防火防爆课件

防火防爆燃烧与爆炸

燃烧的定义:

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。它具有发光、发热、生成新物质三个特征。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、爆炸的发生条件和类型（一）、燃烧发生的条件1、燃烧的化学本质燃烧是放光放热的激烈的氧化反应。放热是燃烧的重要特征。燃烧的三个特征：1）、氧化反应2）、反应速度快、剧烈3）、放出大量热和光燃烧的条件

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

燃烧发生的条件1）、同时具备燃烧的三条件，即可燃物、氧化剂（助燃物）、点火源2）、燃烧的三要素都有足够的数量3）、燃烧的三要素彼此相互作燃烧三要素燃燒四要素說1.可燃物(燃料)2.氧氣(助燃物)3.熱能(溫度、能量)4.連鎖反應可燃物熱能助燃物連鎖反應常见的火源种类

在生产中，常见的引起火灾爆炸的点火源有以下8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即可燃烧。可燃气体的燃烧形式1扩散燃烧：当可燃气体流入大气中时，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。2、预混燃烧：当可燃性气体和助燃性气体预先混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及形式蒸发燃烧：可燃液体在火源或热源的作用下，首先蒸发，然后蒸气氧化、分解进行燃烧。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。分解燃烧：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及形式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。可燃固体的燃烧过程及形式(1)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。(2)高熔点可燃固体燃烧固体碳和铝、镍、铁等金属熔点较高，在热源作用下不氧化也不分解，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。这种燃烧形式称为表面燃烧。

可燃固体的燃烧过程及形式(3)低熔点可燃固体燃烧低熔点可燃固体常温下是固体，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，直至燃烧出现火焰。例如用火柴点燃蜡烛，当火焰接近时，它并不马上燃烧，而是首先受热熔化，然后蒸发气化，发生氧化分解，氧化分解产物和空气中的氧化合而进行燃烧，所以也称为分解燃烧。(4)复杂可燃固体燃烧这类物质有木材、煤、纸、棉麻纤维、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。例如，木材开始受热时先蒸发出水分和二氧化碳，然后慢慢分解出一氧化碳、氢和碳氢化合物等可燃的气态产物，继而剧烈地氧化，直至有火焰的燃烧。因此，这种燃烧也是分解燃烧。

燃烧特性

完全燃烧：有机可燃气体燃烧，可燃气体分子中所含的碳全部氧化成二氧化碳，氢全部氧化生成水，这样的过程称为完全燃烧。

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空气中的浓度有关，燃烧放出的热量也会有一部分散失于周围环境，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1气体燃烧速度：火焰在可燃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：气体的组成和结构可燃燃烧速度：气体含量初温燃烧形式管道压力和流动状态燃烧特性2

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。影响因素：初温含水量容器风速、风向燃烧特性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。影响因素：(1)组成、结构(2)风向和风力3固体的燃烧速度(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空间中的一处传到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。燃烧的分类

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。闪燃与闪点液体的表面都有一定数量的蒸气存在，蒸气的浓度取决于该液体所处的温度，温度越高则蒸气浓度越大。在一定温度下，可燃性液体(包括少量可熔化的固体，如萘、樟脑、硫磺、石蜡、沥青等)蒸气与空气混合后，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产生闪燃现象的最低温度。

闪点是液体可以引起火灾危险的最低温度。液体的闪点越低，它的火灾危险性越大。闪点的影响因素

(1)同系物液体的闪点随着相对分子量、相对密度、沸点的增加和蒸汽压的降低而增加。

(2)同类组分混合液，如汽油、煤油等，由烃类的同系物组成，其闪点随着馏分的增高而增设。

(3)异构体的闪点低于正构体。

(4)能溶于水的易燃液体，闪点随浓度的降低而增高。

(5)油漆类液体的闪点取决于油漆中所含溶剂的闪点。

(6)两种可燃液体混合物的闪点一般低于这两种液体闪点的平均值。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。可燃物质开始着火所需要的最低温度，叫做燃点，又称着火点。自燃与自燃点可燃物在没有外部火花、火焰等点火源的作用下，因受热或自身发热并蓄热而发生的自然燃烧现象，叫做自燃。可燃物质在没有火焰、电火花等明火源的作用下，由于本身受空气氧化而放出热量，或受外界温度、湿度影响使其温度升高而引起燃烧的最低温度称为自燃点（或引燃温度）。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。自燃点的影响因素

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：受压越高，自燃点越低；密度越大，自燃点越低；容器直径越小，自燃点越高。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，设计阻火器的直径，隔离热源等等。

影响因素

可燃物质的自燃温度并不是一个物理常数，它的数值大小与许多因素有关。

1.压力的影响压力对可燃气体和液体的自燃温度有显著影响，压力愈高，自燃温度愈低。如：CH4，当压力从0.5atm增大到10atm，其自燃温度下降100℃。

2.浓度的影响在热损失相同的情况下，贫乏的和富裕的燃料—空气混合物的自燃温度较高，化学计算浓度时自燃温度最低。如：H2S在爆炸下限浓度时，自燃温度为373℃；在爆炸上限浓度时，自燃温度为304℃；而在化学计算浓度时，自燃温度仅为246℃。

3.催化剂

活性催化剂能降低物质的自燃点，惰性催化剂能提高物质的自燃点。

4.容器一般地讲，容器体积愈小，自燃温度愈高。当容器很小时，可导致燃料混合物失去燃烧性。此外，容器的材质、形状及表面积与体积的比值都对样品的自燃温度产生影响。

5.可燃固体的粒度它们粉碎的程度愈高，粒度愈细，自燃温度就愈低。6.可燃物质的种类

(1)同系物中，碳原子数较少的自燃点较高，随着碳原子数增多自燃点逐个降低。如：甲烷的自燃点高于乙烷，乙烷高于丙烷，丙烷高于丁烷。

(2)饱和烃的自燃点高于碳原子数相同的不饱和烃的自燃点。例如：乙烷的自燃点为515℃，乙烯为490℃，乙炔为305℃。

(3)芳香烃的自燃点高于原子数相同的脂肪族化合物的自燃点。如：苯的自燃点为550℃，己烷的自燃点为248℃。

(4)正构体化合物的自燃点比异构体低。例如：正丁醇是242℃，而异丁醇为413℃。

(5)液体燃烧的密度越小，则闪点越低，而自燃点越高，反之，密度越大，则闪点越高，而自燃点越低。7.环境温度、湿度环境温度、湿度等对自燃温度的测试结果均有一定的影响。

对轻质燃料油而言，一般地讲，液体燃料的比重越小，其闪点越低，而自燃温度却越高。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。

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爆炸的分类：

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。化学性爆炸按爆炸传播速度，分为爆燃和爆轰。根据爆炸物的物理状态，爆炸分为凝聚相爆炸和气相爆炸。我们通常所说的爆炸，一般是指化学爆炸。爆炸极限及影响因素

可燃气体、可燃液体蒸气或可燃粉尘与空气混合并达到一定浓度时，遇火源就会燃烧或爆炸。这个遇火源能够发生燃烧或爆炸的浓度范围，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。对可燃粉尘，我们通常用单位体积内可燃粉尘的质量g/cm3来表示其爆炸上、下限值。一般石油产品蒸气的爆炸范围约为1%~6%。四个碳以下的气体爆炸范围大致在1.9%~15%之间。

影响因素

1.温度温度越高，爆炸范围越宽（下限下降，上限上升），爆炸危险性增加。

2.压力压力越大，爆炸范围越宽（对下限的影响较小，对上限的影响较大），危险性增加。压力降到某一数值，上限与下限重合，这一压力称为临界压力。低于临界压力，混合气则无燃烧爆炸的危险。3.氧含量混合气中增加氧含量，会使上限显著增高，爆炸范围增大。4.惰性气体惰性气体含量增加，爆炸范围变窄，但不同惰性气体的影响不同。5.点火源点火源的强度高，热表面的面积大，火源与混合物的接触时间长，会使爆炸范围扩大，增加燃烧、爆炸的危险性。6.消焰距离实验证明，通道尺寸越小，通道内混合气体的爆炸浓度范围越小，燃烧时火焰蔓延速度越慢。把火焰蔓延不下去的最大通道尺寸叫消焰距离。各种可燃气有不同的消焰距离，消焰距离还与可燃气的浓度有关，也受气体流速、压力的影响。消焰距离是可燃物蔓延能力的一个度量参数，度量可燃物危险程度的一个重要参数。最小点火能及影响因素

最小点火能是指能引起爆炸性混合物燃烧爆炸时所需的最小能量。

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。

最小点火能数值愈小，说明该物质愈易被引燃。

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。燃烧和爆炸关系十分密切，有时难以将它们完全分开。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。火灾与爆炸的破坏作用火灾发生后，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。

火灾与爆炸的破坏作用

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。爆炸通常伴随发热、发光、发声、压力上升、真空和电离等现象，具有很大的破坏作用。其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

爆炸的破坏形式：1震荡作用2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

燃烧失去控制便是火灾，火灾带给人类的是痛苦和灾难。据统计，全国（2006）共发生火灾222702起，死亡1517人，受伤1418人，直接财产损失784468411元，与2005年相比，起数减少13239起、下降5.6%，亡人减少983人、下降39.3%，伤人减少1090人、下降43.5%，损失减少581565589元、下降42.6%。东莞2006年1-6月份,全市共发生火灾301起,死亡5人,伤14人,直接经济损失96.3万元.2006年8月20日,东莞横沥某台资厂发生大火,死亡2人,伤13人.东莞2007年1-7月份,全市共发生火灾522起,死亡27人,伤9人,直接经济损失322万元.3、防火灭火的基本原理

防火：防止燃烧条件的形成灭火：破坏已经形成了的燃烧条件1）、不同时具备燃烧的三个要素2）、燃烧的三要素不具备足够的数量3）、燃烧的三个要素不相互作用4、燃烧的形式1）、分解燃烧（可燃固体）2）、扩散燃烧（可燃气体）3）、蒸发燃烧（可燃液体、可升华的固体）4）、表面燃烧（可燃固体）（二）、燃烧的类型与相应的火灾危险性指标1、点燃与燃点1）、点燃又称强制着火，是指可燃物的局部在点火源作用下起火，移去火源后不熄灭而能从局部蔓延开去的燃烧。2）、燃点可燃物质发生点燃的最低温度。是衡量物质火灾危险性的一个指标。燃点越低表明物质越容易着火，火灾的危险性越大。2、自燃与自燃点1）、自燃是指可燃物质因受热升温而不需外部明火作用就能够自发起火的现象。包括受热自燃和自热自燃。2）、自燃点可燃物质发生自燃的最低温度。物质的自燃点越低，发生起火的危险性也越大。3、闪燃与闪点1）、闪燃指可燃液体蒸发或可燃固体升华而在其表面产生的可燃蒸汽，遇到火源产生的一闪而灭的燃烧。2）、闪点可燃液体发生闪燃的最低温度闪点越低，说明物质越容易发生闪燃，火灾危险性越大。3）、可燃液体的闪点与燃点的区别在燃点时，燃烧的不仅是蒸汽，而且还有液体，移去火源后能继续维持燃烧；在闪点时，燃烧的只是液体已经挥发出来的蒸汽，一闪即灭。4、可燃液体的分类GB16-87《建筑设计防火规范》将可燃液体分为三类：甲类可燃液体：闪点小于28℃乙类可燃液体：闪点介于28℃至60℃之间丙类可燃液体：闪点大于或等于60℃（三）、爆炸现象及分类1、爆炸的分类物质由于化学变化或物理变化或生物变化在瞬间释放出大量气体和能量，引起压力急剧上升的现象。按能量的来源爆炸分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。2、化学爆炸形成化学爆炸的必要条件：1）、存在可燃易爆物质2）、可燃易爆物质与空气混合并达到爆炸极限形成爆炸性混合物3）、爆炸性混合物在火源的作用下3、爆炸极限能够发生爆炸的浓度范围叫爆炸极限。能够发生爆炸的最低浓度叫爆炸下限，能够发生爆炸的最高浓度叫爆炸上限，浓度在下限与上限之间，遇火即可形成爆炸。对于可燃性气体当低于爆炸下限或高于上限都不能形成爆炸。但是对于可燃性粉尘，只要高于爆炸下限即可形成爆炸，爆炸上限无实际意义。4、爆炸的本质及与燃烧的区别1）、爆炸的本质：反应速度极快，在瞬间完成的燃烧。2）、差别：可燃物与氧化剂预先混合再点火则发生爆炸（先混后烧）。可燃物与氧化剂边混合边燃烧则是稳定的燃烧（边混边烧）。火源之種類1.明火2.高溫表面3.摩擦撞擊4.化學能5.電能6.靜電7.絕熱壓縮8.光能9.輻射能5、最小点火能指爆炸性混合物起火时所必需的最小能量。对于可燃气体，最小点火能通常为1mJ以下，约0.02mJ对于可燃粉尘，最小点火能通常为10~100mJ1Kw·h=3600000J四、受压容器爆炸的原因以及预防措施1、受压容器爆炸的发生条件1）、容器的耐压强度达到要求，但容器内压力异常升高2）、容器内压力在正常工作状态下，但容器的耐压强度不足2、受压容器爆炸的危害1）、容器内为无毒、不燃的惰性气体时发生一次爆炸（物理爆炸）2）、容器内为可燃物时则还会发生二次爆炸（形成爆炸性混合物）3）、容器内为有毒物时还会形成中毒、污染环境3、预防受压容器爆炸的措施1）、正确设计、制造、维修以保证其耐压强度合格2）、装设过压保护、温度控制、监测报警等安全装置3）、正确操作，控制工作温度和环境温度，控制工艺过程防止压力异常升高4）、定期检验，及时发现隐患，更换安全失效设备五、防火防爆的基本对策措施火灾的预防，首先是防止灾害的发生，其次是防止灾害的扩大，尽量减少灾害造成的损失1、控制可燃物消除燃烧爆炸的物质条件1）、采用火灾危险性小的工艺、物料2）、控制用量3）、隔离储存4）、设备密闭5）、厂房通风6）、监测报警7）、惰性保护8）、控制工艺参数2、控制点火源消除燃烧爆炸的能量条件1）、电火源：电光源、短路、接触不良、电弧、雷电2）、化学火源：明火、化学反应生成热3）、热火源：高温物体、太阳辐射、阳光聚焦、焊渣4）、机械火源；摩擦发热、撞击火花、绝热压缩六、火灾的形成及预防原理

1、火灾产生的原因1）、用火管理不当2）、对易燃物品管理不善3）、电气设备绝缘不良，安装不符合规程要求4）、工艺布置不合理5）、违反操作规程6）、避雷设备装置不当7）、通风不良8）、易燃易爆场所没有采取消除静电措施9）、棉纱、油布、沾油铁屑自然2、火灾事故的发展过程1）、酝酿期2）、发展期3）、全盛期4）、衰灭期3、火灾事故的特点火灾与爆炸事故往往连在一起，互相影响，它和触电、高处坠落、物体打击及车辆伤害等事故相比较，有以下三个特点：1）、突发性2）、复杂性3）、严重性4、火灾发生的条件火灾发生的条件也就是燃烧发生的条件，即：1）、有可燃物质存在2）、有助燃物质存在3）、有能导致燃烧的能源即着火源存在七、、灭火的基本方法和常用灭火剂1、灭火的基本方法1）、隔离法—去除可燃物2）、窒息法—去除助燃物3）、冷却法—去除着火源4）、化学抑制法—切断连锁反应2、常用灭火剂的灭火作用及适用范围1）、火灾的分类A类火灾:普通可燃固体燃烧形成的火灾B类火灾:可燃液体燃烧形成的火灾C类火灾:可燃气体燃烧形成的火灾D类火灾:可燃金属燃烧形成的火灾电气火灾：带电物体燃烧形成的火灾2)常用灭火剂的灭火作用水起冷却作用。遇水发生反应的物质(如金属钠、钾、电石、磷化锌)油类的火灾和带电火灾不能用水。散聚的可燃粉尘着火不能用直流水扑救。水可用于A类火灾。泡沫灭火剂起隔离作用。水溶性可燃液体有消泡作用不适用于泡沫。带电火灾不能用泡沫。遇水发生反应的物质不能用泡沫。泡沫灭火剂可用于A类和油类火灾。二氧化碳起窒息作用。只能适用在密闭环境用，煤炭着火不能用，可用于B类、C类及600V以下的带电火灾和文物、档案、精密仪器等不能污损的A类火灾。干粉灭火剂起化学抑制作用。BC干粉主要成分是碳酸氢钠，可用于B类C类和50KV以下带电火灾。ABC干粉主要成分是磷酸氨盐，除B类、C类外，还可用于A类火灾及带电火灾。BC干粉和ABC干粉是不相容的灭火剂，二者不能共用。BC干粉具有消泡作用，不能与泡沫共用。上述灭火剂都不能适用于金属火灾（D类），D类火灾须有专门的金属火灾灭火方法，这里不述。3、灭火器的选用1）、A类火灾：水、泡沫、ABC干粉，但这些灭火剂会造成污染。2）、B类火灾：干粉、二氧化碳、泡沫（油类可用，但水溶性可燃液体不能用）。3）、C类火灾：干粉、二氧化碳。4）、带电火灾：干粉、二氧化碳、四氯化碳。5