化工厂防火防爆

6化工厂防火防爆6.1燃烧爆炸基础知识6.2火灾爆炸危险品及其性质6.3火灾爆炸危险性分析6.4防火防爆安全技术措施6.1燃烧爆炸基础知识•6.1.1燃烧基础知识•1.燃烧的概念燃烧是物质与氧化物之间的放热反应，它通常会在同时释放出火焰或可见光。•2.燃烧的基本特征•放热、发光、氧化还原反应是燃烧反应具有的三个基本特征，也是区分燃烧和非燃烧现象的依据。•3.火灾的概念火灾是在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害，它通常造成人或物的损失。•4.燃烧的三要素•可燃物。指能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧化学反应的物质。包括可燃气体——氢气、一氧化碳、乙炔等；可燃液体——汽油、酒精、苯等；可燃固体——煤、木材、硫黄、金属钠等。•助燃物(氧化剂)：处于高氧化态，能帮助和支持可燃物燃烧的物质。如空气(氧)、氯、氯化钾、高锰酸钾、过氧化物等。•点火源：是指供给可燃物与助燃物发生燃烧反应的能量来源。如明火、摩擦、撞击、高温表面、电火花、静电、强光、射线、化学反应热等。•5.燃烧的必要条件•同时具备可燃物、助燃物、点火源，即火的三要素，简称火三角。这三个要素缺少任何一个，燃烧不能发生和维持，因此火的三要素是火灾燃烧的必要条件。在火灾防治中，如果能够阻断火三角的任何一个要素就可以扑灭火灾。点火源•6.燃烧的充分条件•具备一定的可燃物(数量)浓度。例如，氢气在常温常压空气中的浓度小于4％(体积分数)时就不能燃着。•供给一定数量的氧化剂。例如，当空气中的氧含量从21％降至14％～16％时，木柴的燃烧就会终止。•具有足够能量和温度的点火源。例如，烟囱冒出的炭火星温度约600℃，超过一般可燃物的燃点，落在蓬松的柴草上(比表面积大，与氧气接触多)，易引起火灾；而落在大块木材上就会很快散热熄灭，不足以把其加热至燃点以上。•7.燃烧的类型及其温度临界点•(1)闪燃和闪点•①闪燃：指在液体(包括可升华固体)表面上能产生足够的可燃蒸气(通常与空气混合)，遇点火源能产生一闪即灭的火焰的燃烧现象。如油品。•闪燃是短暂的闪火，不是持续的燃烧，其火焰是瞬间的火苗或闪光。•②闪点：在规定的试验条件下，某种液体(固体)表面能产生闪燃的最低温度(即闪燃温度范围的下限)，称为该物质的闪点。•闪燃是液体可燃物的重要特征之一，闪点是可燃液体非常重要的物性参数。闪点低，说明其发生闪燃的最低温度低，挥发性强，蒸气浓度高，易发生燃烧。•某些固体如樟脑和萘等，也能在室温下挥发或缓馒蒸发，因此也有闪点。•(2)着火和燃点•①着火：指可燃物质在有足够的助燃物情况下，受到外界火源的直接作用而引起的持续燃烧(5s以上)的现象。•着火是日常生产生活中最常见的燃烧现象，例如用火柴点燃柴草，会引起柴草着火。•②燃点(又称着火点)；在规定的试验条件下，使某种可燃物质能发生持续燃烧的最低温度，称为该物质的燃点。•可燃物的燃点越低，越容易着火。控制可燃物质的温度在燃点以下，在防火防爆中具有重要意义。•一切液体的燃点都高于闪点。在闪点时移去火源后闪燃即熄灭，而在燃点时则能继续燃烧(此时液体温度高，能提供保持稳定燃烧的蒸气)。•可燃液体的着火点约高于其闪点5～20℃。但闪点在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•①自燃：可燃物质在没有外界明火等火源的直接作用下，因受热或自身发热并蓄热升温所产生的自行着火燃烧现象称为自燃。按引燃热源的不同，自燃又可分为如下两种。•受热自燃：在外界热源作用下发生的自燃。•自热自燃：完全由自身发热而引起的自燃。•所谓自身发热，包括可燃物本身内部的物理变化（辐射、吸附等）放热、化学变化（氧化、分解、化合、聚合、活性物质遇水等）放热、生物变化（发酵等）放热等各种方式。•②自燃点：在规定的条件下，可燃物质产生自燃的最低温度称为该物质的自燃点。•自燃点越低，越易引起自燃，其火灾危险性越大。•化工生产中，可燃物质靠近蒸气管道、加热或烘烤过度、化学反应的局部过热、在密闭容器中加热温度高于自燃点的可燃物一旦泄漏，均可发生受热自燃。•自热自燃的现象也很多。例如，暴露于空气中的黄磷在室温下即可自燃；浸渍在棉纱、木屑中的油脂很容易被空气氧化而发热自燃，硫化铁极易在空气中自燃；堆积的潮湿木屑、干草可能因细菌发酵生热引起自燃。•(4)爆燃和发火点•①爆燃(又称燃爆)：是火炸药或燃爆性气体混合物的快速燃烧。•一股燃料的燃烧由外界供给助燃剂。而火炸药或燃爆性气体混合物中，含有较丰富的氧元素或氧气等氧化剂，燃烧时无需外界的助燃剂参与反应，能发生自身燃烧反应。若非在特定条件下，其燃烧很容易转变为爆炸。例如，黑火药的燃烧爆炸；甲烷气(瓦斯)或煤尘与空气混合物发生的燃烧爆炸事故等即属此类。•②发火点：火炸药或燃爆性气体混合物发生爆炸时所需要的最低点火温度，称为该物质的发火点。由于从点燃到爆燃有个延滞期，通常都规定采用5s或5min作延滞期，以比较不同物质在相同延滞期下的发火点。•9.燃烧热值、燃烧温度和燃烧速度•(1)燃烧热值•单位质量或单位体积的可燃烧物质完全燃烧时所产生的热量。可燃性气体的热值单位常以J/m3表示，固体和液体的热值单位常以J/kg表示。不同物质燃烧时放出的热量不一样。•(2)燃烧温度•物质燃烧时的火焰温度称为燃烧温度。热值是影响燃烧温度的重要因素。•(3)燃烧速度•燃烧速度与燃烧反应的热值有密切的关系(但还取决于可燃、助燃物质的混合情况等因素)。在燃烧过程中只有某点的燃烧温度很高，当邻近各层混合物被加热达到燃点时，火才能扩展。燃烧时的加热强度决定于反应时所放出的热量及燃烧反应的速度。•影响燃烧速度的因素如下。•①同一种可燃固体物质的燃烧速度，取决于固体的比表面积，比表面积越大，则燃烧速度越快。同一种液体物质的燃烧速度，取决于液体表面积与蒸发速度，表面积大，蒸发速度快，则燃烧速度快。•②不同物质的燃烧速度，与物质的成分有关。若物质中含有低价态的碳、氢、硫、磷等可燃性元素越多，燃烧的速度就越快。如苯是由92.3％的碳和7.7％的氢组成，而乙醇是由52.2％的碳、13％的氢及34.8％的氧组成，所以乙醇的燃烧速度比苯稍慢。•③不同物质的燃烧速度同物质与氧化合的能力有关。若分子组成元素简单，易与氧化合，其燃烧速度就快。•通常气体的燃烧速度较液体、固体要快。气体扩散燃烧时，其燃烧速度取决于气体的扩散速度；而在混合燃烧时，燃烧速度也取决于本身的化学反应速度。气体的燃烧速度常以火焰传播速度来衡量。•液体的燃烧速度有两种表示方法：一种是燃烧的质量速度，即每平方米面积上1h烧掉的液体的质量；另一种是燃烧的直线速度，即单位时问内烧掉液体层的高度。•固体的燃烧速度一般小于气体和液体。不同的固体物质其燃烧速度有很大差别，如硝基化合物、含硝化纤维的制品等，本身含有不稳定的基团，燃烧是分解型的，较为剧烈，燃烧速度也很快。6.1.2爆炸基础知识•1.爆炸的概念和特征•爆炸是物质在短时间内从一种状态迅速转变为另一种状态，并在瞬间以对外作机械功的形式迅速释放出大量能量的现象。•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升高；③发出或大或小的响声，很多还伴随有发光；④周围介质发生振动或邻近物质遭受破坏。•2.爆炸的分类•(1)按照爆炸能量的来源、产生的原因和性质的不同分类•①核爆炸：指由原子核反应引起的爆炸。如原子弹、氢弹、中子弹的爆炸。•②物理(性)爆炸(某些文献中称为爆裂)：指仅由物理因素(如温度、压力等)变化而引起的爆炸。如设备内的液体或气体介质迅速膨胀，压力急剧上升并超过了设备所能承受的强度，致使容器破裂发生的爆炸；•③化学(性)爆炸：因物质发生激烈的化学反应而引起的爆炸。在发生化学爆炸的前后，物质的化学结构、性质和化学成分均发生了根本的变化。如炸药的爆炸；可燃气体、可燃液体蒸气和可燃粉尘与空气混合物的爆炸等。•化工行业中大量存在的是物理爆炸和化学爆炸。•(2)按所发生的化学变化不同分类•①简单分解爆炸，是简单分解爆炸物自身分解并放热而引起的爆炸。单纯的简单分解爆炸发生的化学反应是分解反应，不发生燃烧反应。•这类爆炸物大多是具有不稳定结构的化合物，爆炸所需热量可由自身分解时产生。如叠氮铅(PbN6)、乙炔银(Ag2C2)、碘化氮(NI3)等，这类物质爆炸危险性很大，受到摩擦、撞击、甚至轻微振动，即可能引起爆炸。爆炸后的产物若为可燃物，则遇氧化剂后可能会引发火灾或燃烧性的二次爆炸。•②复杂分解爆炸，是物质分子在分解反应的同时伴随有自身氧化还原燃烧反应的爆炸，燃烧所需的氧化剂由本身分解供给。含氧炸药(如苦味酸、梯恩梯、硝化棉等)的爆炸即属此类，这类物质的危险性较简单分解爆炸物稍低。•③爆炸性混合物爆炸，是可燃气体、可燃蒸气、可燃粉尘等可燃物单独或共同与氧化剂(如空气)按一定比例混合为爆炸性混合物，在点火源作用下，通过瞬间的燃烧反应而发生的爆炸。与一般气体燃烧过程相比，其主要区别在于燃烧速度极快。化工生产中发生的化学爆炸事故，绝大多数属于此类。•(3)按爆炸的扩散传播速度分类•①轻爆：爆炸传播速度为(数十厘米～数米)/s的爆炸过程。一般破坏力和声响不大。如无烟火药在空气中的快速燃烧；可燃气体混合物在接近爆炸浓度上限或下限时的爆炸等。•②爆炸：爆炸传播速度为(10m～数百米)/s的爆炸过程。爆炸点压力激增，有较大破坏力和震耳响声。可燃气体混合物在多数情况下的爆炸、被压火药遇火源引起的爆炸即属此类。•③爆轰：爆炸传播速度为(1000m～数千米以上)/s的爆炸过程。爆轰时突然引起极高压力，并产生超音速的冲击波。同时可发生“殉爆”(一种物质的爆炸冲击波引起邻近的爆炸性气体混合物、火炸药等发生爆炸的现象)。•(4)按爆炸的反应相分类•①气相爆炸。如：可燃气体混合物爆炸、气体热分解爆炸、可燃粉尘爆炸等。•②凝聚相爆炸。有两种。液相爆炸，包括聚合爆炸、液体爆炸品爆炸、过热液体爆炸等。固相爆炸，包括爆炸性物质的爆炸，固体物质混合、混融所引起的爆炸，由于电流过大所引起的电缆爆炸等。•3.燃烧性质的化学爆炸•各类化学爆炸中，除简单分解爆炸外，其余的复杂分解爆炸、爆炸性混合物爆炸等各种爆炸，从化学本质上看，都属于快速的燃烧反应引起的爆炸，所以都是燃烧性质的化学爆炸。•化工行业中的爆炸事故绝大多数都是这种燃烧性质的化学爆炸，其中尤以爆炸性混合物爆炸为最多。•(1)燃烧性质的化学爆炸与一般燃烧的相同点•燃烧性质的化学爆炸也是一种燃烧，因此它符合燃烧的本质要求，是同时伴有发光、放热的剧烈的氧化还原反应，具有燃烧的三个基本特征。•此类爆炸的发生同样必须具备燃烧的三要素，必须满足可燃物、助燃物、点火源三方面定性定量的充分必要条件。破坏其中的任何一个条件，就可以避免此类爆炸的发生。•(2)燃烧性质的化学爆炸与一般燃烧的不同点•不同点主要在于燃烧反应的速度。燃烧性质的化学爆炸的燃烧反应速度(即氧化速度)，远高于一般燃烧。例如1kg整块煤在空气中完全燃烧时需10min，而1kg煤气与空气混合后发生爆炸时，只需0.2s，两者的燃烧热值都是29307.6lkJ，但爆炸时产生的功率远大于燃烧。•(3)燃烧性质的化学爆炸与一般燃烧的辨证关系•同一物质在某种条件下可以燃烧，在另一种条件下可能爆炸。如汽油在敞口容器中能平稳燃烧，在闭口容器中则可能爆炸；煤块在空气中只能缓慢燃烧，磨成煤粉后与空气混合可发生粉尘爆炸。•并不是所有的燃烧都能成为爆炸。•4.爆炸极限•可燃气体、可燃蒸气或可燃粉尘与空气组成的混合物，当遇点火源时极易发生燃烧爆炸。但并非在任何混合比例下都能发生，而是必须在一定的浓度比例范围内才能发生。而且在此浓度范围内混合的比例不同，其燃烧爆炸的剧烈程度亦不同。例如，由一氧化碳与空气构成的混合气在火源作用下的燃爆试验情况见表6－1。•爆炸极限(也称燃烧极限)：可燃性气体、蒸气(含薄雾)或粉尘(含纤维尘)与空气(氧气或氧化剂)组成的混合物，在点火源作用下产生燃烧爆炸(足以使火焰蔓延)的可燃物最低或最高浓度，称为该可燃物的爆炸极限。其中最低浓度称为爆炸(浓度)下限