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1、,4.1 气体燃烧形式和分类4.2 气体的燃烧速度4.3 影响气体爆炸极限的因素4.4 评价气体燃爆危险性的主要技术参数,第四章 可燃气体燃爆特性,防 火 防 爆,危险化学品分类,防 火 防 爆,凡具有爆炸、易燃、毒害、腐蚀、放射性等性质，在运输、装卸和贮存保管过程中，容易造成人身伤亡和财产损毁而需要特别防护的货物，均属危险货物。,危险货物分类和品名编号(GB6944-86),防 火 防 爆,危险货物分类和品名编号(GB6944-86),第1 类爆炸品 本类货物按危险性分为五项。第 1 项 具有整体爆炸危险的物质和物品第2项具有抛射危险，但无整体爆炸危险的物质和物品第3项具有燃烧危险和较小爆炸
2、或较小抛射危险，或两者兼有，但无整体爆炸危险的物质和物品（第4项无重大危险的爆炸物质和物品 本项货物危险性较小，万一被点燃或引爆，其危险作用大部分局限在包装件内部，而对包装件外部无重大危险。第5项 非常不敏感的爆炸物质(very insensitive substances)本项货物性质比较稳定，在着火试验中不会爆炸。,防 火 防 爆,危险货物分类和品名编号(GB6944-86),第2类压缩气体和液化气体本类货物系指压缩、液化或加压溶解的气体，并符合下述两种情况之一者:1.临界温度低于50，或在50时，其蒸气压力大于294 kpa的压缩或液化气体。2.温度在211时，气体的绝对压力大于275k
3、pa,或在544时，气体的绝对压力大于715kpa的压缩气体；或在 37 8 时，雷德蒸气压（reid vapour pressure)大于275kpa的液化气体或加压溶解的气体。本类货物分为三项：第1项易燃气体（plammablegases）第2项不燃气体（nonflammablegases）本项货物系指无毒、不燃气体，包括助燃气体。第3项有毒气体（poisonousgases）本项货物的毒性指标与第6类毒性指标相同。,防 火 防 爆,危险货物分类和品名编号(GB6944-86),第3类 易燃液体 本类货物系指易燃的液体、液体混合为或含有固体物质的液体，但不包括由于其危险特性已列入其它类别的
4、液体。其闭环试验闪点等于或低于61，但不同运输方式可确定本运输方式适用的闪点。而不得低于45。本类货物按闪点分为三项：第1项低闪点液体（liquidsinlowflashpointgroup）本项货物系指闭杯试验闪点低于-18的液体。第2项中闪点液体（liquidsinintenaediateflashpointgroup）本项货物系指闭环试验闪点在-18至低于23的液体。第3项高闪点液体（liquidsinhighflashpointgroup）本项货物系指闭环试验闪点在23至61的液体。,防 火 防 爆,危险货物分类和品名编号(GB6944-86),第4类易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品第
5、1项易燃固体本项货物系指燃点低，对热、撞击、摩擦敏感，易被外部火源点燃，燃烧迅速，并可能散发出有烟雾或有毒气体的固体，但不包括已列入爆炸品的物质。第2项自燃物品本项货物系指自燃点低，在空气中易于发生氧化反应，放出热量。而自行燃烧的物品。第3项遇湿易燃物品本项货物系指遇火或受潮时，发生剧烈化学反应，放出大量的易燃气体和热量的物品。有些不需明火，即能燃烧或爆炸。,防 火 防 爆,危险货物分类和品名编号(GB6944-86),第5类氧化剂和有机过氧化物第1项氧化剂本项货物系指处于高氧化态，具有强氧化性，易分解并放出氧和热量的物质。包括含有过氧基的无机物，其本身不一定可燃，但能导致可燃物的燃烧；与松软
6、的粉末状可燃物能组成爆炸性混合物，对热、震动或摩擦较敏感。第2项有机过氧化物本项货物系指分子组成中含有过氧基的有机物，其本身易燃易爆，极易分解，对热、震动或摩擦极为敏感。,防 火 防 爆,危险货物分类和品名编号(GB6944-86),第6类毒害品和感染性物品第1项毒害品本项货物系指进入肌体后，累积达一定的量，能与体液和组织发生生物化学作用或生物物理学变化，扰乱或破坏肌体的正常生理功能，引起暂时性或持久性的病理状态，甚至危及生命的物品。经口摄取半数致死量：固体LD50500mgkg，液体LD502000mg/kg；经皮肤接触24h，半数致死量LD 501000mgkg；粉尘、烟雾及蒸气吸入半数至
7、死浓度LC5010mgL的固体或液体，以及列入危险货物品名表的农药。第2项感染性物品本项货物系指含有致病的微生物，能引起病态，甚至死亡的物品。,防 火 防 爆,危险货物分类和品名编号(GB6944-86),第7类放射性物品本类货物系指放射性比活度大于74xl04Bq/kg的物品。第8类腐蚀品本类货物系指能灼伤人体组织并对金属等物品造成损坏的固体或液体。与皮肤接触在4h内出现可见坏死现象，或温度在55时，对20号钢的表面均匀年腐蚀率超过625mmY的固体或液体。本类货物按化学性质分为三项：第1项酸性腐蚀品(Ccorrosivespresentiagacidbcproperties）第 2 项碱性
8、腐蚀品（corrosivespresentingalkalinous properties）第3项其它腐蚀品(othercorrosies）,防 火 防 爆,危险货物分类和品名编号(GB6944-86),第9类杂类。本类货物系指在运输过程中呈现的危险性质不包括在上述八类危险性中的物品。本类货物分为两项：第1项磁性物品本项货物系指航空运输时，其包装件表面任何一点距21米处的磁场强度H0159Am。第2项另行规定的物品本项货物系指具有麻醉、毒害或其它类似性质。能造成飞行机组人员情绪烦燥或不适，以致影响飞行任务的正确执行，危及飞行安全的物品。,防 火 防 爆,危险货物品编号1 编号的组成危险货物品名
9、编号由五位阿拉伯数字组成，表示危险货物所属的类别、项号和顺序号。2编号的表示方法。表示该危险货物品名的顺序号 表示该危险货物的项别表示该危险货物的类别3编号的使用。每一危险货物指定一个编号，但对其性质基本相同，运输条件和灭火、急救方法相同的危险货物，也可使用同一编号。4举例品名，属第4类，第3项，顺序号100，该品名的编号为43100，该编号表明该危险货物属于第4类第3项遇湿易燃物品。,危险货物分类和品名编号GB6944-2019代替GB6944-1986 本标准对应于联合国关于危险货物运输的建议书 规章范本（第13修订版 第2部分：分类），与其一致性程度为非等效。其有关技术内容与上述规章范本
10、完全一致，在标准文本格式上按GB/T 1.1-2000进行了编辑性修改。本标准代替GB 6944-1986危险货物分类和品名编号。本标准与GB 6944-1986的差异如下：修改和补充了原标准中不同危险货物类、项的判据和定义；适当调整了原标准中危险货物的类别和项别；第7类“放射性物品”，根据GB 11806的规定进行了重新定义；修改了原标准中危险货物品名的编号方法。,防 火 防 爆,防 火 防 爆,联合国危险货物编号（UN number）是一组4位数字，它们可以被用来识别有商业价值的危险物质和货物（例如爆炸物或是有毒物质）。这种数字架构在国际贸易当中被广泛使用，以便于标注货运容器的内容。某些化
11、合物有它们自己的联合国危险货物编号（比方说丙烯酰胺是UN2074），同时某些具有类似属性的化学品或货物的联合国危险货物编号也是相同的（例如打火机和可燃气体都是UN1057）。如果一种化学品在固态和液态下，或者在不同纯度下的危险属性具有相当大的差别的话，它会因为它的两种属性分别得到一个联合国危险货物编号。从UN0001到大约UN3500的编号都是由联合国危险物品运送专家委员会制定的。这些编号在关于危险货物运输的建议书中公布。协调各种运输方式的一些组织机构已经在使用这一系统。,4.1 气体燃烧形式和分类,防 火 防 爆,凡是遇火、受热或与氧化剂接触能着火或爆炸的气体，统称为可燃气体。易燃与可燃气体
12、的燃烧不需要像固体、液体物质那样经过熔化、蒸发等准备过程，所以气体在燃烧时所需要的热量仅用于氧化或分解气体和将气体加热到燃点，因此容易燃烧，而且燃烧速度快。1.气体燃烧形式和分类 扩散燃烧 动力燃烧,防 火 防 爆,扩散燃烧；如果可燃气体与空气边混合边燃烧，这种燃烧就叫扩散燃烧(或称稳定燃烧)。如使用石油液化气罐烧饭就是扩散燃烧。动力燃烧:(预混燃烧）如果可燃气体与空气在燃烧之前就已混合，遇到着火源立即爆炸，形成燃烧，这种燃烧就叫动力燃烧。如石油液化气罐气阀漏气时，漏出的气体与空气形成爆炸混合物，一遇到着火源，就会以爆炸的形式燃烧，并在漏气处转变为扩散燃烧。,防 火 防 爆,4.2 气体的燃烧
13、速度,由于气体的燃烧不需要象固体、液体那样经过熔化、蒸发等过程，所以燃烧速度很快。气体的燃烧速度随物质的组成不同而异。简单气体燃烧如氢气只需受热、氧化等过程；而复杂的气体如天然气、乙炔等则要经过受热、分解、氧化过程才能开始燃烧。因此，简单的气体比复杂的气体燃烧速度快。在气体燃烧中，扩散燃烧速度取决于气体扩散速度，而混合燃烧速度则取决于本身的化学反应速度；在通常情况下混合燃烧速度高于扩散燃烧速度。气体的燃烧性能也常见火焰传播速度来衡量，一些气体与空气的混合物在254毫米直径的管道中火焰传播速度的试验数据见表。,防 火 防 爆,防 火 防 爆,火焰传播速度在不同演径的管道中测试时其值不同，一般随着
14、管道直径增加而增加，当达到某个直径时速度就不再增加。同样，随着管道直径的减少而减少，并在达到某种小的直径时火焰在管中就不再传播,防 火 防 爆,此外在管道中测试火焰传播速度时还与管子材料以及火焰的重力场有关。如10甲烷与空气混合气，管子平放时，火焰传播速度为65厘米秒，向上垂直放时为75厘米秒，而向下垂直放为595厘米秒。如果在大管径中燃烧的混合物在小管径中熄灭，这种现象是由于在管子直径减小时增加了热损失所致。按热损失观点来分析，那么加热区域与反应区域的比例是：式中d直径；r半径；h反应区长度。对于直径为10厘米的管子，这个比例等于04，而对于直径为2厘米的管子这个比例等于2。由此可见，随着管
15、子直径的减小，热损失就逐步加大，燃烧温度与火焰传播速度就相应降低，度至停止传播。阻火器就是根据这一原理制成的。,防 火 防 爆,4.3 影响气体爆炸极限的因素,防 火 防 爆,4.4 评价气体燃爆危险性的主要技术参数,评价生产与生活中广泛使用的各种可燃气体火灾爆炸危险性，主要依据以下技术参数。,(1)爆炸危险度 可燃气体或蒸气的爆炸危险性可以用爆炸极限和爆炸危险度来表示，爆炸危险度即是爆炸浓度极限范围与爆炸下限浓度之比值：,防 火 防 爆,爆炸危险度说明，当气体或蒸气的爆炸浓度极限范围越宽，爆炸下限浓度越低，爆炸上限浓度越高时，其爆炸危险性就越大。,(2)传爆能力 是爆炸性混合物传播燃烧爆炸能
16、力的一种度量参数，用最小传爆断面表示。1)当可燃性混合物的火焰经过两个平面间的缝隙或小直径管子时，如果其断面小到某个数值，由于游离基的大量销毁而破坏了燃烧条件，火焰即熄灭，这种阻断火焰传播的原理称为缝隙隔爆。,防 火 防 爆,2)爆炸性混合物的火焰尚能传播而不熄灭的最小断面称为最小传爆断面。设备内部的可燃混合气被点燃后，通过25mm长的结合面，能阻止将爆炸传至外部的可燃混合气的最大间隙，称为最大试验安全间隙。可燃气体或蒸气爆炸性混合物，按照传爆能力的分级如表1：,防 火 防 爆,(3)爆炸威力指数 可燃性混合物爆炸时产生的压力为爆炸压力，它是度量可燃性混合物将爆炸时产生的能量用于作功的能力，如
17、果爆炸压力大于容器的极限强度，容器便发生破裂。气体爆炸的破坏性还可以用爆炸威力来表示，爆炸威力是反映爆炸对容器或建筑物冲击度的一个量，它与爆炸形成的最大压力有关，同时还与爆炸压力的上升速度有关。这两者的乘数为爆炸威力指数，因此，爆炸威力可用下式爆炸威力指数表示：爆炸威力指数最大爆炸压力爆炸压力上升速度,防 火 防 爆,典型气体和蒸气的爆炸威力指数如表2：,防 火 防 爆,(4)自燃点 可燃气体的自燃点不是固定不变的数值，而是受压力、密度、容器直径、催化剂等因素的影响。1)一般规律是：受压越高、自燃点越低，因此，可燃气体在压缩过程中(例如在压缩机中)较容易发生爆炸，其原因之一就是自燃点降低的缘故
18、。密度越大，自燃点越低，容器直径越小，自燃点越高，在氧气中测定时，所得自燃点数值一般较低，而在空气中测定则较高。,防 火 防 爆,2)同一物质的自燃点随一系列条件而变化，这种情况使得自燃点在表示物质火灾危险性方面降低了作用。但在判定火灾原因时，就不能不知道物质的自燃点。所以在利用文献中的自燃点数据时，必须注意它们的测定条件。测定条件与所考虑的条件不符时，应该注意其间的变化关系。3)爆炸性混合气处于爆炸下限浓度或爆炸上限浓度的自燃点最高，处于反应当量浓度时的自燃点最低。在通常情况下，都是采用反应当量浓度的自燃点作为标准自燃点，例如硫化氢在爆炸下限时的自燃点为373，在爆炸上限时的自燃点为304，
19、在反应当量浓度时的自燃点是246，故取用246作为硫化氢的标准自燃点。,防 火 防 爆,4)应当根据爆炸性混合气的自燃点选择防爆电器型式，控制反应温度，设计阻火器的直径，采取隔离热源的措施等。5)与爆炸性混合物接触的任何物体如电动机、反应缸、暖气管道等，其外表面的温度必须控制在相接触的爆炸性混合气的自燃点以下。为了使防爆设备的表面温度限制在一个合理的数值上，将在标准试验条件下的爆炸性混合物按其自燃点分为下列T1至T6六组，见表3：,防 火 防 爆,(5)化学活泼性 可燃气体的化学活泼性越强，其火灾爆炸的危险性越大。化学活泼性强的可燃气体在通常条件下即能与氯、氧及其他氧化剂起反应，发生火灾和爆炸
20、。气态烃类分子结构中的价键越多，化学活泼性越强，火灾爆炸的危险性越大。例如乙烷、乙烯和乙炔分子结构中的价键分别为单键(H3CCH3)、双键(H2CCH2)和叁键(HCCH)，它们的燃烧爆炸和自燃的危险性则依次增加。,防 火 防 爆,(6)比重1)与空气比重相近的可燃气体，容易相互均匀混合，形成爆炸性混合物。2)比空气重的可燃气体则沿着地面扩散。并易窜入沟渠、厂房死角处长时间聚集不散，遇火源则发生燃烧或爆炸。3)比空气轻的可燃气体容易扩散。而且易顺风飘动，会使燃烧火焰蔓延扩散。4)应当根据可燃气体的比重特点，正确选择通风排气口的位置，确定防火间距值以及采取防止火势蔓延等措施。,防 火 防 爆,(
21、7)扩散性1)扩散性是指物质在空气及其他介质中的扩散能力。2)可燃气体(蒸气)在空气中的扩散速度越快，火灾蔓延扩展的危险性就越大。气体的扩散速度取决于扩散系数的大小。(8)可缩性和受热膨胀性 和液体比较，气体有很大的弹性，气体在压力和温度的作用下，容易改变其体积，受压时体积缩小，受热即体积膨胀。当容积不变时，温度与压力成正比，则气体受热温度越高，它膨胀后形成的压力也越大。据此，装盛压缩气体或液体的容器(液化钢瓶)，如受高温、日晒等作用，气体就会急剧膨胀，产生很大压力，当压力超过容器的极限强度时，就会引起容器的爆炸。,防 火 防 爆,4.5 蒸气爆炸,蒸汽爆炸，是指液体急剧沸腾产生大量过热而引发
22、的一种爆炸式沸腾现象。按照BLEVE字面的翻译，可以称之为“沸腾液体扩展为蒸气爆炸”，但过于烦琐，为此其名称可简化为“蒸气爆炸”,1.定义,防 火 防 爆,蒸汽爆炸（BLEVE）的研究开始于1957年。1957年美国保险业的3名工作人员调查一起由甲醛和苯酚制取酚醛树脂的反应器爆炸事故，经过仔细调查，一点也没有发现燃烧爆炸的痕迹研究结果表明，其原因是：反应器内的介质主要是水，它处于加压过热状态，而且反应器气相部分的器壁发生了裂口，这使反应器内压力急剧下降，造成反应器内的水骤然气化和体积膨胀，正是由它造成了反应器的爆炸“在当时已了解到蒸汽锅炉也有类似事故发生，进一步的研究还发现液化天然气即使在不加
23、热的情况下，也会发生类似的现象”为了与其他的爆炸加以区别，将它称之为“BLEVE”。认为这是一种物理爆炸，爆炸能量来自沸腾液体和蒸气的膨胀,防 火 防 爆,防 火 防 爆,防 火 防 爆,防 火 防 爆,防 火 防 爆,2.高温熔融物所引发的水蒸气爆炸,（1）熔融金属水蒸气爆炸,防 火 防 爆,防 火 防 爆,防 火 防 爆,（2）熔融盐水蒸气爆炸,防 火 防 爆,防 火 防 爆,蒸气云爆炸,1）蒸气云爆炸事故情景设2000m3油罐汽油较大规模泄漏，泄漏量37857kg，经蒸发形成油蒸气，遇点火源发生爆炸事故的危害范围。2）蒸气云爆炸总能量油气爆炸总能量由下式计算：E=1.8 aWfQf 式中
24、：1.8地面爆炸系数；a可燃气体蒸气云的当量系数，取0.04；Wf汽油泄漏量（kg）；37857kg（占油罐储量2.6%）Qf汽油燃烧热（kJ/kg）。经计算E=1.1903108 kJ,防 火 防 爆,3）蒸气云爆炸当量 蒸气云TNT当量由下式计算：WTNT=aWfQf/QTNT 式中：WTNT、a、Wf、Qf计算同上；QTNTTNT爆炸热，取QTNT=4520 kJ/kg。经计算WTNT=1.463104 kg,防 火 防 爆,4）爆炸冲击波超压伤害范围（1）死亡区范围 死亡区按TNT冲击波超压冲量准则公式计算：R=13.6（WTNT/1000）0.37=36.7m（2）重伤和轻伤区范围重
25、伤和轻伤按蒸气云爆炸冲击波超压公式计算：Ln（PS/P0）=-0.9126-1.5058 LnZ+0.167 Ln2Z-0.032 Ln3Z式中：Z=R(P0/E)1/3，R目标到蒸气云中心距离，m；P0大气压Pa；E蒸气云爆炸总能量J。,防 火 防 爆,蒸气云爆炸冲击波重伤超压按44Kpa计，轻伤超压按17Kpa计，根据蒸气云爆炸冲击波超压计算公式得出：重伤半径：R1=100 m；轻伤半径：R2=190 m。财产损失半径用下式计算：R财KWTNT1/31+(3175/WTNT)2-1/6 K建筑物破坏等级，二级为4.6。R财136m。蒸气云爆炸破坏范围计算见表9-12。,汽油泄漏形成蒸气云爆炸危害范围,防 火 防 爆,防 火 防 爆,防 火 防 爆,防 火 防 爆,防 火 防 爆,
