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1、化工安全技术,第二章 防火防爆技术,安全是生命的保障平安是幸福的基石,回顾,1、学习安全知识的必要性 2、安全相关定义及事故分类 3、典型事故案例 4、安全事故的原因分析 5、安全相关的定律和法则 6、了解先进的安全理念 7、国家相关法律法规 8、行业禁令及管理制度,学习目标,1.了解燃烧与爆炸的基本含义，了解火灾爆炸危险性评定与分析。2.明确防火防爆的主要措施；明确火灾扑救原理和发生火情后的基本对策。,第一节 燃烧与爆炸基础知识第二节 火灾爆炸危险性分析第三节 点火源的控制第四节 火灾爆炸危险物质的处理第五节 工艺参数的安全控制第六节 火灾及爆炸蔓延的控制第七节 消防安全,第二章 防火防爆技
2、术,第一节燃烧与爆炸基础知识,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。,一、燃烧的基础知识,放热发光生成新物质,燃烧的三个特征：,(1)可燃物(2)助燃物(3)点火源,三个基本条件同时具备，并且达到一定的量，燃烧才能发生。,1.燃烧的条件:,对于已经进行着的燃烧，若消除“三要素”中的一个条件，或使其数量有足够的减少，燃烧便会终止，这就灭火的基本原理。,点火源,可燃物,助燃物,凡能引起可燃物质燃烧的能源。常见的点火源有明火、电火花、炽热物体、摩擦与撞击、雷电等。,三要素,凡能与空气、氧气或其他氧化剂发生剧烈氧化反应的物质。包括可燃气体、可
3、燃液体和可燃固体。,凡是具有较强的氧化能力，能与可燃物质发生化学反应并引起燃烧的物质。,可燃固体,可燃液体,可燃气体,氧化分解,着火,燃烧,蒸发,熔化,分解,简单物质,复杂物质,2.燃烧过程:,3.燃烧类型,燃烧,气体燃烧,液体燃烧,固体燃烧,按可燃物状态,扩散燃烧,预混燃烧,蒸发燃烧,分解燃烧,表面燃烧,按燃烧的起因,闪燃,着火,自燃,按燃烧方式,可燃液体的蒸气(包括可升华固体的蒸气，如萘、樟脑、石蜡等)与空气混合后，浓度达到一定程度，遇到明火而引起瞬间（延续时间少于5秒）燃烧的现象，叫做闪燃。,（1）闪燃与闪点,液体能发生闪燃的最低温度，称为闪点。,表2-1 某些可燃液体的闪点,P21,如
4、汽油的闪点：-42.8,（1）闪燃往往是着火的先兆。液体的闪点越低，越易着火，它的火灾危险性越大。闪点是评定液体火灾危险性的主要依据。,（2）一般称闪点小于或等于45的液体为易燃液体，闪点大于45的液体为可燃液体。,可燃物质在有足够助燃物（如充足的空气、氧气）的情况下，受到点火源作用引起的持续燃烧现象，称为着火。,（2）着火与燃点,可燃物质发生持续燃烧的最低温度，称为燃点或着火点。,表2-3 一些可燃物质的燃点 P22,如：聚丙烯的燃点为400,控制可燃物质的温度在燃点以下是预防发生火灾的措施之一。用冷却法灭火，其原理就是将燃烧物质的温度降到燃点以下，使燃烧停止。,燃点越低，越容易着火。根据可
5、燃物质的燃点高低，可以鉴别其火灾危险程度。燃点是评定固体火灾危险性的主要依据。,（3）自燃与自燃点,可燃物质受热升温而不需要明火作用就能自行着火燃烧的现象，叫做自燃。,可燃物质发生自燃的最低温度，称为自燃点（或引燃温度）。,自燃点越低，火灾危险性越大。,表2-2 一些可燃物质的自燃点。P22,如：黄磷的自然点为30.,闪燃与着火,自燃与着火的区别：,闪燃时，燃烧的仅为蒸气，移去火源后闪燃即行熄灭。,自燃时，可燃物由于受到外界热源间接加热，受热比较均匀，发生燃烧时可燃物整体温度较高，燃烧几乎是在整个可燃物或相当大的范围内同时发生。,辨析：,着火时，可燃物整体温度一般不高，只有在与明火直接接触处局
6、部温度很快升高而引起燃烧，燃烧时只在热边界发生，然后依据火焰传播特性向可燃物的其他部分传播。,着火时，燃烧的不仅是蒸气，还有液体，移去火源能够继续燃烧。,二、爆炸的基础知识,爆炸是物质在瞬间以机械功的形式释放出大量气体和能量的现象。,爆炸现象一般具有如下特征：,1.爆炸过程进行得很快；2.爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波；3.发出或大或小的响声；4.使周围建筑物或者装置发生震动或遭受破坏。,1.爆炸的分类,按爆炸能量的来源分类,由物理因素（如温度、压力、体积）变化而引起的爆炸。物质的化学成分和化学性质在爆炸后均不发生变化。,如蒸汽锅炉、压缩气体、液化气体过压等引起的爆炸，都属于物理爆炸。,使
7、物质在短时间内完成化学反应，同时产生大量气体和能量而引起的爆炸。物质的化学成分和化学性质在爆炸后均发生了质的变化。,如制造炸药用的硝化棉爆炸时放出大量热量，并生成大量气体。,物理爆炸,化学爆炸,爆 炸,按爆炸速度分类,轻爆,爆炸传播速度在每秒零点几米至数米之间。无多大破坏力，声响也不大。,爆炸,爆炸传播速度在每秒十米至数百米之间。有较大破坏力，有震耳的声响。,爆轰,爆炸传播速度在每秒1000米至7000米。产生超音速的“冲击波”。,爆 炸,爆 炸,纯组元可燃气体热分解爆炸,可燃蒸气云爆炸,可燃液体雾滴爆炸,可燃粉尘爆炸,可燃气体混合物爆炸,按爆炸反应物质分类,2.爆炸极限,可燃气体、可燃液体蒸
8、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。,通常将最低含量称为爆炸下限，最高含量称为爆炸上限。在爆炸下限和爆炸上限范围之间才能发生爆炸！,低于爆炸下限，体系内含有过量空气，其冷却作用阻止火焰蔓延；高于爆炸上限，含有过量可燃性物质，氧气不足，火焰也不能蔓延。,爆炸极限是评定气体火灾危险性的主要依据。,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。,表2-4 一
9、些气体和液体蒸气的爆炸极限。,如汽油：约为1.4%7.6%。天燃气：4.5%13.5%。,评定液体火灾危险性的主要指标是闪点。评定气体火灾爆炸危险的主要指标是爆炸极限。评定固体物质火灾危险性主要指标是燃点。,影响可燃气体、液体的爆炸极限的主要因素,温度：t，爆炸极限范围，危险性压力：p，爆炸极限范围，危险性 惰性介质及杂质：一般情况惰性介质，爆炸极限范围。有些情况杂质的影响较为复杂。容器尺寸:容器直径越，火焰难于蔓延，混合物物的爆炸极限范围越。当容器直径或火焰通道小到一定数值时，火焰不能蔓延，可消除爆炸危险，这个直径叫临界直径或最大灭火间距。,氧含量：含量，爆炸极限范围扩大，非金属元素其是上限
10、显著提高。点火源：点火源的能量、热表面的面积、点火源与混合物的作用时间均对爆炸极限有影响。,各种爆炸性混合物都有一个最低引爆能量，即点火能量。点火能量越小，爆炸危险性越大。,粉尘爆炸,2010年2月24日16时许，河北秦皇岛骊骅淀粉公司发生爆炸事故。,中新社石家庄2月25日电 24日16时许，河北秦皇岛骊骅淀粉公司发生爆炸事故。专家现场初步分析，事故原因可能是车间 所致。,截至25日17时，事故已致19人死亡49人受伤。,3、粉尘爆炸,粉尘爆炸是指悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或电火花等火源时发生的爆炸现象。,最常见的粉尘爆炸有煤粉、面粉、木粉、糖粉、玉米粉、土豆粉、干奶粉、铝粉、锌粉、镁粉、
11、硫磺粉等。,粉尘爆炸是粉尘粒子表面和氧作用的结果。,粉尘爆炸属于化学爆炸,粉尘爆炸一般应具备三个条件：,、粉尘本身具有可燃性。,可燃粉尘,有机粉尘,无机粉尘,受热后发生分解，放出可燃气，并留下可燃的碳。,如金属粉，虽不会热分解出可燃气，但能熔融蒸发出可燃蒸气进行燃烧。有些金属颗粒本身能进行气固两相燃烧,.粉尘必须悬浮在空气中并与空气混合到爆炸浓度。,.有足以引起粉尘爆炸的火源。,粉尘粒子浓度太小，燃烧放热太少，难以形成持续燃烧，不会发生爆炸；浓度太大，混合物中氧气浓度太少，也不会产生爆炸。,象电弧、火焰、火花和机械碰撞。粉尘爆炸的最小起爆能量要达到10mJ以上，为气体爆炸的近百倍。,粉尘物理化
12、学性质：燃烧热越大，氧化速度越大，越易带静电，所含挥发性物质越多，越易爆炸。粉尘颗粒大小及分布：粒径越小，比表面积越大，化学活性越高，燃点越低，粉尘的爆炸下限越小，爆炸的危险性越大。粉尘的悬浮性：悬浮停留时间长，危险性越大。空气中粉尘的浓度大小：达到下限即可爆炸。,影响粉尘爆炸的主要因素,三、燃烧和爆炸的关系,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。,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。,燃烧的主要特征是发光和
13、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。,第二节 火灾爆炸危险性分析,一、生产和储存的火灾爆炸危险性分类,生产或储存物品的火灾危险性分类，是确定建筑物的耐火等级、布置工艺装置、选择电气设备类型以及采取防火防爆措施的重要依据。,建筑设计防火规范（GB500162006）将火灾危险性分为 5 类（见表3-8）。分类依据为物质的理化性质。,甲、乙、丙、丁、戊,常见易燃液体的闪点多数小于28；国产煤油的闪点在2840之间；国产16种规格的柴油闪点大多数为6090(其中仅“35”柴油为50)；闪点在60120的73个品种的可燃液体，绝大多数危险性不大；常见的煤焦油闪点为6
14、5100。,凡是在常温环境下遇火源能引起闪燃的液体属于易燃液体，可列入甲类火灾危险性范围。,划分甲、乙、丙类液体闪点的基准:,我国南方城市的最热月平均气温在28左右，而厂房的设计温度在冬季一般采用1225。根据上述情况，将甲类火灾危险性的液体闪点基准定为小于28，乙类定为大于等于28至小于60，丙类定为大于等于60。这样划分甲、乙、丙类液体是以汽油、煤油和柴油的闪点为基准的。,二、爆炸和火灾危险场所的区域划分,建筑设计防火规范（GB500162006）将爆炸及火灾危险场所分为3类8级（表3-9）；爆炸性混合物分为3级6组。,爆炸性混合物分级分组主要为了使所选用的防爆电气设备符合安全可靠、经济合
15、理的原则。,常见的点火源种类:,明火 高热物及高温表面电火花静电、雷电摩擦与撞击易燃物自行发热绝热压缩 化学反应热及光线和射线,第三节 点火源控制,点火源控制是防止燃烧和爆炸的重要环节。,点火源：凡能引起可燃物质燃烧的能源。,1.明火,加热用火,维修用火,其他火源,焊割、喷灯、熬炼用火等,烟囱飞火，汽车、拖拉机、柴油机等的排气管喷火等,加热易燃液体时，应尽量避免采用明火，而采用蒸汽、过热水或其他热载体加热。,2.高温热表面,加热装置、高温物料输送管道和机泵等，其表面温度都比较高，应防止可燃物落于其上而着火。,可燃物的排放口应远离高温热表面。如果高温设备和管道与可燃物装置比较接近，高温热表面应该
16、有隔热措施。加热温度高于物料自燃点的工艺过程，应严防物料外泄或空气进入系统。,灯炮表面的高温可点燃附近的可燃物品，因此在易燃易爆场所严禁使用普通照明灯具。100W灯泡表面温度达170220。,3.电气火花与电弧,电火花是电极间的击穿放电。电弧是大量的电火花汇集的结果。,一般电火花的温度均很高，电弧的温度可达36006000。电火花和电弧不仅能引起绝缘材料燃烧，而且可以引起金属熔化飞溅，构成危险的火源。,4.静电,化工企业在生产过程中经常要使用并输送易燃易爆物料，由于工艺、装置或人员的因素都会产生静电，如果静电得不到有效的控制就有可能酿成重大事故。,静电的能量虽然不大，但因其电压很高且易放电，出
17、现静电火花，具有点火能量，引起火灾爆炸。,最常见的产生静电的方式：接触分离起电。当两种物体接触，其间距离小于2510-8 cm时，将发生电子转移，并在分界面两侧出现大小相等、极性相反的两层电荷，当两种物体迅速分离时即可能产生静电。其次，因物体电阻率的不同而产生。电阻率高的物体，其导电性能差，带电层中的电子转移较困难，构成了静电荷集聚的条件。据有关资料介绍，液体的电阻率在10101015m时，能产品危险的静电，而在1013m时产生的静电最大，高于1015m或者低于1010m时，静电的产生和积聚小到可以忽视的程度。特别是电阻率在106m以下时，对静电来说就等于是导体了。,产生静电的方式,静电的防护
18、措施：,.工艺控制法,.泄漏法,.中和法,选用适当材料，改进设备和系统的结构，限制流体的流速、净化输送物料、防止混入杂质等。,增湿、导体接地、采用抗静电添加剂和导电性地面等。操作人员不得穿戴合成纤维及丝绸衣物，禁止在爆炸危险场所穿脱衣服、帽子或类似物。,在静电密集的地方设法产生离子，使该处静电电荷被中和，从而消除绝缘体上的静电。,5.摩擦与撞击,设备应保持良好的润滑，并严格保持一定的油位。搬运盛装可燃气体或易燃液体的金属容器时，严禁抛掷、拖位、震动，防止因摩擦与撞击而产生火花。防止铁器等落入粉碎机、反应器等设备内因撞击而产生火花。防爆场所禁穿带铁钉的鞋。禁止使用铁制工具。,安全连着你我他，平安
19、幸福靠大家,练习,火的三要素是指()、可燃物、点火源。A空气 B氧化剂 C还原剂 D温度 2.凡是能与氧气或者其他氧化剂发生氧化反应而燃烧的物质称为（）。A.可燃物；B.不燃物；C.氧化剂；D.还原剂3.以下不能构成点火源的是：（）A 静电火花 B 高热物体 C 电磁辐射 D 光线聚焦 4.爆炸现象的最主要特征是（）。A.温度升高 B.压力急剧升高 C.周围介质振动,5.可燃物质被点燃的最低温度叫做（）A.闪点B.自燃点 C.燃点D.爆炸点6.引发火灾的点火源，其实质是下列（）项。A.助燃；B.提供初始能量；C.加剧反应；D.延长燃烧时间7.悬浮于空气中的粉尘（煤粉、面粉等）以一定的比例与空气混合时，在一定的条件下所产生的爆炸，属于（）。A 物理爆炸 B 化学爆炸 C 碰撞爆炸 D 机械爆炸8.下列不属于发生爆炸的基本因素的是（）。A.湿度 B.压力 C.爆炸物的浓度 D.着火源,
