化工安全工程概论--第四章

•第一节燃烧要素和燃烧类别•第二节燃烧过程和燃烧原理•第三节燃烧的特征参数•第四节爆炸及其类型•第五节爆炸极限理论及计算•第六节燃烧性物质的贮存和运输•第七节爆炸性物质的贮存和销毁•第八节燃烧和爆炸事故的调查与分析•第九节火灾爆炸危险与防火防爆措施•第十节有火灾爆炸危险物质的加工处理•第十一节燃烧爆炸敏感性工艺参数的控制•第十二节火灾和爆炸的局限化措施•第十三节灭火剂与灭火设施第四章燃烧和爆炸与防火防爆安全技术ZHENGZHOUUNIVERSITY一、燃烧概述熟练掌握：燃烧的概念，燃烧的三个基本要素。1、燃烧的定义：燃烧是可燃物质（气体、液体或固体燃料）与氧或氧化剂相互作用而发生光和热的化学反应。其特点是放热、发光、生成新物质。2、燃烧条件（燃烧三要素）（1）可燃物质；（2）助燃物质；（3）能源。第一节燃烧要素和燃烧类别ZHENGZHOUUNIVERSITY只有三个要素同时具备并彼此相互作用，且各要素均达到一定的限值，燃烧才会发生和持续进行。因此，一切防火防爆的消防措施都是根据物质的性质和生产条件，阻止燃烧的三个条件同时存在、相互结合和相互作用。第一节燃烧要素和燃烧类别ZHENGZHOUUNIVERSITY二、燃烧要素掌握：燃烧的三个基本要素的内涵。1、燃料（可燃物质）•物质按燃烧性质可分为可燃物质、难燃物质和不可燃物质三类。•凡能与空气、氧气或其它氧化剂发生剧烈氧化反应的物质，均可称为可燃物质。•可燃物质按物理状态可分为气态、液态和固态3种。•液体的闪点是火险的标志。第一节燃烧要素和燃烧类别ZHENGZHOUUNIVERSITY•排除潜在火险：–密封罐装–置于耐火建筑中–通风–气体浓度监测第一节燃烧要素和燃烧类别ZHENGZHOUUNIVERSITY2、氧和热•可燃物与氧气、空气隔离•必要时惰性气保护3、火源①明火；②电源；③过热；④热表面；⑤自燃；⑥电器火花；⑦雷电与静电；⑧摩擦与撞击。第一节燃烧要素和燃烧类别ZHENGZHOUUNIVERSITY三、燃烧形式了解：燃烧的基本形式•均相燃烧（g-g)与非均相燃烧(l-g\s-g)•混合燃烧与扩散燃烧(g-g)•蒸发燃烧、分解燃烧、表面燃烧(l-g\s-g)•完全燃烧与不完全燃烧第一节燃烧要素和燃烧类别ZHENGZHOUUNIVERSITY四、燃烧类别、类型及其特征参数•了解燃烧的类别及相应的防火、灭火措施；•了解燃烧的类型及相应的防火、灭火措施；•熟练掌握闪点、燃点（着火点）、自燃点的概念及其消防指导意义。1、易燃物质燃烧类别A类：有机固体（木材、纸张、纤维制品等普通可燃物质）B类：有机液体（石油制品、油脂等易燃液体）C类：供电设备（电气火灾）D类：可燃金属（金属燃烧）第一节燃烧要素和燃烧类别ZHENGZHOUUNIVERSITY2、燃烧类型及其特征参数•燃烧类型（按起因分）：闪燃、点燃、自燃（1）闪燃和闪点可燃液体表面的蒸气与空气形成的混合可燃气体遇到火源时会发生瞬间燃烧，出现瞬间火苗或闪火，这种现象称为闪燃。引起闪燃的最低温度称为闪点。一些液体的闪点如附表1所示。第一节燃烧要素和燃烧类别ZHENGZHOUUNIVERSITY附表1一些可燃液体的闪点与自然点ZHENGZHOUUNIVERSITY液体名称闪点/℃自然点/℃液体名称闪点/℃自然点/℃甲醇11455苯11.1555乙醇14422甲苯4.4535丙醇15405邻二甲苯72463乙醚-45170间二甲苯25525丙酮-10-对二甲苯25525汽油28510~530乙苯15430煤油28~45380~425环己烷-20.5260轻柴油45~120350~380冰醋酸38-………………•各种可燃液体闪点的高低，可确定它们火灾危险性的程度，闪点越低，火灾的危险性越大，等级也就越高。•在化工安全生产中根据闪点的高低，确定易燃和可燃液体的生产、加工、储存和运输的火灾危险性，进而针对其火险的大小，采取相应的防火、防爆措施。•火灾危险分级在绪论中已经提及到，是按照爆炸极限、闪点分为甲、乙、丙、丁、戊等五类。第一节燃烧要素和燃烧类别ZHENGZHOUUNIVERSITY（2）点燃和燃点（着火点）当外来火源或灼热物质与可燃物接近时，而开始持续燃烧的现象叫着火。使可燃物质开始持续燃烧的最低温度，称为该物质的着火点或燃点。物质燃点的高低，反映出该物质火灾危险性的大小，物质的燃点愈低，愈容易着火，火灾的危险性愈大。第一节燃烧要素和燃烧类别ZHENGZHOUUNIVERSITY（3）自燃和自燃点可燃物质不须火源靠近便能自行着火的现象叫自燃。可燃物质发生自燃的最低温度称为自燃点。•自燃现象可分为受热自燃与自热自燃。•不同物质自燃点不同，可燃物质的自燃点愈低，发生火灾的危险性愈大。第一节燃烧要素和燃烧类别ZHENGZHOUUNIVERSITY•了解燃烧过程、活化能理论、过氧化物理论、连锁反应理论。•熟练掌握P75图4-1。第二节燃烧过程和燃烧原理ZHENGZHOUUNIVERSITY了解：燃烧温度、速率、燃烧热等概念。•影响燃烧速度的因素（1）同一可燃物质的燃烧速度决定于燃烧面积与体积之比，在相同体积下，燃烧表面积愈大，燃烧速度愈快。（2）燃烧物质与氧化合的能力。氧化能力愈大，燃烧速度愈快。汽油蒸发快，比较容易与氧化合，它的燃烧速度比重油快。（3）决定燃烧物中碳、氧、硫、磷等可燃物的元素的含量，含量愈多燃烧速度愈快。如石油含碳、氢约为96-99.5%，乙醇含碳、氢约为65.2%，所以石油燃烧速度大于乙醇。参见P77、P78第三节燃烧的特征参数ZHENGZHOUUNIVERSITY•爆炸：物质从一种状态迅速转变成另一种状态，并在瞬间放出大量能量，同时产生巨大声响的现象（化学爆炸）。爆炸也可视为气体或蒸汽在瞬间剧烈膨胀的现象（物理爆炸）。•气体爆炸：是指可燃气体、液体蒸汽和空气的混合物发生的爆炸。•粉尘爆炸：粉尘和空气的混合物发生的爆炸。•熔盐池爆炸：例如熔盐池进水。第四节爆炸及其类型ZHENGZHOUUNIVERSITY•爆炸的破坏作用：（1）震荡作用；（2）冲击波（3）碎片冲击；（4）造成火灾•爆炸的威力是巨大的。在遍及爆炸起作用的整个区域内，有一种令物体震荡、使之松散的力量。爆炸发生时，爆炸力的冲击波最初使气压上升，随后气压下降使空气振动产生局部真空，呈现出所谓的吸收作用。由于爆炸的冲击波呈升降交替的波状气压向四周扩散，从而造成附近建筑物的震荡与破坏。第四节爆炸及其类型ZHENGZHOUUNIVERSITY•爆炸极限：是指可燃气体、蒸汽或粉尘和空气的混合物能发生爆炸的浓度范围。•爆炸下限和上限：发生爆炸的最低浓度和最高浓度。•几种容易爆炸的物质在大气压下的爆炸上限和下限（P84表4-7）：•物质名称爆炸下、上限（体积浓度%）•汽油蒸汽1.06.0•氢气4.074.2•天然气（甲烷）5.015.0第五节爆炸极限理论及计算ZHENGZHOUUNIVERSITY•物质的爆炸范围越宽，越容易发生爆炸。因此一些燃烧或氧化反应，可燃物的浓度必须控制在爆炸范围以外。•爆炸极限的计算参见P87。第五节爆炸极限理论及计算ZHENGZHOUUNIVERSITY•一、燃烧性物质的贮存安全•1．贮存安全的一般要求•燃烧性气体不得与助燃物质、腐蚀性物质共同贮存。如氢、乙炔、等易燃气体不得与氧、压缩空气、氧化二氯等助燃气体混合贮存，易燃气体与助燃气体一旦泄漏，就会形成危险的爆炸混合物。•燃烧性液体较易挥发，其蒸气和空气以一定比例混合，会形成爆炸性混合物。故燃烧性液体应该贮存于通风良好的清凉处，并与明火保持一定距离。严禁烟火。•燃烧性固体着火点较低，燃烧时多数都能释放出大量有毒气体。所以燃烧性固体贮存库，应该干燥、清凉、有隔热措施、忌阳光曝晒。•自燃性物质有不稳定的性质，在一定的条件下会自发燃烧，可以引发其他燃烧性物质的燃烧。故自燃性物质不能与其他燃烧性物质共同贮存。•燃烧性物质的装卸与运输参见P92第六节燃烧性物质的贮存和运输ZHENGZHOUUNIVERSITY•爆炸性物质必须贮存在专用仓库内。贮存条件应该是既能保证爆炸物安全．又能保证爆炸物功能完好。贮存温度、贮存湿度、贮存期、出厂期等，对爆炸物的性能都有重要的影响。爆炸性物质贮存时，必须考虑上述爆炸物本身存在的状况。同时，爆炸性物质是巨大的危险源，贮存时必须考虑其对周边安全的影响。所以对于贮存仓库的位置、要有严格的要求。第七节爆炸性物质的贮存和销毁ZHENGZHOUUNIVERSITY•除起爆器材和起爆剂以外的绝大多数爆炸性物质，推荐采用焚烧销毁。焚烧时，选择不会危及人身和财产的焚烧地点。焚烧地点与建筑物、交通要道以及任何可能会有人员暴露的地方，必须保持足够的安全距离。•各类爆炸物销毁时，都应该禁绝烟火，防止爆炸物提前引燃。•严禁起爆剂混入待焚毁的爆炸物中。•一次只能焚毁一种爆炸物，高爆炸性物质不得成箱或成垛焚毁。•硝化甘油、特别是胶质硝化甘油，点火前过热会增加爆炸敏感度。每次普通硝化甘油的焚毁量不应该超过45kg，胶质硝化甘油则不应该超过4.5kg。第七节爆炸性物质的贮存和销毁ZHENGZHOUUNIVERSITY•对于任何事故的调查，在确定事故致因之前，都必须尽可能多的收集证据。•经过时间考验受到高度评价的正规调查程序包括以下七个步骤：(1)调查授权；(2)事故初步了解；(3)事故前实际情况调查；(4)事故损坏检查；(5)探访证人；(6)研究和分析，(7)准备调查报告。•步骤(1)、(2)和(3)应该循序进行。步骤(4)、(5)和(6)不需要排定任何特别的顺序，可以在这三个标题下分别进行。随着调查的进展，就可以开始步骤(7)的工作。前面步骤的进一步信息，应该不断补充进去。第八节燃烧和爆炸事故的调查与分析ZHENGZHOUUNIVERSITY引发事故的危险有害因素：人、机、料、法、环人：人的过失行为；机：机器、设备的危险状态；料：物料的危险特性；法：安全生产责任制、安全操作规程、管理制度等管理软件的实用性与完善程度环：环境影响。第九节火灾爆炸危险与防火防爆措施ZHENGZHOUUNIVERSITY•为了安全生产、防止事故的发生和减少事故发生后的损失，而采取的方法、手段、规定、制度、技术和做法等。包括：–安全技术措施–安全管理措施–应按措施等级顺序选择安全措施（直接的、间接的、指示性的、管理的）–应按消除危害、预防事故、减弱风险、隔离危害、使用连锁装置和警告的顺序。第九节火灾爆炸危险与防火防爆措施ZHENGZHOUUNIVERSITY•安全技术措施等级顺序•①直接安全技术措施•具有本质安全性能•②间接安全技术措施•采用安全防护装置•③指示性安全技术措施•检测报警装置、警示标志•④管理性安全技术措施•采用安全操作规程、安全教育、培训和个体防护用品等第九节火灾爆炸危险与防火防爆措施ZHENGZHOUUNIVERSITY•根据安全技术措施等级顺序的要求，应遵循以下具体原则：•①消除：尽可能从根本上消除危险、有害因素；如采用无害化工艺技术，生产中以无害物质代替有害物质、实现自动化作业、遥控技术等；•②预防：当消除危险、有害因素有困难时，可采取预防性技术措施，预防危险、危害的发生；如使用安全阀、安全屏护、漏电保护装置、安全电压、熔断器、防爆膜、事故排放装置等。•③减弱：在无法消除危险、有害因素和难以预防的情况下，可采取减少危险、危害的措施；如局部通风排毒装置、生产中以低毒性物质代替高毒性物质、降温措施、避雷装置、消除静电装置、减振装置、消声装置等；第九节火灾爆炸危险与防火防爆措施ZHENGZHOUUNIVERSITY•④隔离：在无法消除、预防、减弱的情况下，应将人员与危险、有害因素隔开和将不能共存的物质分开；如遥控作业、安全罩、防护屏、隔离操作室、安全距离、事故发生时的自救装置（如防护服、各类防毒面具）等；•⑤连锁：当操作者失误或设备运行一旦达到危险状态时，应通过连锁装置终止危险、危害发生；•⑥警告：在易发生故障和危险性较大的地方，配置醒目的安全色、安全标志；必要时设置声、光或声光组合报警装置。