第三章防火防爆

第三單元防火防爆高等教育出版社高等教育電子音像出版社第三節(jié)化工原料及產品的火災危險性第二節(jié)爆炸第一節(jié)燃燒學習目標思考題第四節(jié)防火防爆技術第五節(jié)消防設施高等教育出版社高等教育電子音像出版社知識目標：掌握燃燒的必要條件和燃燒的本質，了解燃燒的過程和形式理解爆炸的類型和爆炸濃度極限熟悉化工原料特性、來源、易發(fā)生火災爆炸的原因熟練掌握防火防爆的措施，各類滅火器的特點學會判斷什么條件下會發(fā)生燃燒和爆炸能力目標：掌握各種滅火器的使用方法高等教育出版社高等教育電子音像出版社第一節(jié)燃燒一、燃燒及燃燒條件1．燃燒

燃燒是物質間相互作用，同時有熱和光發(fā)生的化學反應過程。

放熱、發(fā)光、生成新物質是燃燒的三個特征。燃燒反應一般速度快、放熱較多，提高了燃燒產物的溫度，引起產物分子內電子的能級躍遷，放出各種波長的光。一切燃燒反應均是氧化還原反應參加反應的物質必須包含有氧化劑和還原劑，也就是助燃物和可燃物。要使可燃物和助燃物發(fā)生燃燒反應，必須具有點火能源:明火、電火花、磨擦或撞擊火花、靜電火花、雷電火花、光、射線、化學反應熱、高溫表明、壓縮升溫等。高等教育出版社高等教育電子音像出版社2、燃燒的條件可燃物溫度（火源）氧化劑（助燃物）【案例3-1】1987年3月3日，某電機廠電扇車間油漆工段長兼操作組長王某，同本班女油漆工周某上大夜班。凌晨1時40分，王某將點香煙未滅的火柴梗扔在噴漆臺上，即刻引起噴漆臺上易燃物體燃燒，給國家財產造成巨大損失。

防止點火能源的重要性。燃燒三要素（火三角）：可燃物、助燃物和點火能源可燃物：能與空氣中的氧或其它氧化劑發(fā)生化學反應的物質（汽油、木材）。助燃物：能幫助和支持燃燒的物質（空氣、氧氣、高錳酸鉀等）。著火源：能引起可燃物發(fā)生燃燒的熱能源（明火、電火花、化學熱、撞擊、高溫表面等）。引起燃燒的必要條件：三者同時具備。滅火的措施：消除其中任一項。高等教育出版社高等教育電子音像出版社大多數(shù)可燃物質的燃燒是在蒸氣或氣態(tài)下進行的。由于可燃物質的聚集狀態(tài)不同，其受熱所發(fā)生的燃燒過程和形式也不同。1．氣體燃燒過程及形式可燃氣體加熱到燃點即可燃燒。由于各種可燃氣體的化學組成不同，他們的燃燒過程也不一樣。簡單的可燃氣體燃燒只經過受熱和氧化過程，而復雜的可燃氣體燃燒，要經過受熱、氧化、分解等過程才能進行。

擴散燃燒：可燃氣體（如氫氣、甲烷、乙炔、油蒸汽）從管口、容器裂縫泄露，經擴散與空氣混合，達爆炸范圍，遇火源即燃燒，并是燃燒持續(xù)下去。所形成的火焰稱擴散焰?；旌先紵涸诠艿?、容器或空間內的混合燃燒。如煤氣或液化石油氣在廠房或空間內遇明火所發(fā)生的燃燒爆炸。二、燃燒過程和形式擴散區(qū)空氣氣態(tài)燃料高等教育出版社高等教育電子音像出版社2．可燃液體的燃燒過程及形式可燃液體在火源或熱源的作用下，首先蒸發(fā)，然后氧化、分解進行燃燒。多組分混合可燃液體燃燒時，先蒸發(fā)出低沸點的組分，而重組分即高沸點組分開始時蒸發(fā)的很少。多組分混合可燃液體在燃燒過程中，剩余的高沸點組分逐漸相對增加，這些組分的閃點、密度、粘度也相應增高?？扇家后w的燃燒，實質上是燃燒可燃液體蒸發(fā)出來的蒸氣，所以叫蒸發(fā)燃燒。難揮發(fā)的可燃液體受熱后分解出可燃性蒸氣，然后這些可燃性氣體進行燃燒，這種燃燒形式稱為分解燃燒。高等教育出版社高等教育電子音像出版社3．可燃固體的燃燒過程及形式簡單可燃固體燃燒：硫、磷、鉀、鈉等都屬于簡單的可燃固體，由單質所組成。它們燃燒時，先受熱熔化，然后蒸發(fā)變成蒸氣而燃燒，所以也屬于蒸發(fā)燃燒。這類物質的燃點、熔點都比較低，只需要較少熱量就可變成蒸氣，而且沒有分解過程，所以容易著火。高熔點可燃固體燃燒：固體碳和鋁、鎳、鐵等金屬熔點較高，在熱源作用下不氣化也不分解，它們的燃燒發(fā)生在空氣和固體表面接觸的部位，能產生紅熱的表面，但不產生火焰，燃燒的速度和固體表面的大小有關。這種燃燒形式稱表面燃燒。低熔點可燃固體燃燒：常溫下是固體，受熱后迅速熔化，如石蠟、瀝青、松香等。它們燃燒時，先受熱熔化，然后蒸發(fā)、分解、氧化，直到燃燒出現(xiàn)火焰。復雜可燃固體燃燒：這類物質有木材、煤、紙、橡膠、合成樹脂等。它們在燃燒時，首先受熱分解，生成氣態(tài)和液態(tài)產物，然后氣態(tài)和液態(tài)產物的蒸氣再發(fā)生氧化燃燒。高等教育出版社高等教育電子音像出版社1．氣體的燃燒速度火焰在可燃介質中的傳播也稱燃燒速度，它是燃燒過程最重要的特征，決定著燃燒過程的強度。

影響燃燒速度的因素：

氣體的組成和結構 組成簡單的氣體比組成復雜的氣體燃燒速度快。

可燃氣體含量

初溫 混合氣體的初始溫度越高，則燃燒速度越快。

燃燒形式 擴散燃燒的燃燒速度是比較慢的，取決于氣體分子間擴散速度。 混合燃燒要比擴散燃燒的快得多，取決于本身的化學反應速度。管道一般情況下，火焰?zhèn)鞑ニ俣入S著管道的直徑的增加而加快。當管道直徑增加到某個極限尺寸時，速度不再增加。三、燃燒速度高等教育出版社高等教育電子音像出版社2．液體的燃燒速度液體的燃燒速度工業(yè)表示方法：液體的質量燃燒速度：單位面積上單位時間內燒掉的液體質量液體燃燒的直線速度：單位時間內燒掉的液體高度一般說來易燃液體的燃燒速度高于可燃液體的燃燒速度。多種組分混合液體的燃燒速度往往是先快后慢。初始溫度對液體的燃燒速度有影響。液體的含水量影響著燃燒速度。如果液體燃燒在罐內進行，其速度與罐直徑、罐內液面高低有關。風對液面的燃燒速度有一定的影響。3．固體物質的燃燒速度固體物質的燃燒速度一般小于可燃氣體和液體的燃燒速度。不同組成、不同結構的固體物質，燃燒速度有很大差別。固體物質的燃燒速度也和燃燒時的風向和風力有關。對于同種固體物質，燃燒速度還和固體物質含水量、比表面積有關，固體物質的比表面積越大，燃燒速度越快。高等教育出版社高等教育電子音像出版社1．爆炸物質由一種狀態(tài)迅速轉變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，并在瞬間以聲、光、熱，機械功等形式放出大量能量的現(xiàn)象叫做爆炸。爆炸做功的根本原因在于系統(tǒng)內瞬間形成的高壓氣體或蒸氣驟然膨脹。實質上爆炸是一種極為迅速的物理或化學的能量釋放過程。第二節(jié)爆炸一、爆炸及其分類2．爆炸的分類根據(jù)引起爆炸的原因，爆炸可分為：物理爆炸化學爆炸高等教育出版社高等教育電子音像出版社【案例3-2】新華網報道：記者從河北唐山劉官屯煤礦瓦斯爆炸事故搶險指揮部了解到，發(fā)生特大瓦斯爆炸事故的唐山劉官屯煤礦井下一氧化碳濃度超過允許值100倍，瓦斯?jié)舛冉咏O限。據(jù)了解，截至目前，唐山劉官屯煤礦瓦斯爆炸事故已經造成74人遇難，還有32人下落不明。目前，搜救工作遇到困難。由此可見在火災易發(fā)生地方，了解和掌握爆炸極限的計算十分重要。二、爆炸極限1．爆炸濃度極限高等教育出版社高等教育電子音像出版社可燃性氣體、蒸氣或粉塵和空氣構成的混合物，只有在一定的濃度范圍內才能發(fā)生燃燒爆炸。爆炸上限：在火源作用下，可燃氣體、蒸氣或粉塵在空氣中，恰足以使火焰蔓延的最高濃度，也稱燃燒上限。爆炸下限：是火焰蔓延的最低濃度，也成燃燒下限。爆炸范圍：上限和下限之間的濃度范圍?？扇細怏w、蒸氣的爆炸極限通常以體積百分數(shù)表示?？扇細怏w、蒸氣或粉塵和氧氣的混合也存在著爆炸范圍，它的范圍比可燃氣體和空氣混合物的爆炸范圍寬，上限濃度也提高很多，所以在使用氧氣的場所、設備和管道中需要特別注意。高等教育出版社高等教育電子音像出版社2．爆炸危險度

可燃氣體、蒸氣的危險度與它們的爆炸下限成反比，與爆炸范圍成正比，關系式如下：式中Ha——可燃氣體或蒸氣的危險度；

L1——以體積分數(shù)表示的爆炸下限，%；

L2——以體積分數(shù)表示的爆炸上限，%。高等教育出版社高等教育電子音像出版社3．爆炸極限與燃燒熱爆炸下限與燃燒熱之間存在下述關系：

L1·Q=C式中L1——爆炸下限，%Q——摩爾燃燒熱，也稱燃燒熱，KJ/molC——常數(shù)。上式說明可燃氣體的爆炸下限L1與燃燒熱Q成反比,Q越大，

L1越低。上述結論只能近似適用于可燃氣體的同系物。但不適用于氫、乙炔、二氧化硫等。高等教育出版社高等教育電子音像出版社4．混合氣體的爆炸極限式中L1m——混合氣體的爆炸下限,L2m——混合氣體的爆炸上限。

na、nb、nc、…——可燃混合氣中各可燃組分的百分比含量

L1a、L1b、L1c——混合氣體中各可燃組分的的爆炸下限；

L2a、L2b、L2c——混合氣體中各可燃組分的的爆炸上限。單一組分可燃氣體、蒸氣的爆炸極限通?？梢詮母鞣N手冊中查到:多組分可燃氣體的爆炸極限根據(jù)理?查特里法則，計算得到:高等教育出版社高等教育電子音像出版社爆炸極限通常是在常溫常壓等標準條件下測定出來的數(shù)據(jù)。它不是固定的物理常數(shù)，隨溫度、壓力、含氧量、惰性氣體含量、火源強度等因素的變化而變化。影響因素：初始溫度初始壓力惰性氣體含量容器點火源熱表面、接觸時間的影響其他，如混合系統(tǒng)的干濕度、機械雜質、光照、空氣中的氧含量等等。5．爆炸極限的影響因素高等教育出版社高等教育電子音像出版社1、可燃粉塵爆炸機理粉塵爆炸是因其粒子表面氧化而發(fā)生的爆炸過程三、粉塵爆炸2、粉塵爆炸極限受以下因素影響粒度 粒度越高（粒徑越?。┍ㄏ孪拊降?。水分 含塵空氣有水分存在時，爆炸下限提高，甚至失去爆炸性。氧的濃度 粉塵與氣體的混合物中，氧氣濃度增加將導致爆炸下限降低。點燃源 溫度高、表面積大的點燃源，可使粉塵爆炸下限降低。高等教育出版社高等教育電子音像出版社1．爆炸破壞作用的影響因素爆炸有極大的破壞作用，作用的大小與下列因素有關：爆炸物的數(shù)量和爆炸物的性質；爆炸時的條件，如震動大小、受熱情況、初期壓力、混合均勻程度等；爆炸的位置，如在設備內部或是空間及周圍的環(huán)境情況等。四、爆炸破壞作用2．爆炸造成破壞形式震蕩作用：爆炸作用區(qū)域范圍內，使物體產生震蕩，使之松散或損壞。沖擊波：爆炸中心壓力極高，氣體迅速膨脹，擠壓周圍空氣形成密集層，密集層迅速膨脹，有沖擊擠壓相鄰空愛形成新的密集層，而原來的密集層則成為稀疏區(qū)，這種爆炸產生的能量一壓力斷續(xù)躍進的運動形式——沖擊波的形式迅速向外蔓延。碎片沖擊:粉碎型爆炸產生的碎片沖擊將造成大面積傷亡。造成火災：爆炸引起火災或二次爆炸，導致更嚴重的后果。造成中毒和環(huán)境污染高等教育出版社高等教育電子音像出版社

化工原料有無機原材料和有機原材料，就生產程序和使用目的來說，有起始原料、中間原料、助劑和輔助材料1．起始化工

經過開采、種植、收集等生產勞動獲得的天然資源。如：煤、石油、天然氣和農副產品等。2．基本化工原料

從起始化工原料經過再加工制得的原料。基本無機原料：酸、堿、鹽和氧化物?；居袡C原料：乙烯、丙烯、乙炔、甲苯、苯等。3．中間原料（中間體）中間原料是基本原料再加工制得的原料。如：鹵代物、含氧、含硫、含氮、含磷等的衍生物。4．助劑

輔助原料。能賦予產品以特殊性能，改進成品用途，節(jié)約原料，改善加工性能，提高工作效率；或能加速反應進程。提高產品收率。第三節(jié)化工原料及產品的火災危險性一、化工原料的來源高等教育出版社高等教育電子音像出版社容易燃燒容易爆炸容易蒸發(fā)容易產生靜電容易受熱膨脹容易流動擴散：擴散速度取決于粘度。容易突沸二、化工原料特性石油化工產品受熱后體積膨脹，同時蒸氣壓增高，若儲存于密閉容器中，會造成容器受壓、甚至爆炸。當容器內注入熱石化產品，冷卻后又因體積收縮而使其成負壓，容器被壓癟。高等教育出版社高等教育電子音像出版社按照火災、爆炸危險的性質，化工原材料可分為七大類：三、化工原料及產品的火災危險性1．爆炸性物質凡是受熱、摩擦、撞擊或受到一定能量激發(fā)作用，能瞬間起單分解或復分解化學反應，并在極短時間內放出大量能量的物質，統(tǒng)稱爆炸性物質。如：三硝基苯、硝化甘油；黑色火藥、硝氨炸藥。2．氧化劑凡是具有較強烈的氧化性能易得到電子，分解溫度在500℃以下，遇酸、堿、潮濕、強熱、摩擦、沖擊、或與易燃物、還原劑等接觸，能發(fā)生化學反應并引起燃燒或爆炸的物質叫做氧化劑。如過氧化鈉、高錳酸鉀等。有機氧化劑不但是氧化劑，本身易燃燒、爆炸，所以，儲運時要有防火、防爆、隔離措施。3．可燃氣體凡遇火、受熱或與氧化劑接觸能著火或爆炸的氣體，統(tǒng)稱可燃氣體。如：氫氣、甲烷、乙烯、乙炔、環(huán)氧乙烷、氯乙烯、水煤氣、天然氣等。高等教育出版社高等教育電子音像出版社4．自燃性物質凡是不需要明火作用，由于本身受空氣氧化或受外界溫度、濕度影響，能夠自燃的物質，叫做自燃性物質。如：黃磷、三已基鉛、硝化棉、油紙、油布等。5．遇水燃燒物質凡遇水或潮濕空氣能分解產生可燃氣體，并放出熱量而引起燃燒或爆炸的物質，叫做遇水燃燒物質。如：鋰、鈉、鉀、氫化鋁、鋅粉等。遇水燃燒物質的共性是：遇水能發(fā)生劇烈反應，放出可燃氣體，同時產生一定熱量，當熱量達到可燃氣體的自燃點或可燃氣體接觸火源時，會立即燃燒或爆炸。這類物質不能用水滅火。遇水燃燒物質除遇水能發(fā)生反應外，遇到酸或氧化劑也能發(fā)生反應，而且比遇水發(fā)生的反應更為劇烈，危險性也更大。高等教育出版社高等教育電子音像出版社6．易燃與可燃液體凡遇火、受熱或與氧化劑接觸能著火或爆炸的液體，都稱為可燃液體。7．易燃與可燃固體凡遇火、受熱、撞擊、摩擦或與氧化劑接觸能著火的固體物質，統(tǒng)稱為可燃固體。一級易燃固體，燃點低，易于燃燒或爆炸，且燃燒速度快，并能放出劇毒氣體。如：紅磷、硝基化合物硝化棉、閃光粉等。二級易燃固體，燃燒性能比一級易燃固體差，燃燒速度較慢，燃燒產生毒性較小。如：各類金屬粉末?；ぴ牧虾彤a品中，可燃固體主要是合成橡膠、合成纖維、瀝青、石蠟等。高等教育出版社高等教育電子音像出版社第四節(jié)防火防爆技術由燃燒必備的條件可知，滅火主要是冷卻滅火窒息滅火隔離滅火化學抑制滅火一、滅火的基本原理助燃劑火源可燃物高等教育出版社高等教育電子音像出版社1．控制和消除火源

控制明火減少摩擦與撞擊避免電氣火花2．控制危險物料

根據(jù)物料的物化特性采取措施利用惰性介質（如氮氣、一氧化碳、二氧化碳、水蒸氣等）保護3．控制工藝參數(shù)

控制溫度投料控制防止跑、冒、滴、漏正確的緊急停車處理二、防火防爆措施高等教育出版社高等教育電子音像出版社4．自動控制和安全保護裝置的運用自動控制系統(tǒng)主要有自動檢測系統(tǒng)；自動調節(jié)系統(tǒng)；自動操縱系統(tǒng)；自動信號聯(lián)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5．限制火災爆炸的擴散蔓延主要設施有安全液封、水封井、阻火器、單向閥、阻火閥門、火星熄滅器、防爆瀉壓設施、消防設施和器材等。高等教育出版社高等教育電子音像出版社6．安全設計 如保持足夠的防火間距、廠址選擇與總平面布置充分考慮安全性、工藝裝置盡量具有較高的安全可靠性等。 易燃易爆介質發(fā)生大量泄漏如何處理： ①

立即切斷物料來源（上、下游）； ②

嚴禁使用非防爆工具及開停非防爆設備，防止靜電或打火爆炸； ③

嚴格控制火源，切斷一切車輛往來； ④

立即報告消防隊及調度； ⑤

用蒸氣掩護與熱源隔斷； ⑥

周圍設置警戒區(qū)。高等教育出版社高等教育電子音像出版社7．本質安全 本質安全是指設備、設施或技術工藝含有內在的能夠從根本上防止發(fā)生事故的功能。具體包括三個方面：

①

失誤——安全功能。 指操作者即使操作失誤，也不會發(fā)生事故或傷害，或者說設備、設施和技術工藝本身具有自動防止人的不安全行為的功能。

②

故障——安全功能。 指設備、設施和技術工藝發(fā)生故障或損壞時，還能暫時維持正常工作或自動轉變?yōu)榘踩珷顟B(tài)。

③

上述兩種安全功能應該是設備、設施和技術工藝本身固有的，即在規(guī)劃設計階段就被納入其中，而不是事后補償?shù)摹?/p>

本質安全的安全生產管理是預防為主的根本體現(xiàn)，又是安全生產管理的最高境界。

高等教育出版社高等教育電子音像出版社1．火災的發(fā)展過程火災初起階段（OA）發(fā)展階段（AC）熄滅階段（C點以后）三、初期火災的撲救高等教育出版社高等教育電子音像出版社2．生產裝置的初期火災撲救應迅速采取的措施：

迅速查清著火部位、著火物及來源，準確關閉有關閥門，切斷物料來源及加熱源；開啟消防設施，進行冷卻或隔離；關閉通風裝置防止火勢蔓延。

壓力容器內物料泄漏引起的火災，應切斷進料并及時開啟泄壓閥門，進行緊急排空；為了便于滅火，將物料排入火炬系統(tǒng)或安全部位。

現(xiàn)場當班人員要及時做出是否停車的決定，并及時向廠調度室報告情況和向消防部門報警。

發(fā)生火災后，應迅速組織人員對裝置采取準確的工藝措施，利用現(xiàn)有的消防設施及滅火器材進行滅火；若火勢一時難以撲滅，要采取防止火勢蔓延的措施，保護要害部位，轉移危險物質。

專業(yè)消防人員到達火場時，負責人應主動及時地向消防指揮人員介紹情況。高等教育出版社高等教育電子音像出版社3．易燃可燃液體儲罐的初期火災的撲救應采取的措施：

一旦發(fā)現(xiàn)火情，應迅速向消防部門報警，并向廠調度室報告若著火罐正在進行進料，應迅速切斷進料，并通知進料單位停止送料。若罐區(qū)有固定泡沫發(fā)生站，則應立即啟用。若著火罐為壓力容器，應打開噴淋設施做冷卻保護，防止升溫、升壓而引起爆炸，打開緊急放空閥，進行安全泄壓。根據(jù)具體情況，做好防止物料流散、火勢擴大的措施。高等教育出版社高等教育電子音像出版社4．電氣火災的撲救電氣火災特點撲救時的安全措施帶電撲救的特殊措施充油設備著火5．人身著火的撲救

衣服著火的撲救身上濺上油類著火的撲救現(xiàn)場搶救燒傷患者的注意事項高等教育出版社高等教育電子音像出版社第五節(jié)消防設施1．消防站大中型化工企業(yè)應設立消防站。消防站的服務范圍