化工安全工程概论_04燃烧和爆炸与防火防爆安全技术

附表1 一些可燃液体的闪点
液体名称 闪点 ， K 液体名称 闪点 ，K
戊烷
233 甲 酸
342
庚烷
269 冰 醋 酸
313
环己烷
256 乙酸甲酯
265
已炔
255 乙酸乙酯
269
乙醇
286 丙 酮
255
乙醚
228 石 油 醚
303-343
苯
262 重 油
353-403
汽油
230
各种可燃液体闪点的高低，可确定它们火灾 危险性的程度，闪点越低，火灾的危险性越 大，等级也就越高。如附表2 所示。
物质按燃烧性质可分为可燃物质、难燃物质 和不可燃物质三类。 凡能与空气、氧气或其它氧化剂发生剧烈氧 化反应的物质，均可称为可燃物质。 可燃物质按物理状态可分为气态、液态和固 态3种。 液体的闪点是火险的标志。
排除潜在火险：
密封罐装 置于耐火建筑中 通风 气体浓度监测
2、氧和热 可燃物与氧气、空气隔离 必要时惰性气保护
议定书中规定签约国要限制生产和消费5种 CFCS( 氟 立 昂 ) （ 即 CFC－11、CFC－12、 CFC－113、CFC－114、CFC－115） 和 3 种 哈 龙（即哈龙1211、哈龙1301和哈龙2402），议 定书自1989年1月1日起生效实施。我国于1991 年6月正式加入议定书。议定书签约国在1990 年的伦敦会议和1992年的哥本哈根会议上，对
工艺参数的安全控制
1.温度控制 在生产中，正确控制温度， 不仅可以保证产品质量 ，而且可以防止 燃爆事故的发生。为了严格控制反应温 度，必须采取以下相应措施。（1）除去 反应热（2）防止搅拌中断（3）正确选 择传热介质（4）防止保温材料的渗漏。
2.投料控制 主要有（1）投料速度（2） 投料配比（3）投料顺序（4）控制原料 纯度
3.防爆泄压装置 主要有安全阀和爆破片。 4.火灾报警装置 火灾报警装置主要有探测器、控制
系统、操作装置和执行装置组成。火灾探测器有感 温、感光、和感烟三类。
5.消防设施和器材
四、灭火剂的种类和使用方法
（一）水
水是最常用的灭火剂之一，它能起 隔离和吸热作用。水吸热后蒸发成水蒸 汽，体积会增大1700倍，从而冲淡空气 中的氧气浓度，使火因缺氧而熄灭。同 时，水的热容量大，每千克水温度升高 一度，就吸收4.18kJ的热量，而每千克 水蒸发汽化时，又要吸收2260.56kJ的热 量。
物质从一种状态迅速转变成另一种状态， 并在瞬间放出大量能量，同时产生巨大 声响的现象称为爆炸。爆炸也可视为气 体或蒸汽在瞬间剧烈膨胀的现象。
爆炸极限是指可燃气体、蒸汽或粉尘和 空气的混合物能发生爆炸的浓度范围。 发生爆炸的基本条件是爆炸混合物的浓 度 范围。发生爆炸的最低浓度和最高浓 度分别叫做爆炸下限和上限。
（三）干粉灭火剂
干粉灭火剂是由化学基料（如重碳酸盐、 磷酸铵、碳酸氢钠等）和少量防潮剂硬 酯酸镁及流动促进剂（如滑石粉、云母 粉等）组成的细微颗粒状灭火剂。干粉 灭火剂具有无毒、无腐蚀作用、不导电 等特点，主要用于扑灭石油及其产品、 可燃气体和电器设备的起始火灾和一般 固体火灾。
干粉灭火剂在使用时应注意
（6）重质油料，如重油、原油着火，原则不能 用水扑救，以防喷溅使火灾扩大。
（二）化学泡沫灭火剂
化学泡沫灭火剂主要由碳酸氢钠、硫酸铝和少量发泡 剂（甘草粉），稳定剂（三氯化铁）组成。反应式
Al2(SO4)3+6NaHCO3=6CO2+3Na2SO4+2Al(OH)3 化学泡沫灭火剂主要用于扑灭非水溶性的可燃、易
（1）干粉灭火剂应放置在通风、干燥处， 堆放不宜过高，以免板结。
（2）由于干粉灭火剂对燃烧物的冷却作用 极微，扑灭大面积火灾时，往往造成灭 火不彻底，容易引起复燃。
（3）由于干粉灭火剂在灭火后留有残渣， 故不宜用于精密仪器、设备、旋转电机 等处发生的火灾。
（四）二氧化碳灭火剂
二氧化碳灭火剂是一种无色无味的气体， 重量是空气的1.524倍，它的灭火作用， 主要是冷却和稀释空气的作用。当二氧 化碳灭火剂从灭火器喷嘴喷出时，在燃 烧物表面形成一层白色固体——干冰， 当 干 冰 汽 化 时 ， 便 吸 收 大 量 的 热 （ 1 KJ 液态CO2汽化时能吸收577.78KJ热量）， 从而使燃烧区的温度减低，同时，空气 中二氧化碳的含量增加，相应地也稀释 了空气中的氧含量。
3.防止跑、冒、滴、漏
4紧急情况停车处理 紧急情况有停电、 停水、停蒸汽、停压缩空气。
(四)实现自动化控制与安全保险装置
(五)限制火灾爆炸的扩散和蔓延
1.隔离、露天安装和远距离操纵 2．安全阻火装置 阻火设备包括安全液封、水封井、
阻火器和单向阀等，其作用是防止外部火焰窜入有 燃烧爆炸危险的设备、管道、容器内或阻止火焰在 设备和管道之间的扩展。
哈龙简介
哈龙是英文“HALON”的译音,是一种 灭火剂的名称,我国生产和消费的哈龙种 类主要有两种:哈龙 1211(一溴一氯二氟 甲烷)和哈龙 1301(一溴三氟甲烷)。由于 哈龙具有即清洁又安全的特性,在淘汰之 前,被大量用于计算机房、博物馆、舰船 和飞机等.
当哈龙1301体系从20世纪60年代上 市以来，它就被看作最有效的灭火剂。 它被广泛应用于资料室、变电房、博物 馆等场所。然而，自20世纪80年代以来， 大量的科学研究表明使用这种灭火剂对 臭氧层有破坏作用。为了保护臭氧层， 国际社会分别于1985年和1987年分别制 定了《保护臭氧层维也纳公约》和《关 于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》 （简称《蒙特利尔议定书》）。
2、燃烧条件（燃烧三要素） （1）可燃物质；（2）助燃物质；（3）能源。
➢ 只有三个要素同时具备并彼此相互作用，且 各要素均达到一定的限值，燃烧才会发生和 持续进行。
➢ 因此，一切防火防爆的消防措施都是根据物 质的性质和生产条件，阻止燃烧的三个条件 同时存在、相互结合和相互作用。
二、燃烧要素 掌握：燃烧的三个基本要素的内涵。 1、燃料（可燃物质）
第一节 燃烧要素和燃烧类别 第二节 燃烧过程和燃烧原理 第三节 燃烧的特征参数 第四节 爆炸及其类型
第一节 燃烧要素和燃烧类别
一、燃烧概述 熟练掌握：燃烧的概念，燃烧的三个基本要素。 1、燃烧的定义：
燃烧是可燃物质（气体、液体或固体燃料） 与氧或氧化剂相互作用而发生光和热的化学反 应。 ❖ 其特点是放热、发光、生成新物质。
（2）燃烧物质与氧化合的能力。氧化能力愈大，燃 烧速度愈快。汽油蒸发快，比较容易与氧化合，它 的燃烧速度比重油快。
（3）决定燃烧物中碳、氧、硫、磷等可燃物的元 素的含量，含量愈多燃烧速度愈快。如石油含碳、 氢约为96-99.5%，乙醇含碳、氢约为65.2%，所以 石油燃烧速度大于乙醇。
爆炸及爆炸极限
下列火灾不能用水扑救：
（1）遇水燃烧的物质（如碱金属、金属碳化物 等）和灼热的物质（如铁水）着火引起的火灾 （2）电器着火，在未切断电源之前，不能用 水扑救。
（3）非水溶性的、比水轻的可燃、易燃液体， 如苯、甲苯等，不能用水扑救。
（4）遇水能产生有毒气体，如磷化锌等着火， 不能用水扑救。
（5）储存大量浓硫酸、浓硝酸的场所发生火灾， 不能用流水扑救，必要时宜用雾状水扑救。
（2）点燃和燃点（着火点）
当外来火源或灼热物质与可燃物接近时， 而开始持续燃烧的现象叫着火。使可燃物质开 始持续燃烧的最低温度，称为该物质的着火点 或燃点。
➢ 物质燃点的高低，反映出该物质火灾危险性的 大小，物质的燃点愈低，愈容易着火，火灾的 危险性愈大。
（3）自燃和自燃点
可燃物质不须火源靠近便能自行着火的现 象叫自燃。可燃物质发生自燃的最低温度称 为自燃点。
3、火源 ①明火；②电源；③过热；④热表面； ⑤自燃；⑥火花；⑦静电；⑧摩擦。
三、燃烧形式P92 ❖ 了解：燃烧的基本形式
均相燃烧（g-g)与非均相燃烧(l-g\s-g) 混合燃烧与扩散燃烧(g-g) 蒸发燃烧、分解燃烧、表面燃烧 (l-g\s-g) 完全燃烧与不完全燃烧
四、燃烧类别、类型及其特征参数 了解燃烧的类别及相应的防火、灭火措施； 了解燃烧的类型及相应的防火、灭火措施； 熟练掌握闪点、燃点（着火点）、自燃点的 概念及其消防指导意义。
自燃现象可分为受热自燃与自热自燃。
不同物质自燃点不同，可燃物质的自燃点愈 低，发生火灾的危险性愈大。
第二节 燃烧过程和燃烧原理
了解燃烧过程、活化能理论、过氧化物 理论、连锁反应理论。 熟练掌握P97图4-1 。
第三节 燃烧的特征参数
了解：燃烧温度、速率、燃烧热等概念。
影响燃烧速度的因素
（1）同一可燃物质的燃烧速度决定于燃烧面积与体 积之比，在相同体积下，燃烧表面积愈大，燃烧速 度愈快。
1、易燃物质燃烧类别
A类：有机固体 B类：有机液体 C类：供电设备 D类：可燃金属
2、燃烧类型及其特征参数
燃烧类型（按起因分）：
闪燃、点燃、自燃
（1）闪燃和闪点
可燃液体表面的蒸气与空气形成的混合可 燃气体遇到火源时会发生瞬间燃烧，出现瞬 间火苗或闪火，这种现象称为闪燃。引起闪 燃的最低温度称为闪点。一些液体的闪点如 附表1 所示。
几种容易爆炸的物质在20和一个 大气压下的爆炸上限和下限
名 称 爆炸极限（按体积浓度），%
汽油蒸汽
1.0 6.0
溶剂油蒸汽 1.4
6.0
煤油蒸汽
1.4 7.5
天然气
4.0 16.0
由表可以看出，汽油的爆炸极限是1.0-6.0%， 在冬天时汽油蒸汽的浓度刚好在上述爆炸区间
内，因此，在冬天更应做好汽油的防爆安全工
作
爆炸作用
（1）震荡作用 （2）冲击波 （3）碎片冲击 （4）造成火灾
一 防火防爆的安全措施
（一）控制和消除火源 1 明火 （1）加热用火 （2）维修用火
2 摩擦与撞击 3 电器火花 4 其它火源 高温表面、油抹布、油棉 纱等自燃、吸烟等等
化学危险物的安全处理
1.根据物质的物理化学性质采取措施 如 化学物品混放、惰性气体保护、放静电 等。 2.系统密闭或负压操作 3.通风置换 4.惰性介质保护 在化工生产中常用的惰 性气体有氮气、二氧化碳、水蒸汽及烟 道气等。
（3）二氧化碳灭火剂不宜用于扑灭一些纤维物 质内部的阴燃，若用，则应注意防止复燃。
（4）二氧化碳灭火剂不怕冻，但怕高温。 （5）在使用时，不要手摸金属导管也不要把喷
嘴对人，以防冻伤。
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（五）卤代烷灭火剂
常用的卤代烷灭火剂有四氯化碳（104）、 二氟二溴甲烷（1202）、四氟二溴乙烷 （2402）、二氟一氯一溴甲烷（1211）及三氟 一溴甲烷（1301）。目前国内应用较广的是 1211,而毒性最低的是1301,是我国公安消防部 门推荐的两种卤代烷灭火剂。；卤代烷灭火剂 主要是通过夺取燃烧连锁反应中的自由基，使 燃烧中断，达到灭火的目的，同时兼有一定的 冷却、窒息作用，适用于扑灭油类、电器设备、 精密仪器、天然气等引起的火灾，灭火效率比 二氧化碳灭火剂高5倍左右，但生产成本高， 价格贵，此外，还应注意中毒，尤其是毒性较 强的2402和1202,使用时更应注意。
在化工安全生产中根据闪点的高低，确定易 燃和可燃液体的生产、加工、储存和运输的 火灾危险性，进而针对其火险的大小，采取 相应的防火、防爆措施。
附表2 液体火灾危险性等级
类别 易燃液体 可燃液体
等级 1 2 3 4
闪 点， K
＜301
301-318
319-313
＞393
液体名称
乙醇、 苯、
汽油 、 松节油 乙二醇、 桐油、 润滑油
燃液体和可燃的木材、橡胶、纤维等一般固体着火引 起的火灾。对水溶性可燃、易燃液体着火，除抗溶性 泡沫灭火剂外，一般泡沫灭火剂不宜使用，而抗溶性 泡沫灭火剂价格昂贵，一般不宜采用。遇水燃烧的物 质及带电设备着火时，不能用泡沫灭火剂扑灭。提取 化学泡沫灭火器时，筒身不宜倾斜过大，防止溶液混 合。使用时，将泡沫灭火器颠倒过来，轻轻抖动几下， 泡沫就会喷出来。在拿往火场途中，不可将灭火器放 在肩上，筒身必须保持平稳。
二氧化碳灭火剂灭火后不留痕迹，不损
坏被救物品，不导电，无毒害，无腐蚀， 适用于扑救电器设备、精密仪器、电子 设备、图书资料档案等火灾。
二氧化碳灭火剂在使用时应注意
（1）二氧化碳灭火剂不宜用于扑灭某些金属， 如钾、钠、镁、铝、铁及其氢化物的火灾。 （2）二氧化碳灭火剂不适用于某些能在惰性 介质中自身供氧燃烧的物质，如硝化纤维火药 的火灾。