火灾爆炸

第一章绪论

1.1 火，的定义：火是一种燃烧现象，燃烧是指可燃物与氧化剂之间发生的化学变化，发出大量热，有时伴随一定的光。

火灾指在时间和空间上失去控制的燃烧现象。其损失有直接损失，间接损失，灭火费用及社会影响等。

火灾分级详见课本P2.

按火灾的发生场合划分为：野外火灾（森林，草原），城镇火灾（民用建筑火灾，工厂仓库火灾，交通工具火灾），厂矿火灾（煤矿，电厂）

1.2 爆炸定义：物质由一种状态迅速转变成另一种状态，在瞬间造成大量能量突然释放并对外做功的现象。

爆炸灾害的形式：自然爆炸（火山，雷电，地震），人为爆炸中的失控爆炸（早爆，迟爆），非人为受控爆炸（矿井瓦斯爆炸，车间粉尘爆炸，压力容器爆炸）

爆炸的作用：正面作用，可以完成许多一般方法无法完成的工作，如开山挖石、修建隧道、修筑水库，通过人为控制爆破可加快工程进度；负面作用，若使用错误或操作不当，会对人类的生命财产造成严重的破坏，尤其是失控爆炸，可造成巨大的财产损失和人员伤亡。

火灾与爆炸的关系。两者之间存在紧密联系，经常相伴发生。相同点：某些物质的火灾和爆炸具有相同的本质，都是可燃物与氧化剂的化学反应；不同点：燃烧是稳定和连续进行的，能量的释放比较缓慢，而爆炸则是瞬间完成的，可在瞬间突然释放大量能量。

同一物质在一种条件下可以燃烧，在另一种条件下可以爆炸。存在易燃易爆物品较多场合和某些生产过程中，还可发生火灾爆炸的连锁反应。

2.1 火灾爆炸灾害的基本情况：发生次数和损失都呈上升趋势，特别是发生多起特大和重大的火灾爆炸事故。

2.2 当前火灾爆炸的事故状况的主要特点。（P7）电气火灾是引发火灾的最主要原因，且比例有增长趋势。

2.3 火灾爆炸事故频繁的原因分析：客观原因，可燃物形式与点火源状况发生了巨大改变，对能源的需求，石油化工生产规模、储存设备、应用范围扩大；主观原因，火灾爆炸安全保障体系不完善，安全观念和安全意识不强，缺乏火灾与爆炸的安全知识或常识。

3 火灾与爆炸事故的基本特征：突发性强，发案率高，损失严重，灾害状况复杂，容易形成连锁反应，人为致灾因素多。

4.1 运用系统安全的观点与方法从整体上把握火灾爆炸的预防控制对策。

火灾爆炸的规律及特点：具有随机性和确定性的双重特点。随机性主要指火灾爆炸的发生原因、发生地点、发生时间、发展方向、发展规模等是不确定的，会受多种因素影响。不过遵循一定的统计规律；确定性指如果给定具体的场合、可燃（易爆）物质及环境条件，则所发生的火灾会按基本确定的过程发展，燃烧或爆炸现象等都是遵循确定的流体流动、传热传质与物质守恒等基本定律。

4.2 大力发展新的安全技术；健全安全管理制度，强化人们的安全意识；加强相关人员关于火灾爆炸安全科学知识的预防控制教育；制定有针对性的应急预案。

应急预案是政府或企业为降低事故后果的严重程度，以对事故危险源的评价和对事故结果的预测为依据，按照系统工程的思想而预先制定的事故控制和求助方案。

应急救援预案主要包括事故应急组织方案、应急指挥和动员系统的设置方案、各相关部门与人员的责任制度、报警与信息传送系统、事故处理的专家系统、紧急状态下抢险救援的实施等。

第二章燃烧理论基础

1.1 可燃物的主要种类及组成。按形态：气态，液态和固态。按组成：纯净物质，混合物。按来源：天然，人造。

热能工程：主要通过燃烧天然可燃物获得热能并加以利用。燃料：通过燃烧而获得热能的可燃物质。火灾爆炸的可燃物更加繁多。

可燃元素：C、H、S、P等，C是大多数可燃物的主要可燃成份，其多少基本上决定了可燃物发热量的大小。许多金属也易燃：Li、Na、K、Be、Al等。

火灾爆炸的可燃物需要注意添加元素的含量:氯、氟、氮。氟产生毒性和腐蚀性。

燃烧特性：完全燃烧，不完全燃烧。可燃物与不燃物之间无明显的界限。

难燃物：在强烈的火焰中能够燃烧，一旦离开火焰便不能燃烧。如聚氯乙烯、酚醛塑料等高分子聚合物。

1.2 可燃物的组成分析，对可燃物的组成主要有工业分析、元素分析、成分分析等三种组成分析法。工业分析将可燃固体划分为水分（M）、灰分（A）、可燃挥发分（V）和固定碳（C）等四种。元素分析法将可燃固体分为基本可燃化学元素和两种不可燃组分，基本可燃化学元素为碳、氢、氧、氮、硫，两种不可燃组分为水分（M）和灰分（A）。详见P21图。

说明：{水分包括内在水分（以结晶水或化学吸附形式存在）和外在水分（物理吸附会浸润形式存在），灰分（无机矿物质），挥发分（易挥发可燃组分），固定碳（不挥发性可燃组分）}

工业分析具有很强的规范性，其得到的组成并不是可燃固体的原始组成，而是在一定条件下通过加热使可燃固体中原有的极为复杂的组成分解转化，而得到的可以用普通化学分析方法研究的组成。如煤的灰分是煤加热到规定温度时燃烧后的产物，挥发分是可燃物加热到规定温度时在隔绝空气的条件下分解出来的气态有机物质。

元素分析不能满足研究和计算的需要，还要得到可燃物的元素分析组成。元素分析给出了C、H、O、S、N五种元素在可燃物中的质量百分比，其含量可通过一定化学方法测定，但其结果并不反映他们结合成的有机体的具体形式。

可燃液体：可燃液体组成较简单。但不同的可燃液体，各种烃的含量差别很大，精确测量它们的含量较困难。从研究燃烧的整体效果出发，了解可燃液体元素分析结果可满足工程计算的需要。

成分分析：不仅用来分析气体燃料的成分，还用来分析燃烧产物的组成，是燃烧及火灾研究的一种重要分析手段。公式及意义见P22页公式。

1.3 热效应：等温等压条件下发生某种化学反应，除膨胀功外不做其他功，则该反应体系吸收或释放的热量称为该反应的热效应。当化学反应在1atm、298K条件下进行的，其热效应称为标准热效应。

燃烧热：1mol可燃物在等温等压条件下完全燃烧所释放的热量称为燃烧热。标况下的燃烧热称为标准燃烧热。

热值：在工程计算中，可燃物的多少经常用质量（Kg）或体积，立方米）作为基本计量单位表示，因此使用这种方式表示的可燃物的燃烧热通常称为热值。可燃固体和液体的热值单位用kj/kg表示，可燃气体的热值单位用kj/立方米表示。可燃物的热值有高位热值和低位热值两种表示方式。

高位热值和低位热值：可燃物在常温下完全燃烧后，将燃烧产物冷却到初始温度，并使其中的水蒸气凝结成为水所释放出的热量，称为高位热值。可燃物在常温下完全燃烧后，将燃烧产物冷却到初始温度，但水分仍以水蒸气形式存在时所释放的热量，称为低位热值。低位热值是可燃物能够利用的热值。

高为热值与低位热值的关系：用元素分析结果表示：Q(GW)=Q(DW)-Lm gGm。用成分分析结果表示：Q(GW)=Q(DW)+LmvVm。其中，Q(GW)和Q(DW)分别为高位和低位热值；Lmg 和Lmv分别为水分以质量和体积计量的汽化热；Gm和Vm分别为水蒸气的质量分数和体积分数。

1.4 可燃物燃烧时的热释放速率：是决定火灾温度高低与烟气产生量的重要参数，体现了火灾放热强度随时间的变化。Q= 其中，是可燃物的质量燃烧速率，为热值，为反应不完全燃烧程度的因子。

火灾条件下的热释放速率主要通过试验确定，单纯物质使用锥形量热计测量，实际物品采用大型家具量热仪测定。

2 着火与灭火理论

2.1 燃烧的条件：可燃物（含有一定的化学能，可与氧化剂发生剧烈的氧化还原反应并放出大量热量的物质）。氧化剂（具有较强的氧化能力，能够与可燃物发生燃烧反应的物质）。引燃源（能引起可燃物与氧化剂之间发生燃烧的能量）。(火灾三要素)

实际上，可燃物与氧化剂之间的反应不是直接进行的，而是经过生成活性基团和原子等中间物质，通过链反应进行，如果除去活性基团，链反应将中断，燃烧将停止。火灾三角形见课本P27页。

着火形式：着火是燃烧的起始阶段，是不稳定的燃烧阶段，可燃物着火分为自燃和点燃两种机理。自燃是物质在通常的环境条件下自行发生燃烧现象，可分为化学自燃和物理自燃两种形式。化学自燃是可燃物质在常温下依靠自身的化学反应而发生的燃烧。热自燃则是物质在某些因素的作用下，其周围的温度逐渐升高，当达到一定温度而发生的燃烧现象。点燃是在常温下，使用电火花、电弧、热板等高温能源作用于可燃物的某个局部，使该局部受到强烈的加热而着火，随后燃烧反应在整个区域逐步扩大。大部分火灾是通过点燃形式发生的。