安全生产-第三章-燃烧、爆炸与消防

燃烧、爆炸与消防主讲：李宝霞主要内容：⧨燃烧和爆炸的相关知识⧨可燃物质的火灾爆炸危险性⧨防火防爆措施为什么要学习燃烧和爆炸的相关知识燃烧与爆炸燃烧是可燃物质（气体、液体或固体）与助燃物（氧或氧化剂）发生的伴有放热和发光的一种激烈的化学反应。燃烧包括有氧燃烧和无氧燃烧两种。它具有发光、发热、生成新物质三个特征，这也是区分燃烧和非燃烧现象的依据。最常见、最普通的燃烧现象是可燃物在空气或氧气中燃烧。燃烧的定义燃烧的条件燃烧必须同时具备下述三个条件：可燃性物质、助燃性物质、点火源每一个条件要有一定的量，相互作用，燃烧方可产生。（1）可燃物（2）助燃物（3）点火源燃烧的三要素燃烧的三要素凡能帮助和维持燃烧的物质，均称为助燃物。常见的助燃物是空气和氧气以及氯气和氯酸钾等氧化剂。助燃物凡能与空气中的氧或氧化剂起剧烈反应的物质称为可燃物。可燃物包括：可燃固体可燃液体可燃气体点火源可燃物凡能引起可燃物质燃烧的能源，统称为点火源。点火源包括：明火电火花摩擦与撞击高温物体雷电等燃烧产物•燃烧产物：由燃烧或热解作用而产生的全部物质，也就是说可燃物燃烧时生成的气体、蒸汽和固体物质均为燃烧产物。•燃烧产物按其燃烧的完全程度分为完全燃烧产物和不完全燃烧产物两大类。•如果在燃烧过程中生成的产物不能再燃烧了，那么这种燃烧叫做完全燃烧，其产物称为完全燃烧产物。•如果在燃烧过程中生成的产物还能继续燃烧，那么这种燃烧叫做不完全燃烧，其产物为不完全燃烧产物。•发生不完全燃烧是由于温度太低或助燃物不足造成的。烟气一燃烧时放出的烟气是一种混合物，是指那些散发于空气中能被人们肉眼看到的燃烧产物，通常是一些固体和（或）液体的微粒。除了少数的纯燃料（如H2等）燃烧时不产生烟气外，多数可燃物燃烧都会产生烟气。烟灰：刺激呼吸道粘膜，引起咳嗽和流泪。烟气二二氧化碳：空气中浓度达到3%～4%时对人体有害，达到7%～10%时，可使人昏迷，25%以上时甚至致人死亡。一氧化碳：空气中浓度为0.5%时，2-3min处于其中有死亡危险，达到1.0%时，2-3min内可使人致死。二氧化硫：对大气污染危害较大。空气中浓度大于0.05%时，短时间内有生命危险。五氧化二磷：有毒，刺激呼吸器官，引起咳嗽和呕吐。氮的氧化物：一氧化氮和二氧化氮，空气中浓度达到0.025%时，短时间内使人死亡。燃烧产物对火灾扑救的影响•不利的方面：（1）新的火源：火风（2）使火场能见度降低，妨碍人员逃生和消防员灭火（3）引起人员窒息缺氧和中毒；烟气的高温能使人灼伤，造成呼吸困难。窒息-如CO2等气体；中毒-主要是CO，多数的中毒死亡都是由它引起的。（4）可燃物的燃烧产物与空气混合后再遇火源时，可能引起爆炸。•有利的方面：（1）完全燃烧产物可以阻止燃烧继续进行（2）根据烟雾的特征和流动方向来辨别燃烧物质、位置和火势蔓延方向（3）提供早期的火灾警报的作用。常见的火源种类在实际生产中，常见的引起火灾爆炸的点火源主要有以下八种：（1）明火（2）高热物及高温表面（3）电火花（4）静电、雷电（5）摩擦与撞击（6）易燃物自行发热（7）绝热压缩（8）化学反应热及光线和射线可燃气体的燃烧过程可燃气体最易燃烧，燃烧所需热量只用于本身氧化分解，所以将可燃气体加热到其燃点后即可燃烧。点燃燃烧产物燃烧着火（氧化）分解助燃物可燃气体点火源2C2H2+5O24CO2+2H2O+Q可燃气体的燃烧形式扩散燃烧：当可燃气体流入外界（一般指大气中）时，在可燃性气体与助燃性气体的接触面上所发生的燃烧叫扩散燃烧。预混燃烧：当可燃性气体和助燃性气体预先混合成一定浓度范围内的混合气体，然后遇到点火源而产生的燃烧叫预混燃烧(动力燃烧)。可燃液体的燃烧过程可燃液体在火源或热源的作用下，首先蒸发（分解），然后蒸汽在点火源的作用下氧化分解进行燃烧。点燃燃烧产物燃烧着火（氧化）分解助燃物可燃液体乙醇（C2H5OH）液（C2H5OH）蒸汽+3O22CO2+3H2O+Q点火源蒸发（分解）受热蒸发可燃液体的燃烧形式可燃液体的燃烧，实质上是燃烧可燃液体蒸发出来的蒸汽，所以叫蒸发燃烧。对于难挥发的可燃液体，其受热后分解出可燃性气体，然后这些可燃性气体进行燃烧，这种燃烧形式称为分解燃烧。可燃固体的燃烧过程燃烧产物燃烧着火（氧化）分解助燃物可燃固体点火源熔化蒸发（分解）可燃固体的燃烧过程及形式可燃固体的燃烧可分为简单可燃固体、高熔点可燃固体、低熔点可燃固体和复杂的可燃固体燃烧等四种情况。对于硫、磷等简单物质，受热时首先熔化，继之蒸发变为蒸汽进行燃烧，无分解过程；对于复杂物质，受热时首先分解为物质的组成部分，生成液态产物。然后气态或液态产物的蒸汽着火燃烧。燃烧特性一燃烧热：燃烧热的数值是用热量计在常压下测得，是单位质量或单位体积的可燃物完全燃烧后冷却到18℃时所放出的热量(kJ/kg，kJ/m3)。燃烧特性二燃烧温度：（1）理论燃烧温度：是指可燃物与空气在绝热条件下完全燃烧，所释放出来的热量全部用于加热燃烧产物，使燃烧产物达到的最高燃烧温度。（2）实际燃烧温度：可燃物燃烧的完全程度与可燃物在燃烧环境中的浓度有关，燃烧放出的热量也会有一部分散失于燃烧环境中，燃烧产物实际达到的温度称为实际燃烧温度，也称火焰温度。实际燃烧温度不是固定的值，它受可燃物浓度和一系列外界因素的影响。燃烧特性三气体的燃烧速度：气体燃烧速度：火焰在可燃气体介质中的传播速度也称燃烧速度。气体燃烧速度的影响因素：（1）气体的组成和分子结构（2）可燃气体含量（3）初温（4）燃烧形式（5）管道的直径与方向（6）压力和流动状态CO空气混合物燃烧特性四液体的燃烧速度：液体的燃烧速度工业上有两种表示方法：一种是以单位面积上单位时间内烧掉的液体质量来表示，叫做液体燃烧的质量速度；另一种是以单位时间内烧掉液层的高度来表示，叫做液体燃烧的直线速度。液体燃烧速度的影响因素：（1）初温（2）含水量（3）容器（4）风速、风向燃烧特性五固体的燃烧速度：固体的燃烧速度一般小于可燃气体和液体的燃烧速度。不同组成、不同结构的固体物质，燃烧速度有很大差别。固体燃烧速度的影响因素：（1）组成、结构（2）风向和风力（3）含水量（4）比表面积（表面积对体积的比值）热传播可燃物燃烧放出的热量通过热传导、热对流、热辐射三种方式向外传播。热传导：热量通过接触的物体从温度较高部位传递到温度较低部位的现象叫做热传导。热对流：热量通过流动的气体或液体由环境空间中的一处传到另一处的现象叫做热对流。热辐射：以热射线传播热能的现象称为热辐射。沸溢和喷溅一发生突沸的原因：（1）辐射热的作用。（2）热波的作用。辐射热和热波往往是同时作用的，因而能使液体（一般指油品类物质）很快达到沸点而发生沸腾外溢。（3）水蒸汽的作用。沸溢和喷溅二发生突沸的条件：并不是所有的液体都会产生沸腾突溢，只有在下列条件同时存在时才会发生。（1）液体（一般指油品类物质）具有热波的性质。（2）非水液体中含有乳化或悬浮状态的水或者在液层下有水垫层。（3）液体具有足够的粘度，能够包围水蒸汽形成薄膜。燃烧的分类总结根据可燃物状态的不同，燃烧分为气体燃烧、液体燃烧和固体燃烧三种形式。根据燃烧方式的不同，燃烧分为扩散燃烧、预混燃烧、蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧。根据燃烧发生瞬间的特点，燃烧分为闪燃、着火和自燃三种形式。闪燃与闪点在一定温度下，可燃性液体（包括少量可升华的固体，如：萘、樟脑、硫磺、石蜡、沥青等）蒸汽与空气混合后，达到一定的浓度时，遇点火源产生的一闪即灭的燃烧现象，叫做闪燃。闪点是指可燃性液体（包括少量可升华的固体，如：萘、樟脑、硫磺、石蜡、沥青等）产生闪燃现象的最低温度。闪点是可燃性液体（包括少量可升华的固体，如：萘、樟脑、硫磺、石蜡、沥青等）可以引起火灾危险的最低温度。上述物质的闪点越低，它的火灾危险性越大。闪点的影响因素（1）同系物的闪点（2）同类组分混合物（3）异构体和正构体（4）能溶于水的易燃液体（5）油漆类液体的闪点（6）两种可燃液体混合物醇水溶液的闪点醇水溶液的闪点闪点的实用意义（1）判定可燃性物质（特别是液体）火灾危险性大小。（2）划分可燃性物质（特别是液体）火灾危险性类别。（3）选择灭火器的供给强度，也就使灭火器的配置数量。着火与着火点着火是指可燃物受到外界火源的直接作用而开始的持续燃烧现象。例如：用火柴点燃稻草，就会引起着火。可燃物质在氧化剂充足条件下，达到某一温度与火焰接触即着火（出现火焰或灼热）发光，并在移去火焰之后仍能继续燃烧的最低温度，即可燃物质开始着火所需要的最低温度称为该物质的燃点，又称着火点。易燃液体的燃点，约高于其闪点1～5℃。对于闪点在100℃以上的可燃液体，它们的燃点和闪点之间的差数要在30℃以上。自燃与自燃点自燃是指可燃物虽没有外部火花、火焰等点火源的作用，但当受热到一定温度，或者由于内部的物理（辐射、吸附等)、化学（分解、合成等）或生物（细菌、腐败等）作用所提供的热量聚积起来，使其达到一定温度，从而发生的自行燃烧的现象。例如，黄磷在空气中应很容易发生自然。引起自燃的最低温度称为自燃点（或引燃温度）。自燃点越低，自燃的危险性越大。自燃有以下两种情况（1）受热自燃：可燃物质在外部热源作用下温度升高，达到自燃点而自行燃烧。（2）自热自燃：可燃物在无外部热源影响下，其内部发生物理的、化学的或生化过程而产生热量，并经长时间积累达到该物质的自燃点而自行燃烧的现象。自热自燃是化工产品储存运输中较常见的现象，危害性极大。自燃点的影响因素可燃物质的自燃点不是固定不变的数值，而是受压力、密度、容器直径、浓度等因素的影响。一般规律是：压力越高，自燃点越低；混合物中助燃剂浓度越高，自燃点越低；密度越大，自燃点越低；活性催化剂能降低自燃点，钝性催化剂能提高自燃点；器壁的不同材质有不同的催化作用；容器直径越小，自燃点越高。自燃点的影响因素的意义掌握了物质的自燃点，不仅对评定它们的火灾危险性大小有着实际意义，而且对它们的安全生产和储存也有重要意义。例如。根据自燃点。选择防爆电气型式，控制反应温度，设计阻火器的直径，隔离热源等等。《可燃液体和气体引燃温度试验方法》可燃物燃烧的温度—时间曲线爆炸的定义物质由一种状态迅速地转变为另一种状态，并瞬间以机械功的形式放出大量能量的现象，称为爆炸。从另一个角度说：爆炸是在极短时间内，释放出大量能量，产生高温，并放出大量气体，在周围介质中造成高压的化学反应或状态变化。爆炸现象一般具有如下特征：（1）爆炸过程进行得很快（2）爆炸点附近瞬间压力急剧上升（3）发出声响（4）周围介质发生震动或邻近物质遭到破坏爆炸的分类一按爆炸能量的来源分类，爆炸可分为物理爆炸和化学爆炸二类。化学爆炸按参加物质的反应类型，分为简单分解爆炸、复杂分解爆炸和爆炸性混合物爆炸。根据火焰传播速度的不同，爆炸分为轻爆、爆炸和爆轰。轻爆的爆炸传播速度为每秒数十厘米至数米的过程。爆炸的爆炸传播速度为每秒十米至数百米的过程。爆轰是指传播速度为每秒一千米至数千米以上的爆炸过程。我们通常所说的爆炸，一般是指化学爆炸。爆炸的分类二根据爆炸物的物理状态，爆炸分为凝聚相爆炸和气相爆炸。凝聚相爆炸包括固相和液相。气相爆炸包括混合气体爆炸、粉尘爆炸、气体的分解爆炸、喷雾爆炸。液相爆炸包括聚合爆炸及不同液体混合引起的爆炸。固相爆炸包括爆炸性物质的爆炸、固体物质混合引起的爆炸和电流过载所引起的电缆爆炸等。化学性爆炸的物质一（1）简单分解的爆炸性物质。如：叠氮铅、乙炔银、氯化氮等。单一气体分解爆炸，如乙炔、环氧乙烷、乙烯等在压力下的分解爆炸。（2）复杂分解的爆炸性物质。如：所有炸药。火（炸）药，烟花爆竹等；以及复杂的化学反应。如：苦味酸（NO2）3C6H2OH，硝化甘油C3H5（ONO2）3等4C3H5（ONO2）3=12CO2+10H2O+O2+6N2+Q化学性爆炸的物质二（3）爆炸性混合物。爆炸混合物可分为4类：A气体混合物；B蒸汽混合物；C粉尘混合物；D遇水爆炸的固体物质。如：钾、钠、碳化钙等与水接触，产生的可燃气体与空气或氧气形成爆炸性混合物。爆炸极限可燃气体、可燃液体蒸汽或可燃性粉尘与空气混合并达到一定的