第三章防火防爆

第三单元防火防爆高等教育出版社高等教育电子音像出版社第三节化工原料及产品的火灾危险性第二节爆炸第一节燃烧学习目标思考题第四节防火防爆技术第五节消防设施高等教育出版社高等教育电子音像出版社知识目标：掌握燃烧的必要条件和燃烧的本质，了解燃烧的过程和形式理解爆炸的类型和爆炸浓度极限熟悉化工原料特性、来源、易发生火灾爆炸的原因熟练掌握防火防爆的措施，各类灭火器的特点学会判断什么条件下会发生燃烧和爆炸能力目标：掌握各种灭火器的使用方法高等教育出版社高等教育电子音像出版社第一节燃烧一、燃烧及燃烧条件1．燃烧

燃烧是物质间相互作用，同时有热和光发生的化学反应过程。

放热、发光、生成新物质是燃烧的三个特征。燃烧反应一般速度快、放热较多，提高了燃烧产物的温度，引起产物分子内电子的能级跃迁，放出各种波长的光。一切燃烧反应均是氧化还原反应参加反应的物质必须包含有氧化剂和还原剂，也就是助燃物和可燃物。要使可燃物和助燃物发生燃烧反应，必须具有点火能源:明火、电火花、磨擦或撞击火花、静电火花、雷电火花、光、射线、化学反应热、高温表明、压缩升温等。高等教育出版社高等教育电子音像出版社2、燃烧的条件可燃物温度（火源）氧化剂（助燃物）【案例3-1】1987年3月3日，某电机厂电扇车间油漆工段长兼操作组长王某，同本班女油漆工周某上大夜班。凌晨1时40分，王某将点香烟未灭的火柴梗扔在喷漆台上，即刻引起喷漆台上易燃物体燃烧，给国家财产造成巨大损失。

防止点火能源的重要性。燃烧三要素（火三角）：可燃物、助燃物和点火能源可燃物：能与空气中的氧或其它氧化剂发生化学反应的物质（汽油、木材）。助燃物：能帮助和支持燃烧的物质（空气、氧气、高锰酸钾等）。着火源：能引起可燃物发生燃烧的热能源（明火、电火花、化学热、撞击、高温表面等）。引起燃烧的必要条件：三者同时具备。灭火的措施：消除其中任一项。高等教育出版社高等教育电子音像出版社大多数可燃物质的燃烧是在蒸气或气态下进行的。由于可燃物质的聚集状态不同，其受热所发生的燃烧过程和形式也不同。1．气体燃烧过程及形式可燃气体加热到燃点即可燃烧。由于各种可燃气体的化学组成不同，他们的燃烧过程也不一样。简单的可燃气体燃烧只经过受热和氧化过程，而复杂的可燃气体燃烧，要经过受热、氧化、分解等过程才能进行。

扩散燃烧：可燃气体（如氢气、甲烷、乙炔、油蒸汽）从管口、容器裂缝泄露，经扩散与空气混合，达爆炸范围，遇火源即燃烧，并是燃烧持续下去。所形成的火焰称扩散焰。混合燃烧：在管道、容器或空间内的混合燃烧。如煤气或液化石油气在厂房或空间内遇明火所发生的燃烧爆炸。二、燃烧过程和形式扩散区空气气态燃料高等教育出版社高等教育电子音像出版社2．可燃液体的燃烧过程及形式可燃液体在火源或热源的作用下，首先蒸发，然后氧化、分解进行燃烧。多组分混合可燃液体燃烧时，先蒸发出低沸点的组分，而重组分即高沸点组分开始时蒸发的很少。多组分混合可燃液体在燃烧过程中，剩余的高沸点组分逐渐相对增加，这些组分的闪点、密度、粘度也相应增高。可燃液体的燃烧，实质上是燃烧可燃液体蒸发出来的蒸气，所以叫蒸发燃烧。难挥发的可燃液体受热后分解出可燃性蒸气，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。高等教育出版社高等教育电子音像出版社3．可燃固体的燃烧过程及形式简单可燃固体燃烧：硫、磷、钾、钠等都属于简单的可燃固体，由单质所组成。它们燃烧时，先受热熔化，然后蒸发变成蒸气而燃烧，所以也属于蒸发燃烧。这类物质的燃点、熔点都比较低，只需要较少热量就可变成蒸气，而且没有分解过程，所以容易着火。高熔点可燃固体燃烧：固体碳和铝、镍、铁等金属熔点较高，在热源作用下不气化也不分解，它们的燃烧发生在空气和固体表面接触的部位，能产生红热的表面，但不产生火焰，燃烧的速度和固体表面的大小有关。这种燃烧形式称表面燃烧。低熔点可燃固体燃烧：常温下是固体，受热后迅速熔化，如石蜡、沥青、松香等。它们燃烧时，先受热熔化，然后蒸发、分解、氧化，直到燃烧出现火焰。复杂可燃固体燃烧：这类物质有木材、煤、纸、橡胶、合成树脂等。它们在燃烧时，首先受热分解，生成气态和液态产物，然后气态和液态产物的蒸气再发生氧化燃烧。高等教育出版社高等教育电子音像出版社1．气体的燃烧速度火焰在可燃介质中的传播也称燃烧速度，它是燃烧过程最重要的特征，决定着燃烧过程的强度。

影响燃烧速度的因素：

气体的组成和结构 组成简单的气体比组成复杂的气体燃烧速度快。

可燃气体含量

初温 混合气体的初始温度越高，则燃烧速度越快。

燃烧形式 扩散燃烧的燃烧速度是比较慢的，取决于气体分子间扩散速度。 混合燃烧要比扩散燃烧的快得多，取决于本身的化学反应速度。管道一般情况下，火焰传播速度随着管道的直径的增加而加快。当管道直径增加到某个极限尺寸时，速度不再增加。三、燃烧速度高等教育出版社高等教育电子音像出版社2．液体的燃烧速度液体的燃烧速度工业表示方法：液体的质量燃烧速度：单位面积上单位时间内烧掉的液体质量液体燃烧的直线速度：单位时间内烧掉的液体高度一般说来易燃液体的燃烧速度高于可燃液体的燃烧速度。多种组分混合液体的燃烧速度往往是先快后慢。初始温度对液体的燃烧速度有影响。液体的含水量影响着燃烧速度。如果液体燃烧在罐内进行，其速度与罐直径、罐内液面高低有关。风对液面的燃烧速度有一定的影响。3．固体物质的燃烧速度固体物质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。固体物质的燃烧速度也和燃烧时的风向和风力有关。对于同种固体物质，燃烧速度还和固体物质含水量、比表面积有关，固体物质的比表面积越大，燃烧速度越快。高等教育出版社高等教育电子音像出版社1．爆炸物质由一种状态迅速转变为另一种状态，并在瞬间以声、光、热，机械功等形式放出大量能量的现象叫做爆炸。爆炸做功的根本原因在于系统内瞬间形成的高压气体或蒸气骤然膨胀。实质上爆炸是一种极为迅速的物理或化学的能量释放过程。第二节爆炸一、爆炸及其分类2．爆炸的分类根据引起爆炸的原因，爆炸可分为：物理爆炸化学爆炸高等教育出版社高等教育电子音像出版社【案例3-2】新华网报道：记者从河北唐山刘官屯煤矿瓦斯爆炸事故抢险指挥部了解到，发生特大瓦斯爆炸事故的唐山刘官屯煤矿井下一氧化碳浓度超过允许值100倍，瓦斯浓度接近爆炸极限。据了解，截至目前，唐山刘官屯煤矿瓦斯爆炸事故已经造成74人遇难，还有32人下落不明。目前，搜救工作遇到困难。由此可见在火灾易发生地方，了解和掌握爆炸极限的计算十分重要。二、爆炸极限1．爆炸浓度极限高等教育出版社高等教育电子音像出版社可燃性气体、蒸气或粉尘和空气构成的混合物，只有在一定的浓度范围内才能发生燃烧爆炸。爆炸上限：在火源作用下，可燃气体、蒸气或粉尘在空气中，恰足以使火焰蔓延的最高浓度，也称燃烧上限。爆炸下限：是火焰蔓延的最低浓度，也成燃烧下限。爆炸范围：上限和下限之间的浓度范围。可燃气体、蒸气的爆炸极限通常以体积百分数表示。可燃气体、蒸气或粉尘和氧气的混合也存在着爆炸范围，它的范围比可燃气体和空气混合物的爆炸范围宽，上限浓度也提高很多，所以在使用氧气的场所、设备和管道中需要特别注意。高等教育出版社高等教育电子音像出版社2．爆炸危险度

可燃气体、蒸气的危险度与它们的爆炸下限成反比，与爆炸范围成正比，关系式如下：式中Ha——可燃气体或蒸气的危险度；

L1——以体积分数表示的爆炸下限，%；

L2——以体积分数表示的爆炸上限，%。高等教育出版社高等教育电子音像出版社3．爆炸极限与燃烧热爆炸下限与燃烧热之间存在下述关系：

L1·Q=C式中L1——爆炸下限，%Q——摩尔燃烧热，也称燃烧热，KJ/molC——常数。上式说明可燃气体的爆炸下限L1与燃烧热Q成反比,Q越大，

L1越低。上述结论只能近似适用于可燃气体的同系物。但不适用于氢、乙炔、二氧化硫等。高等教育出版社高等教育电子音像出版社4．混合气体的爆炸极限式中L1m——混合气体的爆炸下限,L2m——混合气体的爆炸上限。

na、nb、nc、…——可燃混合气中各可燃组分的百分比含量

L1a、L1b、L1c——混合气体中各可燃组分的的爆炸下限；

L2a、L2b、L2c——混合气体中各可燃组分的的爆炸上限。单一组分可燃气体、蒸气的爆炸极限通常可以从各种手册中查到:多组分可燃气体的爆炸极限根据理•查特里法则，计算得到:高等教育出版社高等教育电子音像出版社爆炸极限通常是在常温常压等标准条件下测定出来的数据。它不是固定的物理常数，随温度、压力、含氧量、惰性气体含量、火源强度等因素的变化而变化。影响因素：初始温度初始压力惰性气体含量容器点火源热表面、接触时间的影响其他，如混合系统的干湿度、机械杂质、光照、空气中的氧含量等等。5．爆炸极限的影响因素高等教育出版社高等教育电子音像出版社1、可燃粉尘爆炸机理粉尘爆炸是因其粒子表面氧化而发生的爆炸过程三、粉尘爆炸2、粉尘爆炸极限受以下因素影响粒度 粒度越高（粒径越小）爆炸下限越低。水分 含尘空气有水分存在时，爆炸下限提高，甚至失去爆炸性。氧的浓度 粉尘与气体的混合物中，氧气浓度增加将导致爆炸下限降低。点燃源 温度高、表面积大的点燃源，可使粉尘爆炸下限降低。高等教育出版社高等教育电子音像出版社1．爆炸破坏作用的影响因素爆炸有极大的破坏作用，作用的大小与下列因素有关：爆炸物的数量和爆炸物的性质；爆炸时的条件，如震动大小、受热情况、初期压力、混合均匀程度等；爆炸的位置，如在设备内部或是空间及周围的环境情况等。四、爆炸破坏作用2．爆炸造成破坏形式震荡作用：爆炸作用区域范围内，使物体产生震荡，使之松散或损坏。冲击波：爆炸中心压力极高，气体迅速膨胀，挤压周围空气形成密集层，密集层迅速膨胀，有冲击挤压相邻空爱形成新的密集层，而原来的密集层则成为稀疏区，这种爆炸产生的能量一压力断续跃进的运动形式——冲击波的形式迅速向外蔓延。碎片冲击:粉碎型爆炸产生的碎片冲击将造成大面积伤亡。造成火灾：爆炸引起火灾或二次爆炸，导致更严重的后果。造成中毒和环境污染高等教育出版社高等教育电子音像出版社

化工原料有无机原材料和有机原材料，就生产程序和使用目的来说，有起始原料、中间原料、助剂和辅助材料1．起始化工

经过开采、种植、收集等生产劳动获得的天然资源。如：煤、石油、天然气和农副产品等。2．基本化工原料

从起始化工原料经过再加工制得的原料。基本无机原料：酸、碱、盐和氧化物。基本有机原料：乙烯、丙烯、乙炔、甲苯、苯等。3．中间原料（中间体）中间原料是基本原料再加工制得的原料。如：卤代物、含氧、含硫、含氮、含磷等的衍生物。4．助剂

辅助原料。能赋予产品以特殊性能，改进成品用途，节约原料，改善加工性能，提高工作效率；或能加速反应进程。提高产品收率。第三节化工原料及产品的火灾危险性一、化工原料的来源高等教育出版社高等教育电子音像出版社容易燃烧容易爆炸容易蒸发容易产生静电容易受热膨胀容易流动扩散：扩散速度取决于粘度。容易突沸二、化工原料特性石油化工产品受热后体积膨胀，同时蒸气压增高，若储存于密闭容器中，会造成容器受压、甚至爆炸。当容器内注入热石化产品，冷却后又因体积收缩而使其成负压，容器被压瘪。高等教育出版社高等教育电子音像出版社按照火灾、爆炸危险的性质，化工原材料可分为七大类：三、化工原料及产品的火灾危险性1．爆炸性物质凡是受热、摩擦、撞击或受到一定能量激发作用，能瞬间起单分解或复分解化学反应，并在极短时间内放出大量能量的物质，统称爆炸性物质。如：三硝基苯、硝化甘油；黑色火药、硝氨炸药。2．氧化剂凡是具有较强烈的氧化性能易得到电子，分解温度在500℃以下，遇酸、碱、潮湿、强热、摩擦、冲击、或与易燃物、还原剂等接触，能发生化学反应并引起燃烧或爆炸的物质叫做氧化剂。如过氧化钠、高锰酸钾等。有机氧化剂不但是氧化剂，本身易燃烧、爆炸，所以，储运时要有防火、防爆、隔离措施。3．可燃气体凡遇火、受热或与氧化剂接触能着火或爆炸的气体，统称可燃气体。如：氢气、甲烷、乙烯、乙炔、环氧乙烷、氯乙烯、水煤气、天然气等。高等教育出版社高等教育电子音像出版社4．自燃性物质凡是不需要明火作用，由于本身受空气氧化或受外界温度、湿度影响，能够自燃的物质，叫做自燃性物质。如：黄磷、三已基铅、硝化棉、油纸、油布等。5．遇水燃烧物质凡遇水或潮湿空气能分解产生可燃气体，并放出热量而引起燃烧或爆炸的物质，叫做遇水燃烧物质。如：锂、钠、钾、氢化铝、锌粉等。遇水燃烧物质的共性是：遇水能发生剧烈反应，放出可燃气体，同时产生一定热量，当热量达到可燃气体的自燃点或可燃气体接触火源时，会立即燃烧或爆炸。这类物质不能用水灭火。遇水燃烧物质除遇水能发生反应外，遇到酸或氧化剂也能发生反应，而且比遇水发生的反应更为剧烈，危险性也更大。高等教育出版社高等教育电子音像出版社6．易燃与可燃液体凡遇火、受热或与氧化剂接触能着火或爆炸的液体，都称为可燃液体。7．易燃与可燃固体凡遇火、受热、撞击、摩擦或与氧化剂接触能着火的固体物质，统称为可燃固体。一级易燃固体，燃点低，易于燃烧或爆炸，且燃烧速度快，并能放出剧毒气体。如：红磷、硝基化合物硝化棉、闪光粉等。二级易燃固体，燃烧性能比一级易燃固体差，燃烧速度较慢，燃烧产生毒性较小。如：各类金属粉末。化工原材料和产品中，可燃固体主要是合成橡胶、合成纤维、沥青、石蜡等。高等教育出版社高等教育电子音像出版社第四节防火防爆技术由燃烧必备的条件可知，灭火主要是冷却灭火窒息灭火隔离灭火化学抑制灭火一、灭火的基本原理助燃剂火源可燃物高等教育出版社高等教育电子音像出版社1．控制和消除火源

控制明火减少摩擦与撞击避免电气火花2．控制危险物料

根据物料的物化特性采取措施利用惰性介质（如氮气、一氧化碳、二氧化碳、水蒸气等）保护3．控制工艺参数

控制温度投料控制防止跑、冒、滴、漏正确的紧急停车处理二、防火防爆措施高等教育出版社高等教育电子音像出版社4．自动控制和安全保护装置的运用自动控制系统主要有自动检测系统；自动调节系统；自动操纵系统；自动信号联锁和保护系统。安全保险装置主要有信号报警；保险装置；安全联锁5．限制火灾爆炸的扩散蔓延主要设施有安全液封、水封井、阻火器、单向阀、阻火阀门、火星熄灭器、防爆泻压设施、消防设施和器材等。高等教育出版社高等教育电子音像出版社6．安全设计 如保持足够的防火间距、厂址选择与总平面布置充分考虑安全性、工艺装置尽量具有较高的安全可靠性等。 易燃易爆介质发生大量泄漏如何处理： ①

立即切断物料来源（上、下游）； ②

严禁使用非防爆工具及开停非防爆设备，防止静电或打火爆炸； ③

严格控制火源，切断一切车辆往来； ④

立即报告消防队及调度； ⑤

用蒸气掩护与热源隔断； ⑥

周围设置警戒区。高等教育出版社高等教育电子音像出版社7．本质安全 本质安全是指设备、设施或技术工艺含有内在的能够从根本上防止发生事故的功能。具体包括三个方面：

①

失误——安全功能。 指操作者即使操作失误，也不会发生事故或伤害，或者说设备、设施和技术工艺本身具有自动防止人的不安全行为的功能。

②

故障——安全功能。 指设备、设施和技术工艺发生故障或损坏时，还能暂时维持正常工作或自动转变为安全状态。

③

上述两种安全功能应该是设备、设施和技术工艺本身固有的，即在规划设计阶段就被纳入其中，而不是事后补偿的。

本质安全的安全生产管理是预防为主的根本体现，又是安全生产管理的最高境界。

高等教育出版社高等教育电子音像出版社1．火灾的发展过程火灾初起阶段（OA）发展阶段（AC）熄灭阶段（C点以后）三、初期火灾的扑救高等教育出版社高等教育电子音像出版社2．生产装置的初期火灾扑救应迅速采取的措施：

迅速查清着火部位、着火物及来源，准确关闭有关阀门，切断物料来源及加热源；开启消防设施，进行冷却或隔离；关闭通风装置防止火势蔓延。

压力容器内物料泄漏引起的火灾，应切断进料并及时开启泄压阀门，进行紧急排空；为了便于灭火，将物料排入火炬系统或安全部位。

现场当班人员要及时做出是否停车的决定，并及时向厂调度室报告情况和向消防部门报警。

发生火灾后，应迅速组织人员对装置采取准确的工艺措施，利用现有的消防设施及灭火器材进行灭火；若火势一时难以扑灭，要采取防止火势蔓延的措施，保护要害部位，转移危险物质。

专业消防人员到达火场时，负责人应主动及时地向消防指挥人员介绍情况。高等教育出版社高等教育电子音像出版社3．易燃可燃液体储罐的初期火灾的扑救应采取的措施：

一旦发现火情，应迅速向消防部门报警，并向厂调度室报告若着火罐正在进行进料，应迅速切断进料，并通知进料单位停止送料。若罐区有固定泡沫发生站，则应立即启用。若着火罐为压力容器，应打开喷淋设施做冷却保护，防止升温、升压而引起爆炸，打开紧急放空阀，进行安全泄压。根据具体情况，做好防止物料流散、火势扩大的措施。高等教育出版社高等教育电子音像出版社4．电气火灾的扑救电气火灾特点扑救时的安全措施带电扑救的特殊措施充油设备着火5．人身着火的扑救

衣服着火的扑救身上溅上油类着火的扑救现场抢救烧伤患者的注意事项高等教育出版社高等教育电子音像出版社第五节消防设施1．消防站大中型化工企业应设立消防站。消防站的服务范围