第四章-防火防爆技术

第四章防火防爆技术第一节燃烧与爆炸第二节防火防爆技术第三节火灾扑救知识1第一节燃烧与爆炸一、燃烧的基础知识1、什么是燃烧？燃烧是一种复杂的物理化学过程。同时伴有发光、发热激烈的氧化反应。其特征是发光、发热、生成新物质。22、燃烧的条件（1）可燃物质

凡能与空气、氧气或其他氧化剂发生剧烈氧化反应的物质，都可称为可燃物质。

可燃物质种类繁多，按物理状态可分为气态、液态和固态三类。3（2）助燃物质

凡是具有较强的氧化能力，能与可燃物质发生化学反应并引起燃烧的物质均称为助燃物。

4（3）点火源

引起可燃物质燃烧的能源均可称之为点火源。

常见的点火源有明火、电火花、炽热物体等。

5注意：

1、可燃物、助燃物和点火源是导致燃烧必要非充分条件。上述“三要素”同时存在，燃烧能否实现，还要看是否满足量上的要求。在燃烧过程中，当“三要素”的量发生改变时，也会使燃烧速度改变甚至停止燃烧。

2、对于已经进行着燃烧，若消除三要素中的一个条件或者其数量有足够的减少，燃烧便会终止，这是灭火的基本原理。63、燃烧过程7

可燃物质的燃烧都有一个过程，这个过程随可燃物质的状态不同其燃烧过程也不同。气体最易燃烧，只要达到其氧化分解所需的热量便能迅速燃烧。可燃液体燃烧并不是液相与空气直接燃烧，而是先蒸发为蒸汽，蒸汽再于空气混合而燃烧。可燃固体二类：1、简单物质，受热时熔化、蒸发与空气混合物燃烧。2、复杂物质，则先受热分解出可燃气体和蒸汽，然后与空气混合而燃烧，并留下若干固体残渣。8

所以，根据可燃物质燃烧状态不同，燃烧有气相和固相两种情况。气相燃烧是指在进行燃烧反应过程中，可燃物和助燃物均为气体，这种燃烧的特点是有火焰产生的，它是一种最基本的燃烧。固相燃烧是指在燃烧过程中，可燃物质为固态，这种燃烧亦称为表面燃烧，特征是燃烧时没有火焰产生，只呈现光和热。有些特殊物质燃烧既有气相燃烧，也有固相燃烧，如煤。要点：1、气体最容易燃烧。2、任何可燃物的燃烧都必须经过氧化分解、着火、和燃烧三个阶段。94、燃烧的类型

根据燃烧的起因不同，燃烧可分为闪燃、着火、自燃三类。（1）闪燃与闪点

闪燃：可燃液体的蒸发（包括可升华固体的蒸气）与空气混合后，遇到明火而引起瞬间（延续时间少于5S）燃烧。闪点：液体能发生闪燃的最低温度，称为该液体的闪点。知识点：闪燃往往是着火的先兆，可燃液体的闪点越低，越易着火，火灾危险性越大。能蒸发出蒸气的固体，也会发生闪燃现象，如石蜡、萘等。10(2)自燃与自燃点（3）着火与着火点（燃点）

着火：可燃物质在有足够助燃物（如充足的空气、氧气）的情况下，有点火源作用引起的持续燃烧现象。

着火点：使可燃物质发生持续燃烧的最低温度。

知识点：燃点越低，越容易着火。

可燃物质受热升温而不需明火作用就能自行着火燃烧的现象.

自燃点:可燃物质发生自燃的最低温度。

知识点：自燃点越低，则火灾危险性越大。11（4）可燃液体的闪点与燃点的区别

A、在燃点时燃烧不仅是蒸气，而且液体（即液体已达到燃烧温度，可提供保持稳定燃烧蒸气）。

B、在闪点时移去火源后，闪燃就熄灭；而在燃点时则能继续燃烧。

知识点：控制可燃物质的温度在燃点以下是预防发生火灾的措施之一。用冷却法灭火，其原理就是将燃烧物质的温度降低到燃点以下，使燃烧停止。12二、爆炸的基础知识

爆炸:指物质在瞬间以机械功的形式释放出大量气体和能量的现象。131、爆炸的分类1）按爆炸能量来源分

a.物理爆炸

指由物理因素（如温度、体积、压力）变化而引起的爆炸现象。如锅炉爆炸。14

b.化学性爆炸

指使物质在短时间内完成化学反应，同时产生大量气体和能量而引起的爆炸现象。

物质的化学成分和化学性质在化学爆炸后均发生了质的变化。

c.核爆炸152）按爆炸的瞬时燃烧速度分

①轻爆

物质爆炸时的燃烧速度为每秒数米，爆炸时无多大破坏力，声响也不大。

②爆炸

物质爆炸时的燃烧速度为每秒数十几米至数百米，爆炸时能在爆炸点引起压力激增，有较大的破坏力，有震耳的声响。

③爆轰

物质爆炸的燃烧速度为每秒1000~7000m。爆轰时的特点是突然引起极高压力，并产生超音速的“冲击波”。

162、化学性爆炸物质

依照爆炸时所进行的化学变化，化学性爆炸物质可分为以下几种：

1）简单分解的爆炸物

这类物质在爆炸时分解为元素，并在分解为元素的反应过程中产生热量。

17（2）复杂分解的爆炸物

这类物质包括各种含氧炸药，其危险性较简单分解的爆炸物稍小。含氧炸药在发生爆炸时伴有燃烧反应，燃烧所需的氧由物质本身分解供给。如苦味酸、TNT、烟花爆竹等都属于此类。

18

3）爆炸性混合物

是指由可燃物质与助燃物质组成的爆炸物质。所有可燃气体、蒸气和可燃粉尘与空气(或氧)组成的混合物均属此类。194、爆炸极限（1）可燃气体、蒸汽或可燃粉尘与空气组成的混合物，并不是在任何浓度下都会燃烧或爆炸，而且必须在一定的范围内才能发生燃烧和爆炸。混合的比例不同，爆炸的危险程度也不同。

爆炸上限:空气中可燃性气体，蒸气或薄雾的浓度，高于该浓度就不能形成爆炸性气体环境。爆炸下限:空气中可燃性气体，蒸气或雾的浓度，低于该浓度就不能形成爆炸性气体环境.20

可燃物质(可燃气体、蒸气和粉尘)与空气(或氧气)必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限，或爆炸浓度极限。可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为爆炸下限和爆炸上限，这两者有时亦称为着火下限和着火上限。21

在低于爆炸下限和高于爆炸上限浓度时，既不爆炸，也不着火。这是由于前者的可燃物浓度不够，过量空气的冷却作用，阻止了火焰的蔓延；而后者则是空气不足，导致火焰不能蔓延的缘故。当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度时，具有最大的爆炸威力(即根据完全燃烧反应方程式计算的浓度比例)。爆炸极限：H2是4%-75%CH4是5%-15%CO是12.5%-74%液化石油气1.7%-9.7%。

22

爆炸极限的单位气体或蒸气的爆炸极限的单位，是以在混合物中所占体积的百分比(％)来表示的，如氢与空气混合物的爆炸极限为4％～75％。可燃粉尘的爆炸极限是以混合物中所占体积的质量比g／m3来表示的，例如铝粉的爆炸极限为40g／m3。

知识点：可燃物质混合物的爆炸下限越低，爆炸极限范围越宽，其爆炸的危险性越大。注意：但在爆炸上限的混合物决不是安全的，因为，一旦补充进空气就具有了危险性。23（2）影响爆炸的因素

平时所查到的数据是在常温常压下的爆炸极限。

爆炸极限会随着温度、压力及其他因素发生变化时，发生变化。

知识点如下：A、温度：一般情况下，爆炸性混合物的原始温度越高，爆炸极限范围越大，所以，温度升高会使爆炸的危险性增大。

B、压力：一般情况下，压力越高，爆炸极限范围越大，尤其爆炸上限显著提高。所以，减压操作，有利于减少爆炸的危险性。24C、惰性介质：一般情况，加入可以缩小爆炸极限范围，当其浓度高到一定数值时可使混合物不发生爆炸。D、杂物：影响复杂，有时少量混入，会引起剧烈爆炸。如：H2S混入（少量）会降低水煤气在空气混合物中的燃点，更易爆炸。E、容器：大小有关。越小，混合物的爆炸极限范围则越低。临界直径或最大灭火间距：指容器直径或火焰通道小到一定数值时，火焰不能蔓延，可消除爆炸危险。这时容器直径为临界直径。25

F、氧含量：混合物中含氧量增加，爆炸极限范围扩大，尤其是爆炸上限显著提高。

G、点火源：它的能量、热表面的面积，点火源与混合物的作用时间等均对爆炸极限有影响。各种爆炸性混合物都有一个最低引爆能量，即点火能量。它是混合物爆炸危险性的一项重要参数。

知识点：爆炸性混合物的点火能量越小，其燃烧爆炸性越大。265、粉尘爆炸（1）粉尘爆炸是粉尘粒子表面和氧作用的结果。形成过程：当粉尘表面达到一定温度时，由于热分解或干馏作用，粉尘表面释放出可燃气体，这些气体与空气形成爆炸性混合物，而发生爆炸。实质：粉尘爆炸是气体爆炸。粉尘表面温度升高的原因是热辐射的作用。27（2）影响因素知识点：A、物质化学反应：

燃烧热越大的粉尘越易引起爆炸。氧化速度越大的粉尘越易引起爆炸。越易带静电的粉尘越易引起爆炸。粉尘所含的挥发度越大越易引起爆炸。B、粉尘颗粒大小：

比表面积越大，化学活性越强，燃点越低，粉尘爆炸下限越小，爆炸危险性越大。爆炸粒径范围在：0.1—100um左右。28C、粉尘的悬浮性：粉尘悬浮性越好，在空气中停留时间越长，爆炸危险性越大。悬浮性与颗粒大小、密度、形态等因素有关。D、空气中粉尘的浓度：表示mg/m3

粉尘爆炸也有一定的浓度范围，即爆炸上下限，一般只表示下限。爆炸极限范围越宽，其爆炸的危险性越大。29第二节防火防爆技术一、火灾爆炸的危险性分析1、物质火灾危险性的评定1）气体评定主要指标：爆炸极限、自燃点气体的爆炸极限范围大，爆炸下限越低，其火灾爆炸危险性越大；气体的自燃点越高，火灾爆炸危险性越小。303）固体评定主要指标：熔点、燃点、自燃点、比表面积、热分解性固体的燃点，自燃点，熔点越低，危险性越大；同样的物质，比表面积大，危险性大；固体物质受热分解温度低，危险性大。

2）液体评定主要指标：闪点、爆炸温度极限闪点越低，越容易起火燃烧；爆炸极限范围越大，危险性越大；爆炸温度极限越低，危险性越大。31二、化工生产中火灾爆炸危险化工生产中的火灾爆炸危险性分为五类：甲、乙、丙、丁、戊。生产或贮存物品的火灾危险性分类，是确定建构筑物的耐火等级、布置工艺装置、选择电气设备类型以及采取防火防爆措施的重要依据。32类别特征甲闪点<28℃的易燃液体；爆炸下限<10％的可燃气体；常温下能自行分解或在空气中氧化即能导致自燃或爆炸的物质；常温下受到水或空气中水蒸汽的作用，能产生可燃气体并能引起燃烧或爆炸的物质；遇酸、受热、撞击、摩擦以及遇有机物或硫磺等易燃无机物，极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂；受撞击、摩擦、或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质；在压力容器内物质本身温度超过自燃点的生产。乙28℃<闪点<60℃的易燃、可燃液体；爆炸下限≥10％的可燃气体；助燃气体和不属于甲类的氧化剂；不属于甲类的化学易燃危险固体；能与空气形成爆炸性混合物的浮游状态的可燃纤维或粉尘，闪点≥60℃的液体雾滴。丙闪点≥60℃的易燃液体；可燃固体。丁对非燃烧物质加工，并在高热或熔化状态下经常产生辐射热、火花、火焰的生产；用气体、液体、固体作为燃料或将气体、液体进行燃烧做其他用的生产；常温下使用或加工难燃烧物质的生产。戊常温下使用或加工非燃烧物质的生产。表火灾爆炸危险性分类33类别特征分级特征1有可燃气体或易燃液体蒸汽爆炸危险的场所0区1区2区正常情况下能形成爆炸性混合物的场所正常情况下不能形成但不正常情况下能形成爆炸性混合物的场所不正常情况下整个空间形成爆炸性混合物可能性较小的场所2有可燃粉尘或可燃纤维爆炸危险的场所10区11区正常情况下能形成爆炸性混合物的场所仅在不正常情况下能形成爆炸性混合物的场所3有火灾危险性的场所21区22区23区生产过程中，生产、使用、贮存和输送闪点高于场所环境温度的可燃液体，在数量和配置上能引起火灾的场所生产过程中，不可能形成爆炸性混合物的可燃性混合物的可燃粉尘或可燃纤维在数量和配置上能引起火灾的场所有固体可燃物质在数量和配置上能引起火灾的场所表爆炸和火灾危险场所的区域划分34三、点火源的控制

点火源指能够使可燃物与助燃物(包括某些爆炸性物质)发生燃烧或爆炸的能量来源。根据产生能量的方式的不同，点火源可分成八类：明火、高温物体、电火花及电弧、静电火花、撞击与摩擦、绝热压缩、光线照射与聚焦、化学反应放热。1、明火的点燃及其控制对策351)加热用火的控制加热易燃液体时，应尽量避免采用明火；如果必须采用明火，则设备应严格密闭，并定期检查，防止泄漏。工艺装置中明火设备的布置，应远离可能泄漏的可燃气体或蒸汽(气)的工艺设备及贮罐区；在积存有可燃气体、蒸气的地沟、深坑、下水道内及其附近，没有消除危险之前，不能进行明火作业。362)检修用火的控制

有火灾爆炸危险的厂房内，应尽量避免焊割作业，必须进行切割或焊割作业时，应严格执行动火安全规定。3)流动火花和飞火的控制安装火星熄灭器禁火区域严禁吸烟烟囱和排废气火炬要有足够高度易燃易爆车间禁止穿不符合静电安全要求的化纤工作服372、摩擦与撞击

原因：摩擦受热而起火，撞击产生火花。生产时注意：1、设备应保持良好的润滑。2、搬运可燃物严禁撞击。3、防止铁器落入搅拌缸、反应器中而产生火花。4、防爆场所严禁穿带钉的鞋。5、禁止使用铁制工具，一般多用钢和铝制品。383、高温物体及其控制对策所谓高温物体一般是指在一定环境中向可燃物传递热量，能够导致可燃物着火的具有较高温度的物体。39对高温物体的常见控制对策1）铁皮烟囱应避免烟囱靠近可燃物，烟囱通过可燃材料时应用耐火材料隔离。402）发动机排气管

在汽车进入棉、麻、纸张、粉尘等易燃物品储存场所时，应保证路面清洁，防止排气管高温表面点燃易燃物品。413）烟头在储运或加工易燃物品的场所，应采取有效的管理措施，设置"禁止吸烟"安全标志，严防有人吸烟，乱扔烟头。424）焊割作业金属熔渣

在动火焊接检修设备时，应办理动火证。动火前应撤除或遮盖焊接点下方和周围的可燃物品和设备，以防焊接飞散出的熔渣点燃可燃物。435）照明灯在有易燃物品的场所，照明灯下方不应堆放易燃物品；在散发可燃气体和可燃蒸气的场所，应选用防爆照明灯具。444、电火花及其控制对策常见的电火花有：电气开关开启或关闭时发出的火花、短路火花、漏电火花、接触不良火花、继电器接点开闭时发出的火花、电动机整流子或滑环等器件上接点开闭时发出的火花、过负荷或短路时保险丝熔断产生的火花、电焊时的电弧、雷击电弧、静电放电火花等。452、防静电火花的主要对策1)采用导电体接地消除静电。2)在爆炸危险场所，可向地面洒水或喷水蒸气等，通过增湿法防止电介质物料带静电。3)绝缘体(如塑料、橡胶)中加入抗静电剂，使其增加吸湿性或离子性而变成导电体，再通过接地消除静电。46四、火灾爆炸危险物质的处理

为了防火防爆安全，对火灾爆炸危险性比较大的物料，应该采取安全措施。应首先考虑通过工艺改进，用危险性小的物料代替火灾爆炸危险性比较大的物料。如果不具备上述条件，则应该根据物料的燃烧爆炸性能采取相应的措施，如密闭或通风、惰性介质保护、降低物料蒸气浓度、减压操作以及其他能提高安全性的措施。471、用难燃或不燃溶剂代替可燃溶剂在萃取、吸收等单元操作中，用燃烧性能较差的溶剂代替易燃溶剂，会显著改善操作的安全性。482、根据燃烧性物质的特性分别处理遇空气或遇水燃烧的物质，应该隔绝空气或采取防水、防潮措施，以免燃烧或爆炸事故发生。燃烧性物质不能与性质相抵触的物质混存、混用；遇酸、碱有分解爆炸危险的物质应该防止与酸碱接触；燃烧性液体或气体，根据它们的闪点、爆炸范围、扩散性等采取相应的防火防爆措施。493、密闭和通风措施1）密闭措施2）通风措施504、惰性介质的惰化和稀释作用1）惰性气体保护作用2）惰性气体用量515、危险物处理对排出的易燃易爆物进行严格控制。52五、工艺参数的安全控制1、反应温度控制1）控制反应温度a、夹套冷却、内蛇管冷却等；b、稀释剂回流冷却c、惰性气体循环冷却e、采用一些特殊结构的反应器或在工艺上采取一些措施。f、加入其他介质，如通入水蒸气带走部分反应热。532）防止搅拌中断加料前必须开动搅拌，防止物料积存。生产过程中，若由于停电、搅拌机械发生故障等造成搅拌中断时，加料应立即停止，并且应当采取有效的降温措施。对因搅拌中断可能引起事故的反应装置，应当采取防止搅拌中断的措施。543）正确选择传热介质（1）避免使用性质与反应物料相抵触的介质（2）防止传热面结垢（3）传热介质使用安全552、投料控制1）投料速度控制2）投料配比3）投料顺序4）原料纯度5）投料量6）过反应的控制563、溢料和泄漏的控制1）溢料控制稳定加料量，平稳操作。在工艺上可采取真空消泡的措施，通过调节合理的真空度来消除泡沫。在工艺允许的情况下加入消泡剂消减泡沫。在配料操作中可通过调节配料温度和配料糟的搅拌强度。572）泄漏的控制为杜绝跑、冒、滴、漏，须加强操作人员和维修人员的责任心和技术培训，稳定工艺操作，提高检修质量，保证设备完好率，降低泄漏率。防止误操作。584、压力的控制5、自动控制与安全保护装置1）自动控制自动控制系统按其功能分为以下四类：a、自动检测系统b、自动调节系统c、自动操纵系统d、自动讯号、联锁和保护系统592）安全保护装置（1）信号报警装置在化学工业生产中，可配置信号报警装置，情况失常时发出警告，以便及时采取措施消除隐患。报警装置与测量仪表连接，用声、光或颜色示警。（2）保险装置保险装置在危险状态下自动消除危险或不正常状态。60（3）安全联锁装置联锁就是利用机械或电气控制依次接通各个仪器和设备，使之彼此发生联系，达到安全运行的目的。安全联锁装置是对操作顺序有特定安全要求、防止误操作的一种安全装置，有机械联锁和电气联锁。61六、火灾及爆炸蔓延的控制1、隔离、露天布置、远距离操纵（1）分区隔离在总体设计时，应慎重考虑危险车间的布置位置。危险车间与其他车间或装置应保持一定的间距，充分估计相邻车间建筑物可能引起的相互影响。对个别危险性大的设备，可采用隔离操作和防护屏的方法使操作人员与生产设备隔离。62（2）露天布置为了便于有害气体的散发，减少因设备泄漏而造成易燃气体在厂房内积聚的危险性，宜将此类设备和装置布置在露天或半露天场所。对于露天安装的设备，应考虑气象条件对设备、工艺参数、操作人员健康的影响，并应有合理的夜间照明。63（3）远距离操纵

在化工生产中，大多数的连续生产过程，都应进行远距离操纵。对热辐射高的设备及危险性大的反应装置，也应采取远距离操纵。远距离操纵主要由机械传动、气压传动、液压传动和电动操纵。642、防火与防爆安全装置1）阻火装置阻火设备包括阻火器、安全液封和单向阀等，其作用是防止外部火焰窜入有燃烧爆炸危险的设备、容器和管道，或阻止火焰在设备和管道间蔓延和扩散。65（1）阻火器

阻火器的作用是防止外部火焰窜入存有易燃易爆气体的设备、管道内或阻止火焰在设备、管道间蔓延。阻火器是应用火焰通过热导体的狭小孔隙时,由于热量损失而熄灭的原理设计制造。66（2）安全液封安全液封的阻火原理是液体封在进出口之间，一旦液封的一侧着火，火焰都将在液封处被熄灭，从而阻止火焰蔓延。一般安装在气体管道与生产设备或气柜之间，一般用水作为阻火介质。常用的安全液封有敞开式和封闭式两种。67（3）水封井水封井是安全液封的一种，使用在散发可燃气体和易燃液体蒸气等油污的污水管网上，可防止燃烧、爆炸沿污水管网蔓延扩展，水封井的水封液柱高度，不宜小于250mm。68（4）单向阀亦称止逆阀、止回阀。生产中常用于只允许流体在一定的方向流动，阻止在流体压力下降时返回生产流程。69（5）火星熄灭器也叫防火帽，一般安装在产生火花(星)设备的排空系统上，以防飞出的火星引燃周围的易燃物料。70（1）安全阀

泄压

报警

2）防爆泄压装置71（2）爆破片（3）防爆门72（4）放空管在某些极其危险的化工生产设备上，为防止可能出现的超温、超压、爆炸等事故的发生，宜设置自动或就地手控紧急放空管。另放空口应在防雷保护范围内，为防静电，放空管应有良好的接地设施。3、易燃物大量泄漏处理4、紧急切断73第三节火灾扑救常识灭火的基本方法：隔离与火源相近的可燃物——隔离灭火法；降低燃烧物的温度——冷却灭火法；降低燃烧系统中可燃物火助燃物的浓度——稀释法；减少空气中的含氧量——窒息灭火法。741、隔离灭火法隔离灭火法，就是将燃烧物体与附近的可燃物质隔离或疏散开，使燃烧停止。这种方法适用扑救各种固体、液体和气体火灾。752、冷却灭火法冷却灭火法，就是将灭火剂直接喷洒在燃烧着的物体上，将可燃物的温度降低到燃点以下，从而使燃烧终止。763、稀释灭火法

降低燃烧系统中可燃物或助燃物的浓度，抑制燃烧。774、窒息灭火法阻止空气流入燃烧区，或用不燃物质冲淡空气，使燃烧物质断绝氧气的助燃而熄灭。这种灭火方法适用扑救一些封闭式的空间和生产设备装置的火灾。