第四章 防火防爆

防火防爆华东理工大学陈继章9/29/20201注册安全工程师·安全生产技术第一节火灾爆炸事故机理一、燃烧与火灾(一)燃烧和火灾的定义、条件1．燃烧的定义燃烧是物质与氧化剂之间的放热反应，它通常同时释放出火焰或可见光。2．火灾定义《消防基本术语：第一部分》(GB5907—1986)将火灾定义为：在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。9/29/20202注册安全工程师·安全生产技术以下情况也列入火灾的统计范围；(1)民用爆炸物品引起的火灾。(2)易燃或可燃液体、可燃气体、蒸气、粉尘以及其他化学易燃易爆物品爆炸引起的火灾(地下矿井部分发生的爆炸，不列入火灾统计范围)。(3)破坏性试验中引起非实验体燃烧的事故。(4)机电设备因内部故障导致外部明火燃烧需要组织扑灭的事故，火灾引起其他物件燃烧的事故。(5)车辆、船舶；飞机以及其他交通工具发生的燃烧事故、火灾由此引起的其他物件燃烧的事故(飞机因飞行事故而导致本身燃烧的除外)。9/29/20203注册安全工程师·安全生产技术3．燃烧和火灾发生的必要条件同时具备氧化剂、可燃物、点火源，即火的三要素。这三个要素中缺少任何一个，燃烧都不能发生或持续。获得三要素是燃烧的必要条件。在火灾防治中，阻断三要素的任何一个要素就可以扑灭火灾。9/29/20204注册安全工程师·安全生产技术一、燃烧与火灾(二)燃烧和火灾过程和形式1．燃烧过程可燃气体最容易燃烧，其燃烧所需要的热量只用于本身的氧化分解，并使其达到自燃点而燃烧；可燃液体首先蒸发成蒸气，其蒸气进行氧化分解后达到自燃点而燃烧。在固体燃烧中，如果是简单物质硫、磷等，受热后首先熔化，蒸发成蒸气进行燃烧，没有分解过程；如果是复杂物质，在受热时首先分解为气态或液态产物，其气态和液态产物的蒸气进行氧化分解着火燃烧。有的可燃固体如焦炭等，不能分解为气态物质，在燃烧时则呈炽热状态，没有火焰产生。9/29/20205注册安全工程师·安全生产技术1．燃烧过程（续）在燃烧发生的整个过程中，热量通过热传导、热辐射和热对流三种方式进行传播。在凝聚相中，主要是吸热过程，而在气相燃烧中则是放热过程。大多数情况下，凝聚相中发生的过程是靠气相燃烧放出的热量来实现的，在所有反应区域内，若放热量大于吸热量，燃烧则持续进行，反之燃烧则中断。9/29/20206注册安全工程师·安全生产技术2．燃烧形式气态可燃物通常为扩散燃烧，即可燃物和氧气边混合边燃烧；液态可燃物(包括受热后先液化后燃烧的固态可燃物)通常先蒸发为可燃蒸气，可燃蒸气与氧化剂发生燃烧；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。根据可燃物质的聚集状态不同，燃烧可分为以下4种形式：1、扩散燃烧。（可燃气体）可燃气体(氢、甲烷、乙炔以及苯、酒精、汽油蒸气等)从管道、容器的裂缝流向空气时，可燃气体分子与空气分子互相扩散、混合，混合浓度达到爆炸极限范围内的可燃气体遇到火源即着火并能形成稳定火焰的燃烧，称为扩散燃烧。9/29/20207注册安全工程师·安全生产技术2、混合燃烧。（可燃气体和助燃气体在管道、容器和空间扩散混合）可燃气体和助燃气体在管道、容器和空间扩散混合，混合气体的浓度在爆炸范围内，遇到火源即发生燃烧，混合燃烧是在混合气体分布的空间快速进行的，称为混合燃烧。3、蒸发燃烧。（可燃液体）可燃液体在火源和热源的作用下，蒸发出的蒸气发生氧化分解而进行的燃烧，称为蒸发燃烧。4、分解燃烧。（可燃物质）可燃物质在燃烧过程中首先遇热分解出可燃性气体，分解出的可燃性气体再与氧进行的燃烧，称为分解燃烧。9/29/20208注册安全工程师·安全生产技术焦炭为可燃固体，在燃烧过程中呈炽热状态，不产生气态物质，也不产生（）12年试题A.火焰B.辐射C.对流D.传导正确答案：A9/29/20209注册安全工程师·安全生产技术一、燃烧与火灾(三)火灾的分类《火灾分类》(GB／T4968—2008)按物质的燃烧特性将火灾分为6类：A类火灾：指固体物质火灾，这种物质通常具有有机物质，一般在燃烧时能产生灼热灰烬，如木材、棉、毛、麻、纸张火灾等；B类火灾：指液体火灾和可熔化的固体物质火灾，如汽油、煤油、柴油、原油、甲醇、乙醇、沥青、石蜡火灾等；C类火灾：指气体火灾，如煤气、天然气、甲烷、乙烷、丙烷、氢气火灾等；9/29/202010注册安全工程师·安全生产技术一、燃烧与火灾(三)火灾的分类《火灾分类》(GB／T4968—2008)按物质的燃烧特性将火灾分为6类：D类火灾：指金属火灾，如钾、钠、镁、铝镁合金火灾等；E类火灾：指带电火灾，是物体带电燃烧的火灾，如发电机、电缆、家用电器等；F类火灾：指烹饪器具内烹饪物火灾，如动植物油脂等。9/29/202011注册安全工程师·安全生产技术一、燃烧与火灾(三)火灾的分类2．按照一次火灾事故造成的人员伤亡、受灾户数和财产直接损失金额，火灾划分为3类：(1)具有以下情况之一的为特大火灾：死亡10人以上(含本数；下同)；重伤20人以上；死亡、重伤20人以上；受灾户数50户以上；烧毁财物损失100万元以上。(2)具有以下情况之一的为重大火灾：死亡3人以上；重伤10人以上；死亡、重伤10人以上；受灾户30户以上；烧毁财产损失30万元以上。(3)不具有前两项情形的燃烧事故，为一般火灾。9/29/202012注册安全工程师·安全生产技术某企业由于雷击引燃了汽油储罐导致火灾。根据《火灾分类》（GB/T4968—2008)，此次火灾属于（）A.A类火灾B.B类火灾C.C类火灾D.D类火灾正确答案：B12年试题9/29/202013注册安全工程师·安全生产技术一、燃烧与火灾(四)火灾基本概念及参数1．闪燃可燃物表面或可燃液体上方在很短时间内重复出现火焰一闪即灭的现象。闪燃往往是持续燃烧的先兆。2．阴燃没有火焰和可见光的燃烧。3．爆燃伴随爆炸的燃烧波，以亚音速传播。4，自燃是指可燃物在空气中没有外来火源的作用下，靠自热或外热而发生燃烧的现象。根据热源的不同，物质自燃分为自热自燃和受热自燃两种。5．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。闪点是衡量物质火灾危险性的重要参数。一般情况下闪点越低，火灾危险性越大。9/29/202014注册安全工程师·安全生产技术一、燃烧与火灾(四)火灾基本概念及参数6．燃点:在规定的条件下，可燃物质产生自燃的最低温度。一般情况下燃点越低，火灾危险性越大。7．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。液体和固体可燃物受热分解并析出来的可燃气体挥发物越多，其自燃点越低。固体可燃物粉碎得越细，其自燃点越低。一般情况下，密度越大，闪点越高而自燃点越低。比如，下列油品的密度：汽油煤油轻柴油重柴油蜡油渣油，而其闪点依次升高，自燃点则依次降低。9/29/202015注册安全工程师·安全生产技术自燃点是指在规定条件下，不用任何辅助引燃能源而达到燃烧的最低温度。对于柴油、煤油、汽油、蜡油来说，其自燃点由高到低的排序是（）12年试题A.汽油—煤油—蜡油—柴油B.汽油—煤油—柴油—蜡油C.煤油—汽油—柴油—蜡油D.煤油—柴油—汽油—蜡油正确答案：B,9/29/202016注册安全工程师·安全生产技术一、燃烧与火灾(四)火灾基本概念及参数8．引燃能、最小点火能:引燃能是指释放能够触发初始燃烧化学反应的能量，也叫最小点火能，影响因素包括温度、释放的能量、热量、加热时间。9．着火延滞期(诱导期):对着火延滞期时间一般有下列2种描述：着火延滞期时间指可燃性物质和助燃气体的混合物在高温下从开始暴露到起火的时间；混合气着火前自动加热的时间称为诱导期，在燃烧过程中又称为着火延滞期或着火落后期，单位用ms表示。9/29/202017注册安全工程师·安全生产技术一、燃烧与火灾(五)典型火灾的发展规律通过对大量的火灾事故的研究分析得出，典型火灾事故的发展分为初起期、发展期、最盛期、减弱期和熄灭期。初起期是火灾开始发生的阶段，这一阶段可燃物的热解过程至关重要，主要特征是冒烟、阴燃；发展期是火势由小到大发展的阶段，下般采用T平方特征火灾模型来简化描述该阶段非稳态火灾热释放速率随时间的变化，即假定火灾热释放速率与时间的平方成正比，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。9/29/202018注册安全工程师·安全生产技术由于建筑物内可燃物、通风等条件的不同，建筑火灾有可能达不到最盛期，而是缓慢发展后就熄灭了。典型的火灾发展过程如图4-1所示。9/29/202019注册安全工程师·安全生产技术一、燃烧与火灾(六)燃烧机理燃烧作为一种化学反应，对反应物的组分浓度、引燃能的大小及反应的温度和压力均有一定的要求。在这些情况下，若可燃物没有达到一定浓度，或氧化剂的量不足，或引燃能不够大，燃烧反应也不会发生。例如，氢气在空气中的浓度低于4％时便不能点燃，当空气中氧气含量低于14％时常见可燃物不会燃烧，而一根火柴的能量不足以点燃大煤块。（电气安全章，混合物中氧含量小于8%时不发生燃烧）9/29/202020注册安全工程师·安全生产技术一、燃烧与火灾1、活化能理论:物质分子间发生化学反应，首要的条件是相互碰撞。使普通分子变为活化分子所必需的能量称为活化能。温度越高，气体分子运动越快，反之，温度越低，气体分子运动也越慢。2、过氧化物理论：气体分子在各种能量(例如热能、辐射能、电能、化学反应能等)作用下可被活化。首先是氧分子在热能作用下活化。9/29/202021注册安全工程师·安全生产技术3、链反应理论链反应通常分直链反应与支链反应两种。直链反应的基本特点是：每个自由基与其他分子反应后只生成一个新自由基。氯与氢的反应就是典型的直链反应。支链反应是指在反应中一个游离基能生成一个以上的新的游离基，如氢和氧的连锁反主属于此类反应。链式反应一般可以分为链的引发，链的发展(含链的传递)及链的终止三个阶段。1）引发阶段，生成第一批自由基，使链反应开始。2）发展阶段，自由基很不稳定，易与反应物分子作用生成燃烧产物分子和新的自由基，使链式反应得以持续下去。3）终止阶段，自由基减少、消失，使链反应终止。9/29/202022注册安全工程师·安全生产技术二、爆炸(一)爆炸及其分类定义：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，是系统蕴藏的或瞬间形成的大量能量在有限的体积和极短的时间内，骤然释放或转化的现象。在这种释放和转化的过程中，系统的能量将转化为机械功以及光和热的辐射等。一般说来，爆炸现象具有以下特征：·爆炸过程高速进行；·爆炸点附近压力急剧升高，多数爆炸伴有温度升高；·发出或大或小的响声；·周围介质发生震动或邻近的物质遭到破坏。·爆炸最主要的特征是爆炸点及其周围压力急剧升高。9/29/202023注册安全工程师·安全生产技术二、爆炸(一)爆炸及其分类按照能量的来源，爆炸可分为三类：物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。按照爆炸反应相的不同，爆炸可分为气相爆炸、液相爆炸和固相爆炸3类。1、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，称喷雾爆炸；飞扬悬浮于空气中的可燃粉尘引起的爆炸。2、液相爆炸：包括聚合爆炸、蒸发爆炸以及由不同液体混合所引起的爆炸。由于过热发生快速蒸发引起的蒸汽爆炸。3、固相爆炸：包括爆炸性化合物及其他爆炸性物质的爆炸(如乙炔铜的爆炸)；导线因电流过载，由于过热，金属迅速气化而引起的爆炸等。9/29/202024注册安全工程师·安全生产技术(二)爆炸破坏作用1．冲击波2、碎片冲击3、震荡作用4、次生事故9/29/202025