安全生产-第三章-燃烧、爆炸与消防

1、燃烧、爆炸与消防主要内容： 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

2、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

3、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

4、.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

5、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+5O2 4CO2+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

6、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+3O2 2CO2+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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、）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

13、闪点15。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

14、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

15、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

16、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

17、，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浓度时，遇火源就会燃烧或爆炸。这个遇火源

18、能够发生爆炸的浓度范围，称为爆炸极限。 爆炸极限通常用可燃气体在空气中的体积百分比（V%）表示其爆炸上、下限值。对可燃性粉尘，我们通常用单位体积内可燃性粉尘的质量（g/cm3）来表示其爆炸上、下限值。 一般石油产品蒸汽的爆炸范围约为1%6%。四个碳以下的气体爆炸范围大致在1.9%15%之间。爆炸极限的影响因素（1）温度（2）压力（3）氧含量（4）惰性气体（5）点火源（6）容器（7）湿度（8）物质的状态爆炸极限的实用意义（1）评价可燃性气体、液体和固体的爆炸危险性（2）确定可燃气体、液体和固体的生产、储存的火灾危险性分类（3）制定安全操作规程最小点火能 最小点火能是指能够引起粉尘云（或可燃气体与

19、空气混合物）燃烧（或爆炸）的最小火花能量。亦称为最小火花引燃能或者临界点火能。 对可燃气体和液体蒸汽而言，最小点火能对应4%的点燃概率。对可燃粉尘而言，最小点火能对应10%的点燃概率。 最小点火能数值越小，说明该物质越易被引燃。最小点火能试验装置燃烧和爆炸的关系 燃烧的主要特征是发光和发热，与压力无特别关系。爆炸的主要特征是压力的急剧上升和爆炸波（冲击波）的产生。燃烧和化学爆炸本质上都是氧化还原反应，但二者反应速度、放热速率和火焰传播速度都不同，前者比后者慢得多。例如：1千克煤块和1千克煤气燃烧的热值都是2931kJ，但前者以10分钟释放，后者爆炸只需要0.2秒，表现为缓慢燃烧和爆炸。燃烧和爆

20、炸的条件 燃烧和爆炸关系十分密切，有时难以将它们分开。在一定条件下，燃烧可以引起爆炸，爆炸也可以引起燃烧。事实上，在很多火灾爆炸事故案例中，火灾和爆炸是同时存在的。火灾与爆炸破坏作用一 火灾分酝酿期，发展期，猛烈期和衰灭期。火灾发生后，随着时间的延续，损失数量迅速增长，损失大约与时间的平方成比例，如火灾时间延长一倍，损失可能增加四倍。火灾与爆炸破坏作用二 爆炸则是猝不及防。可能仅在一秒种内爆炸过程已经结束，设备损坏、厂房倒塌、人员伤亡等巨大损失也将在瞬间发生。 爆炸破坏作用的大小与爆炸物的数量和性质、爆炸时的条件以及爆炸位置等因素有关。火灾与爆炸的破坏作用三爆炸的破坏形式：（1） 震荡作用（2

21、） 冲击波的破坏作用（3） 碎片冲击（4） 造成火灾（5） 造成中毒和环境污染第二部分 可燃物质的火灾爆炸危险性 建筑设计防火规范（GBJ16-87，2001年版）中对储存物品的火灾危险性分为五类 爆炸极限是评定气体火灾爆炸危险的主要指标 闪点是评定可燃液体火灾爆炸危险性的主要标志 燃点是评定固体物质火灾危险性主要标志气体物质的火灾爆炸危险性 爆炸极限是评定气体火灾爆炸危险的主要指标。 评定气体火灾爆炸危险性的参数还有自燃点、化学活泼性、密度、扩散性、可压缩性和受热膨胀性、腐蚀性、毒害性及带电性等等。液体物质的火灾爆炸危险性 闪点是评定液体火灾爆炸危险的主要指标。 此外，爆炸温度极限、饱和蒸汽

22、压、膨胀性、流动扩散性、相对密度、沸点、带电性和水溶性等也都影响其危险性。固体物质的火灾爆炸危险性 燃点是评定固体物质火灾危险性主要标志。 固体物质的火灾危险性主要取决于其熔点、燃 点、自燃点、比表面积及热分解性等。熔点、燃点、自燃点越低，危险性越大；固体物质的比表面积越大，危险性越大；固体物质受热分解温度越低，危险性越大。固体的火灾危险性，我们一般按照国家标准建筑设计防火规范中对储存物品的火灾危险性分类的要求进行分类。第三部分 防火防爆措施 根据物质燃烧爆炸原理，防止发生火灾爆炸事故 的基本原则是：（1） 控制可燃物和助燃物的浓度、温度、压力及混触条件，避免物料处于燃爆的危险状态。（2） 消

23、除一切足以导致起火爆炸的点火源。（3） 采取各种阻隔手段，阻止火灾爆炸事故灾害的扩大。火灾的定义 国家标准消防基本术语 第一部分 （GB/T5907-86）对火灾做以下定义： 火灾是指在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。燃烧的链式反应理论 苏联科学家谢苗诺夫提出链式反应理论 可燃物质或助燃物质先吸收能量而离解成为游离基，与其它分子相互作用形成一系列连锁反应，将燃烧热释放出来。 基于链式反应理论，我们得出防火防爆技术的基本理论：防止可燃物、助燃物和火源的同时存在或者避免它们的相互作用。控制可燃物的措施 控制可燃物，就是使可燃物达不到燃爆所需要的数量、浓度，或者使可燃物难燃化或用不燃材料取而

24、代之，从而消除发生燃爆的物质基础。 控制气态可燃物：加大浓度、密闭通风、隔离、置换检测等等； 控制液态可燃物：替代、稀释、加阻聚剂等； 控制固态可燃物：替代、防火涂料等。控制助燃物的措施 控制助燃物，就是使可燃性气体、液体、固体、粉体物料不与空气、氧气或其他助燃物接触，或者将它们隔离开来，即使有点火源作用，也因为没有助燃物参混而不致发生燃烧、爆炸。 密闭设备系统：连接形式、密封、管材、气密试验等等； 惰性气体保护：氮气保护（惰性化保护控制浓度通常比最低氧含量低4%，如：最低氧含量为10%，则将氧气控制在6%左右）； 隔绝空气：遇空气或受潮、受热极易自燃的物品，可以隔绝空气进行安全储存； 隔离储

25、存：混触会发生燃爆的物质要隔离储存。控制点火源的措施（1）明火：烟火、生产用火、机械排放火星、车辆排气管（2）高热物及高温表面：要防止易燃物料与高温设备、管道、机械外表面接触，高温表面要有完好的隔热保温处理。（3）电气火花：在爆炸危险场所必须根据物质的危险性正确选用不同的防爆电器，包括通讯设备。（4）静电火花：流速、接地、静止后检尺、防静电采样绳、人体静电、静电服装、孤立导体放电。（5）磨擦与撞击：润滑磨擦、防爆工具、不发火地面、带铁钉的鞋。（6）易燃物自行发热：硫化物的处理、油抹布的处理、煤的堆积。（7）绝热压缩：气瓶的阀门处严禁沾油。（8）化学反应热及光线和射线等：严禁在阳光下的曝晒，火灾

26、的辐射热、喷淋。火灾爆炸事故蔓延扩散的限制措施 限制火灾事故蔓延扩散的基本内容可以概括为如下几个方面：1、 考虑总体布局、厂址选择和厂区总平面的配置对限制灾害的要求；2、 建筑防火防爆的设计；3、 消防措施。1、 厂址选择与总平面布置（1）厂址选择（2）总平面布置按使用功能，合理分区布置a 生产车间及生产工艺装置区；b 原料及成品储放区；c 辅助设施区；d 管理区；e 生活区；厂内交通路线的规划；a 道路出入口至少设两处，并处在不同方位b 厂内道路应尽可能环形布置，道路宽度原则上应使两车对开错车c 消防通道的设置（3）防火间距：留有足够的防火间距，目的在于防止火灾的蔓延以减少灾害损失。2、 建筑防火防爆的设计 根据生产及储存的可燃物