 4、 发生沸溢的征兆：发生沸溢的征兆：（1 1）火焰由红变白变亮，高度突然增加；）火焰由红变白变亮，高度突然增加；（2 2）烟气由浓黑变稀白；）烟气由浓黑变稀白；（3 3）油面蠕动，有轻微呼隆和嘶嘶声响。）油面蠕动，有轻微呼隆和嘶嘶声响。第五节第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 三、重质油品的沸溢三、重质油品的沸

40、溢4.5原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 1 1、喷喷溅溅：热热波波下下降降到到水水垫垫层层，使使其其中中的的水水大大量量蒸蒸发发，蒸蒸气压迅速升高，把上部的油品抛出罐外的现象。气压迅速升高，把上部的油品抛出罐外的现象。2 2、喷溅的发生条件：、喷溅的发生条件：（1 1）原油具有热波特性；）原油具有热波特性；（2 2）原油底部存在水垫层；）原油底部存在水垫层；（3 3）高温层与水垫层接触。）高温层与水垫层接触。第五节第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 4.5原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 四、重质油品的喷溅四、重质油品的喷溅3 3、喷溅发生

41、时间、喷溅发生时间喷喷溅溅发发生生的的时时间间与与油油层层厚厚度度、热热波波移移动动速速度度以以及及油油的的燃燃烧线速度有关。可近似用下式表示。烧线速度有关。可近似用下式表示。第五节第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 其中：其中：喷溅发生时间；H储灌液面高度；h 水垫层厚度;V0 燃烧速度；Vt 热波传播速度。4.5原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 四、重质油品的喷溅四、重质油品的喷溅4 4、喷溅发生的征兆：、喷溅发生的征兆：（1 1）火焰由红变白变亮，高度突然增加；）火焰由红变白变亮，高度突然增加；（2 2）罐罐体体发发生生轻轻微微的的振振动动

42、沸沸溢溢，热热波波在在油油品品中中传传播播时时，乳乳化化水水或或自自由由水水蒸蒸发发，形形成成大大量量油油包包气气气气泡泡，最最后发生向外溢出的现象。后发生向外溢出的现象。第五节第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 4.5原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 四、重质油品的沸溢和喷溅四、重质油品的沸溢和喷溅1 1、减少油品中的含水量；、减少油品中的含水量；2 2、减小油品的粘度；、减小油品的粘度；3 3、设置冷却系统降温。、设置冷却系统降温。第五节第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 4.5原油和重质石油产品燃

43、烧时的沸溢和喷溅 五、沸溢和喷溅的预防措施五、沸溢和喷溅的预防措施Buncefield大火（2019.12.11）904.6事故案例地理情况HOSL 东部+ HOSL 西部= 9 公顷产品数量 (l)Motor spirits31,375,502Gasoil5,596,709Diesel16,252,902Kerosene4,993,552Avtur12,474,460Additives343,718Marker55,300TOTAL71,092,143全局图 厂区建于1968年BundATks910-912-915Volume3x5,000munleadedpetrolBund BTkVol

44、. (m)Product9115,213Unl. petrol9133,143Ultra low sulphur diesel9145,2169161,387BundATks4-5-6-12Volume4x18,000mkerosineBund DTkVol. (m)Product9012,183Spirit9022,917Leaded repla-cement petrol9032,3629041,3289052,317Unl. Petrol93554Marker90915Spare工厂布局泄漏可泄漏可能的开能的开始地点始地点事故发生过程o12月11日，上午5：50，Buncefield储油

45、罐突然迸发大量混杂着汽油，轻型燃油混合物的可燃性气体，燃气云被引燃，继而爆炸 o大火席卷了20多个大型储罐o事 故 中 有 43人 受 伤 ， 约20000人被疏散事故现场40m事故后果对邻近厂区的大范围破坏FujibuildingNorthgateBuildingoMaylands 工业地产有620家厂商，16500名员工:n全部工厂停工n20家工厂倒闭，500人失业n雇用3500人的60家厂商重建o至少300间房屋被损坏教训o预先防范可燃性产品储罐发生火灾o火灾一旦失去控制，任何的消防设施都很难起到作用 o最佳战略是:n迅速探测泄露情况n立即采取补救措施，培训员工防卫意识与技能。5.固体燃

46、烧与爆炸15.1固体可燃物的着火过程o固体可燃物分为天然物质和人工合成物质o与液、气体相比，固体可燃物个体差异较大可燃性固体可燃性混合气溶融混合氧化剂着火热能热能升华裂解热分解蒸发可燃性液体可燃性气体炭素n固体燃烧类型固体燃烧类型1.1.蒸发燃烧（轻金属和易升华固体）蒸发燃烧（轻金属和易升华固体）2.2.表面燃烧（焦碳、重金属）表面燃烧（焦碳、重金属）3.3.分解燃烧（木材、煤）分解燃烧（木材、煤）4.4.阴阴 燃（香烟、锯末等）燃（香烟、锯末等）5.5.爆炸（粉尘爆炸、炸药爆炸）爆炸（粉尘爆炸、炸药爆炸）n固体燃烧特点：固体燃烧特点： 1.一般可分为两个阶段 2.放热量较大 3.自燃点比气体

47、和液体高 4.火焰传播速度与粒径有极大关系5.2 固体燃烧类型与特点n 熔点、闪点和燃点熔点、闪点和燃点n热分解温度热分解温度n自燃点自燃点n比表面积比表面积n氧指数氧指数n 是在规定条件下，试样在氧、氮混合气流中，维持平稳燃烧是在规定条件下，试样在氧、氮混合气流中，维持平稳燃烧所需的最低氧气浓度，以氧所占体积百分数表示。所需的最低氧气浓度，以氧所占体积百分数表示。n 氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧，氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧，一般认为氧指数一般认为氧指数2222属于易燃材料，氧指数在属于易燃材料，氧指数在22222727之间属可之间属可燃材料，氧指

48、数燃材料，氧指数2727属难燃材料。属难燃材料。5.3 评价固体火灾危险性的参数一、粉尘的特性一、粉尘的特性n粉尘的分散度粉尘的分散度 分散度：粉尘按不同粒径的分布。分散度：粉尘按不同粒径的分布。 分散度越大，表面积越大，化学活性分散度越大，表面积越大，化学活性越越强，火灾危强，火灾危险性险性越越大。大。n粉尘表面积粉尘表面积粒径小，表面积大，火灾危险性大粒径小，表面积大，火灾危险性大n粉尘的吸附性和活性粉尘的吸附性和活性表面积大，吸附性和活性增强。表面积大，吸附性和活性增强。5.4粉尘爆炸二、二、粉尘爆炸的条件粉尘爆炸的条件5.4粉尘爆炸o塑料粉尘n聚丙烯n聚乙烯o粮食粉尘n咖啡粉n玉米粉n

49、亚麻粉o金属粉尘n钛粉n铝粉n镁粉o其他粉尘n煤粉n硫磺很难对可燃极限进行准确定义，因为粉尘飞散后会飘落下来，其浓度会经历一定范围的变化。粉尘通常表现出较低的可燃极限(20-50 g/m3), 这是一个相当密集的粉尘云。通过均匀浓度的煤粉尘云(40g/m3)几乎很难看到25W的灯泡。25 W1m1055.4粉尘爆炸-可燃极限可燃极限1065.4粉尘爆炸-MIE 这是这是1 1克粉尘散布于克粉尘散布于“最小点火能最小点火能”(MIE)(MIE)检测装置中形成检测装置中形成的火球的火球 , ,可以设想几百克或者几百公斤的物质在生产装置的容可以设想几百克或者几百公斤的物质在生产装置的容器或者厂房内被

50、点燃的情景！器或者厂房内被点燃的情景！1075.4粉尘爆炸-MIE三、三、粉尘爆炸的过程粉尘爆炸的过程5.4粉尘爆炸n接受火源能量的粉尘粒子表面温度迅速提高，使其迅速分解或干馏，产生的可燃气释放到粒子的周围气相中；n可燃气与空气的混合物随后被火源引燃而发生有焰燃烧。这种燃烧开始通常在局部产生，其燃烧热通过辐射传递和对流传递使火焰传播、扩散下去；n火焰在传播过程中，产生的热量促使越来越多的粉尘粒子分解或干馏，释放出越来越多的可燃气，使燃烧循环逐次加快进行下去，最终导致粉尘爆炸。四、四、粉尘爆炸的特点粉尘爆炸的特点5.4粉尘爆炸n与气体爆炸比较，粉尘爆炸特点：（a）粉尘爆炸比气体爆炸难度大；（b）

51、粉尘爆炸能量大、破坏性严重。n粉尘爆炸在危害性方面特点：（a）容易发生二次甚至连锁爆炸；（b）爆炸压力随时间增大且反射增大；（c）易产生有毒气体或高温灰烬BLEVEBoilingLiquidExpanding VapourExplosions沸腾液体扩展蒸气云爆炸 6BLEVEFUELSOURCE6BLEVE爆炸过程简介6BLEVE爆炸过程简介对人和环境的灾难性效应n爆炸o蒸气的迅速扩张o过热液体的爆炸性汽化n碎片o对球形或柱形容器n热辐射（针对可燃性物质）o火球6BLEVE历史上重大的 BLEVE事故:n1966年，Feyzino丙烷球罐o手动操作失去控制导致火灾o18人死亡n1978年，T

52、exas CityoLPG球罐o过充导致火灾o7人死亡n1984年，Mexico CityoLPG球罐o巨大的蒸气云火灾o542人死亡，4000人受伤6BLEVE基于以往BLEVE事故和研究所得数据n爆炸冲击波会造成大范围的破坏（对于Feyzin事故）o爆炸造成500米外的装置破坏o爆炸造成3000米外的窗户玻璃破碎n可燃性物质泄漏导致火球（对于Mexico City事故）o火球直径大约在200-300米之间o火球持续时间为20秒o火球的热辐射伤及400米以外n爆炸产生碎片（对于Mexico City事故）o25 个较大的碎片被抛离爆炸点100-590 米o一个圆形储罐被抛离爆炸点1200 米

53、n可以将火灾直径的两倍作为应急人员工作的距离6BLEVEBLEVE事故案例7.防火与防爆安全技术1o燃料n液体液体p汽油汽油, 煤油，柴油，丙煤油，柴油，丙酮酮, 乙醚乙醚, 戊烷，石脑戊烷，石脑油油n固体固体p聚烯烃聚烯烃, 木粉木粉, 纤维纤维, 金属粉，硫化亚铁金属粉，硫化亚铁n气体气体p乙炔乙炔, 丙烷丙烷, CO, 氢气，氢气，合成气合成气o氧化剂n液体液体o硝酸硝酸, 高氯酸高氯酸,过过氧化氢氧化氢n气体气体oO2, Cl2n固体固体o金属过氧化物金属过氧化物, 硝硝酸铵酸铵o点火源o明火、静电、明火、静电、 电火花、摩擦与电火花、摩擦与撞击、高温体、雷电撞击、高温体、雷电AIR(

54、OXYGEN)FUELIGNITIONSOURCE7.1燃烧(爆炸)形成的三要素灭火基本原理灭火基本原理断绝可燃物断绝可燃物降低着火系统温度降低着火系统温度稀释空气中的氧气浓度稀释空气中的氧气浓度抑制着火区内的链锁反应抑制着火区内的链锁反应7.2灭火的基本原理和方法灭火的方法灭火的方法隔离隔离冷却冷却窒息窒息化学中断法化学中断法7.3 易燃易爆物质的安全处理o对易燃易爆气体混合物： (1)限制易燃气体组分的浓度在爆炸下限以下或爆炸上限以上； (2)用惰性气体取代空气； (3)把氧气浓度降至极限值以下。（4）降低压力至临界压力以下。 o对于易燃易爆液体，加工时应该避免使其蒸气的浓度达到爆炸下限采

55、取下列措施； (1)在液面之上施加惰性气体覆盖； (2)降低加工温度、保持较低的蒸气压、使其无法达到爆炸浓度；（3）处理含有燃烧爆炸危险物质的污水时，一要严格控制易燃易爆物质的排放；二要采用冲洗、过滤和净化等方法除去部分可燃物；三要在污水处理系统中设置水封井等阻火装置；（4）输送易燃物的管沟，应及时清理，加强防火管理，防止大量可燃物的积存。7.3 易燃易爆物质的安全处理7.3 易燃易爆物质的安全处理o对于易燃易爆固体，加工时应该避免暴热使其蒸气达到爆炸浓度，应该避免形成爆炸性粉尘。可采取下列措施： (1)粉碎、研磨、筛分时，施加惰性气体覆盖； (2)加工设备配置降温设施，迅速移除摩擦热、撞击热； (3)加工场所配置良好的通风设施，使易燃粉尘迅速排除不至于达到爆炸浓度； (4)及时清理积尘，增加空气温度。7.47.4防火防爆措施防火防爆措施n预防性措施p消除所有潜在的点火源消除所有潜在的点火源p避免形成可燃条件避免形成可燃条件n保护性措施（预防性措施行不通时） p泄爆泄爆p抑爆抑爆p耐爆耐爆p将上述将上述3 3种方法综合使用种方法综合使用123管道换向泄爆125铰链门式泄爆口铰链门式泄爆口126泄爆泄爆127抑爆抑爆没有启动抑爆系统启动了抑爆系统128抑爆抑爆129化学抑爆被动式芬特克斯阀主动式芬特克斯阀爆炸阻隔闸板阀谢 谢！敬请批评指正！谢谢你的阅读v知识就是财富v丰富你的人生