易燃液体火灾成灾机制及危险性控制技术.doc

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1、河南工业职业技术学院毕业论文题目：易燃液体火灾成灾机制及危险性控制技术摘 要火灾是一种特殊的燃烧现象，可以用燃烧的基本规律对火灾和蔓延做出分析。火灾及其控制是我们学习化学者最需要深入了解及应用的课程之一，是安全工程的一门专业课。它主要研究燃烧的特性、条件、性质及着火理论，并在此基础上研究易燃液体（石油）的成灾机制、火灾的蔓延及火灾的控制。本课题还涉及到了我们在生活中怎样防止火灾的发生和了解基本的火灾常识，对我们的生产及生活都会起到积极的作用。本课题通过研究火灾的产生、特性和规律，对火灾的研究和防治都具有重要的意义。关键词：燃烧机理、石油、火灾蔓延、火灾控制目 录摘 要1 绪 论1.1 引言1.

2、2 课题研究的目的和意义1.3 课题研究内容2 燃烧理论2.1 燃烧内容2.2 着火原理3 石油燃烧过程理论分析3.1概述3.2基本概念3.3石油燃烧4 火灾的发生及蔓延4.1 可燃液体起火4.2 可燃液体火灾蔓延5 火灾蔓延过程分析5.1火灾种类5.2石油罐火灾及其蔓延6 燃烧理论应用6.1 可燃液体防火原理6.2 可燃液体防火技术7 结论与展望7.1 结论7.2 展望致 谢参考文献毕业设计任务书1 绪 论1.1 引言燃烧实质上就是可燃物质与氧或氧化剂发生激烈的氧化反应，反应时伴随着放热和发光或发烟的现象。燃烧时，燃烧产物不断地离开燃烧区，反应物燃料流和氧化剂不断地进入燃烧区，使得燃烧能够持

3、续进行下去。但燃烧要同时具备三个条件：可燃物、氧或氧化剂、点火源，即只有当可燃物质和氧化剂的组成、浓度、压力、状态和点火能量都达到一定极限值时才能发生燃烧。通常把可燃物在一定条件下，形成非控制的火焰称为起火，失去控制的燃烧称为火灾，在实际生产中，许多情况都能使易燃液体例如：石油达到燃烧，此时若有点火源存在，但又失去控制，就能造成灾害。 1.2 课题研究的目的和意义火灾事故造成的后果，通常都比较严重，它会造成重大的财产和人员事故，火灾事故的原因是很复杂的，但生产中发生这类事故主要是由操作失误、设备缺陷、环境和物料的不安全状态、管理不善等引起的。火灾事故具有很大的破坏作用，工业企业发生火灾事故，会

4、造成严重的后果。所以认真研究火灾的基本知识，掌握事故的一般规律，采用有效地防火措施，对国民经济具有非常的重要意义。（1）保护劳动者和广大群众的人身安全，发生火灾事故不仅会造成操作者伤亡，而且还会危及在场的其他生产人员，甚至会使周围居民遭受灾难。工厂企业做好防火，对保护生产力、促进生产发展是显而易见的。（2）保护国家财产，火灾事故往往会造成设备损坏，建筑物倒塌、大量物资化为乌有，使国家蒙受巨大损失，所以防火是实现工矿企业的重要条件。发生火灾和爆炸往往会打破企业的正常秩序。此外，防火研究是安全工程学的重要基本理论之一。通过本课程的学习，要求我们能熟悉掌握燃烧的有关理论，并能用有关理论分析各种生产过

5、程中发生火灾的原因，采取正确的防火技术等。1.3 课题研究内容在时间上和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害，叫做火灾。火灾的发生对我们的生活既有好的一面也有坏的一面，本课题通过对燃烧基本知识了解和对火灾发生理论的基本阐述，用石油为例子来进一步了解易燃液体火灾成灾机制及危险控制技术。2 燃烧理论2.1燃烧内容各种可燃液体的表面都有一定的蒸汽存在，蒸汽的浓度取决于可燃物的温度。在一定温度下，可燃液体的表面蒸气达到一定浓度，与空气混合，遇着火源而发生一闪即灭的燃烧现象，称为闪然。闪然时的最低温度称为闪点。闪点越低，侧火灾危险性越大。闪点不是一个固定常数，它是在一定条件下，通过标准仪器测定的相对数据。应

6、当指出，可燃液体之所以会发生一闪即灭的闪然现象，是应为它在闪点的温度下蒸发速度较慢，所蒸发出来的蒸气2仅能维持短时间的燃烧，而来不及补充足够的蒸气维持稳定的燃烧。也就是说，在闪点温度时，燃烧的仅仅是可燃液体所蒸发的那些蒸气，而不是液体自身在燃烧，既还没有达到使液体能燃烧的温度，所以燃烧表现为一闪即灭的现象。闪点是衡量可燃液体火灾危险性的重要依据。液体水溶液的闪点会随水溶液浓度的降低而升高，可燃物受热升温而不需明火作用就能自行燃烧的现象称为自然。既物质的缓慢氧化作用放出热量，或靠近热源等原因使物质的温度升高，由于散热受到阻碍，造成热量积蓄，当达到一定温度时而引起的燃烧。这是物质的自发着火现象。由

7、于自然是物质在没有明火作用下的自行燃烧，所以引起火灾的危险性很大。引起物质发生自然的最低温度称为自然点。自然点越低，火灾危险性越大。可燃物在空气被加热时，先是开始缓慢氧化并放出热量，提高可燃物质的温度，促使氧化还原反应加快，同时也存在着向周围的散热损失，亦即同时存在着产热和散热两种情况。当可燃物质氧化产生的热量小于散失的热量时，氧化反应速度小，产生热量多，且周围的散热条件又较好的情况下，可燃物的温度不能自行上升达到自然点，可燃物便不能自行燃烧。如果可燃物被加热至较高温度，反应速度加快，或由于散热条件不良，产生热量不断聚积，温度升高而加快氧化速度，以既当热的产量超过散失量时，反应速度的不断加快使

8、温度不断升高，直至达到可燃物的自然点而发生自然。自然点一般受加热物质容器的表面状态和加热速度等环境条件影响。所谓着火火就是可燃物与火源接触而燃烧，并且在火源移去后仍然能保持继续燃烧的现象。可燃液体的闪点与着火点的区别：在着火点时燃烧的不只是蒸气，而且还有液体。另外，在闪点时移去火源后闪然即熄灭，而在着火点时液体则能继续燃烧。一般来讲，着火点温度比闪点高，而易燃液体的着火点和闪点仅相差1.5。着火点具有很重要的意义，是研究和制定防火的重要依据之一。2.2着火原理2.2.1链式反应着火理论着火反应的压力限：链式反应分为支链和直链，一个自由基在生成产物的同时，产生两个或两个以上自由基的反应叫支链连锁

9、反应；自由基的数目保持不变的连锁反应叫直链连锁反应。式反应理论认为物质的燃烧经历以下过程；可燃物或助燃物先吸收能量而离解为游离基，与其他分子相互作用形成一系列连锁反应，将燃烧热释放出来。这可以用氢和氧的反应作用来说明。氢在热运动或某种外界因素的的作用下被活化成活性分子，构成一连串的反应：(1) H2+O2=2OH * 链引发(2) OH+H2=H2O+H* 链传递(3) H+O2=OH+O* 链分支 (4) O+H2=OH+H* 链分支(5) M+H+O2=M+HO2(6) HO2墙上销毁 断链(7) HO2+H2H2O+OH* 链产生(8) H墙上销毁 断链 (9) OH墙上销毁 断链销毁后

10、生成了H2、O2等，M为任何分子上述过程中（1）式是反应的开始，OH由分子热运动或某种外因激发形成，它与后面产生的O，H等都是能量极高非常活泼的游离基或原子团；（2）式是直链式传递反应，消耗一个活心又产生一个活心；（3）、（4）式则是消耗一个活心同时产生两个活心。反应呈树杈式发展下去，越来越快，有可能导致着火。事实上没消耗一个H能产生三个H和两个H2O；（5）、（6）、（8）、（9）式是链销毁中心，使反应终止。当它们比链分支占优势时系统就不能引起着火。随着起决定作用的步骤不同，就有不同的着火临界极限。下面我们先来解释连锁反应引起火的临界条件，再从化学动力角度讨论不同极限的产生。销毁分气相销毁和

11、液相销毁。连锁着火理论的基本知识：连锁自动着火理论的基本观点是：燃气在外界热源缓慢而均匀地加热到某个温度时发生了链锁反应，若连锁分支数大于断裂数，则反应速度不断加速而着火。假定：燃气处于一个无限大容器中，燃气温度和温度恒定。单位时间单位体积内热运动产生的活化分子数为常数由于连锁分支反应为:M1+CC1+则反应速度为：k1CM1=fC式中，f=k1M1；k1为速度常数；M1为反应浓度；C为活化中心浓度。连锁断裂反应为：C+M2销毁其反应速度为：k2CM2=GC式中。g=k2M2；M2为反应浓度；k2为速度常数。则总的活化中心生成速率：式中，f、g分别为燃气连锁反应的分支和断裂系数。令 &=f-g

12、则 对其积分得：若 0),则：由此可见，随时间t的发展而增加，但并不能无限制增大，而是趋向于极限。因为反应速度为：w=a式中，a为连锁反应的动力系数。则：w=反应一旦达到此极值就稳定不变，最终不会着火。当0时，直接有：w=随t增加w将无限制增加直至着火。当=0时，不能直接积分得到上式，但因有：积分得：则 w=a所以反应速度随时间直线增长直至着火。由上可知：燃气是否着火完全取决于，=0是可以着火的一个极限情况。但研究表明，主要取决于温度和压力：=K式中，p为压力；K、n、C均为常数。定压下温度越高，知越大，不同的均有其相应的温度： =0 T= 0 T= 10.由于扬沸带出的燃油原来呈池火燃烧状态

13、，喷出之后呈液滴燃烧状态，改善了燃烧条件，燃烧强度大大提高，危险性随之增加。如果油池周围还有其他可燃物，这些可燃物被点燃；如果油池周围还有从事灭火工作的人员和设备，必然造成很大的伤亡和损失。所以对油池火灾而言，一定要避免扬沸现象的发生。4.2.2油面火灾蔓延油面火灾指的是在大面积的水面上，有一层较薄的浮油，这种浮油燃烧时引起的火灾。油面火灾与油池火灾的区别在于：油面火有一个不断的扩大过程，一旦着火，很快就在整个油面形成火焰。由于燃烧情况不同，蔓延规律也不同，描述该过程的参数也不同。在静止环境中，油的初温对火焰蔓延速度又明显影响。开始时油面火蔓延速度随着初温的升高而变大；当初温达到某个值之后，油

14、面火蔓延速度趋于某个常数。对于甲醇油火来讲，因甲醇的闪点为11，当初温达到20之后，在甲醇液面上方便形成了一定浓度的甲醇蒸气，该蒸气与空气混合形成具有一定混合比例的预混可燃气。这个预混可燃气的火焰传播速度是一定的，所以甲醇油面火蔓延速度就趋于某个常数。这个常数就是最大甲醇浓度与空气混合后的预混可燃气的层流火焰传播速度。上述结果表明：当油的初温低于闪点温度时，形成的是以扩散火焰为主的燃烧形式。要维持燃烧，就要保证液面具有一定的蒸气速度，也就是说火焰必须向火焰面前方的液体传送足够的热量，使该部分液体升温，这样在火焰面前方的液体之间就产生了温差，由温度差而引起表面张力差，在表面张力差的作用下便产生表

15、面流，使得温度较高的液体不断流向火焰面地前方以保证液体的蒸发速度与火焰蔓延速度的平衡。液面火常用来清除泄漏在海面上的石油，这当然与防止火灾蔓延的目的不一样，但是蔓延的规律是一样的。5 火灾蔓延过程分析5.1火灾种类 根据火灾燃烧材料的种类和特点，火灾分为A、B、C、D四类火灾。 A类火灾指普通可燃物如木材、布、纸、橡胶及各种塑料燃烧而形成的火灾； B类火灾系油脂及液体，如原油、汽油、煤油、酒精等燃烧引起的火灾。 C类火灾是可燃气体如氢气，甲烷，乙炔燃烧引起的火灾。 D类火灾是可燃金属如镁、铝、钛、锆、钠和钾等燃烧引起的火灾。5.2石油罐火灾及其蔓延石油罐火灾以油轮火灾为代表，其特点如下：（1）

16、油轮火灾多发生在冬季。冬季是个风多、风大的季节，此时海水表面的温差大，海面上的气压不稳定，有激烈的上升气流存在，这样就导致油轮偏航，形成撞船、触礁翻船等事故，这些事故发生的时间往往伴随火灾或爆炸。（2）空舱时发生火灾的危险性更大。一般油轮都很大，空舱后的残留油绝对量并不少，但无油的空间相对增大很多，残留油蒸发后必然充满整个无油空间，一旦油蒸气浓度达到可燃极限之后，随时都有起火燃烧的危险。而撞船、触礁、翻船等事故往往是起火的导火线，船体越大，起火燃烧后越容易形成爆轰波而导致爆炸。（3）原油油轮火灾或爆炸事故多发生与汽油油轮。汽油蒸发快、容易燃烧、危险性大，所以每个人都要倍加小心。而原油的蒸发速度

17、慢、危险性小，这是事实。但是原油里面包含有汽油的成分、煤油的成分等，如果时间足够长，油蒸气浓度同样可达到可燃极限，因此原油起火燃烧或爆炸危险性小，不应忽略。（5）拆船时引起的火灾和爆炸比重很大。当油轮报废解体时，必须全部清除残留油，否则在切割船舱时易于发生燃烧爆炸事故，导致大量的人员伤亡和港口损失，这方面教训是很多的，必须作好安全准备。 6 燃烧理论应用6.1可燃液体防火原理6.1.1燃烧形式和液体火灾大部分液体的燃烧是在受热气化形成蒸气以后，按气体的燃烧方式进行的。液面上的蒸气点燃后则产生火焰并出现热量的扩展，火焰向液面的传热主要靠辐射，而火焰向液体里层的传热方式主要是传导和对流。沸溢火灾：

18、储槽内的液体在燃烧过程中，如果延续时间较长，除了表面被加热外，其里层也会逐渐被加热。对于沸腾温度比储槽侧壁温度高的可燃液体，其里层的加热是以传导方式进行的随着离开液面距离的加大，里层的温度很快下降。因此，这类液体燃烧时里层预热的情况是不严重的。对于沸腾温度比储蓄侧壁温度低的可燃液体，是以对流的方式沿整个深度进行加热的。这种在较大深度内进行的加热，可造成该液体由于剧烈沸腾而溢出或溅落在附近表面，使蔓延。喷溅火灾：当储蓄槽内有水 垫时，沸腾温度比储槽温度低的可燃液体，或者由多种成分组成的可燃液体的分馏产物，将以对流的方式使高温层在较大深度内加热水垫，水便会汽化产生大量蒸汽，随着蒸汽压力的逐渐增高，

19、达到蒸汽压力足以把其上面地油层抛向上空，而向四周喷溅。喷流火灾：处于压力下的可燃液体，燃烧时呈喷流式燃烧。6.1.2可燃液体分类按燃点分类：（1）低闪点液体闪点低于-18（2）中闪点液体闪点为-1823（3）高闪点液体闪点为2361绝大多数的易燃液体是有机化合物，它们的相对分子质量较小，这些易于挥发，挥发可燃气体遇到火花或受热就会燃烧甚至爆炸，所以，易燃液体有很大的火灾爆炸危险性。按化学性质和商品类别不同分类;（1）化学化工原料及溶剂（2）硅的有机物（3）各种易燃性漆类（4）各种树脂和黏合剂（5）各种油墨和调色由（6）含有易燃液体的物品（7）盛放于易燃液体中的物品（8）胶棉液6.1.3液体的燃

20、烧速度燃烧速度有两种方法表示：一种是液体的燃烧直线速度，即单位时间被燃烧消耗的液层厚度，单位为另一种是液体的燃烧质量速度，及单位时间内美单位面积上被燃烧消耗的 液体质量，单位为min）或kg/h)6.1.4可燃液体的燃烧极限可燃液体的燃烧极限有两种：一是可燃蒸气的燃烧浓度极限，有上、下限之分，以%（体积分数）表示：二是可燃液体的燃烧温度极限，也有上、下之分以表示。6.1.5评价液体火灾危险性的主要技术参数（1）饱和蒸气压（2）燃烧极限（3）闪点（4）受热膨胀系数（5）其他燃爆性质沸点、相对密度、流动扩散性、带电性、相对分子质量6.2可燃液体防火技术防火技术主要从以下几方面采取技术措施：（1）消

21、除着火源，防火的基本原则应建立在消除着火源的基础之上。人们不管是在自己家中 或办公室里还是在生产现场，都经常处在或多或少的各种可燃物质包围之中，而这些物质又存在于人们生活所必不可少的空气中，这就是说具备了引起火灾燃烧的三个基本条件中的两个条件。结论很简单：消除着火源。只有这样，才能在绝大多数情况下满足预防火灾和爆炸的基本要求。（2）控制可燃物。防止燃烧三个基本条件中的任何一条，都可防止火灾的发生。如果采取消除燃烧条件中的两条，就更具安全可靠性。例如：在点石库防火条件中，通常采用消除着火源和防止产生可燃物乙炔的各种有关措施。控制可燃物的措施主要有：在生活中和生产的可能条件下，以难燃材料代替可燃材

22、料，如用水泥替代木材建筑房屋；降低可燃物质在空气中的浓度，如在车间或库房采取全面通风或局部排风，是可燃物不易聚集，从而不会超过最高允许浓度，防止可燃物的跑、冒、滴、漏；对于那些相互作用能产生可燃气体或蒸汽的物品应加以隔开，分开存放。（3）隔绝空气。必须时可以使生产在真空条件下进行，在设备容器中充装惰性介质保护。例如，水入电石式乙炔发生器在加料后，应采用惰性介质氮气吹扫；燃料容器在检修焊补前，用惰性介质置换等。（4）防止形成新的燃烧条件，阻止火灾范围的扩大。设置阻火装置，如在乙炔发生器上设置水封回火装器，或水下气割时在割炬与胶管之间设置阻火器，一旦发生回火，可阻止火焰进入乙炔罐内，或阻止火焰在管

23、道里蔓延。综上所述，一切防火技术措施都包括两个方面：一是防止燃烧基本条件的产生；二是避免燃烧基本条件的相互作用。7凯氏定氮法测定大豆蛋白的方法7.1本文总结 我们前面提到总共有四类火灾类型，下面我们就对每一种火灾类型的灭火措施进行讨论。 不同类型火灾，具有不同特点，应采取不同的灭火措施： 对A类火灾，一般可采取水冷却法，但对于忌水物质，如布、纸等应尽量减少水渍所造成的损失；对珍贵图书，档案资料应使用二氧化碳、卤代烷、干粉灭火剂灭火。 对B类火灾，应及时使用泡沫灭火剂进行扑救，同时用水冷却容器壁，以减慢液体蒸发速度；关闭阀门，切断可燃液体来源，并把燃烧区域内容器中的可燃液体通过管道抽至安全地区；

24、要采取措施，防止燃烧区内的可燃液体在地上流散；在扑球原油油罐火灾时，若出现火焰增大，发亮，变白，烟色由浓变淡，金属原油罐壁发生颤抖并伴有强烈的噪声等喷溅苗头时，应及时将人员撤离火灾现场，以避免不必要的人员牺牲。 对C类火灾，因气体燃烧速度快，极易造成爆炸，一旦发现可燃气着火应立即关闭阀门，切断可燃气来源，同时使用干粉灭火剂将气体燃烧火焰扑灭。 对D类火灾，如镁、铝燃烧时温度很高，水及其它普通灭火剂在高温下会因发生分解而失去作用，应使用特殊灭火剂，例如用7 1 5 0灭火剂扑球镁、铝、镁铝合金、海绵状钛等轻金属火灾，用原位膨胀石墨灭火剂扑球钠、钾等碱金属以及镁等轻金属火灾。少量金属燃烧时可用干砂

25、、干的食盐、石粉等扑球。 火灾现场若有电器设备，在进行火灾扑球时，应首先切断电源，但对于商场，影剧院等人员集中的场所，照明线路则应在人民群众撤离以后再切断；对精密仪器、贵重电器设备，要用二氧化碳扑球，因为二氧化碳不导电，不含水，灭火后很快散逸，不留痕迹，不污染仪器设备。7.2展望 毕业论文成绩评定表专业班级化工0801姓 名 论文题目凯氏定氮法在测量大豆蛋白的不确定度分析指导教师初审成绩评定内容论文选题资料利用学术造诣知识掌握科研能力论文完成情况写作能力写作规范总成绩成绩评分标准10分10分20分20分10分10分10分10分100分实际评分答辩成绩评定内容仪态仪表语言答辩效果知识掌握科研能力论文完成情况写作能力写作规范总成绩评分标准10分10分20分20分10分10分10分10分100分实际评分评语指导教师评语：答辩小组评语：指导教师 _ 年 月 日评审教师 _ 年 月 日答辩负责人_ 年 月 日