第7章_化工生產(chǎn)防火防爆技術(shù)

第七章化工生產(chǎn)防火防爆技術(shù),第一節(jié)燃燒與爆炸,第二節(jié)防火防爆的基本措施,第三節(jié)消防滅火技術(shù),一、燃燒概述,燃燒是可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應(yīng)。,a)有可燃物存在；b)有助燃物存在；c)有點火源。,1.燃燒：,2.燃燒條件（必要）:,第一節(jié)燃燒的基礎(chǔ)知識,放熱燃燒特征：發(fā)光生成新物質(zhì),燃燒充分條件：三個必要條件達到足夠的量才能發(fā)生。,1.氣體的燃燒情況簡單，比較容易燃燒,第一節(jié)燃燒的基礎(chǔ)知識,2.液體的燃燒通常先蒸發(fā)成氣態(tài)，而后蒸氣氧化分解開始燃燒。,3.固體的燃燒熔化蒸發(fā)或分解燃燒,蒸氣燃燒分解燃燒,二、燃燒的過程,物質(zhì)燃燒時的溫度變化,誘導(dǎo)期越短物質(zhì)越易燃燒。氫的誘導(dǎo)期只有0.01秒。,三、燃燒類型,（1）閃燃和閃點,各種可燃液體的表面空間由于溫度的影響，都有一定量的蒸氣存在，這些蒸氣與空氣混合后，一旦遇到點火源就會出現(xiàn)瞬間火苗或閃光，這種現(xiàn)象稱為閃燃。引起閃燃的最低溫度稱為閃點。,閃點是液體可以引起火災(zāi)危險的最低溫度。液體的閃點越低，它的火災(zāi)危險性越大。,表1-1某些可燃液體的閃點,（2）自燃和自燃點,可燃物質(zhì)在沒有外界火源的直接作用下，常溫中自行發(fā)熱，或由于物質(zhì)內(nèi)部的物理（如輻射、吸附等）、化學(xué)（如分解、化合等）、生物（如細菌的腐蝕作用）反應(yīng)過程所提供的熱量聚積起來，使其達到自燃溫度，從而發(fā)生自行燃燒的現(xiàn)象，叫做自燃。,自燃時可燃物由于受到外界熱源間接加熱，受熱比較均勻，發(fā)生燃燒時可燃物整體溫度較高，燃燒幾乎是在整個可燃物或相當大的范圍內(nèi)同時發(fā)生。,自燃的最低溫度，稱為自燃點。,響液體、氣體可燃物自燃點的主要因素：壓力：壓力越高，自燃點越低；氧濃度：混合氣中氧濃度越高，自燃點越低；催化：活性催化劑能降低自燃點，鈍性催化劑能提高自燃點；容器的材質(zhì)和內(nèi)徑：器壁的不同材質(zhì)有不同的催化作用；容器直徑越小，自燃點越高。影響固體可燃物自燃點的主要因素：受熱熔融：熔融后可視液體、氣體的情況；揮發(fā)物的數(shù)量：揮發(fā)出的可燃物越多，其自燃點越低；固體的顆粒度：固體顆粒越細，其比表面積就越大，自燃點越低；受熱時間：可燃固體長時間受熱，其自燃點會有所降低。,自然可分為受熱自然和自熱自然,受熱自然，如生產(chǎn)中可燃物由于接觸高溫表面、加熱和烘烤過度、沖擊摩擦等導(dǎo)致燃燒。,自熱自然，是由于本身的（1）氧化發(fā)熱；（2）分解放熱；（3）聚合放熱；（4）吸附放熱；（5）發(fā)酵放熱；（6）活性物質(zhì)遇水；（7）可燃物與強氧化劑的混合。致使物質(zhì)溫度升高達到自然點而燃燒的現(xiàn)象。大體可分為4類：（1）自然點低的物質(zhì)，如磷、磷化物；（2）與空氣、氧發(fā)熱自然，如油脂類、金屬粉塵及金屬硫化物，活性炭、木炭等；（3）分解發(fā)熱物質(zhì)，如硝化棉；（4）產(chǎn)生聚合熱、發(fā)酵熱的物質(zhì)，如干草、濕木屑。,表1-2某些可燃物質(zhì)的自燃點,(3)著火和著火點,足夠的可燃物質(zhì)在有足夠的助燃物質(zhì)存在下，遇明火而引起持續(xù)燃燒的現(xiàn)象，稱為著火。使可燃物發(fā)生持續(xù)燃燒的最低溫度，稱為著火點，又叫燃點。,表1-3某些可燃物質(zhì)的燃點,問題討論物質(zhì)在燃燒過程中，溫度將發(fā)生什么樣的變化？人為控制燃燒的關(guān)鍵在什么時期？,燃燒產(chǎn)物,燃燒產(chǎn)物不少是毒害氣體，往往會通過呼吸道侵入或刺激眼結(jié)膜、皮膚黏膜使人中毒甚至死亡。據(jù)統(tǒng)計，火災(zāi)中死亡的人約80%是由于吸入毒性氣體中毒而致死的。,燃燒速度,（一）氣體燃燒速度由于氣體的燃燒不需要象固體、液體那樣經(jīng)過熔化、蒸發(fā)等過程，所以燃燒速度很快。氣體的燃燒速度隨物質(zhì)的組成不同而異。簡單氣體燃燒如氫氣只需受熱、氧化等過程；而復(fù)雜的氣體如天然氣、乙炔等則要經(jīng)過受熱、分解、氧化過程才能開始燃燒。因此，簡單的氣體比復(fù)雜的氣體燃燒速度快。在氣體燃燒中，擴散燃燒速度取決于氣體擴散速度，而混合燃燒速度則取決于本身的化學(xué)反應(yīng)速度；在通常情況下混合燃燒速度高于擴散燃燒速度。氣體的燃燒性能也常見火焰?zhèn)鞑ニ俣葋砗饬浚恍怏w與空氣的混合物在254毫米直徑的管道中火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊脑囼灁?shù)據(jù)見表。,(二)液體燃燒速率,液體燃燒速率取決于液體的蒸發(fā)。其燃燒速率有下面兩種表示方法：(1)質(zhì)量速率質(zhì)量速率指每平方米可燃液體表面，每小時燒掉的液體的質(zhì)量。(2)直線速率直線速率指每小時燒掉可燃液層的高度。液體的燃燒過程是先蒸發(fā)而后燃燒。易燃液體在常溫下蒸氣壓就很高，因此有火星、灼熱物體等靠近時便能著火。之后，火焰會很快沿液體表面蔓延。另一類液體只有在火焰或灼熱物體長久作用下，使其表層受強熱大量蒸發(fā)才會燃燒。故在常溫下生產(chǎn)、使用這類液體沒有火災(zāi)或爆炸危險。這類液體著火后，火焰在液體表面上蔓延得也很慢。為了維持液體燃燒，必須向液體傳人大量熱，使表層液體被加熱并蒸發(fā)?；鹧嫦蛞后w傳熱的方式是輻射。故火焰沿液面蔓延的速率決定于液體的初溫、熱容、蒸發(fā)潛熱以及火焰的輻射能力。表7-7列出了幾種常見易燃液體的燃燒速率。,（三）固體燃燒速率,固體燃燒速率，一般要小于可燃液體和可燃氣體。不同固體物質(zhì)的燃燒速率有很大差異。萘及其衍生物、三硫化磷、松香等可燃固體，其燃燒過程是受熱熔化、蒸發(fā)氣化、分解氧化、起火燃燒，一般速率較慢。而另外一些可燃固體，如硝基化合物、含硝化纖維素的制品等，燃燒是分解式的，燃燒劇烈，速度很快。可燃固體的燃燒速率還取決于燃燒比表面積，即燃燒表面積與體積的比值越大，燃燒速率越大，反之，則燃燒速率越小。,二、爆炸,1爆炸的定義,爆炸是物質(zhì)發(fā)生急劇的物理、化學(xué)變化，在瞬間釋放出大量的能量并伴有巨大聲響的過程。,爆炸現(xiàn)象一般具有如下特征：1.爆炸過程進行得很快；2.爆炸點附近壓力急劇升高，產(chǎn)生沖擊波；3.發(fā)出或大或小的響聲；4.使周圍建筑物或者裝置發(fā)生震動或遭受破壞。,2爆炸的分類,（1）物理爆炸物理爆炸是指物質(zhì)的物理狀態(tài)發(fā)生急劇變化而引起的爆炸。,物質(zhì)的化學(xué)成分和化學(xué)性質(zhì)在物理爆炸后均不發(fā)生變化。,（2）化學(xué)爆炸化學(xué)爆炸是指物質(zhì)發(fā)生急劇化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生高溫、高壓而引起的爆炸。,化學(xué)爆炸又可以進一步分為爆炸物分解爆炸、爆炸物與空氣的混合爆炸兩種類型。爆炸物分解爆炸是爆炸物在爆炸時分解為較小的分子或其組成元素。爆炸物的組成元素中如果沒有氧元素，爆炸時則不會有燃燒反應(yīng)發(fā)生，爆炸所需要的熱量是由爆炸物本身分解產(chǎn)生的。屬于這一類物質(zhì)的有疊氮鉛、乙炔銀、乙炔銅、碘化氮、氯化氮等。爆炸物質(zhì)中如果含有氧元素，爆炸時則往往伴有燃燒現(xiàn)象發(fā)生。各種氮或氯的氧化物、苦味酸即屬于這一類型。爆炸性氣體、蒸氣或粉塵與空氣的混合物爆炸，需要一定的條件，如爆炸性物質(zhì)的含量或氧氣含量以及激發(fā)能源等。因此其危險性較分解爆炸為低，但這類爆炸更普遍，所造成的危害也較大。,（一）按性質(zhì)分類,（二）按爆炸速度分類(1)輕爆爆炸傳播速度在每秒零點幾米至數(shù)米之間的爆炸過程；(2)爆炸爆炸傳播速度在每秒十米至數(shù)百米之間的爆炸過程；(3)爆轟爆炸傳播速度在每秒1千米至數(shù)千米以上的爆炸過程。,實際上任何可燃物質(zhì)，當其成粉塵形式與空氣以適當比例混合時，被熱、火花、火焰點燃，都能迅速燃燒并引起嚴重爆炸。許多粉塵爆炸的災(zāi)難性事故的發(fā)生，都是由于忽略了上述事實。谷物、面粉、煤的粉塵以及金屬粉末都有這方面的危險性?；?、木屑、奶粉、洗衣粉、紙屑、可可粉、香料、軟木塞、硫磺、硬橡膠粉、皮革和其他許多物品的加工業(yè)，時有粉塵爆炸發(fā)生。為了防止粉塵爆炸，維持清潔十分重要。所有設(shè)備都應(yīng)該無粉塵泄漏。爆炸卸放口應(yīng)該通至室外安全地區(qū)，卸放管道應(yīng)該相當堅固，使其足以承受爆炸力。真空吸塵優(yōu)于清掃，禁止應(yīng)用壓縮空氣吹掃設(shè)備上的粉塵，以免形成粉塵云。屋頂下裸露的管線、橫梁和其他突出部分都應(yīng)該避免積累粉塵。,（三）粉塵爆炸,影響粉塵爆炸的因素？（提問）,案例1-12004年，浙江省臺州市某制藥廠，發(fā)生甲苯反應(yīng)釜爆炸事故，造成二人死亡，一人受傷。事故的主要原因是某車間的液氨、甲苯等化工原料泄漏遇高溫而引發(fā)爆炸。,2爆炸極限（1）爆炸極限可燃氣體、可燃液體的蒸氣或可燃粉塵、纖維與空氣形成的混合物遇火源會發(fā)生爆炸的極限濃度稱為爆炸極限。,爆炸下限：在空氣中能引起爆炸的最低濃度稱為爆炸下限；爆炸上限：在空氣中能引起爆炸的最高濃度稱為爆炸上限。混合物中可燃物濃度低于爆炸下限時，因含有過量的空氣，空氣的冷卻作用阻止了火焰的蔓延；混合物中可燃物濃度高于上限時由于空氣量不足，火焰也不能蔓延，所以，濃度低于下限或高于上限時都不會發(fā)生爆炸。只有在爆炸下限和爆炸上限范圍之間才有爆炸危險。,表：某些常見物質(zhì)的爆炸極限,注：根據(jù)爆炸極限可以知道它們的危險程度。,(2)危險度,可燃氣體或蒸汽的危險度的計算公式為：H(危險度)=（爆炸上限-爆炸下限）/爆炸下限，所以只需要查出一種物質(zhì)的爆炸上下限即可算出其爆炸危險度.,（2）爆炸極限的影響因素爆炸極限不是固定的數(shù)值，而是受一系列因素的影響而變化。影響爆炸極限的因素主要有以下幾點。初始溫度混合物初始溫度越高，爆炸極限范圍增大。初始壓力系統(tǒng)初始壓力增高，爆炸極限范圍也擴大。惰性氣體含量爆炸性混合物中惰性氣體含量增加，其爆炸極限范圍縮小。當惰性氣體含量增加到某一值時，混合系不再發(fā)生爆炸。,容器容器的材質(zhì)和尺寸對物質(zhì)爆炸極限均有影響。若容器材質(zhì)的傳熱性能好，則由于器壁的熱損失大，混合氣體的熱量難于積累，而導(dǎo)致爆炸范圍變小。容器或管道直徑越小，爆炸極限范圍越小。點火源火花能量、熱表面的面積、火源與混合物的接觸時間等，對爆炸極限均有影響。,光對爆炸極限也有影響。在黑暗中，氫與氯的反應(yīng)十分緩慢，在光照下則會發(fā)生連鎖反應(yīng)引起爆炸。,其他因素：,第二節(jié)防火防爆技術(shù),1物料的火災(zāi)危險性的評價（1）氣體爆炸極限和自燃點是評價氣體火災(zāi)爆炸危險的主要指標。,（2）液體閃點和爆炸溫度極限是評價液體火災(zāi)爆炸危險性的主要指標。,（3）固體固體的火災(zāi)爆炸危險性評價主要指標取決于固體的熔點、著火點、燃點、自燃點、比表面積及熱分解性能等。,燃點是評價固體物質(zhì)火災(zāi)危險性的主要指標。,2.非互溶性危險物,（1）毒性危險,（2）反應(yīng)危險,（3）水敏性危險如：鉀、鈉、碳化鈣,3工藝裝置的火災(zāi)爆炸危險化工裝置的火災(zāi)和爆炸事故，主要原因可以歸納為以下五項，各項中都包含一些小的條目。（1）裝置有隱患高壓裝置中高溫、低溫部分材料選型不適當；接頭結(jié)構(gòu)和材料選型不適當；有易使可燃物著火的電熱裝置；防靜電措施不夠完善；裝置開始運轉(zhuǎn)時無法預(yù)料的影響。,（2）操作失誤閥門的誤開或誤關(guān)；燃燒裝置點火不當；違規(guī)使用明火。（3）裝置故障貯罐容器、配管的破損；泵和機械的故障；測量和控制儀表的故障。,（4）不停產(chǎn)檢修設(shè)備帶壓力切斷配管連接部位時發(fā)生無法控制的泄漏；破損配管沒有修復(fù)，在壓力下降的條件下恢復(fù)運轉(zhuǎn)，升壓后物料泄漏；不知裝置中有壓力，而誤將配管從裝置上斷開；在加壓條件下，某一物體掉到裝置的脆弱部分而發(fā)生破裂。（5）異常化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)物質(zhì)匹配不當；不正常的聚合、分解等；安全裝置配備不合理或不齊全。,第三節(jié)防火防爆的技術(shù)措施,案例1-32004年，吉林市某商廈發(fā)生特大火災(zāi)，造成54人死亡、70余人受傷?；馂?zāi)是由商廈偉業(yè)電器行雇員于某在倉庫吸煙引發(fā)。一個小小的煙頭上演了一場特大火災(zāi)事故，致使54人的生命死于火海。由此可見，禁止和控制點火源，是防止燃燒的必要條件的形成是萬分重要的。,1點火源的安全控制（1）明火（2）摩擦與撞擊產(chǎn)生的高溫與火花（3）高溫?zé)岜砻妫?）電氣火花,2.防爆電氣設(shè)備的選用,（1）爆炸火災(zāi)危險場所的分類（2）防爆電器設(shè)備類型隔爆型（）充沙型（g）增安型（）澆封型（m）正壓型（）本安型（）特殊型（）充油型（）,3化工工藝參數(shù)的安全控制（學(xué)生講）（1）溫度控制正確選用傳熱介質(zhì)，有效除去反應(yīng)熱，并要防止攪拌中斷。（2）壓力控制（3）進料控制控制進料速度控制進料配比控制進料順序控制原料純度控制進料量,4火災(zāi)爆炸危險物質(zhì)的控制（1）根據(jù)物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)采取措施改進工藝，盡量不使用或少使用可燃物料，以不燃物料或難燃物料代替易燃物料。對自燃性物質(zhì)及遇水燃爆物質(zhì)，應(yīng)采取隔絕空氣、防水防潮。遇酸堿有分解、爆炸燃燒的物質(zhì)，應(yīng)避免與酸堿接觸。易燃、可燃氣體和液體蒸氣，采取相應(yīng)的耐壓容器和密封手段以及保溫、降溫措施。對于易產(chǎn)生靜電的物質(zhì)，應(yīng)采取接地等防靜電措施。,（2）防爆惰化技術(shù)惰性介質(zhì)作為保護性介質(zhì)，可以阻止可燃物質(zhì)形成爆炸條件。易燃固體物質(zhì)的粉碎、篩選處理及粉體輸送，采用惰性氣體隔離保護；在可燃氣體或蒸氣物料系統(tǒng)中，充入惰性氣體，使系統(tǒng)保持正壓，防止形成爆炸性混合物；將惰性氣體管路與有爆炸危險的生產(chǎn)設(shè)備、儲罐等連接起來，以防在發(fā)生爆炸危險時，用惰性氣體保護；,易燃液體利用惰性氣體進行充壓輸送；在有爆炸危險場所中，對有引起火花危險的電器、儀表等，采用充氮氣正壓保護；在有爆炸危險性的化工生產(chǎn)裝置上動火檢修前，用惰性氣體吹除，置換出系統(tǒng)中的可燃氣體或蒸氣，安全合格后，方可上人，或進入設(shè)備內(nèi)部進行檢查、檢修及動火；在化工生產(chǎn)裝置中發(fā)生物料泄漏時，用惰性氣體稀釋可燃氣體。,（3）自動控制與安全保險裝置自動控制系統(tǒng)主要有：自動檢測系統(tǒng)；自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)；自動操縱系統(tǒng)；自動信號連鎖和保護系統(tǒng)。安全保險裝置主要有：信號報警；保險裝置；安全聯(lián)鎖等。,5、限制火災(zāi)爆炸的擴散和蔓延化工生產(chǎn)中限制火災(zāi)擴散和蔓延