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第二章防火防爆安全技术•第一节火灾爆炸事故原理•第二节消防设施与器材•第三节防火防爆技术•第四节烟花爆竹的安全•第五节民用爆破器材第一节火灾安全基础知识•一、燃烧与火灾•(一）燃烧和火灾的定义、条件•3、燃烧和火灾发生的必要条件具备氧化剂、可燃物、点火源。在火灾防治中，如果能够切断火三角就可以扑灭火灾。•（二）燃烧和火灾过程•2、燃烧形式：•火灾中气态可燃物通常为扩散燃烧，即燃料和氧化剂边混合边燃烧；•液态可燃物(包括受热后先液化后燃烧的固态可燃物)通常先是蒸发为可燃蒸汽，可燃蒸汽与氧化剂再发生燃烧；•固态可燃物先是通过热解等过程产生可燃气体，可燃气体与氧化剂再发生燃烧．(三)火灾的分类•（2）按照燃料的性质划分A、B、C和D、E、F六类火灾。A类火灾是固体物质火灾，木材；B类火灾为液体或可熔化的固体火灾，如汽油火灾，沥青、石蜡火灾；C类火灾为气体火灾，天然气；D类火灾为金属火灾，钾、钠、铝镁合金火灾。E类为带电火灾，电缆火灾F类：烹饪器具内的火灾(四)火灾基本概念和参数•闪燃：可燃物表面或上方在很短时间内(0～1s)重复出现火焰一闪即灭的现象。•阴燃：没有火焰和可见光的燃烧。•爆燃：伴随爆炸的燃烧波，以亚音速传播。•自燃：自热自燃和受热自燃•闪点：在规定条件下材料或制品加热到释放出的气体瞬间着火并出现火焰的最低温度。•一般闪点越低，火灾危险性越大。(四)闪点、燃点、自燃点的定义•燃点：在规定的条件下，用标准火焰使材料引燃并继续燃烧一段时间所需的最低温度。•自燃点：在规定条件下，不用任何辅助引燃能源而达到引燃的最低温度。•（五）典型火灾的发展规律•建筑火灾的发展分为初起期、发展期、最盛期和熄灭期。•初起期：可燃物的热解过程至关重要，主要特征是冒烟和阴燃。•发展期：满足时间平方规律，即火灾热释放速率随时间的平方非线性发展，轰燃就发生在这一阶段；•最盛期的火灾燃烧方式是通风控制火灾，火势的大小由建筑物的通风情况决定：•熄灭期是火灾由最盛期开始消减直至熄灭的阶段，熄灭的原因可以是燃料不足、灭火系统的作用等。（六）燃烧机理•1、活化能理论•2、过氧化物理论•3、链式反应理论链引发链的发展链终止二、爆炸•(一)爆炸及其分类•广义地讲，爆炸是物质系统的一种极为迅速的物理的或化学的能量释放或转化过程。•爆炸特征：高速进行；爆炸点压力急剧升高；发出声响；周围介质发生振动。•按照能量的来源，爆炸可以分为三类，即物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。•物理爆炸•物理爆炸是由系统释放物理能引起的爆炸。参与爆炸的物质只是发生物理状态或压力的变化，其性质和化学成分不发生改变．•化学爆炸•化学爆炸是由于物质的化学变化引起的爆炸。化学爆炸时，参与爆炸的物质在瞬间发生分解或化合，变成新的爆炸产物。•核爆炸•核厚炸是核裂变、核聚变反应所释放出的巨大核能引起的。•按爆炸反应相态的不同可分为•气相爆炸：包括可燃性气体和助燃性气体混合物的爆炸；气体的分解爆炸；液体被喷成雾状物在剧烈燃烧时引起的爆炸等．•液相爆炸：包括聚合爆炸、蒸汽爆炸以及不同液体混和所引起的爆炸．•固相爆炸：包括爆炸性化合物和混和危险物质的爆炸．•(二）爆炸的破坏作用•1、冲击波•2、碎片冲击•3、震荡作用•猛烈的爆炸往往会引起短暂的地震波。某市亚麻厂发生麻尘爆炸时，有连续三次爆炸，结果在该市地震局的检测仪上记录了三次高峰。•4、次生事故•（三）可燃气体爆炸•1、分解爆炸性气体•乙炔、乙烯等，即使在没有氧气的条件下，也能被点燃，其实质是一种分解爆炸。•乙炔易与铜、银、汞等重金属反应生成爆炸性的乙炔盐，这些乙炔盐只需轻微的撞击便能爆炸。•为防止乙炔分解爆炸，安全规程规定：不能用含铜量超过70%的铜合金制造盛乙炔的容器。在用乙炔焊接时，不能使用含银焊条。•2、可燃性混合性气体爆炸•燃烧与化学爆炸的区别在于燃烧反应的速度不同。•燃烧反应过程一般可分为三个阶段：•（1）扩散阶段•（2）感应阶段•（3）化学反应阶段•三段时间相比，扩散阶段用时间远远大于其余两个阶段，因此是否要经历扩散过程，就成了决定可燃气体燃烧和爆炸的主要条件。•（四）物质爆炸浓度极限•1、爆炸极限的基本理论及影响因素•当可燃气体、蒸汽、或可燃粉尘与空气在一定浓度范围内均匀混合，遇到火焰发生爆炸的浓度范围称为爆炸浓度极限，简称爆炸极限。•能够发生爆炸的最低浓度称爆炸下限，能发生爆炸的最高浓度称为爆炸上限。•用爆炸上限与下限之差与爆炸下限之比表示其危险度H。•H值越大，表示可溶性混合物的爆炸极限范围越宽，其危险性越大。•爆炸极限值不是一个物理常数，随条件变化而变化。影响因素包括：•（1）温度：初始温度越高，爆炸极限范围越宽，爆炸下限越低，爆炸危险性增加。•（2）压力：•压力在0.1~2MPa时，加大压力主要影响爆炸上限；当压力大于2MPa，爆炸下限变小，爆炸上限变大。•当混合物的初始压力减小时，爆炸极限范围缩小。当压力降到某一数值时，则会出现上限与下限重合，此时初始压力再降低时，不会使混合气体爆炸。把爆炸极限缩小为零的压力，称为爆炸的临界压力。•（3）惰性介质：随着惰性气体含量的增加，爆炸极限范围变小。当惰性气体的浓度增加到某一数值时，爆炸上下限趋于一致，混合气体不再爆炸。•（4）爆炸容器：管径越细，传热性越好的容器，爆炸极限范围越小。•（5）点火源：点火源活化能越大、加热面积越大、作用时间越长，爆炸极限范围越大。3、爆炸上限和下限的计算•（1）根据完全燃烧反应所需的氧原子数，估算碳氢化合物的爆炸下限和爆炸上限。1176.4100＋－＝下NL176.4400＋＝上NLN－每摩尔可燃气体完全燃烧所需氧原子数乙烷反应式：C2H6+3.5O2=2CO2+2H2ON=7•（3）根据爆炸性混合物气体完全燃烧时摩尔分数，确定有机物的爆炸下限和上限。055.0XL下08.4XL＝上X0—可燃气体摩尔分数•（3）多种可燃气体组成的混合物的爆炸极限计算。•由多种可燃气体组成爆炸性混合物气体的爆炸极限可根据各组分的爆炸极限进行计算。LLVLVLVLm332211100式中：L1、L2、L3—组成混合气各组分的爆炸极限，％；V1、V2、V3—各组分在混合气中的浓度，％V1＋V2＋V3+L=100%（三）粉尘爆炸•1、粉尘爆炸的机理和特点•常见的爆炸性粉尘：金属粉尘（镁、铝），煤粉、粮食粉尘、饲料粉尘、棉麻粉尘、烟草粉尘、纸粉、木粉、火炸药粉尘等。•粉尘粒子表面通过热传导和热辐射，从火源获得能量，使表面温度急剧升高，达到粉尘粒子加速分解的温度和蒸发温度，形成粉尘蒸气或分解气体，这种气体与空气混合后就容易引起点火(气相点火)．另外，粉尘粒子本身相继发生熔融气化，迸发出微小火花，成为周围未燃烧粉尘的点火源，使之着火，从而扩大了爆炸范围。•粉尘爆炸特点：•(1)粉尘爆炸速度或爆炸压力上升速度比爆炸气体小，但燃烧时间长，产生的能量大，破坏程度大．•(2)爆炸感应期较长，粉尘的爆炸过程比气体的爆炸过程复杂，要经过尘粒的衰面的分解或蒸发阶段及由表面向中心延烧的过程，所以感应期比气体长得多．•(3)有产生二次爆炸的可能性．因为粉尘初次爆炸产生的冲击波会将堆积的粉尘扬起，悬浮在空气中，在新的空间形成达到爆炸极限浓度范围内的混合物，而有不完全燃烧现象，在燃烧后的气体中含有大量的CO及粉尘(如塑料粉)自身分解的有毒气体，会伴随中毒死亡的事故。•2、粉尘爆炸的条件•1）粉尘本身具有可燃性•2）粉尘虚浮在空气中并达到一定浓度•3）有足以引起粉尘爆炸的初始能量•粉尘爆炸与气体爆炸的区别：•粉尘爆炸所需要的发火能要多得多；•在可燃气体爆炸中，促使稳定上升的传热方式是热传导；而粉尘爆炸中，热辐射的作用大。•3、粉尘爆炸的特性及影响因素•评价粉尘爆炸危险性的主要特征参数是爆炸极限、最小点火能量、最低着火温度、粉尘、爆炸压力及压力上升速率。•粉尘爆炸极限影响因素：主要有粉尘粒度、分散度、湿度、点火源性质、可燃气含量、氧含量、惰性粉尘、灰分、温度等。一般来说，粉尘粒度越细，分散度越高，可燃气体和氧的含量越大，火源强度、初始温度越高，湿度越低，惰性粉尘及灰分越少，爆炸极限范围越大，粉尘爆炸危险性也就越大。•粉尘爆炸压力及压力上升速率主要受粉尘粒度、初始压力等因素影响，其中粉尘粒度对压力上升速率的影响比初始压力要大。第二节消防设施与消防器材•一、消防设施•（一）火灾自动报警系统•火灾自动报警系统由触发装置、火灾报警装置、火灾警报装置和电源等部分组成。•1、系统分类•区域火灾报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统。•区域报警系统包括：火灾探测器、手动报警按钮、区域火灾报警器、火灾警报装置和电源等。•（二）自动灭火系统•1、水灭火系统•2、气体自动灭火系统•3、泡沫灭火系统•（三）防排烟与通风空调系统•排烟有自然排烟和机械排烟两种形式。排烟窗、排烟井是建筑物中常见的自然排烟形式。•二、消防器材（灭火器和火灾探测器）•（一）灭火器•1、灭火剂•灭火的基本原理：冷却、窒息、隔离、化学抑制•（1）水和水系灭火剂•原理：冷却、窒息、隔离•不能用水扑救的火灾•1）密度小于水和不溶于水的易燃液体火灾，如煤油火灾•2）遇水产生燃烧物的火灾，如金属钾火灾；•3）硫酸、硝酸等火灾，不能用水流冲击•4）电气火灾未切断电源前不能用水扑救•5）高温状态下化工设备火灾；•（2）气体灭火剂•特点：释放后对保护设备无污染、无损害。•二氧化碳利用窒息作用灭火。可用来扑救精密仪器火灾和一般电气火灾，还可以扑救液体和固体火灾。•（3）泡沫灭火剂•高倍泡沫灭火剂•发泡倍数201～2000倍，能在短时间迅速充满着火空间，灭火速度快，适用于大空间火灾。近年来已经在石油化工大刑仓库、贵重仪器库房等场所成功应用。•低倍泡沫灭火剂•依靠泡沫覆盖着火表面，利用窒息和冷却原理灭火，不适宜液化烃的流淌火灾、地下工程火灾及贵重仪器物品等的火灾。•（4）干粉灭火剂•窒息、冷却、辐射及对有焰燃烧的化学抑制作用，其中化学抑制作用是灭火的基本机理，起主要灭火作用。•特点：在灭火速率、灭火面积、等效单位灭火成本效果比水、泡沫等灭火剂具有优势。•2、灭火器的种类及其使用范围•按照灭火剂的动力来源可分为储气瓶式、储压式和化学反应式。•按照移动方式：手提式、推车式和悬挂式•（1）清水灭火器适应于A类火灾•（4）二氧化碳灭火器•(6)干粉灭火器•以液体二氧化碳或氮气做动力将干粉喷出。•分为普通干粉和多用干粉。•主要用于扑灭可燃液体、可燃气体和带电设备火灾。•（二）火灾探测器•探测参数包括烟雾、温度、火焰和燃烧气体。•种类包括：感光式、感烟式、感温式、复合式、可燃气体探测器。•1、感光式：•红外火焰探测器和紫外火焰探测器•2、感烟式•点型感烟探测器和线型感烟探测器•3、感温式•定温火灾探测器、差温火灾探测器和差定温火灾探测器第三节防火防爆技术•一、火灾爆炸预防基本原则•控制可燃物•隔绝助燃物•消除点火源•阻止火势蔓延•惰性保护•密闭和负压操作二、点火源及其控制•1、明火•指敞开的火焰、火星和火花等。•（2）维修焊接用火控制•动火现场配备必要的消防器材，并将可燃物清理干净，在可能积存可燃气体的管沟、电缆沟内及其附近，应用惰性气体吹扫干净•（3）其他明火•存在火灾好爆炸的危险场所，不得使用蜡烛、火柴或普通灯具照明；汽车拖拉机一般不允许进入，如需进入，其排气管上按照火花熄灭器。2、摩擦和撞击•由撞击和摩擦等机械作用形成的点火源。•在在易燃易爆场所，不能使用铁制工具，而应使用铜制或木制工具：不准穿带钉鞋，地面应为不发火花地面等。•3、电气设备•电气设备或线路出现的危险温度、电火花和电弧可以成为点火源。•4、静电•5、化学能好太阳能•三、爆炸控制•防止爆炸的一般原则：•控制混合气体中可燃物含量在爆炸极限范围以外，使用惰性气体替代空气，使氧气浓度处于其极限值以下。•1、惰性保护•有两种效果：缩小甚至消除爆炸极限范围；将混合气体冲淡•2、系统密闭和正压操作•新设备验收时，要用水压试验来检验密闭性；在接缝处涂抹肥皂液进行充气检验；为检查无味气体泄漏，可在其中加入显味剂(硫醇、氨）