化工安全工程课件：化工燃烧爆炸及控制措施

化工安全工程

化工燃烧爆炸及控制措施

2005-11-13中石油吉林石化公司爆炸现场1989-8-12黄岛油库遭雷击起火爆炸

2006-7-18浙江宏达化学制品有限公司

储存仓库爆炸2005-5-2深圳市深南路与华富路交叉地

段的煤气爆炸的瞬间2一、典型火灾爆炸的类型、特点与预防原则1）典型火灾爆炸的类型

（1）泄漏型火灾及爆炸事故

（2）燃烧型火灾及爆炸事故

（3）自燃型火灾及爆炸事故

(4）反应失控型爆炸事故

（5）传热型蒸气爆炸事故

（6）破坏平衡型蒸气爆炸事故

32）典型火灾爆炸的特点

火灾有时会引起爆炸，爆炸有时也会引起火灾；火灾和爆炸可大致分成由点火源直接点燃而引起的火源型和不需要点火源直接点燃而引起的潜热型两种；火源型、蓄热型火灾和爆炸的特点是发生了燃烧、分解等反应的化学变化过程；潜热型蒸气爆炸特点是发生了液相向气相急剧相变而急剧升高压力的物理变化过程，亦即发生了物理性爆炸。发生潜热型蒸气爆炸的物质若为不燃气体，爆炸后则可能造成设备损坏或人员伤亡，一般不会进一步造成火灾；若为可燃气体，爆炸后则可能被点火源点燃，从而发生化学性爆炸或造成大范围的火灾。

43）典型火灾爆炸的预防原则（1）规范化工设计（2）规范职工的工艺操作（3）加强设备的维护保养（4）加强作业环境管理（5）加强易燃易爆物质的管理5二、化工生产的火灾爆炸危险性评价1）安全评价概述安全评价是以实现安全为目的，应用安全系统工程原理和方法，辨识与分析工程、系统、生产经营活动中的危险、有害因素，预测发生事故造成危害的可能性及其严重程度，提出科学、合理、可行的安全对策措施建议，做出评价结论的活动。安全是指系统处于免遭不可接受危险伤害的状态。从保护人类生存和延续的角度出发，安全是指人们在进行生产、生活乃至生存的环境以及人类活动的一切场所领域中，没有任何危险和伤害，也不会造成任何人类财产损失，使人能够身心健康、舒适、愉快地生活高效率地这的理想状态。现代安全科学概念：安全是指人的身心免受外界不利影响因素影响的存在状态及其保障状态。安全度：人的身心安全程度及其事物保障条件的可靠程度构成的安全数量概念。62）安全评价的分类

通常根据工程、系统生命周期和评价的目的将系统安全评价分为：①设立安全评价(安全预评价）②安全验收评价③安全现状评价7按评价量化程度分类，安全评价分为：（1）定性评价主要是根据经验和判断能力对生产系统的工艺、设备、环境、人员和管理等方面的安全状况进行定性的评价。不对危险性进行量化处理，只作定性比较。（2）定量评价是用设备、设施或系统的事故发生概率和事故严重度进行评价的方法。按对危险性量化的方式不同，可分为两类：概率风险评价方法-是根据零部件或子系统的事故发生概率，求取整个系统的事故发生概率的评价方法。指数评价方法-根据物质的结构和性能参数等指标进行安全评价的方法。83）安全评价的目的

（3）建立系统安全的最优方案，为决策提供依据

通过安全评价分析系统存在的危险源、分布部位、数目、事故的概率、事故严重度，预测和提出应采取的安全对策措施等，决策者可以根据评价结果选择系统安全最优方案和管理决策。（4）为实现安全技术、安全管理的标准化和科学化创造条件。94）安全评价的程序

准备阶段危险、有害因素识别与分析安全评价报告安全评价结论及建议安全对策措施定性、定量评价

10现场勘察、资料收集危险、有害性分析、识别危险源识别事故发生的可能性影响因素、事故机制单元划分评价方法的选择、确定定性、定量评价危险分级安全对策措施准备危险识别定性、定量评价安全评价应急预案的建立作出评价结论安全对策措施结论及建议编制报告5）安全评价原理相关性原理-系统的整体目标是由构成系统的各子系统、单元综合发挥作用的结果。系统与子系统、子系统与单元间有密切关系，各子系统间、各单元间、各元素间也都存在密切的相关关系。在评价过程中，只有找出这种相关关系，并建立相关模型，才能正确地对系统的安全性作出评价。事物的原因和结果之间存在着函数一样的关系。事故和导致事故发生的各种原因（危险因素）之间存在着相关关系，表现为依存关系和因果关系。分析各因素的特征、变化规律、影响事故发生和事故后果的程度以及从原因到结果的途径，揭示其内在联系和相关程度，才能在评价中得出正确的结论。125）安全评价原理类推原理-利用类推原理的类推评价法是经常使用的一种安全评价方法，不仅可以由一种现象推算另一种现象，和可以依据已掌握的实际统计资料，采用科学估算方法来推算得到基本符合实际的所需资料，以弥补调查统计资料的不足，供分析研究用。例1：利用事故直接经济损失与间接经济损失的比例为1：4，从直接经济损失推算间接经济损失和事故总经济损失。例2：利用海因利希关于重伤死亡、轻伤及无伤害事故比例为1：29：300的规律，在已知重伤死亡数据的情况下可推算出轻伤、无伤害事故数据。例3：对新建装置的安全预评价，可使用与其类似的已有装置资料、数据对其进行评价。例4：在职业卫生评价中，人们常类比同类或类似的工业卫生检测数据进行评价。135）安全评价原理惯性原理-任何事物在其发展过程中，从其过去到现在以及延伸至将来，都具有一定的延续性，这种延续性称为惯性。利用惯性可以研究事物或一个评价系统未来发展趋势。如从一个单位过去的安全生产状况、事故统计资料，找出安全生产及事故发展变化趋势，以推测其未来安全状态。量变到质变原理-任何一个事物在发展过程中都存在着从量变到质变的规律。同样，在一个系统中，许多有关安全的因素也都一一存在着量变到质变的规律；在评价一个系统的安全时，也都离不开从量变到质变的原理。146）常用安全评价方法（1）定性安全评价方法

安全检查表分析法预先危险性分析法作业条件危险性评价法故障类型和影响分析法危险性与可操作性研究法等15ⅰ）安全检查表分析法①方法概述安全检查表分析是依据相关的标准、规范，对工程、系统中已知的危险类别、设计缺陷以及与一般工艺设备、操作、管理有关的潜在危险性和有害性进行判别检查。为了避免检查项目遗漏，事先把检查对象分割成若干子系统，以提问或打分的形式，将检查项目列表，这种表称为安全检查表。②评价步骤

安全检查表分析法包括了三个步骤：建立安全检查表（选择或拟定合适的安全检查表）完成分析编制分析结果文件16提问型安全检查表序号检查项目和内容检查结果标准依据备注是否可以在后面设有改进措施栏，每个检查表均需注明检查时间、检查者、直接责任人等17序号主要检查条目与内容检查周期检查结果备注是否1损伤设备是否安全可靠1次/班2源导管是否尽量保持平直，不打卷1次/班3源导管弯曲半径是否大于500mm每次使用4源导管爬坡时与水平面角度是否超过30度每次使用5源导管长度是否小于驱动缆长度每次使用6摇源时是否均匀用力每次使用7是否在确认源头返回后才关闭快门、锁上安全锁、拿下钥匙每次使用8源导管是否妥善摆放1次/周9安全钥匙是否有专人保管1次/周10操作工是否随身携带报警器1次/周11用γ射线机探伤是否存在屏蔽门关严后方进行操作班中检查12在现场探伤是否经过批准并有专人监护班中检查13放射源脱落后是否立即进行安全警戒，严防他人误入班中检查放射性射线探伤作业安全检查表18菲利普石油公司安全检查表序号检查项目和内容检查结果备注可判分数判给分数检查条款0-1-2-3（低度危险）0-1-3-5（中度危险）0-1-5-7（高度危险）总的满分总的判分百分比=总的分数÷总的可能分数=判分÷满分判给“0”为不能接受的条款，低于标准较多的判给“1”，稍低于标准的给”刚低于最大值的分数“；符合标准条件的判给最大分数项目项目检查内容类别事实记录结论一、安全管理1加油站的管理制度有健全的安全管理制度，∙∙∙∙∙∙A0-1-5-72从业人员资格（1）负责人、安管培训、资格A0-1-5-7（2）其他培训、上岗资格B0-1-3-5（3）特种作业培训、上岗资格A0-1-5-73安全管理组织∙∙∙∙∙∙4基础资料设计、施工、验收文件资料B0-1-3-55事故应急预案∙∙∙∙∙∙二、经营和储存场所12∙∙∙∙∙∙三、经营储存条件∙∙∙∙∙∙四、消防设施∙∙∙∙∙∙加油站安全检查表加油站安全检查表（1）标注”A“属否决项，”B“属非否决项（2）A项中1项不合格，视为不符合安全要求（3）B项中有5项以上不合格的，视为不符合安全要求，少于5项（含5项）为基本符合要求（4）根据检查的判分的检查标准符合情况，可以对加油站的整体安全水平做一个了解，并确定整改的标准情况（5）对A、B项中的不合格项均应调整，达到要求也视为合格，并修改评价结论。ⅱ）预先危险性分析法①方法概述预先危险性分析是一项为实现系统安全进行危害分析的初始工作。常用于对潜在危险了解较少和无法凭经验觉察的工艺项目的初步设计或工艺装置的研究和开发中；或用于对危险物质和项目装置的主要工艺区域等，在开发初期阶段(包括设计、施工和生产前)对物料、装置、工艺过程以及能量失控时可能出现的危险性类别、出现条件及可能导致事故的后果，作宏观的概略分析。其目的是识别系统中存在的潜在危险，确定其危险等级，防止危险发展成事故。②评价步骤

(1)分析准备：

(2)完成分析：预先危险性分析识别可能发现会产生不希望后果的主要危险和事故情况，因此预先危险性分析还应对设计标准进行分析，或找到能消除或减少这些危险的其他途径。很明显，要作出这样的评价需要一定的经验。

根据事故的原因和后果，可以将各类危险性划分为4个等级，见表4.2。然后分析组将列出消除或减少危险的建议。级别危险程度可能导致的后果1安全的不会造成人员伤亡及系统损坏2临界的处于事故的边缘状态，暂时还不至于造成人员伤亡、系统损坏或降低系统功能，但应予以排除或采取控制措施3危险的会造成人员伤亡和系统损坏，要立即采取防范对策措施4灾难性的会造成人员重大伤亡及系统严重破坏的灾难性事故，必须予以果断排除并进行重点防范表4.2危险性等级划分ⅲ）故障类型和影响分析法①方法概述故障类型和影响分析是对系统的各组成部分、元素进行的分析。系统的组成部分或元素在运行过程中往往可能发生不同类型的故障。对系统产生不同的影响。这种分析方法首先找出系统中各组成部分及元素可能发生的故障及其类型，查明各种类型故障对邻近部分或元素的影响以及最终对系统的影响，然后提出避免或减少这些影响的措施。②故障类型和影响分析程序a.确定对象系统b.分析系统元素的故障类型和产生原因c.研究故障类型的影响d.确定故障等级

e.故障类型的影响分析表格故障等级影响程度可能造成的危害或损失Ⅰ级致命性可能造成死亡或系统损失Ⅱ级严重性可能造成严重伤害，严重职业病或主系统损坏Ⅲ级临界性可造成轻伤、轻职业病或次要系统损坏Ⅳ级可忽略性不会造成伤害和职业病，系统也不会受损

表4.4故障类型分级表ⅳ）危险性与可操作性研究法①方法概述

查明生产装置和工艺过程中工艺参数及操作控制中可能出现的偏差，针对这些偏差，找出原因，分析后果，提出对策。②分析步骤

a.建立研究

b.资料准备

c.将系统划分成若干个部分

d.分析偏差

引导词的名称和含义见表4.8。

e.结果整理引导词含

义说

明NO否完全违背原来意图如输入物料时，流量为零MORE多与标准值比，数量增加如流量、温度、压力高于规定值LESS少与标准值比，数量减少如流量、温度、压力低于规定值ASWELLAS以及除正常事件外，有多余事件发生如有另外组分在流动，或液体发生沸腾等相变PARTOF部分只完成规定要求的一部分如应输送两种组分，只输送一种REVERSE相反出现与规定要求相反的事件如反向输送或发生逆反应OTHERTHAN其他出现了与规定要求不同的事件发生了异常事件和状态表4.8引导词及其含义（2）定量安全评价方法定量安全评价方法故障树分析法（FTA）事件树分析法（ETA）道化学火灾爆炸指数评价法日本劳动省化工企业“六阶段安全评价法”蒙德火灾爆炸毒性指数评价法①故障树分析法（FTA）

a方法概述

故障树分析(FTA)又称为事故树分析，它是把系统可能发生或已经发生的事故(称为顶事件)作为分析起点，将导致事故的原因事件按因果逻辑关系逐层列出，用树形图表示出来，构成一种逻辑模型，然后定性或定量地分析事故发生的各种可能途径及发生概率，找出避免事故发生的各种方案并优选出最佳安全对策。b名词术语和符号

顶事件：故障树分析中所关心的结果事件。

开关事件：在正常工作条件下必然发生或者必然不发生的特殊事件称为开关事。

条件事件：描述逻辑门起作用的具体限制的特殊事件是条件事件。割集：故障树中某些基本事件的集合，当集合中这些基本事件全都发生时，事件必然发生，这样的集合称为割集。

最小割集：若在某个割集中任意除去一基本事件就不再是割集了，这样的割集称为最小割集。径集：故障树中某些基本事件的集合，当集合中这些基本事件全都不发生时，顶事件必然不发生，这样的集合称为径集。

最小径集：若在某个径集中任意除去一基本事件就不再是径集了，这样的径集称为最小径集。与门：表示仅当所有输入事件发生时，输出事件才能发生。或门：表示至少一个输出事件发生时，输出事件就发生。非门：表示输出事件是输入事件的对立事件。

符号名称符号名称基本事件或门未探明事件与门结果事件非门开关事件顺序与门条件事件异或门禁门（相似转向符号）相似转向相似转此

（相同转移符号）转向符号转此符号表4-14故障树分析所用的逻辑和事件符号禁门打开的条件子树代号字母数字子树代号字母数字子树代号不同事件的事件标号××-××＋··顺序条件＋不同时发生相似的子树代号c基本程序

FTA方法基本程序如图4-3所示。熟悉系统确定顶上事件修改简化故障树建造故障树调查事故调查原因事件收集系统资料定性分析定量分析制定安全措施图4-3FTA方法的基本程序d基本步骤i.建造故障树

故障树的构建从顶事件开始，用演绎和推理的方法确定导致顶事件的直接的、间接的、必然的、充分的原因。ii.故障树的定性分析

故障树的定性分析仅按故障树的结构和事故的因果关系进行分析。分析过程中不考虑各事件的发生概率，或认为各事件的发生概率相等。内容包括求基本事件的最小割集、最小径集及其结构重要度，在此基础上确定安全防灾对策。（2）定量安全评价方法①故障树分析法（FTA）d基本步骤ii.故障树的定性分析■最小割集的求法——布尔代数法简法布尔代数运算法则有：交换律：A+B=B+AAB=BA结合律：A+(B+C)=(A+B)+CA(BC)=(AB)C分配律：A(B+C)=AB+ACA+(BC)=(A+B)(A+C)吸收律：A(A+B)=AA+AB=A互补律：A+A'=lAA'=0幂等律：AA=AA+A=A狄摩根定律：(A+B)'=A'B'(AB)'=A'+B'对偶律：(A')'=A重叠律：A+A'B=A+B=B+B'A①故障树分析法（FTA）d基本步骤ii.故障树的定性分析■最小割集的求法下面以图4-4故障树为例，求最小割集。T=A·B=(X1+C)(X2+D)=(X1+X2X3)(X2+X4X5)=X1X2+X2X3X2+X1X4X5+X2X3X4X5=X1X2+X2X3+X1X4X5+X2X3X4X5

=X1X2+X2X3+X1X4X5

该故障树有三个最小割集：

T·ABC＋＋X1X2D·X2X3·X4X5图

4-4故障树图①故障树分析法（FTA）d基本步骤ii.故障树的定性分析■最小径集的求法

最小径集求法是先将故障树化为对偶的成功树(只需将或门换与门，与门换或门，事件化为其对偶事件即可)；求成功树的最小割集就是原故障树的最小径集。例如，图4-5（a）所示的故障树，其布尔表达式为

上式表示事件X1、X2任一一个发生，顶事件T就会发生。要使顶事件不发生，X1、X2两个事件必须都不发生。对上式两端取补，便得到下式

该式用图形表示就是图4-5（b），（b）是（a）的成功树。T'·X1'X2'＋X1X2T（a）（b）图4-5故障树变成功树示例①故障树分析法（FTA）d基本步骤ii.故障树的定性分析■最小径集的求法以图4-4所示的故障树为例，求其最小径集。首先画出故障树的对偶树——成功树，如图4-6所示，求成功树的最小割集。T'·A'B'C'X1'X2'D'＋＋X2'X3'·＋X4'X5'成功树有4个最小割集，就是故障树的4个最小径集：用最小径集表示的故障树的结构式为

图4-6图4-4的成功树①故障树分析法（FTA）d基本步骤ii.故障树的定性分析■结构重要度分析

从故障树结构上分析各基本事件的重要度(不考虑各基本事件的发生概率或假定各基本事件发生概率相等)，分析各基本事件的发生对顶事件发生的影响程度，叫结构重要度分析。五原则：第一，单事件最小割集中的基本事件的结构重要度系数。第二，在同一最小割集中出现的所有基本事件，结构重要系数相等(在其他割集中不再出现)；第三，几个最小割集均不含共同元素，则低阶最小割集中基本事件重要系数大于高阶割集中基本事件重要系数。阶数相同，重要系数相同；第四，比较两基本事件，若与之相关的割集阶数相同，则两事件结构重要系数大小由出现的次数决定，出现次数多的系数大；第五，相比较的两事件仅出现在基本事件个数不等的若干最小割集中，若它们重复在各最小割集中出现次数相等，则在小事件最小割集中出现的基本事件结构重要系数大。

4）常用安全评价方法（2）定量安全评价方法②事件树分析法（ETA）

i)方法概述

事件树在给定一个初始事件的情况下，分析此初始事件可能导致各种事件序列的结果，从而定性或定量地评价系统的特性，并帮助分析人员获得正确的决策，它常用于安全系统的事故分析和系统的可靠性分析，由于事件序列是以图形表示，并且呈扇状，故称事件树。

2)分析步骤

a.确定初始事件。初始事件一般是指系统故障、设备失效、工艺异常、人的失误等，它们都是由事先设想或估计的。

b.编制ETA图。

c.阐明事故结果。

d.定量计算、分级。4）常用安全评价方法（2）定量安全评价方法②事件树分析法（ETA）方法事例：1979年10月，日本川崎市某化工厂高压聚乙烯装置的回火防止罐在20.26MPa下运行时突然爆炸，幸未造成人员伤亡，其ETA如图4-7所示。初始事件质量缺陷如果1979年的炼钢技术有今天的水平表面下0.3mm处有长度为3.9mm的夹杂物如果按设计压力的1.5倍进行耐压试验缺陷在表面形成开口如果在使用期问仔细检奋发现裂纹经过1年使用疲劳裂纹发展如果材料韧性好脆性破裂破裂，无其他损失有损失物质损失人员损失图4-7回火防止罐爆炸的事件树4）常用安全评价方法（2）定量安全评价方法③道化学火灾爆炸指数评价法

1）方法概述道化学公司火灾爆炸指数评价法，又称为道化学公司方法，是美国道化学公司所首创的化工生产危险度定量评价方法。

2）评价程序

a.确定评价单元；

b.确定物质系数：在火灾、爆炸指数计算和危险性评价过程中，物质系数MF是最基础的数值，是表达物质由燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸过程中释放能量大小的内在特性。物质系数是由美国消防协会（NFPA）规定的物质可燃性Nf和化学活性（或不稳定性）Nr。常见物质的物质系数MF可由工具书直接查得。

选取工艺单元确定物质系数（MF）计算特殊工艺危险系数（F2）计算一般工艺危险系数（F1）确定工艺单元危险系数（F3=F1×F2）确定火灾、爆炸指数（F&EI=F3×MF）计算安全措施补偿系数（C=C1×C2×C3）确定暴露面积确定暴露区域内财产的更换价值确定基本MPPD确定实际MPPD确定MPPO确定BI确定危害系数③道化学火灾爆炸指数评价法2）评价程序表4-15物质系数确定表液体、气体的易燃性或可燃性NFPA反应性或不稳定性Nr=0Nr=1Nr=2Nr=3Nr=4不燃物Nf=0114242940F.P.>93.3℃Nf=141424294037.8℃≤F.P.≤93.3℃Nf=2101424294022.8℃≤F.P.<37.8℃或F.P.<22.8℃并且B.P.≥37.8Nf=31616242940F.P.<22.8℃并且B.P.<37.8Nf=42121242940可燃性粉尘或烟雾

St-1(Kst≤200Pa·m·s-1)1616242940St-2(Kst=201～300Pa·m·s-1)2121242940St-3(Kst>300Pa·m·s-1)2424242940可燃性固体

厚度>40mm紧密的Nf=1414242940厚度<40mm疏松的Nf=21014242940泡沫材料、纤维、粉状物等Nf=316162429402）评价程序c.计算一般工艺危险系数（F1）：共包括六项内容，即放热反应、吸热反应、物料处理和输送、封闭单元或室内单元、通道、排放和泄漏。d.计算特殊工艺危险系数（F2）：包括十二项内容，即毒性物质、负压操作、在爆炸极限范围内或其附近的操作等。e.确定单元危险系数（F3）：F3=F1

×F2f.计算火灾、爆炸指数（F＆EI）：F＆EI=F3

×MF表4-16F＆EI及危险等级F&EI值危险等级F&EI值危险等级F&EI值危险等级1～60最轻97～127中等>159非常大61～96较轻128～158很大

2）评价程序g.确定暴露区域半径：R=0.84

×0.3048×

F＆EI（m）h.确定暴露区域面积：暴露区域面积S=πR2（m2）

实际暴露区域面积=暴露区域面积+评价单元面积i.确定暴露区域财产价值：更换价值=原来成本×0.82×增长系数j.确定破坏系数图4-8单元破坏系数计算图k.计算基本最大可能财产损失（基本MPPD）：

基本MPPD=暴露区域的更换价值

×破坏系数l.计算安全措施补偿系数：单元安全措施补偿系数C=C1×C2×C3

其中，C1——工艺控制；

C2——物质隔离；

C3——防火措施；m.确定实际最大可能财产损失（实际MPPD）；n.确定最大可能工作日损失（基本MPPDO)和停产损失（BI）：停产损失（BI）按下式计算：BI=MPDO×VPM×

0.70/30

式中，VPM是每月产值；0.70是固定成本和利润值。图4-9表明了MPDO与实际MPPD之间的关系。10001001010.1110100高于70%可能范围低于70%可能范围lgy=1.550233+0.598416lgxlgy=1.325132+0.59247lgxlgy=1.045515+0.610246lgx最大可能工作日损失图4-9最大可能工作日损失计算④日本劳动省化工企业“六阶段安全评价法”

1）方法概述日本劳动省颁布的化工企业“六阶段安全评价法”，综合应用安全检查表、定量危险性评价、事故信息评价、故障树分析以及事件树分析等方法，分成6个阶段采取逐步深入，定性与定量结合，层层筛选的方式识别、分析、评价危险，并采取措施修改设计消除危险。

2）评价步骤第一阶段——资料准备。第二阶段——定性评价。第三阶段——定量评价。第四阶段——制定安全对策。第五阶段——用过去类似设备和装置的事故资料进行复查评价。第六阶段——再评价。参见P98-100⑤蒙德火灾爆炸毒性指数评价法

1）方法概述英国ICI公司蒙德分部根据化学工业的特点，扩充毒性指标（因此又称为蒙德火灾、爆炸、毒性危险指数评价法，简称蒙德法），并对所采取的安全措施引进了补偿系数的概念，把这种方法向前推进了一大步。

2）评价程序

a.划分评价单元

b.初期危险度评价：评价项目即，确定物质系数、特殊物质的危险性、一般工艺危险性、特殊工艺危险性、数量的危险性、布置上的危险性、毒性危险性（各项包含的因素及取值见书上表4.13）。

c.危险度最终评价

三、燃烧和爆炸的类型及特征1）燃烧的相关概念（1）燃烧或火灾燃烧：可燃物质与氧化剂发生的一种发光发热的氧化反应。火灾：失去控制的燃烧。（2）闪燃及闪燃点闪燃：任何液体的表面都有蒸气存在，其浓度取决于液体的温度。可燃液体表面的蒸气与空气形成的混合可燃气体，遇到明火以后，只出现瞬间闪火而不能持续燃烧的现象。闪点:引起闪燃时液体的最低温度。（3）引燃引燃：是可燃物持续燃烧反应的开始，如果燃烧仅仅是瞬间的，则属于闪燃。引燃分为自燃和点燃两种类型。（4）自燃及自燃点自燃:可燃物质在助燃性气体中(如空气)，在无外界明火的直接作用下，由于受热或自行发热能引燃并持续燃烧的现象。自燃点(引燃温度):在一定的条件下，可燃物质产生自燃的最低温度.50（5）点燃及燃点点燃：是指在外部火源作用下可燃物开始持续的燃烧。燃点：能够使液体可燃物发生持续燃烧的最低温度，燃点高于闪点。（6）燃烧极限把一个大气压下可燃气体在其与空气的混合物中能发生燃烧的最低体积浓度称为燃烧下限（LFL），而将最高体积浓度称为燃烧上限（UFL）。在上限与下限之间的浓度，则称为可燃物的燃烧范围。（7）氧指数氧指数又叫临界氧浓度(COC)或极限氧浓度(LOC)，它是用来对固体材料可燃性进行评价和分类的一个特性指标。模拟材料在大气中的着火条件，如大气温度、湿度、气流速度等，将材料在不同氧浓度的O2-N2系混合气中点火燃烧，测出能维持该材料有焰燃烧的以体积百分数表示的最低氧气浓度，此最低氧浓度称为氧指数。由此可见，氧指数高的材料不易着火，阻燃性能好；氧指数低的材料容易着火，阻燃性能差。（8）最小点火能在处于爆炸范围内的可燃气体混合物中产生电火花，从而引起着火所必须的最小能量称为最小点火能。2）燃烧的特征参数

（1）燃烧温度可燃物质燃烧所产生的热量在火焰燃烧区域释放出来，火焰温度即是燃烧温度。（2）燃烧速率燃烧速率是指燃烧表面的火焰沿垂直于表面的方向向未燃烧部分传播的速率。（3）燃烧热易燃物质的燃烧热是指单位质量的物质在25℃的氧中燃烧放出的热量。

523）爆炸的相关概念（1）爆炸爆炸是物质发生急剧的物理、化学变化，由一种状态迅速转变为另一种状态，并在瞬间释放出巨大能量的现象。（2）爆炸极限可燃物（可燃性气体、蒸气和粉尘）与空气（或氧气）在一定的含量范围内均匀混合形成预混体系，遇火源会爆炸，这个含量范围称为爆炸极限。

53物质名称L下～L上/%物质名称L下～L上/%物质名称L下～L上/%物质名称L下～L上/%甲烷5.0～16.0甲苯1.3～7.8异丁醇1.7～甲酸甲酯5.1～22.7乙烷3.2～12.4二甲苯1.0～6.0丙烯醇2.4～甲酸乙酯2.7～16.4丙烷2.4～9.5环丙烷2.4～10.4戊醇1.2～氢4.0～74.2丁烷1.9～8.4环己烷1.3～8.3异戊醇1.2～一氧化碳12.5～74.2异丁烷1.8～8.4甲基环己烷1.2～乙醛4.0～57.0氨15.0～27.0戊烷1.4～7.8松节油0.8～巴豆醇2.1～15.5吡啶1.8～12.4己烷1.3～6.9醋酸甲酯3.2～15.6糠醛2.1～硝酸乙酯3.8～庚烷1.0～6.0醋酸乙酯2.2～11.4三聚乙醛1.3～亚硝酸乙酯3.0～50.0辛烷1.0～醋酸丙酯2.1～甲乙醚2.0～10.1环氧乙烷3.0～80.0壬烷0.8～异醋酸丙酯2.0～二乙醚1.8～36.5二硫化碳1.2～50.0癸烷0.7～醋酸丁酯1.7～二乙烯醚1.7～27.0硫化氢4.3～45.5乙烯2.7～28.6醋酸戊酯1.1～丙酮2.5～12.8氧硫化碳11.9～28.5丙烯2.0～11.1甲醇6.7～36.5丁酮1.8～9.5氯甲烷8.2～18.7丁烯1.7～7.4乙醇3.3～18.92-戊酮1.5～8.1氯乙烷4.0～14.8戊烯1.6～丙醇2.6～2-己酮1.2～8.0二氯乙烯9.7～12.8乙炔2.5～80.0异丙醇2.7～氰酸5.6～40.0溴甲烷13.5～14.5苯1.4～6.8丁醇1.7～醋酸4.0～溴乙烷6.7～11.2部分物质的爆炸极限54（3）受限爆炸：爆炸发生在容器或建筑物中等受限空间内。（4）无约束爆炸：无约束爆炸发生在空旷地区。该类型爆炸通常是由可燃性气体泄漏引起的。（5）蒸气云爆炸（VCE）化学工业中，大多数危险的和破坏性的爆炸是蒸气云爆炸。大量的可燃蒸气突然泄漏出来（当装有过热液体和受压液体的容器破裂时就会发生），蒸气扩散遍及整个工厂并与空气混合形成蒸气云，蒸气云被点燃即发生爆炸。55（6）沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）如果装有温度高于其在大气压下的沸点温度的液体的贮罐破裂，就会发生BLEVE。紧接着是容器内大部分物质的爆炸性气化；如果气化后形成的气云是可燃的，还会发生燃烧或爆炸。当外部火焰烘烤装有易挥发性物质的贮罐时，就会发生该类型的爆炸。（7）冲击波是沿气体移动的不连贯的压力波。敞开空间中的冲击波的后面是强烈的风；冲击波与风结合后称为爆炸波。（8）超压：由冲击波引起的作用在物体上的压力。基于超压的破坏估算见表4-32。由表4-32可知，即使是较小的超压，也能导致较大的破坏。564）爆炸能量的相关计算

（1）TNT当量法

式中，mTNT——TNT当量质量，kg;

η——经验爆炸效率，无量纲；

m——碳氢化合物的质量，kg；

△Hc——可燃气体的爆炸能，kJ·kg-1；

ETNT——TNT的爆炸能，kJ·kg-1。

TNT爆炸能的典型值为4686kJ·kg-1。对于可燃气体，可用燃烧热替代爆炸能。

57超压可由TNT当量（记为mTNT

），以及距离地面上爆炸源点的距离r来估算：

式中，Ze——比拟距离，m/kg1/3；

r——距离地面上爆炸源点的距离，m；

mTNT——TNT当量质量，kg。比拟超压ps由下式给出：式中，ps——比拟超压，无量纲；

p0——侧向超压峰值超压，Pa；

pa——周围环境压力，Pa。58比拟超压与比拟距离的关系见图4.13。图4.13发生在平坦地面上的TNT爆炸的最大侧向超压峰值与比拟距离的关系

59图4.13中的数据，可由下述经验方程来描述：

60（2）TNO多能法①方法概述

TNO方法确定过程中的受限体积，给出相对的受限程度，然后确定该受限体积对于超压的贡献(TNO为荷兰应用科学研究院)。②对于蒸气云爆炸，使用多能模型的步骤如下：

a.使用扩散模型确定气云的范围；

b.进行区域检查以确定拥挤的空间；

c.在被可燃气云覆盖的区域内，确定引起强烈冲击波的潜在源；

61d.估算当量燃料-空气混合物所释放的能量；

e.为每个单独冲击波指定一个代表冲击波强度的典型数字；

f.一旦估算出单个的当量燃料-空气混合物所导致的能量E和初始爆炸强度，那么，在计算过Sachs比拟距离后，距离爆源R处的Sachs比拟爆炸侧向超压和负相持续时间，就能从书上图4-14所示的爆炸图中查到。其中，

式中，为填料的Sachs比拟距离(无量纲)；R为距填料的距离，m；E为填料的燃烧能，J；P0为周围环境的大气压，Pa。62TNO多能爆炸模型的Sachs比拟超压与Sached比拟正相持续时间

63爆炸侧向超压峰值和负相持续时间，可根据Sachs比拟超压和Sachs比拟负相持续时间计算。超压由下式计算：

负相持续时间，则由下式计算：

p0为侧向爆炸超压，Pa；为Sachs比拟侧向爆炸超压(无量纲)；pa为周围环境压力，Pa；td为负相持续时间，s；为Sachs比拟负相持续时间(无量纲)；E为填料燃烧能，J；c0为周围环境的声速，m·s-1。应用TNO多能法的主要问题，是使用者必须在受限程度的基础上对严重系数的选择做出决定。对于局部受限的几何形状，相关指导则很少。另外，对于每个爆炸强度所导致的结果，应该怎样结合在一起还不清楚。

64（3）化学爆炸能化学爆炸导致的冲击波是由爆炸性气体的快速膨胀造成的。该膨胀可以用两种机理解释：反应产物的热量加热以及反应造成的总物质的量的变化。

LH=VH

式中，

LH——化学爆炸所做的功，kJ；

V——参与反应的可燃气体积(标准状态下)，m3；

H——可燃气体的高燃烧热值，kJ·m3。65（4）机械爆炸能对于机械爆炸，能量来自压缩气体膨胀、液体气体迅速蒸发等而放出的物理能。压缩气体的爆炸能估算方式有：a.Brode法

b.等熵法c.等温法d.有效能法66水蒸气的爆炸能量可以用压缩气爆炸能量计算公式，但误差较大。一般用下述公式：

Ls=CsVLs——水蒸气爆炸能，J；V——水蒸气体积，m3；Cs——干饱和水蒸气爆炸能量系数，m3/J。（表4.19）饱和水蒸气的爆炸能量按下式计算：

Lw=CwVLw——水蒸气爆炸能，J；V——水蒸气体积，m3；Cw——干饱和水蒸气爆炸能量系数，m3/J。（表4.20）673）爆炸的伤害作用（1）抛射物伤害

图4.15爆炸碎片的最大水平射程（注：1lb=0.4536kg；1ft=30.48cm)68（2）冲击波的伤害

图4.16固定位置处的冲击波压力69四、惰化防火措施惰化：把惰性气体加入到可燃性混合气体中，使氧气浓度低于LOC（LimitedOxygenConcentration）以下的过程。惰化措施分为：真空惰化压力惰化压力-真空联合惰化使用不纯氮气进行真空和压力惰化吹扫惰化虹吸惰化

70真空惰化真空惰化过程：①对容器抽真空直到达到所需的真空为止；②用诸如氮气或二氧化碳等惰性气体来消除真空，直到大气压力；③重复步骤①和②，直到达到所需的氧化剂浓度。

y0y1PLPH时间压力y1y2第一次真空惰化结束第二次真空惰化结束氧气的物质的量为常数氧气的浓度为常数y0图4.17真空惰化循环71压力惰化

图4.18压力惰化循环y0y1PLPH时间压力y1y2y2第一次压力惰化结束第二次压力惰化结束氧气的物质的量为常数氧气的浓度为常数72压力-真空联合惰化

0.21y0y0y1y