化工安全工程概論-04燃燒和爆炸與防火防爆安全技術(shù)

1、第一節(jié) 燃燒要素和燃燒類(lèi)別 第二節(jié) 燃燒過(guò)程和燃燒原理 第三節(jié) 燃燒的特征參數(shù) 第四節(jié) 爆炸及其類(lèi)型 第一節(jié) 燃燒要素和燃燒類(lèi)別 一、燃燒概述熟練掌握：燃燒的概念，燃燒的三個(gè)基本要素。 1、燃燒的定義： 燃燒是可燃物質(zhì)（氣體、液體或固體燃料）與氧或氧化劑相互作用而發(fā)生光和熱的化學(xué)反應(yīng)。其特點(diǎn)是放熱、發(fā)光、生成新物質(zhì)。2、燃燒條件（燃燒三要素）（1）可燃物質(zhì)；（2）助燃物質(zhì)；（3）能源。只有三個(gè)要素同時(shí)具備并彼此相互作用，且各要素均達(dá)到一定的限值，燃燒才會(huì)發(fā)生和持續(xù)進(jìn)行。因此，一切防火防爆的消防措施都是根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和生產(chǎn)條件，阻止燃燒的三個(gè)條件同時(shí)存在、相互結(jié)合和相互作用。 二、燃燒要素掌握：

2、燃燒的三個(gè)基本要素的內(nèi)涵。 1、燃料（可燃物質(zhì)）物質(zhì)按燃燒性質(zhì)可分為可燃物質(zhì)、難燃物質(zhì)和不可燃物質(zhì)三類(lèi)。凡能與空氣、氧氣或其它氧化劑發(fā)生劇烈氧化反應(yīng)的物質(zhì)，均可稱(chēng)為可燃物質(zhì)?？扇嘉镔|(zhì)按物理狀態(tài)可分為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)3種。液體的閃點(diǎn)是火險(xiǎn)的標(biāo)志。排除潛在火險(xiǎn)：密封罐裝置于耐火建筑中通風(fēng)氣體濃度監(jiān)測(cè)2、氧和熱可燃物與氧氣、空氣隔離必要時(shí)惰性氣保護(hù)3、火源 明火；電源；過(guò)熱；熱表面； 自燃；火花；靜電；摩擦。三、燃燒形式P92了解：燃燒的基本形式均相燃燒（g-g)與非均相燃燒(l-gs-g)混合燃燒與擴(kuò)散燃燒(g-g)蒸發(fā)燃燒、分解燃燒、表面燃燒 (l-gs-g)完全燃燒與不完全燃燒四、燃燒類(lèi)別、類(lèi)

3、型及其特征參數(shù)了解燃燒的類(lèi)別及相應(yīng)的防火、滅火措施；了解燃燒的類(lèi)型及相應(yīng)的防火、滅火措施；熟練掌握閃點(diǎn)、燃點(diǎn)（著火點(diǎn)）、自燃點(diǎn)的概念及其消防指導(dǎo)意義。 1、易燃物質(zhì)燃燒類(lèi)別A類(lèi)：有機(jī)固體B類(lèi)：有機(jī)液體C類(lèi)：供電設(shè)備D類(lèi)：可燃金屬2、燃燒類(lèi)型及其特征參數(shù)燃燒類(lèi)型（按起因分）： 閃燃、點(diǎn)燃、自燃（1）閃燃和閃點(diǎn) 可燃液體表面的蒸氣與空氣形成的混合可燃?xì)怏w遇到火源時(shí)會(huì)發(fā)生瞬間燃燒，出現(xiàn)瞬間火苗或閃火，這種現(xiàn)象稱(chēng)為閃燃。引起閃燃的最低溫度稱(chēng)為閃點(diǎn)。一些液體的閃點(diǎn)如附表1 所示。 附表1 一些可燃液體的閃點(diǎn) 液體名稱(chēng)閃點(diǎn) ， K液體名稱(chēng)閃點(diǎn) ，K戊 烷233甲 酸 342庚 烷269冰 醋 酸313環(huán)

4、己 烷256乙酸甲酯265已 炔255乙酸乙酯269乙 醇286丙 酮255乙 醚228石 油 醚303-343 苯262重 油353-403汽 油230 各種可燃液體閃點(diǎn)的高低，可確定它們火災(zāi)危險(xiǎn)性的程度，閃點(diǎn)越低，火災(zāi)的危險(xiǎn)性越大，等級(jí)也就越高。如附表2 所示。在化工安全生產(chǎn)中根據(jù)閃點(diǎn)的高低，確定易燃和可燃液體的生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)幕馂?zāi)危險(xiǎn)性，進(jìn)而針對(duì)其火險(xiǎn)的大小，采取相應(yīng)的防火、防爆措施。 附表2 液體火災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí) 類(lèi) 別 等 級(jí) 閃 點(diǎn) ， K液體名稱(chēng) 易燃液體 1 301乙醇、苯、汽油 、松節(jié)油 2 301-318可燃液體 3319-313乙二醇、桐油、潤(rùn)滑油 4393 （2）

5、點(diǎn)燃和燃點(diǎn)（著火點(diǎn)） 當(dāng)外來(lái)火源或灼熱物質(zhì)與可燃物接近時(shí)，而開(kāi)始持續(xù)燃燒的現(xiàn)象叫著火。使可燃物質(zhì)開(kāi)始持續(xù)燃燒的最低溫度，稱(chēng)為該物質(zhì)的著火點(diǎn)或燃點(diǎn)。物質(zhì)燃點(diǎn)的高低，反映出該物質(zhì)火災(zāi)危險(xiǎn)性的大小，物質(zhì)的燃點(diǎn)愈低，愈容易著火，火災(zāi)的危險(xiǎn)性愈大。 （3）自燃和自燃點(diǎn) 可燃物質(zhì)不須火源靠近便能自行著火的現(xiàn)象叫自燃?？扇嘉镔|(zhì)發(fā)生自燃的最低溫度稱(chēng)為自燃點(diǎn)。自燃現(xiàn)象可分為受熱自燃與自熱自燃。不同物質(zhì)自燃點(diǎn)不同，可燃物質(zhì)的自燃點(diǎn)愈低，發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性愈大。 第二節(jié) 燃燒過(guò)程和燃燒原理了解燃燒過(guò)程、活化能理論、過(guò)氧化物理論、連鎖反應(yīng)理論。熟練掌握P97圖4-1 。第三節(jié) 燃燒的特征參數(shù)了解：燃燒溫度、速率、燃燒熱

6、等概念。影響燃燒速度的因素（1）同一可燃物質(zhì)的燃燒速度決定于燃燒面積與體積之比，在相同體積下，燃燒表面積愈大，燃燒速度愈快。（2）燃燒物質(zhì)與氧化合的能力。氧化能力愈大，燃燒速度愈快。汽油蒸發(fā)快，比較容易與氧化合，它的燃燒速度比重油快。 （3）決定燃燒物中碳、氧、硫、磷等可燃物的元素的含量，含量愈多燃燒速度愈快。如石油含碳、氫約為96-99.5%，乙醇含碳、氫約為65.2%，所以石油燃燒速度大于乙醇。 爆炸及爆炸極限 物質(zhì)從一種狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)變成另一種狀態(tài)，并在瞬間放出大量能量，同時(shí)產(chǎn)生巨大聲響的現(xiàn)象稱(chēng)為爆炸。爆炸也可視為氣體或蒸汽在瞬間劇烈膨脹的現(xiàn)象。 爆炸極限是指可燃?xì)怏w、蒸汽或粉塵和空氣的混合

7、物能發(fā)生爆炸的濃度范圍。發(fā)生爆炸的基本條件是爆炸混合物的濃度 范圍。發(fā)生爆炸的最低濃度和最高濃度分別叫做爆炸下限和上限。幾種容易爆炸的物質(zhì)在20和一個(gè)大氣壓下的爆炸上限和下限 名 稱(chēng) 爆炸極限（按體積濃度），% 汽油蒸汽 1.0 6.0 溶劑油蒸汽 1.4 6.0 煤油蒸汽 1.4 7.5 天然氣 4.0 16.0 由表可以看出，汽油的爆炸極限是1.0-6.0%，在冬天時(shí)汽油蒸汽的濃度剛好在上述爆炸區(qū)間內(nèi)，因此，在冬天更應(yīng)做好汽油的防爆安全工作爆炸作用 （1）震蕩作用（2）沖擊波（3）碎片沖擊（4）造成火災(zāi)一 防火防爆的安全措施（一）控制和消除火源1 明火 （1）加熱用火 （2）維修用火 2

8、摩擦與撞擊 3 電器火花 4 其它火源 高溫表面、油抹布、油棉紗等自燃、吸煙等等 化學(xué)危險(xiǎn)物的安全處理 1.根據(jù)物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)采取措施 如化學(xué)物品混放、惰性氣體保護(hù)、放靜電等。2.系統(tǒng)密閉或負(fù)壓操作3.通風(fēng)置換4.惰性介質(zhì)保護(hù) 在化工生產(chǎn)中常用的惰性氣體有氮?dú)?、二氧化碳、水蒸汽及煙道氣等。工藝參?shù)的安全控制 1.溫度控制 在生產(chǎn)中，正確控制溫度，不僅可以保證產(chǎn)品質(zhì)量 ，而且可以防止燃爆事故的發(fā)生。為了嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，必須采取以下相應(yīng)措施。（1）除去反應(yīng)熱（2）防止攪拌中斷（3）正確選擇傳熱介質(zhì)（4）防止保溫材料的滲漏。 2.投料控制 主要有（1）投料速度（2）投料配比（3）投料順序（4）

9、控制原料純度3.防止跑、冒、滴、漏4緊急情況停車(chē)處理 緊急情況有停電、停水、停蒸汽、停壓縮空氣。 (四)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制與安全保險(xiǎn)裝置(五)限制火災(zāi)爆炸的擴(kuò)散和蔓延 1.隔離、露天安裝和遠(yuǎn)距離操縱2安全阻火裝置 阻火設(shè)備包括安全液封、水封井、阻火器和單向閥等，其作用是防止外部火焰竄入有燃燒爆炸危險(xiǎn)的設(shè)備、管道、容器內(nèi)或阻止火焰在設(shè)備和管道之間的擴(kuò)展。 3.防爆泄壓裝置 主要有安全閥和爆破片。4.火災(zāi)報(bào)警裝置 火災(zāi)報(bào)警裝置主要有探測(cè)器、控制系統(tǒng)、操作裝置和執(zhí)行裝置組成?；馂?zāi)探測(cè)器有感溫、感光、和感煙三類(lèi)。 5.消防設(shè)施和器材 四、滅火劑的種類(lèi)和使用方法（一）水 水是最常用的滅火劑之一，它能起隔離和

10、吸熱作用。水吸熱后蒸發(fā)成水蒸汽，體積會(huì)增大1700倍，從而沖淡空氣中的氧氣濃度，使火因缺氧而熄滅。同時(shí)，水的熱容量大，每千克水溫度升高一度，就吸收4.18kJ的熱量，而每千克水蒸發(fā)汽化時(shí)，又要吸收2260.56kJ的熱量。 下列火災(zāi)不能用水撲救：（1）遇水燃燒的物質(zhì)（如堿金屬、金屬碳化物等）和灼熱的物質(zhì)（如鐵水）著火引起的火災(zāi)（2）電器著火，在未切斷電源之前，不能用水撲救。（3）非水溶性的、比水輕的可燃、易燃液體，如苯、甲苯等，不能用水撲救。（4）遇水能產(chǎn)生有毒氣體，如磷化鋅等著火，不能用水撲救。（5）儲(chǔ)存大量濃硫酸、濃硝酸的場(chǎng)所發(fā)生火災(zāi)，不能用流水撲救，必要時(shí)宜用霧狀水撲救。（6）重質(zhì)油料，

11、如重油、原油著火，原則不能用水撲救，以防噴濺使火災(zāi)擴(kuò)大。（二）化學(xué)泡沫滅火劑 化學(xué)泡沫滅火劑主要由碳酸氫鈉、硫酸鋁和少量發(fā)泡劑（甘草粉），穩(wěn)定劑（三氯化鐵）組成。反應(yīng)式 Al2(SO4)3+6NaHCO3=6CO2+3Na2SO4+2Al(OH)3 化學(xué)泡沫滅火劑主要用于撲滅非水溶性的可燃、易燃液體和可燃的木材、橡膠、纖維等一般固體著火引起的火災(zāi)。對(duì)水溶性可燃、易燃液體著火，除抗溶性泡沫滅火劑外，一般泡沫滅火劑不宜使用，而抗溶性泡沫滅火劑價(jià)格昂貴，一般不宜采用。遇水燃燒的物質(zhì)及帶電設(shè)備著火時(shí)，不能用泡沫滅火劑撲滅。提取化學(xué)泡沫滅火器時(shí)，筒身不宜傾斜過(guò)大，防止溶液混合。使用時(shí)，將泡沫滅火器顛倒過(guò)

12、來(lái)，輕輕抖動(dòng)幾下，泡沫就會(huì)噴出來(lái)。在拿往火場(chǎng)途中，不可將滅火器放在肩上，筒身必須保持平穩(wěn)。 （三）干粉滅火劑 干粉滅火劑是由化學(xué)基料（如重碳酸鹽、磷酸銨、碳酸氫鈉等）和少量防潮劑硬酯酸鎂及流動(dòng)促進(jìn)劑（如滑石粉、云母粉等）組成的細(xì)微顆粒狀滅火劑。干粉滅火劑具有無(wú)毒、無(wú)腐蝕作用、不導(dǎo)電等特點(diǎn)，主要用于撲滅石油及其產(chǎn)品、可燃?xì)怏w和電器設(shè)備的起始火災(zāi)和一般固體火災(zāi)。 干粉滅火劑在使用時(shí)應(yīng)注意（1）干粉滅火劑應(yīng)放置在通風(fēng)、干燥處，堆放不宜過(guò)高，以免板結(jié)。（2）由于干粉滅火劑對(duì)燃燒物的冷卻作用極微，撲滅大面積火災(zāi)時(shí)，往往造成滅火不徹底，容易引起復(fù)燃。（3）由于干粉滅火劑在滅火后留有殘?jiān)什灰擞糜诰軆x器

13、、設(shè)備、旋轉(zhuǎn)電機(jī)等處發(fā)生的火災(zāi)。（四）二氧化碳滅火劑二氧化碳滅火劑是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，重量是空氣的1.524倍，它的滅火作用，主要是冷卻和稀釋空氣的作用。當(dāng)二氧化碳滅火劑從滅火器噴嘴噴出時(shí)，在燃燒物表面形成一層白色固體干冰，當(dāng)干冰汽化時(shí)，便吸收大量的熱（1KJ液態(tài)CO2汽化時(shí)能吸收577.78KJ熱量），從而使燃燒區(qū)的溫度減低，同時(shí)，空氣中二氧化碳的含量增加，相應(yīng)地也稀釋了空氣中的氧含量。 二氧化碳滅火劑滅火后不留痕跡，不損壞被救物品，不導(dǎo)電，無(wú)毒害，無(wú)腐蝕，適用于撲救電器設(shè)備、精密儀器、電子設(shè)備、圖書(shū)資料檔案等火災(zāi)。 二氧化碳滅火劑在使用時(shí)應(yīng)注意（1）二氧化碳滅火劑不宜用于撲滅某些金屬，如

14、鉀、鈉、鎂、鋁、鐵及其氫化物的火災(zāi)。（2）二氧化碳滅火劑不適用于某些能在惰性介質(zhì)中自身供氧燃燒的物質(zhì)，如硝化纖維火藥的火災(zāi)。（3）二氧化碳滅火劑不宜用于撲滅一些纖維物質(zhì)內(nèi)部的陰燃，若用，則應(yīng)注意防止復(fù)燃。（4）二氧化碳滅火劑不怕凍，但怕高溫。（5）在使用時(shí)，不要手摸金屬導(dǎo)管也不要把噴嘴對(duì)人，以防凍傷。 （五）鹵代烷滅火劑 常用的鹵代烷滅火劑有四氯化碳（104）、二氟二溴甲烷（1202）、四氟二溴乙烷（2402）、二氟一氯一溴甲烷（1211）及三氟一溴甲烷（1301）。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較廣的是1211,而毒性最低的是1301,是我國(guó)公安消防部門(mén)推薦的兩種鹵代烷滅火劑。；鹵代烷滅火劑主要是通過(guò)奪取燃燒

15、連鎖反應(yīng)中的自由基，使燃燒中斷，達(dá)到滅火的目的，同時(shí)兼有一定的冷卻、窒息作用，適用于撲滅油類(lèi)、電器設(shè)備、精密儀器、天然氣等引起的火災(zāi)，滅火效率比二氧化碳滅火劑高5倍左右，但生產(chǎn)成本高，價(jià)格貴，此外，還應(yīng)注意中毒，尤其是毒性較強(qiáng)的2402和1202,使用時(shí)更應(yīng)注意。哈龍簡(jiǎn)介哈龍是英文“HALON”的譯音,是一種滅火劑的名稱(chēng),我國(guó)生產(chǎn)和消費(fèi)的哈龍種類(lèi)主要有兩種:哈龍 1211(一溴一氯二氟甲烷)和哈龍 1301(一溴三氟甲烷)。由于哈龍具有即清潔又安全的特性,在淘汰之前,被大量用于計(jì)算機(jī)房、博物館、艦船和飛機(jī)等. 當(dāng)哈龍1301體系從20世紀(jì)60年代上市以來(lái)，它就被看作最有效的滅火劑。它被廣泛應(yīng)用于資料室、變電房、博物館等場(chǎng)所。然而，自20世紀(jì)80年代以來(lái)，大量的科學(xué)研究表明使用這種滅火劑對(duì)臭氧層有破壞作用。為了保護(hù)臭氧層，國(guó)際社會(huì)分別于1985年和1987年分別制定了保護(hù)臭氧層維也納公約和關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書(shū)（簡(jiǎn)稱(chēng)蒙特利爾議定書(shū)）。 議定書(shū)中規(guī)定簽約國(guó)要限制生產(chǎn)和消費(fèi)5種CFCS(氟立昂)（即CFC11、CFC12、CFC113、CFC114、CFC115）和3種哈龍（即哈龍1211、哈龍1301和哈龍2402），議定書(shū)自1989年1月1日