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1第四章燃烧和爆炸与防火防爆安全技术主要内容燃烧：燃烧要素、燃烧过程、燃烧的特征参数爆炸：类型、爆炸极限防火防爆：措施、加工处理和工艺参数的控制、灭火剂与灭火设施第一节燃烧要素和燃烧类别燃烧是可燃物质与助燃物质(氧或其他助燃物质)发生的一种发光、发热的氧化反应。一、燃烧概述燃烧的条件燃烧的必要条件：(1)可燃物(2)助燃物(3)点火源燃烧的充分条件：(1)可燃物质达到一定的浓度(2)助燃物达到一定的浓度(3)火源具备足够的能量二、燃烧要素1.可燃物质固态如媒、木炭等；液态如汽油、甲醇、酒精、苯等；气态如氢气、一氧化碳、乙炔等。2.助燃物质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均称为助燃物。3.火源明火电源过热热表面自燃火花静电摩擦四、燃烧类型及其特征参数燃烧类型：闪燃、点燃（或着火）、自燃特征参数：闪点、着火点、自燃点三、燃烧形式自燃和自燃点受热自燃:可燃物质在外部热源(如高温热表面、加热、撞击、摩擦等）作用下温度升高,达到其自燃点自行燃烧。自热自燃:可燃物质在无外部热源的影响下，其内部发生物理、化学或生化变化而产生能量不能及时与外界交换，并不断积累使物质温度上升，达到其自燃点而燃烧。物质自热自燃可分为以下几种类型：氧化热，如不饱和油脂、金属硫化物（硫化铁）等。分解热，如硝化棉、塞璐佫等有机过氧化物。聚合热、发酵热，聚合热如环氧丙烷、丁二烯等；发酵热如干草、湿木屑等植物类产品。1.可燃气体在火源作用下加热到着火点就能氧化分解燃烧，最容易燃烧且速度快。如：2C2H2+5O24CO2+2H2O+Q第三节燃烧的特征参数一、燃烧温度燃烧温度即火焰温度——可燃物质燃烧可能达到的最高温度。二、燃烧速率气体燃烧速率火焰的传播速度：单位时间内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距离。单位：m/s。管道中气体的燃烧速率与管径有关。(P77表4－4)当管径小于某个值时，火焰在管中不传播。若管径大于这个小的量值，火焰传播速率随管径2的增加而增加，但当管径增加到某个量值时，不再增加，此时即为最大燃烧速率。某些气体在空气中的火焰传播速度2.液体燃烧速率液体燃烧速率取决于液体的蒸发。(1)质量速率：每平方米可燃液体表面，每小时烧掉的液体的质量，kg/m2.h。(2)直线速率：每小时烧掉可燃液层的高度，单位为m/h。火焰沿液面蔓延的速率决定于液体的初温、热容、蒸发潜热以及火焰的辐射能力.3.固体燃烧速率一般小于气体、液体的。与物质本性有关。固体比表面积越大，燃烧速率越大。燃烧热：单位质量或单位体积的可燃物质25℃的氧中完全燃烧释放出的热量。与可燃物质燃烧爆炸时所达到的最高温度、最高压力和爆炸力有关。第四节爆炸及其类型爆炸：物质发生急剧的物理、化学变化，在瞬间释放出大量能量并伴有巨大声响的过程。一、爆炸概述例如：乙炔与氧气混合发生爆炸，大约在1/100秒内完成，使罐内压力升高10～13倍，使罐体升空20～30m。二、爆炸分类1．按爆炸性质分类(1)物理爆炸物质的物理状态发生急剧变化而引起的爆炸。如蒸汽锅炉、压缩气体、液化气体过压等引起的爆炸。(2)化学爆炸指物质发生急剧化学反应，产生高温高压而引起的爆炸。化学爆炸可分为以下几种：简单分解爆炸:物质在爆炸时分解为元素，并在分解为元素的反应过程中产生热量。如叠氮铅、叠氮银、乙炔铜、乙炔银等2．按爆炸速度分类(1)轻爆爆炸传播速度在数米/秒。(2)爆炸爆炸传播速度在几米～数百米/秒。(3)爆轰爆炸传播速度在1000～7000米/秒。3．按爆炸反应物质分类(1)纯组分可燃气体热分解爆炸,如环氧乙烷、肼、叠氮化氢等在分解时引起的爆炸。(2)可燃气体混合物爆炸,如天然气、液化石油气、汽油、苯、醇、醚等的蒸气。(3)可燃粉尘爆炸，如，分散在空气中的镁、铝、钛、硅、钙等粉尘引起的爆炸。(4)可燃液体雾滴爆炸(5)可燃蒸气云爆炸，产生于设备蒸气泄漏喷出后所形成的滞留状态。与空气混合达到其爆炸极限，在火源作用下即可引起爆炸。第五节爆炸极限理论与计算一、爆炸极限理论1.爆炸极限可燃性气体或蒸气与空气组成的混合物，并不是在任何浓度下都会发生爆炸，而是必须在一定的浓度比例范围内才能发生爆炸。CO与空气混合物在火源作用下的爆炸试验情况33一、爆炸极限理论3爆炸下限：可燃气体或蒸气与空气混合物能使火焰蔓延的最低浓度。爆炸上限：可燃气体或蒸气与空气混合物能使火焰蔓延的最高浓度。2.爆炸极限的表示方法一般用可燃气体或蒸气在混合气体中的体积百分数表示；也用单位体积可燃气体的质量表示，单位Kg/m3。二、影响爆炸极限的因素1.初始温度温度升高，爆炸极限范围越宽，使爆炸性混合物的危险性增加。初始温度对混合物爆炸极限的影响2.初始压力一般增大初始压力，爆炸极限范围扩大（除CO外）。初始压力对甲烷爆炸极限的影响3.惰性介质或杂质惰性气体含量增加，爆炸极限范围缩小。惰性气体种类不同影响不同，如CH4、Ar、He、N2、H20、CO2、CCl4的影响依次增加。水等杂质的影响很大。如干燥的H2和O2混合物在1000℃也不会爆炸。少量H2S会加速水煤气及其混合物的爆炸。4.容器的材质和尺寸容器管道直径越小，爆炸极限范围越小。如：H2,C2H2,d0.1～0.2mm时爆炸不传播。容器材质也有很大的影响。如氢和氟在玻璃器皿中混合，在液态空气温度80K，黑暗下也爆炸，而在银制器皿中，在一般温度才爆炸。5.能源火源能量越高，爆炸极限范围愈宽第六节燃烧性物质的贮存和运输一、燃烧性物质的贮存安全1．贮存安全的一般要求不得与助燃物质、腐蚀性物质共同贮存;通风、阴凉、干隔；远离火源。2．燃烧性物质的盛装容器有限量的应用，盛装于容量约200kg以下的容器。金属制桶装容器，规格一般为200kg或更小的容量。使用前应进行气密性检验。只有金属容器不适宜时才允许使用玻璃和塑料容器。耐酸坛用来盛装硝酸、硫酸、盐酸等强酸。3．大容量燃烧性液体贮罐贮存大容量燃烧性液体采用大型贮罐。贮罐分地下、半地下、地上三种类型。。贮罐安全措施：安装前必须试压、检漏安全间距修建防火堤充分的救火设施二、燃烧性物质的装卸和运输1．车船运输安全郊区专用车站或码头标记防火、防爆、防水、防日晒、消防设施2．管道输送安全自动报警火焰检测器、自动灭火系统3．装卸操作安全配置消防设施、供水管、燃烧性固体轻放一、工艺装置的火灾爆炸危险装置不当4（1）高压装置中高温、低温部分材料不适当；（2）接头结构和材料不适当；（3）有易使可燃物着火的电力装置；（4）防静电措施不够；（5）装置开始运转是无法预料的影响。2.操作失误（1）阀门的误开或误关；（2）燃烧装置点火不当；（3）违规使用明火。第九节火灾爆炸危险与防火防爆措施4.不停车检修（1）切断配管连接部位时发生无法控制的泄漏；（2）破损配管没有修复，在压力下降的条件下恢复运转；（3）在加压条件下，某一物体掉到装置的脆弱部分而发生破裂；（4）不知装置中有压力而误将配管从装置中断开.5.异常化学反应（1）反应物质不匹配；（2）不正常的聚合、分解等；（3）安装不合理。3.装置故障（1）储罐、容器、配管的破损；（2）泵和机械的故障；（3）测量和控制仪表的故障。兰州石化“2.6”火灾事故案例2007年2月6日15时15分，兰州石化公司合成橡胶厂C4车间4.5万吨/年C4抽提装置脱重塔（T112）塔釜再沸器（H-125D）发生火灾事故。一、事故经过2月6日，针对换热效果差的问题，讨论分析认为是再沸器底部积水造成，于15时左右对此检查处理。车间主任、技术员等共6名员工进入现场，打开倒空线排空阀门排液,有黄色无味溶液排出，约5分钟后有少量气相物料排出,即关闭阀门。为了排净残液，约5分钟后，再次打开排空阀门（阀门开度很小），发现有气相物料排出并夹带少量液体，随即关闭阀门。当正在现场讨论下一步处理方案时，突然发生着火，造成6人受轻伤。二、事故原因根据初步调查，再沸器排出的黄色液体中可能含有丁二烯过氧化物或自聚物，并且在排放过程中夹带出顺丁烯、丁二烯等易燃易爆气体，过氧化物或自聚物遇空气氧化着火。1997年6月27日，占地1800余亩，4500余名职工，的北京东方化工厂储罐区发生特大爆炸事故，经北京市消防官兵1000余名，奋斗扑灭，40多小时，才结束了这次战斗。这次连环火灾和爆炸造成9人死亡，39人受伤，直接经济损失1.2亿元，对环境及社会造成严重影响。案例：北京东方化工厂“6.27”特大事故石脑油易挥发，其蒸气比空气重，能沿着地面扩散到相当远的地方，石脑油蒸气可引起眼及上呼吸道的刺激症状，如浓度过高，几分钟即可引起呼吸困难、紫绀等缺氧症状，吸入大量蒸气能引起神经麻痹；教训一：5卸油泵房至轻质柴油罐的进料阀，应处“开启”状态，却处于“关闭”状态；而卸油泵房至石脑油油罐的进料阀，应“关”却“开”。致使约640m3石脑油/轻质柴油溢出。教训二：现场设置的52台可燃气体检测报警仪，仅有1台发出声光报警信号。在长达20多分钟的时间里，其余51台均未报警，以致贻误宝贵的时间。教训三：事故勘查时，门卫室里竟发现有烟蒂若干。案例：配方错误+设备选型错误导致上海金路达保健品有限公司爆炸2000年3月8日，发生爆炸，夷为平地，死11人。事故经过：3月3日，冠生园食品公司送来溴酸钾原料3.5吨，于4日生产溴酸钾片，至7日已生产2.5吨。8日11：05发生两次爆炸，陈某被爆炸气浪冲出14米，除一只水塔外，厂房全部倒塌还殃及厂区周围的居民房屋。10人当场死亡，1人送医途中死亡，重伤5人，轻伤5人。7月1日起，食品生产加工企业在生产过程中将不得再使用溴酸钾。这种在面点行业使用了91年能起到强筋剂作用的食品添加剂，由于可能致癌日前被卫生部叫停。过量食用溴酸钾会得癌溴酸钾在焙烤业中已有91年的应用历史，它作为氧化剂成功地赋予焙烤制品所必需的面筋强度及弹性，成本低廉，但过量食用会损害人的中枢神经、血液原因分析：1、产品配方错用“淀粉20％、少量麦芽精糊”，直接与80％溴酸钾混合，构成爆炸物；2、烘箱不防爆，产品粉体接触420ºc电热套管，引发大爆炸。(溴酸钾的分解引爆温度370ºc）在豆奶、速溶麦片、麦乳精中用以增稠、吸收异味、改善口感、延长保质期;在奶茶、果晶、速溶茶、固体茶、植脂奶、咖啡伴侣中，用以增加醇厚、细腻、味香浓郁的口感及降低成本;在椰奶汁、花生杏仁露、各种乳酸饮品中，增强乳化力，使产品稳定性好、不易沉淀;在各色罐头或汤羹汁类食品中，用于增稠、改善结构、外观和风味。教训：知识贫乏违背科学溴酸钾是强氧化剂，淀粉、麦芽精糊是可燃物，相混构成爆炸物，遇火源、高温能引爆的危险，未被识别。显属缺乏化学品安全知识；2.程序不循急功近利尼日利亚的样品，小试解析，未经放大，急于投产，埋下祸根。56火药爆炸生产事故辽阳市庆阳化工厂爆炸案例发生地点：辽宁省辽阳市庆阳化工厂【案情】一、事故概况及经过1991年2月9日19时30分，辽宁省辽阳市庆阳化工厂二分厂TNT生产线发生特大爆炸事故，造成17人死亡，重伤13人，轻伤94人，硝化房全部炸毁，附近其它厂房设施均遭到严重破坏，造成直接经济损失达2000万元。2月9日19时15分左右，硝化工组3段2号机手牛某发现2号机分离器压盖处往6外冒烟，就将分离器雨淋阀打开，并打开硝化机的旁路水开关进行降温，然后到仪表室向班长张某报告。仪表工看了仪表室内仪表温度不到97℃，还未达到报警温度100～105℃。张某即同2名仪表工与牛某一起到硝化工房南大门，打开安全硫酸，并让仪表工停止送料。牛某打开安全硫酸，因烟太大，不能在机台坚持观察分离器温度变化，便离机走开,返回时发现3段2号机分离器着火，便到南大门报告班长张某，张某同时看到火从分离器压盖处窜出，瞬间大火漫延整个硝化工房，当他们跑到距工房30米处时，发生了爆炸。【评析】二、事故原因分析这是一起操作人员违章操作而导致的爆炸事故。张某在接到分离器冒烟的报告后，未按该厂《岗位操作与安全防火守则》第5条第5项的规定“分离器温度超过上线10℃或冒烟时开废酸循环阀进行本机循环，同时将硝化物和废酸向相邻两机分摊”，而