第二章 火灾爆炸与防火防爆

第二章火灾、爆炸与防火防爆本章内容：2.1燃烧2.2火灾2.3爆炸与防爆2.1燃烧一、燃烧的概念燃烧是指可燃物质与氧或氧化剂发生氧化反应，而发光发热的现象（有时还伴随声音）。碳与氧反应生成二氧化碳并放出热量：氢与氧反应生成水并放出热量：氢与氯化合反应生成氯化氢气体，放出热量并呈现火焰：二、燃烧应具备的条件图2-1着火三角形1、可燃物凡是能与空气、氧气和其他氧化剂发生剧烈氧化反应的物质，称为可燃物质。2、助燃物具有较强的氧化性能，能与可燃物发生化学反应并引起燃烧的物质，称为助燃物，如空气、氧气等。3、着火源具有一定温度和热量，能引起可燃物质着火的能源，称为着火源，如明火、电火花和高温热体等。三、燃烧类型燃烧可以按照可燃物质的状态不同分类，分为气体燃烧、液体燃烧和固体燃烧三种。若按照燃烧反应进行的程度不同分类，可以分为完全燃烧和不完全燃烧两种。而按照燃烧的特性不同分类，燃烧又可以分为自燃、闪燃和着火（燃烧）三种类型。1、自燃和自燃温度（1）定义可燃物质受热升温而不需要明火作用就能自行着火的现象称为自燃。引起物质自燃的最低温度称为自燃温度（或引燃温度），也称为自燃点。（2）分类受热自燃：可燃物质由于外界加热，温度升高至自燃点而发生自行燃烧的现象，称为受热自燃。如白炽灯泡附近的纸张，因受热温度升高到333℃以上纸就会被燃着。本身自燃：可燃物质由于本身的化学反应、物理或生物作用等所产生的热量（即自身的热效应），使温度升高至自燃点而发生自行燃烧的现象，称为本身自燃，亦称为自燃。由于可燃物质本身自燃不需要外来热源，所以在常温下，甚至在低温下也能发生自燃。因此能够发生本身自燃的可燃物质比其他可燃物质引起火灾的危险性更大。在一般情况下，本身自燃的起火特点是首先积热、升温、冒气、阴燃；再从可燃物内部向外碳化、延燃。如稻草、烟草、干草、煤粉等在空气中氧化自燃，即为本身自燃。而受热自燃往往是从外向内延燃，如一叠纸张在温度达到333℃时，由外部自燃向内延燃。（3）影响因素主要受两个因素的影响：①自燃与热量的积累有关，热量积累越多，越容易发生自燃；②自燃与热量发生速率有关，热量发生速率越大，热量积累越多，越容易发生自燃。（4）自燃点的影响因素①压力越高、氧含量越高、化学组成越接近化学计算量、有活性催化剂的存在、粒径越小、受热时间越长、气体析出量越大，自燃点越低；②自燃点与分子结构有密切关系。在有机物的同系物中，自燃点随分子量的增加而降低:甲烷自燃点（540℃）＞乙烷自燃点（520℃）＞丙烷自燃点（440℃）＞丁烷自燃点（405℃）对于石油产品而言，密度越大，自燃点越低:如汽油、煤油、轻柴油、重柴油、蜡油随着密度增大，自燃点依次降低。表2－1几种常见物质的自燃温度、燃点温度、闪点温度2、闪燃与闪点可燃液体和易燃液体，因环境温度缘故，有可燃蒸气蒸发出来，积存在液面上，液面上少量蒸气与空气混合，遇明火发生一闪即灭（延续时间少于5s）的燃烧现象（短暂的燃烧过程）叫做闪燃。而可燃液体和易燃液体发生闪燃的最低温度，叫做该可燃液体的闪点。闪燃存在三种情况：在闪点温度时，可燃液体与易燃液体蒸发慢，空气中含可燃气体不多，只闪燃一下，可燃气体便燃烧殆烬，不能维持继续燃烧。若燃性液体温度低于闪点温度时，可燃液体的蒸发更慢些，空气中可燃蒸气气体浓度很低，不会着火；而当燃性液体的温度超过闪点时，蒸发速度加快，空气中可燃气体浓度增大，若接触明火，立即着火燃烧并爆炸。这是比较危险的状况。几点结论：①燃性液体的闪点越低，发生火灾、爆炸的危险性愈大。②一般来说，沸点愈低的燃性液体，蒸发速度愈快，闪点也愈低，容易与空气混合成爆炸性混合物，爆炸危险性就愈大，愈容易引起火灾。③对于同系列的燃性液体，其闪点随分子量的增加而增高；随密度的增加而增高；随沸点的增高而增高；随蒸气压力的降低而增高。④可燃液体混合物的闪点不具有加和性，高闪点的液体中即使加入少量低闪点液体也会大大降低闪点，增加火灾的危险性。因此不同型号的绝缘油或润滑油，不允许混合使用。表2－2几种常见油品的闪点3、着火（燃烧）与燃点着火是可燃物质与火源接触而能够燃烧，并且在火源移去后，仍能继续维持燃烧，持续时间在5秒以上的现象。可燃物质发生着火的最低温度，称为该物质的着火点或燃点。几点结论：①物质的燃点是低于该物质的自燃点的。②不同的可燃物质处在相同火源条件作用下，燃点低的物质首先着火。所以，燃点越低的物质，火灾的危险性也愈大。③可燃物质与空气（氧气）接触表面积越大，如固体可燃物质粉碎，液体燃料喷成雾状；空气中含氧量越高，通风条件越好，愈容易燃烧。④燃性液体的闪点与其燃点是不同的。两者的区别是燃性液体在燃烧时，燃烧的不仅是蒸气，而且是液体（即液体已达到燃烧温度，可以供给保持继续燃烧的蒸气）。在闪点时，移去火源后，闪燃会立即熄灭；而在燃点时，则能继续维持燃烧。一般石油产品的燃点比闪点高1~5℃，而闪点在100℃以上的油品其燃点较闪点高出30~40℃。⑤控制可燃物质的温度在燃点以下，是预防发生火灾的重要措施之一。例如用冷却法（浇水、水喷雾）灭火，其原理就是将燃烧物质的温度降低到燃点以下，使燃烧停止。四、燃烧形式按照产生燃烧反应相的不同，可以分为均相燃烧和非均相燃烧。另外，可燃气体的燃烧又有混合燃烧和扩散燃烧两种形式；可燃液体和固体的燃烧有蒸发燃烧、分解燃烧及表面燃烧三种形式。1、均相燃烧与非均相燃烧均相燃烧是指燃烧反应在同一相中进行，比如天然气在空气中燃烧是在同一相中进行。若燃烧反应在非同一相中进行就是非均相燃烧，比如木材、石油等固体和液体在空气中的燃烧就属于非均相燃烧。2、混合燃烧将可燃性气体预先与空气混合，在这种情况下发生的燃烧称为“混合燃烧”。混合燃烧的特点：燃烧反应迅速，温度高，传播速度快，具有冲击波效应。3、扩散燃烧扩散燃烧是指可燃性气体由管中喷出，与周围空气接触，可燃性气体与氧分子相互扩散，一边混合一边燃烧的现象。比如氢气管道泄漏与空气中的氧反应、着火燃烧等都属于扩散燃烧形式。4、蒸发燃烧可燃液体燃烧时，通常液体本身并不燃烧，而是由于液体蒸发产生的蒸气进行燃烧，这种形式的燃烧叫做蒸发燃烧，如煤油、汽油、酒精等易燃液体的燃烧属于蒸发燃烧。5、分解燃烧对于固体或不挥发性液体，由于受热分解而产生可燃性气体，再进行燃烧反应，这种形式的燃烧称为分解燃烧。例如木油脂就是先分解产生可燃气体，再进行燃烧反应，所以属于分解燃烧。6、表面燃烧当可燃固体燃烧到后期，分解不出可燃气体，只剩下无定形的炭和灰，此时没有可见火焰，燃烧是在高温可燃固体与空气相接触的表面上进行的，这种燃烧称为表面燃烧。五、燃烧过程图2-2物质燃烧的过程热热气体液体固体蒸发分解与氧混合着火燃烧气体性可燃物质，与空气混合后，将直接燃烧。比如水煤气，其主要成分是CO(30%~50%),H2(45%~52%),CO2(8%),N2(4%)，其中CO和H2与空气混合后发生燃烧，同时放出热量。固态可燃物质在燃烧时先受热分解，析出各种可燃气体和蒸气，对煤来说，受热后先是水分蒸发，再是受热分解，然后燃烧。液体可燃物质在燃烧时，一般也是先受热蒸发为蒸气。比如石油由碳、氢、氧、氮、硫、灰分、水分等组成，碳和氢的含量很高（占组成石油元素的96%~99%）,灰分和水分含量极少，受热分解出的大部分是可燃性蒸气，与空气混合燃烧，产生大量的热。六、燃烧的产物和后果1、燃烧的产物可燃物完全燃烧时，其产物为化合物。不同的物质燃烧时产物也不同：碳氢化合物燃烧生成比较稳定的分子，如水和二氧化碳；碳燃烧生成二氧化碳并放出热量；氢燃烧生成水并放出热量；硫燃烧生成二氧化硫等。2、燃烧的后果燃烧继续进行如果是可以控制的，它将服务于人类的生活和生产，为人类造福。如果燃烧是不可控制的，就会形成火灾和爆炸事故，给人类造成灾害。2.2火灾一、火灾的定义火灾是指失去控制并对财产和人身造成损害的燃烧现象。所以，凡是超出有效范围的燃烧都可以称为火灾。火灾是一种事故。二、火灾发生的条件火灾发生，首先要具备燃烧的条件：可燃物、助燃物及火源（高温能源）。另外一个条件是燃烧失去控制的条件。通常，燃烧反应过程中，会产生大量的自由基团（指化学活性很高的原子或离子，如HO、H、O等）和氧化物，并放出大量热能，如果所产生的热量大于燃烧反应必须消耗的热量，燃烧链锁反应就会继续维持下去，而形成不可控制的火灾。因此自由基的不断产生和燃烧反应产生的热量大于维持燃烧所需要的能量，是火灾事故形成的另一个条件。三、火灾发展的过程火灾的形成一般是由小到大，由阴到明，由阴燃、起火、蔓延、扩大成灾的过程。通常，把火灾的发展过程分为四步：（1）酝酿期：有阴燃和冒烟；（2）发展期：火苗窜起，火势扩大；（3）全盛期：大火燃起，全面着火，形成火灾；（4）衰灭期：灭火见效或燃烬后，火势衰落、熄灭。四、火灾危险环境火灾危险环境，是指可燃物质在生产、使用、加工、处理、储存或转运过程中，其数量和配置上能引起火灾危险的环境。火灾危险环境按照火灾事故发生的可能性、后果、以及火灾危险程度和物质的状态，被分为21区、22区和23区三个区：21区——是具有闪点高于环境温度的可燃液体，在数量和配置上能够引起火灾危险的环镜。22区——是具有悬浮状、堆积状的可燃粉尘或可燃纤维，虽不可能形成爆炸性混合物，但在数量和配置上能引起火灾危险的环境。23区——是具有固体状可燃物质，在数量和配置上能引起火灾危险的环境。五、火灾种类（1）A类火灾：指含碳的固体可燃物，比如木材、棉、麻、纸张等燃烧的火灾；（2）B类火灾：指液体，如汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醚、丙酮等燃烧的火灾；（3）C类火灾：指可燃气体，比如煤气、天然气、甲烷、丙烷、氢气等燃烧的火灾；（4）D类火灾：指可燃金属，如钾、钠、镁、钛、锂、铝镁合金等燃烧的火灾；（5）带电火灾：指带电物体燃烧的火灾。六、电业火灾的特点（简介）（1）火势凶猛，蔓延迅速（2）带电设备周围存在有接触电压和跨步电压（3）充油电气设备火灾易发生喷油或爆炸（4）高温设备或管道遇水会急剧冷却引起变形（5）扑救困难（6）二次危害严重（7）损失严重，修复时间很长七、防火基本理论与防火技术防火就是采取措施防止燃烧的三个条件同时存在并避免它们的相互作用。这就是防火技术的基本理论，是防火技术措施的实质。灭火就是要消除（或者避开）发生燃烧的三个条件中的一个，从而破坏并终止燃烧链锁反应，使燃烧停止，火灾熄灭，这就是灭火技术的基本理论，也是灭火的基本原则。如何做好防火灭火工作：1．严格管理可燃物质2.降低助燃物——空气或氧气的浓度可见，当空气中的氧气含量在15％以下时，一般可燃物质将停止燃烧。3.消除火源或与火（热）源可靠隔离4.在火灾危险环境装设安全装置5.采取措施防止火灾蔓延扩大6.装设满足灭火要求的灭火设施和灭火器材7.合理选择耐火等级8.加强消防管理工作2.3爆炸与防爆一、爆炸的概念和特征定义：爆炸是物质瞬间突然发生物理或化学变化，同时释放出大量的气体和能量（光能、热能、机械能），并伴随有巨大声音的现象。特征：爆炸的主要特征是物质的状态或成分瞬间变化，能量突然释放，温度和压力骤然升高，产生强烈的冲击波并发出巨大的响声。二、爆炸的分类1、按爆炸的性质分类（1）物理性爆炸是指由物理变化（即温度、体积、压力等因素）引起的爆炸。特征：爆炸前后，爆炸物质的性质及化学成分均不变化。（2）化学性爆炸物质在短时间内完成化学反应，形成其他物质，产生高温、高压而引起的爆炸称为化学性爆炸。化学性爆炸的特点是反应速度快，放出大量的热，同时产生具有强大威力的冲击波。例如TNT炸药爆炸只需要十万分之几秒，爆炸的传播速度（称为爆速）约7000m/s（密度为1.6g/cm3时），放出热量（称为爆热）约4200~5000KJ/Kg，生成气体产物，比容在标准状况下约740L/Kg，爆炸瞬间放出的热量使气体产物的温度可以高达3000℃,气体产物的压力按理论计算约等于2000MPa。化学性爆炸按爆炸时所发生的化学变化不同又可以分为三小类。①简单分解爆炸，如乙炔在压力下的分解爆炸。这种爆炸不一定发生燃烧反应，所需要的热量由