az化工厂防火防爆.pptx
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1、2024年4月6日6 化工厂防火防爆1/1416.1燃烧爆炸基础知识燃烧爆炸基础知识6.1.1燃烧基础知识燃烧基础知识1.燃烧的概念燃烧的概念燃烧是物质与氧化物之间的放热反应,它通常会在燃烧是物质与氧化物之间的放热反应,它通常会在同时释放出火焰或可见光。同时释放出火焰或可见光。2.燃烧的基本特征燃烧的基本特征放热、发光、氧化还原反应放热、发光、氧化还原反应是燃烧反应具有的三是燃烧反应具有的三个基本特征,也是区分燃烧和非燃烧现象的依据。个基本特征,也是区分燃烧和非燃烧现象的依据。3.火灾的概念火灾的概念火灾是在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的火灾是在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害,灾害
2、,它通常造成人或物的损失。它通常造成人或物的损失。2024年4月6日6 化工厂防火防爆2/1414.燃烧的三要素燃烧的三要素可燃物。可燃物。指能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧指能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧化学反应的物质。化学反应的物质。包括可燃气体包括可燃气体氢气、一氧化氢气、一氧化碳、乙炔等;可燃液体碳、乙炔等;可燃液体汽油、酒精、苯等;可汽油、酒精、苯等;可燃固体燃固体煤、木材、硫黄、金属钠等。煤、木材、硫黄、金属钠等。助燃物助燃物(氧化剂氧化剂):处于高氧化态,能帮助和支持处于高氧化态,能帮助和支持可燃物燃烧的物质。可燃物燃烧的物质。如空气如空气(氧氧)、氯、氯化钾、高、氯、氯化钾、
3、高锰酸钾、过氧化物等。锰酸钾、过氧化物等。点火源:是点火源:是指供给可燃物与助燃物发生燃烧反应指供给可燃物与助燃物发生燃烧反应的能量来源。的能量来源。如明火、摩擦、撞击、高温表面、电如明火、摩擦、撞击、高温表面、电火花、静电、强光、射线、化学反应热等。火花、静电、强光、射线、化学反应热等。2024年4月6日6 化工厂防火防爆3/1415.燃烧的必要条件燃烧的必要条件同时具备可燃物、助燃物、点火源同时具备可燃物、助燃物、点火源,即火的三要,即火的三要素,简称火三角。这三个要素缺少任何一个,燃烧素,简称火三角。这三个要素缺少任何一个,燃烧不能发生和维持,因此火的三要素是火灾燃烧的必不能发生和维持,
4、因此火的三要素是火灾燃烧的必要条件。在火灾防治中,如果能够阻断火三角的任要条件。在火灾防治中,如果能够阻断火三角的任何一个要素就可以扑灭火灾。何一个要素就可以扑灭火灾。点火源点火源可可燃燃物物助助燃燃物物2024年4月6日6 化工厂防火防爆4/1416.燃烧的充分条件燃烧的充分条件具备一定的可燃物具备一定的可燃物(数量数量)浓度浓度。例如,氢气在常温。例如,氢气在常温常压空气中的浓度小于常压空气中的浓度小于4(体积分数体积分数)时就不能燃着。时就不能燃着。供给一定数量的氧化剂供给一定数量的氧化剂。例如,当空气中的氧含量。例如,当空气中的氧含量从从21降至降至1416时,木柴的燃烧就会终止。时,
5、木柴的燃烧就会终止。具有足够能量和温度的点火源具有足够能量和温度的点火源。例如,烟囱冒出的。例如,烟囱冒出的炭火星温度约炭火星温度约600,超过一般可燃物的燃点,落在,超过一般可燃物的燃点,落在蓬松的柴草上蓬松的柴草上(比表面积大,与氧气接触多比表面积大,与氧气接触多),易引起,易引起火灾;而落在大块木材上就会很快散热熄灭,不足火灾;而落在大块木材上就会很快散热熄灭,不足以把其加热至燃点以上。以把其加热至燃点以上。2024年4月6日6 化工厂防火防爆5/1417.燃烧的类型及其温度临界点燃烧的类型及其温度临界点(1)闪燃和闪点闪燃和闪点闪燃:闪燃:指在液体指在液体(包括可升华固体包括可升华固体
6、)表面上能产表面上能产生足够的可燃蒸气生足够的可燃蒸气(通常与空气混合通常与空气混合),遇点火源能,遇点火源能产生一闪即灭的火焰的燃烧现象产生一闪即灭的火焰的燃烧现象。如油品。如油品。闪燃是短暂的闪火,不是持续的燃烧,其火焰是闪燃是短暂的闪火,不是持续的燃烧,其火焰是瞬间的火苗或闪光。瞬间的火苗或闪光。2024年4月6日6 化工厂防火防爆6/141闪点:闪点:在规定的试验条件下,某种液体在规定的试验条件下,某种液体(固体固体)表面能产生闪燃的最低温度表面能产生闪燃的最低温度(即闪燃温度范围的下即闪燃温度范围的下限限),称为该物质的闪点。,称为该物质的闪点。闪燃是液体可燃物的重要特征之一,闪点是
7、可燃闪燃是液体可燃物的重要特征之一,闪点是可燃液体非常重要的物性参数。液体非常重要的物性参数。闪点低,说明其发生闪闪点低,说明其发生闪燃的最低温度低,挥发性强,蒸气浓度高,易发生燃的最低温度低,挥发性强,蒸气浓度高,易发生燃烧燃烧。某些固体如樟脑和萘等,也能在室温下挥发或缓某些固体如樟脑和萘等,也能在室温下挥发或缓馒蒸发,因此也有闪点。馒蒸发,因此也有闪点。2024年4月6日6 化工厂防火防爆7/141(2)着火和燃点着火和燃点着火:着火:指可燃物质在有足够的助燃物情况下,指可燃物质在有足够的助燃物情况下,受到外界火源的直接作用而引起的持续燃烧受到外界火源的直接作用而引起的持续燃烧(5s以以上
8、上)的现象的现象。着火是日常生产生活中最常见的燃烧现象,例如着火是日常生产生活中最常见的燃烧现象,例如用火柴点燃柴草,会引起柴草着火。用火柴点燃柴草,会引起柴草着火。2024年4月6日6 化工厂防火防爆8/141燃点燃点(又称着火点又称着火点);在规定的试验条件下,使在规定的试验条件下,使某种可燃物质能发生持续燃烧的最低温度,称为该某种可燃物质能发生持续燃烧的最低温度,称为该物质的燃点。物质的燃点。可燃物的可燃物的燃点越低,越容易着火燃点越低,越容易着火。控制可燃物质。控制可燃物质的温度在燃点以下,在防火防爆中具有重要意义。的温度在燃点以下,在防火防爆中具有重要意义。一切液体的燃点都高于闪点一
9、切液体的燃点都高于闪点。在闪点时移去火源。在闪点时移去火源后闪燃即熄灭,而在燃点时则能继续燃烧后闪燃即熄灭,而在燃点时则能继续燃烧(此时液此时液体温度高,能提供保持稳定燃烧的蒸气体温度高,能提供保持稳定燃烧的蒸气)。可燃液体的着火点约高于其闪点可燃液体的着火点约高于其闪点520。但闪。但闪点在点在100以下时,二者往往相同。在没有闪点数以下时,二者往往相同。在没有闪点数据的情况下,也可以用着火点表征物质的火险。据的情况下,也可以用着火点表征物质的火险。2024年4月6日6 化工厂防火防爆9/141(3)自燃和自燃点自燃和自燃点自燃:自燃:可燃物质在没有外界明火等火源的直接可燃物质在没有外界明火
10、等火源的直接作用下,因受热或自身发热并蓄热升温所产生的自作用下,因受热或自身发热并蓄热升温所产生的自行着火燃烧现象行着火燃烧现象称为自燃。按引燃热源的不同,自称为自燃。按引燃热源的不同,自燃又可分为如下两种。燃又可分为如下两种。受热自燃:在外界热源作用下发生的自燃。受热自燃:在外界热源作用下发生的自燃。自热自燃:完全由自身发热而引起的自燃。自热自燃:完全由自身发热而引起的自燃。所谓自身发热,包括可燃物本身内部的物理变化所谓自身发热,包括可燃物本身内部的物理变化(辐射、吸附等)放热、化学变化(氧化、分解、(辐射、吸附等)放热、化学变化(氧化、分解、化合、聚合、活性物质遇水等)放热、生物变化化合、
11、聚合、活性物质遇水等)放热、生物变化(发酵等)放热等各种方式。(发酵等)放热等各种方式。2024年4月6日6 化工厂防火防爆10/141自燃点:自燃点:在规定的条件下,可燃物质产生自燃的在规定的条件下,可燃物质产生自燃的最低温度最低温度称为该物质的自燃点。称为该物质的自燃点。自燃点越低,越易引起自燃自燃点越低,越易引起自燃,其火灾危险性越大。,其火灾危险性越大。化工生产中,可燃物质靠近蒸气管道、加热或烘烤化工生产中,可燃物质靠近蒸气管道、加热或烘烤过度、化学反应的局部过热、在密闭容器中加热温度过度、化学反应的局部过热、在密闭容器中加热温度高于自燃点的可燃物一旦泄漏,均可发生受热自燃。高于自燃点
12、的可燃物一旦泄漏,均可发生受热自燃。自热自燃的现象也很多。例如,暴露于空气中的自热自燃的现象也很多。例如,暴露于空气中的黄磷在室温下即可自燃;浸渍在棉纱、木屑中的油脂黄磷在室温下即可自燃;浸渍在棉纱、木屑中的油脂很容易被空气氧化而发热自燃,硫化铁极易在空气中很容易被空气氧化而发热自燃,硫化铁极易在空气中自燃;堆积的潮湿木屑、干草可能因细菌发酵生热引自燃;堆积的潮湿木屑、干草可能因细菌发酵生热引起自燃。起自燃。2024年4月6日6 化工厂防火防爆11/141(4)爆燃和发火点爆燃和发火点爆燃爆燃(又称燃爆又称燃爆):是火炸药或燃爆性气体混合是火炸药或燃爆性气体混合物的快速燃烧物的快速燃烧。一股燃
13、料的燃烧由外界供给助燃剂。而火炸药或一股燃料的燃烧由外界供给助燃剂。而火炸药或燃爆性气体混合物中,含有较丰富的氧元素或氧气燃爆性气体混合物中,含有较丰富的氧元素或氧气等氧化剂,燃烧时无需外界的助燃剂参与反应,能等氧化剂,燃烧时无需外界的助燃剂参与反应,能发生自身燃烧反应。若非在特定条件下,其燃烧很发生自身燃烧反应。若非在特定条件下,其燃烧很容易转变为爆炸。例如,黑火药的燃烧爆炸;甲烷容易转变为爆炸。例如,黑火药的燃烧爆炸;甲烷气气(瓦斯瓦斯)或煤尘与空气混合物发生的燃烧爆炸事故或煤尘与空气混合物发生的燃烧爆炸事故等即属此类。等即属此类。2024年4月6日6 化工厂防火防爆12/141发火点:发
14、火点:火炸药或燃爆性气体混合物发生爆炸火炸药或燃爆性气体混合物发生爆炸时所需要的最低点火温度时所需要的最低点火温度,称为该物质的发火点。,称为该物质的发火点。由于从点燃到爆燃有个延滞期,通常都规定采用由于从点燃到爆燃有个延滞期,通常都规定采用5s或或5min作延滞期,以比较不同物质在相同延滞期下作延滞期,以比较不同物质在相同延滞期下的发火点。的发火点。2024年4月6日6 化工厂防火防爆13/1419.燃烧热值、燃烧温度和燃烧速度燃烧热值、燃烧温度和燃烧速度(1)燃烧热值燃烧热值单位质量或单位体积的可燃烧物质完全燃烧时所单位质量或单位体积的可燃烧物质完全燃烧时所产生的热量产生的热量。可燃性气体
15、的热值单位常以。可燃性气体的热值单位常以J/m3表示,表示,固体和液体的热值单位常以固体和液体的热值单位常以J/kg表示。不同物质燃表示。不同物质燃烧时放出的热量不一样。烧时放出的热量不一样。2024年4月6日6 化工厂防火防爆14/141(2)燃烧温度燃烧温度物质燃烧时的火焰温度称为燃烧温度。物质燃烧时的火焰温度称为燃烧温度。热值是影热值是影响燃烧温度的重要因素。响燃烧温度的重要因素。(3)燃烧速度燃烧速度燃烧速度与燃烧反应的热值有密切的关系燃烧速度与燃烧反应的热值有密切的关系(但还取但还取决于可燃、助燃物质的混合情况等因素决于可燃、助燃物质的混合情况等因素)。在燃烧。在燃烧过程中只有某点的
16、燃烧温度很高,当邻近各层混合过程中只有某点的燃烧温度很高,当邻近各层混合物被加热达到燃点时,火才能扩展。燃烧时的加热物被加热达到燃点时,火才能扩展。燃烧时的加热强度决定于反应时所放出的热量及燃烧反应的速度。强度决定于反应时所放出的热量及燃烧反应的速度。2024年4月6日6 化工厂防火防爆15/141影响燃烧速度的因素如下。影响燃烧速度的因素如下。同一种可燃固体物质的燃烧速度,取决于固体同一种可燃固体物质的燃烧速度,取决于固体的的比表面积,比表面积越大,则燃烧速度越快比表面积,比表面积越大,则燃烧速度越快。同。同一种液体物质的燃烧速度,取决于液体表面积与蒸一种液体物质的燃烧速度,取决于液体表面积
17、与蒸发速度,表面积大,蒸发速度快,则燃烧速度快。发速度,表面积大,蒸发速度快,则燃烧速度快。不同物质的燃烧速度,与不同物质的燃烧速度,与物质的成分物质的成分有关。若有关。若物质中物质中含有低价态的碳、氢、硫、磷等可燃性元素含有低价态的碳、氢、硫、磷等可燃性元素越多,燃烧的速度就越快越多,燃烧的速度就越快。如苯是由。如苯是由92.3的碳和的碳和7.7的氢组成,而乙醇是由的氢组成,而乙醇是由52.2的碳、的碳、13的氢的氢及及34.8的氧组成,所以乙醇的燃烧速度比苯稍慢。的氧组成,所以乙醇的燃烧速度比苯稍慢。2024年4月6日6 化工厂防火防爆16/141不同物质的燃烧速度同物质与氧化合的能力有不
18、同物质的燃烧速度同物质与氧化合的能力有关。若关。若分子组成元素简单,易与氧化合,其燃烧速分子组成元素简单,易与氧化合,其燃烧速度就快。度就快。通常气体的燃烧速度较液体、固体要快。气体扩通常气体的燃烧速度较液体、固体要快。气体扩散燃烧时,其燃烧速度取决于气体的扩散速度;而散燃烧时,其燃烧速度取决于气体的扩散速度;而在混合燃烧时,燃烧速度也取决于本身的化学反应在混合燃烧时,燃烧速度也取决于本身的化学反应速度。气体的燃烧速度常以火焰传播速度来衡量。速度。气体的燃烧速度常以火焰传播速度来衡量。2024年4月6日6 化工厂防火防爆17/141液体的燃烧速度有两种表示方法:一种是燃烧的液体的燃烧速度有两种
19、表示方法:一种是燃烧的质量速度,即每平方米面积上质量速度,即每平方米面积上1h烧掉的液体的质量;烧掉的液体的质量;另一种是燃烧的直线速度,即单位时问内烧掉液体另一种是燃烧的直线速度,即单位时问内烧掉液体层的高度。层的高度。固体的燃烧速度一般小于气体和液体。不同的固固体的燃烧速度一般小于气体和液体。不同的固体物质其燃烧速度有很大差别,如硝基化合物、含体物质其燃烧速度有很大差别,如硝基化合物、含硝化纤维的制品等,本身含有不稳定的基团,燃烧硝化纤维的制品等,本身含有不稳定的基团,燃烧是分解型的,较为剧烈,燃烧速度也很快。是分解型的,较为剧烈,燃烧速度也很快。2024年4月6日6 化工厂防火防爆18/
20、1416.1.2爆炸基础知识爆炸基础知识1.爆炸的概念和特征爆炸的概念和特征爆炸是物质在短时间内从一种状态迅速转变为另爆炸是物质在短时间内从一种状态迅速转变为另一种状态,并在瞬间以对外作机械功的形式迅速释一种状态,并在瞬间以对外作机械功的形式迅速释放出大量能量的现象。放出大量能量的现象。爆炸现象一般具有如下特征:爆炸现象一般具有如下特征:爆炸过程进行得爆炸过程进行得很快;很快;爆炸点附近瞬间压力急剧升高;爆炸点附近瞬间压力急剧升高;发出或发出或大或小的响声,很多还伴随有发光;大或小的响声,很多还伴随有发光;周围介质发周围介质发生振动或邻近物质遭受破坏。生振动或邻近物质遭受破坏。2024年4月6
21、日6 化工厂防火防爆19/1412.爆炸的分类爆炸的分类(1)按照爆炸能量的来源、产生的原因和性质的不按照爆炸能量的来源、产生的原因和性质的不同分类同分类核爆炸:核爆炸:指由原子核反应引起的爆炸。如原子指由原子核反应引起的爆炸。如原子弹、氢弹、中子弹的爆炸。弹、氢弹、中子弹的爆炸。物理物理(性性)爆炸爆炸(某些文献中称为爆裂某些文献中称为爆裂):指仅由物:指仅由物理因素理因素(如温度、压力等如温度、压力等)变化而引起的爆炸。如设变化而引起的爆炸。如设备内的液体或气体介质迅速膨胀,压力急剧上升并备内的液体或气体介质迅速膨胀,压力急剧上升并超过了设备所能承受的强度,致使容器破裂发生的超过了设备所能
22、承受的强度,致使容器破裂发生的爆炸;爆炸;2024年4月6日6 化工厂防火防爆20/141化学化学(性性)爆炸:爆炸:因物质发生激烈的化学反应而因物质发生激烈的化学反应而引起的爆炸。在发生化学爆炸的前后,物质的化学引起的爆炸。在发生化学爆炸的前后,物质的化学结构、性质和化学成分均发生了根本的变化。如炸结构、性质和化学成分均发生了根本的变化。如炸药的爆炸;可燃气体、可燃液体蒸气和可燃粉尘与药的爆炸;可燃气体、可燃液体蒸气和可燃粉尘与空气混合物的爆炸等。空气混合物的爆炸等。化工行业中大量存在的是物理爆炸和化学爆炸。化工行业中大量存在的是物理爆炸和化学爆炸。2024年4月6日6 化工厂防火防爆21/
23、141(2)按所发生的化学变化不同分类按所发生的化学变化不同分类简单分解爆炸,简单分解爆炸,是简单分解爆炸物自身分解并是简单分解爆炸物自身分解并放热而引起的爆炸。单纯的简单分解爆炸发生的化放热而引起的爆炸。单纯的简单分解爆炸发生的化学反应是分解反应,不发生燃烧反应。学反应是分解反应,不发生燃烧反应。这类爆炸物大多是具有不稳定结构的化合物,爆这类爆炸物大多是具有不稳定结构的化合物,爆炸所需热量可由自身分解时产生。如炸所需热量可由自身分解时产生。如叠氮铅叠氮铅(PbN6)、乙炔银、乙炔银(Ag2C2)、碘化氮、碘化氮(NI3)等,这类物等,这类物质爆炸危险性很大,受到摩擦、撞击、甚至轻微振质爆炸危
24、险性很大,受到摩擦、撞击、甚至轻微振动,即可能引起爆炸。爆炸后的产物若为可燃物,动,即可能引起爆炸。爆炸后的产物若为可燃物,则遇氧化剂后可能会引发火灾或燃烧性的二次爆炸。则遇氧化剂后可能会引发火灾或燃烧性的二次爆炸。2024年4月6日6 化工厂防火防爆22/141复杂分解爆炸,复杂分解爆炸,是物质分子在分解反应的同时是物质分子在分解反应的同时伴随有自身氧化还原燃烧反应的爆炸,燃烧所需的伴随有自身氧化还原燃烧反应的爆炸,燃烧所需的氧化剂由本身分解供给。含氧炸药氧化剂由本身分解供给。含氧炸药(如苦味酸、梯如苦味酸、梯恩梯、硝化棉等恩梯、硝化棉等)的爆炸即属此类,这类物质的危的爆炸即属此类,这类物质
25、的危险性较简单分解爆炸物稍低。险性较简单分解爆炸物稍低。爆炸性混合物爆炸爆炸性混合物爆炸,是可燃气体、可燃蒸气、,是可燃气体、可燃蒸气、可燃粉尘等可燃物单独或共同与氧化剂可燃粉尘等可燃物单独或共同与氧化剂(如空气如空气)按按一定比例混合为爆炸性混合物,在点火源作用下,一定比例混合为爆炸性混合物,在点火源作用下,通过瞬间的燃烧反应而发生的爆炸。与一般气体燃通过瞬间的燃烧反应而发生的爆炸。与一般气体燃烧过程相比,其主要区别在于燃烧速度极快。化工烧过程相比,其主要区别在于燃烧速度极快。化工生产中发生的化学爆炸事故,绝大多数属于此类。生产中发生的化学爆炸事故,绝大多数属于此类。2024年4月6日6 化
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