XXXX1125燃烧和爆炸与防火防爆安全技术

第四章燃烧和爆炸与防火防爆安全技术“11·22”青岛中石化原油输送管线泄漏爆燃事故·时间：11月22日上午10点30分许·地点：青岛开发区舟山岛路与刘公岛路附近；红星液化码头·事件：据青岛开发区环保工作人员称，爆炸原因是今晨漏油事故造成油气混合气体闪爆起火。·伤亡：截至24日13时，现场搜救又发现死亡4人，死亡人数增至52人，失踪人数11人。事故等级属于哪类?·青岛输油管线泄漏爆燃动画模拟过程·青岛输油管线泄漏爆燃情况青岛爆燃事故：危险来自何方·首先源于管道问题事故前输油管已有隐患：服役27年，属老龄管道，年久失修发生事故的管线为东黄复线，建设于上世纪80年代末，现已服役27年，属于老龄管道（服役超20年）。该爆炸路段在早期是郊区，被当地人戏称为“黄岛的西伯利亚”，但是随着城市化发展，郊区变为繁华城区。早在两年前，相关方面就已经知晓管线存在隐患，中石化管道储运分公司曾在2011年9月和2012年9月发布《中国石化股份有限公司东黄(复)线、东临线隐患整治工程环境信息公告》，称“原本管线所处的郊区现在变为繁华城区，建筑物众多，人口密集，部分管道陆续被占压，导致管道无法抢、维修，即使一些没有占压的建筑物也离管道较近，无法进行管道防腐层大修。”·首先源于管道问题油管与居民距离过近，不符合有关规定，爆发后造成大量伤亡根据《输油管道工程设计规范》规定，原油管道与城镇居民点或独立的人群密集的房屋的距离不宜小于15米，与工厂的距离不宜小于20米，管道中心距公路用地范围边界不宜小于10米、三级及以下公路不宜小于5米。“黄岛区不断扩建，已将东黄线圈进约16公里，有的楼房离管道距离甚至不足5米”。目前这一最低限度的安全距离跟国外有差距，欧洲、美国、日本等规定管道距离人群最低安全距离为30m。·由于大量老管道的存在，我国油气管道的事故发生率远高于欧洲、美国等国家和地区。据相关资料的统计，欧洲长输油管1970-1996年平均事故率为0.575，1998-2001年降至为0.297；而美国，1970-1984年的事故率为0.74，2004-2008年更是降至0.1。近30年来，我国东北和华东地区的长输油管道事故率大于2.0，其安全性还远不如欧洲的70年代。我国四川地区12条输气管道事故率为4.3，是欧洲的10倍，美国的约7倍。·随着城市发展，老管道逐渐被居住区包围，甚至被建筑挤压，因此造成石油泄露或管道破裂、爆炸；而且，居住区有大量的市政管线，各种线路拥挤，部分管线有交叉，油气管道与市政管线混合，其爆炸概率大大提高，而管线一旦发生爆炸，由于在居民楼周边，自然造成大量的人员伤亡。全国究竟有多少类似这种隐患呢？目前尚缺乏具体数据。以辽宁省为例，2004年辽宁全省石油化工生产经营企业有6934家，石油管道占压隐患就有5000多处，近几年只清理了170余处，不到隐患总数的3％。·其次是事故应对失措，没有优先照顾民众安全据媒体报道，从22日凌晨3点发现漏油，到10点半爆燃事故发生，从原油泄漏到爆燃有7个多小时的时间。有媒体质问到：七个小时，对避免一场灾难来说已足够，至少可以最大程度减少灾难后果。如果最初漏油及原油进入污水管等信息及时报告地方政府，地方政府和企业及时采取交通管制、疏散人群等应急措施，惨剧一定不会有如此严重的后果，甚至可以避免发生。青岛海事部门7点多才接到报告，青岛环保部门8点多才接到报告，这是否反映了企业希望将事故“内部消化”的意愿？可这是拿民众的生命做赌注。·原油泄漏，无疑存在着巨大的公共安全风险，及时疏散附近民众，乃是事故应急的应有之义，今年初，广东湛江发生原油泄漏事故，当地就紧急疏散村民8000人，车辆8000余辆。青岛输油管漏油至爆燃7小时内未疏散民众---中石化，你的所做所为，真让人石化了。11月24日，温州世贸大厦附近一工地在作业时挖到煤气管道，发生爆炸，火光冲天。第一节燃烧要素和燃烧类别•一、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助燃物可燃物点火源氧化反应生成新物质物质燃烧三要素: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)。缺少三个要素中的任何一个，燃烧便不会发生。二、燃烧要素P69燃烧要素(条件):燃料、氧和火源。1．燃料排除潜在火险：密封罐装置于耐火建筑中通风气体浓度监测2．氧反应气氛中氧的浓度越高，燃烧得就越迅速。•可燃物与氧气、空气隔离•必要时惰性气保护3．火源P70~P71(1)明火；(2)电源；(3)过热；(4)热表面；(5)自燃；(6)火花；(7)静电；(8)摩擦三、燃烧形式1．均相燃烧和非均相燃烧P71按照可燃物质和助燃物质相态的异同，可分为均相燃烧和非均相燃烧。2．混合燃烧和扩散燃烧可燃气体与助燃气体预先混合而后进行的燃烧称为混合燃烧。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，称为扩散燃烧。3．蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧蒸发燃烧是指可燃液体蒸发出的可燃蒸气的燃烧。很多固体或不挥发性液体经热分解产生的可燃气体的燃烧称为分解燃烧。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，称为表面燃烧。金属燃烧即属表面燃烧。四、燃烧类别、类型及其特征参数1．易燃物质燃烧类别P71四个基本类别(1)A类燃烧木材、纤维织品、纸张等普通可燃物质的燃烧。(2)B类燃烧易燃石油制品或其他易燃液体、油脂等的燃烧。(3)C类燃烧供电设备的燃烧。(4)D类燃烧可燃金属的燃烧。火灾的分类•按物质燃烧的特性分6类：•A类：固体物质火灾。这类物质往往具有有机物的性质，一般在燃烧时能产生灼热的余烬，如木材、棉、毛、麻、纸张火灾等；•B类：指液体火灾和可熔化的固体物质火灾。如汽油、煤油、原油、乙醇、沥青、石蜡火灾等。•C类：指气体火灾。如煤气、天然气、甲烷、氢气火灾等。•D类：指金属火灾。如钾、钠、铝、镁火灾等。•E类（带电火灾）：物体带电燃烧。发电机、电动机、电缆、家用电器等。•F类：烹饪器具内烹饪物火灾。如动植物油脂等。燃烧的类型2．燃烧类型及其特征参数P72按照燃烧起因，燃烧分为闪燃、点燃（着火）和自燃三种类型。对应的特征参数：闪点、着火点和自燃点(1)闪燃和闪点可燃液体表面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。这种现象称为闪燃。闪燃的最低温度称为闪点。如60%的乙醇的闪点为22.5℃。可燃液体的温度高于其闪点时，随时都有被火点燃的危险。表2-2一些油品的闪点和自燃点300～330300～380230～240120120120重柴油蜡油渣油510～530380～425350～3802828～4545～120汽油煤油轻柴油自燃点／℃闪点／℃油品名称自燃点／℃闪点／℃油品名称闪点越低，火灾的危险性越大。(2)点燃和着火点P73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。可燃液体的着火点约高于其闪点5～20℃。当闪点在100℃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P73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。物质自燃有受热自燃和自热燃烧两种类型。第二节燃烧过程和燃烧原理一、燃烧过程气体最易燃烧，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。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，生成气态和液态产物，而后气态产物和液态产物蒸气着火燃烧。P74可燃物质状态不同，燃烧过程也不同。任何可燃物质的燃烧都经历氧化分解、着火、燃烧等阶段。各种物质的燃烧过程。P97物质燃烧过程的温度变化如图4-2所示P75T初——开始加热温度；T氧——开始氧化温度；T自——理论自然点；T自’——实际自燃点；T燃——燃烧温度。图4-2二、燃烧的活化能理论活化分子；活化能；有效碰撞（活化分子碰撞发生化学反应）。当明火接触可燃物质时，部分分子获得能量成为活化分子，有效碰撞次数增加而发生燃烧反应。例如，氧原子与氢反应的活化能为25.10kJ·mol-1，在27℃、0.1MPa时，有效碰撞仅为碰撞总数的十万分之一，不会引发燃烧反应。而当明火接触时，活化分子增多，有效碰撞次数大大增加而发生燃烧反应。P75三、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而形成过氧键—O—O—，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。有机过氧化物可视为过氧化氢的衍生物，即过氧化氢H—O—O—H中的一个或两个氢原子被烷基所取代，生成H—O—O—R或R—O—O—R＇。所以过氧化物是可燃物质被氧化的最初产物，是不稳定的化合物，极易燃烧或爆炸。如蒸馏乙醚的残渣中常由于形成过氧乙醚而引起自燃或爆炸。P76四、燃烧的连锁反应理论（自由基）P76在燃烧反应中，气体分子间互相作用，往往不是两个分子直接反应生成最后产物，而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。第三节燃烧的特征参数表4-3一些常见物质的燃烧温度物质温度／℃物质温度／℃物质温度／℃物质温度／℃甲烷乙烷乙炔甲醇乙醇乙醚丙酮1800189521271100118028611000原油汽油煤油重油烟煤氢气煤气11001200700～10301000164721301600～1850木材镁钠石蜡一氧化碳硫二硫化碳1000～1170300014001427168018202195液化气天然气石油气火柴火焰燃着香烟橡胶210020202120750～850700～8001600一、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，火焰温度即燃烧温度。二、燃烧速率1．气体燃烧速率P77气体燃烧速率很快。单质气体如氢气的燃烧只需受热、氧化等过程；化合物气体如天然气、乙炔等的燃烧则需要经过受热、分解、氧化等过程。单质气体的燃烧速率要比化合物气体的快。在通常情况下，混合燃烧速率高于扩散燃烧速率。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。表4-4烃类气体在空气中的最大燃烧速率气体体积分数／％速率／m·s-1气体体积分数／％速率／m·s-1气体体积分数／％速率／m·s-1甲烷乙烷丙烷正丁烷正戊烷正己烷正庚烷正癸烷10.06.34.53.52.92.52.31.40.3380.4010.3900.3790.3850.3680.3860.402乙烯丙烯1-丁烯1-戊烯1-已烯乙炔丙炔1，3-丁二烯7.45.03.93.12.710.15.94.30.6830.4380.4320.4260.4211.4100.6990.545苯甲苯邻二甲苯正丁苯环丙烷环丁烷环戊烷环己烷2.92.42.11.75.03.93.22.70.4460.3380.3440.3590.4950.5660.3730.3872．液体燃烧速率液体燃烧速率取决于液体的蒸发。其燃烧速率表示方法有：(1)质量速率质量速率指每平方米可燃液体表面，每小时烧掉的液体的质量，单位为kg·m-2·h-1。(2)直线速率直线速率指每小时烧掉可燃液层的高度，单位为m·h-1。火焰向液体传热的方式是辐射，因此火焰沿液面蔓延的速率决定于液体的初温、热容、蒸发潜热以及火焰的辐射能力。P