第四章防火防爆安全技术

第四章防火防爆安全技术张凡2019/10/2主要内容第一节火灾爆炸事故机理第二节消防设施与器材第一节火灾爆炸事故机理•一、燃烧与火灾•燃烧：物质与氧化剂之间的放热反应，它通常同时释放出火焰或可见光。•火灾：《消防基本术语：第一部分》（GB5907—1986）将火灾定义为：在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。萤火虫的荧光效应？第一节火灾爆炸事故机理•以下情况也列入火灾的统计范围：（1）民用爆炸物品引起的火灾；（2）易燃或可燃液体、可燃气体、蒸气、粉尘以及其他化学易燃易爆物品爆炸和爆炸引起的火灾（地下矿井部分发生的爆炸，不列入火灾统计范围）；（3）破坏性试验中引起非实验体燃烧的事故；（4）机电设备因内部故障导致外部明火燃烧需要组织扑灭的事故，火灾引起其他物件燃烧的事故；（5）车辆、船舶、飞机以及其他交通工具发生的燃烧事故，火灾由此引起的其他物件燃烧的事故（飞机因飞行事故而导致本身燃烧的除外）第一节火灾爆炸事故机理•燃烧过程•可燃物质的聚集状态不同，其受热后所发生的燃烧过程也不同。除结构简单的可燃气体（如H2）外，大多数可燃物质的燃烧并非是物质本身在燃烧，而是物质受热分解出的气体或液体蒸气在气相中的燃烧。•可燃物质的燃烧过程包括许多吸热、放热的化学过程和传热的物理过程。在凝聚相中发生的过程是靠气相燃烧放出的热量来实现的，在所有反应区域内，若放热量大于吸热量，燃烧则持续进行，反之燃烧则中断。第一节火灾爆炸事故机理什么是凝聚相？第一节火灾爆炸事故机理•燃烧形式•气态可燃物通常为扩散燃烧，即可燃物和氧气边混合边燃烧；液态可燃物（包括受热后先液化后燃烧的固态可燃物）通常先蒸发为可燃蒸气，可燃蒸气与氧化剂发生燃烧；固态可燃物先是通过热分解等过程产生可燃气体，可燃气体与氧化剂再发生燃烧。•根据可燃物质的聚集状态不同，然受可分为以下4中形式：扩散燃烧、混合燃烧、蒸发燃烧、分解燃烧。第一节火灾爆炸事故机理•火灾的分类•《火灾分类》（GB/T4968—2008）按物质的燃烧特性将火灾分为6类：A类火灾：指固体物质火灾，这种物质通常具有有机物质，一般在燃烧时能产生灼热灰烬，如木材、棉、毛火灾等；B类火灾：指液体火灾和可熔化的固体物质火灾，如各种油、沥青、石蜡火灾等；C类火灾：指气体火灾，如煤气、天然气等；D类火灾：指金属火灾；E类火灾：指带电火灾，是物体带电燃烧的火灾；F类火灾：指烹饪器具内烹饪物火灾，如动植物油脂等。第一节火灾爆炸事故机理•按照一次火灾事故造成的人员伤亡、受灾户数和财产直接损失金额，火灾划分为3类：（1）具有以下情况之一的为特大火灾：死亡10人以上（含本数，下同行）；重伤20人以上；死亡、重伤20人以上；受灾户数50户以上；烧毁财物损失100万元以上。（2）具有以下情况之一的为重大火灾：死亡3人以上；重伤10人以上；死亡、重伤10人以上；受灾户30户以上；烧毁财产损失30万元以上。（3）不具有前两项情形的燃烧事故，为一般火灾。第一节火灾爆炸事故机理•火灾基本概念及参数闪燃阴燃爆燃自燃闪点燃点自燃点引燃能、最小点火能着火延滞期（诱导期）第一节火灾爆炸事故机理•典型火灾的发展规律火灾的发展过程第一节火灾爆炸事故机理•燃烧机理燃烧作为一种化学反应，对反应物的组分浓度、引燃能的大小及反应的温度和压力均有一定的要求。在这些情况下，若可燃物没有达到一定浓度，或氧化剂的量不足，或引燃能不够大，燃烧反应也不会发生。实际上，当可燃物与氧化剂开始发生燃烧后，为了使化学反应能够持续下去，反应区内还必须能够不断生成活性基团。因为可燃物与氧化剂之间的反应不是直接发生的，而是经过生成活性基团和原子等中间物质，通过链反应进行。如果出去活性基团，链反应中断，连续的燃烧也会停止。活化能理论过氧化物理论链反应理论第一节火灾爆炸事故机理•二、爆炸广义的讲，爆炸是物质系统的一种极为迅速的物理的或化学的能量释放或转化过程，是系统蕴藏的或瞬间形成的大量能量在有限的体积和极短的时间内，骤然释放或转化的现象。在这种释放和转化的过程中，系统的能量将转化为机械功以及光和热的辐射等。•一般来说，爆炸现象具有以下特征：爆炸过程高速进行；爆炸点附近压力急剧升高，多数爆炸伴有温度升高；发出或大或小的响声；周围介质发生震动或邻近的物质遭到破坏。第一节火灾爆炸事故机理•按照爆炸反应相的不同，爆炸分为3类：气相爆炸、液相爆炸、固相爆炸。•爆炸破坏作用：（1）冲击波（2）碎片冲击（3）震荡作用（4）次生事故第一节火灾爆炸事故机理•可燃气体爆炸•（1）分解爆炸性气体爆炸3C2H2=C6H6+630J·mol-1C2H2=2C+H2+226.04J·mol-1•如：乙炔、乙烯、环氧乙烷等。第一节火灾爆炸事故机理•可燃性混合气体爆炸一般说来，可燃性混合气体与爆炸性混合气体难以严格区分。由于条件不同，有时发生燃烧；有时发生爆炸，在一定条件下两者也可能转化。•燃烧反应过程：（1）扩散阶段（2）感应阶段（3）化学反应阶段自由基与反应物分子相互作用•三段时间相比，扩散阶段时间远远大于其余两阶段时间，因此是否需要经历扩散过程，就成了决定可燃气体燃烧或爆炸的主要条件。第一节火灾爆炸事故机理•燃烧与爆炸第一节火灾爆炸事故机理•粉尘爆炸机理：当可燃性固体呈粉体状态，粒度足够细，飞扬悬浮于空气中，并达到一定浓度，在相对密封的空间内，遇到足够的点火能量，就能发生粉尘爆炸。粉尘爆炸是一个瞬间的连锁反应，属于不稳定的气固二相流反应，其爆炸过程比较复杂，受诸多因素的制约。第一节火灾爆炸事故机理•粉尘爆炸特点：（1）粉尘爆炸速度或爆炸压力上升速度比爆炸气体小，但燃烧时间长，产生的能量大，破坏程度大。（2）爆炸感应期较长。粉尘的爆炸过程比气体的爆炸过程复杂，要经过尘粒的表面分解或蒸发阶段及由表面向中心延烧的过程，所以感应期比气体长的多。（3）有产生二次爆炸的可能。因为粉尘初次爆炸产生的冲击波会将堆积的粉尘扬起，悬浮在空气中，在新的空间形成达到爆炸极限浓度范围内的混合物，而飞散的火花和辐射热成为点火燃，引起二次爆炸。这种连续爆炸会造成严重的破坏。粉尘有不完全燃烧现象，在燃烧后的气体中含有大量的CO及粉尘（如塑料粉）自身分解的有毒气体，会伴随中毒死亡的事故。第一节火灾爆炸事故机理•粉尘爆炸的条件：（1）粉尘自身具有可燃性；（2）粉尘虚浮在空气中并达到一定浓度；（3）有足以引起粉尘爆炸的起始能量。•常见具有粉尘爆炸危险性的物质较多如：金属粉尘、煤粉、粮食粉尘、饲料粉尘、棉麻粉尘、烟草粉尘、纸粉、木粉、火炸药粉尘和大多数含有C、H元素及与空气中氧反应能放热的有机合成材料粉尘等。第一节火灾爆炸事故机理•粉尘爆炸过程：粉尘爆炸过程与可燃气爆炸相似，但有两点区别：一是粉尘爆炸所需的发火能要得多；二是在可燃气爆炸中，促使稳定上升的传热方式主要是热传导，而在粉尘爆炸中，热辐射的作用很大。第二节消防设施与器材•《消防法》中规定消防设施是指火灾自动报警系统、自动灭火系统、消火栓系统、可提式灭火器系统、灭火器防烟排烟系统以及应急广播和应急照明、安全疏散设施等。消防器材是指灭火器等移动灭火器材和工具。•火灾自动报警系统主要完成探测和报警功能，控制和联动等功能主要由联动控制系统来完成。第二节消防设施与器材•火灾报警过程第二节消防设施与器材•火灾自动报警系统第二节消防设施与器材•火灾自动报警系统的基本形式区域火灾报警系统由区域火灾报警控制器和火灾探测器、手动报警按钮、输入输出模块等部件组成，功能简单，适用于较小范围保护，一般安装在值班室或楼层服务台。集中火灾报警系统由一台集中式火灾报警控制器通过网络通讯实现对各区域火灾报警系统集中监控管理的火灾报警系统，功能较为复杂，适用于较大范围内多个区域的保护。控制中心火灾报警系统由集中、区域火灾报警系统和各类消防设备控制装置构成的报警控制系统，功能复杂、系统庞大、成本高，现已很少采用。第二节消防设施与器材集中报警系统示意图第二节消防设施与器材•自动灭火系统•气体自动灭火系统第二节消防设施与器材•消防器材灭火器、火灾探测器消防梯、消防水带、消防水枪、消防车不能用水扑灭的火灾主要包括：（1）密度小于水和不溶于水的易燃液体的火灾，如汽油、煤油、柴油等。苯类、醇类、醚类、酮类、脂类及丙烯晴等。（2）遇水产生燃烧物的火灾，如金属钾、钠、碳化钙等。（3）硫酸、盐酸、硝酸引发的火灾。（4）电气火灾未切断电源前不能用水扑救。（5）高温状态下化工设备的火灾不能用水扑灭。第二节消防设施与器材•灭火器种类（1）清水灭火器（2）泡沫灭火器（3）酸碱灭火器（4）CO2灭火器（5）卤代烷灭火器（6）干粉灭火器第二节消防设施与器材•火灾探测器•感光式火灾探测器第二节消防设施与器材•感烟式火灾探测器第二节消防设施与器材•感温式火灾探测器（定温、差温、差定温）•可燃性气体火灾探测器第二节消防设施与器材•消防梯•消防水带•消防水枪第二节消防设施与器材•消防车