第三章 防火防爆

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第三单元 防火防爆
化工安全技术
2．液体的燃烧速度
液体的燃烧速度工业表示方法： 液体的质量燃烧速度：单位面积上单位时间内烧掉的液体质量 液体燃烧的直线速度：单位时间内烧掉的液体高度 一般说来易燃液体的燃烧速度高于可燃液体的燃烧速度。 多种组分混合液体的燃烧速度往往是先快后慢。 初始温度对液体的燃烧速度有影响。 液体的含水量影响着燃烧速度。 如果液体燃烧在罐内进行，其速度与罐直径、罐内液面高低有关。 风对液面的燃烧速度有一定的影响。
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3．可燃固体的燃烧过程及形式
简单可燃固体燃烧：硫、磷、钾、钠等都属于简单的可燃固体， 由单质所组成。它们燃烧时，先受热熔化，然后蒸发变成蒸气而燃 烧，所以也属于蒸发燃烧。这类物质的燃点、熔点都比较低，只需 要较少热量就可变成蒸气，而且没有分解过程，所以容易着火。 高熔点可燃固体燃烧：固体碳和铝、镍、铁等金属熔点较高，在 热源作用下不气化也不分解，它们的燃烧发生在空气和固体表面接 触的部位，能产生红热的表面，但不产生火焰，燃烧的速度和固体 表面的大小有关。这种燃烧形式称表面燃烧。 低熔点可燃固体燃烧：常温下是固体，受热后迅速熔化，如石蜡、 沥青、松香等。它们燃烧时，先受热熔化，然后蒸发、分解、氧化， 直到燃烧出现火焰。 复杂可燃固体燃烧：这类物质有木材、煤、纸、橡胶、合成树脂 等。它们在燃烧时，首先受热分解，生成气态和液态产物，然后气 态和液态产物的蒸气再发生氧化燃烧。
100%
式中 L1m——混合气体的爆炸下限,L2m——混合气体的爆炸上限。
na、nb、nc、…——可燃混合气中各可燃组分的百分比含量
L1a、L1b、L1c——混合气体中各可燃组分的的爆炸下限； L2a、L2b、L2c——混合气体中各可燃组分的的爆炸上限。
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四、爆炸破坏作用
1．爆炸破坏作用的影响因素
爆炸有极大的破坏作用，作用的大小与下列因素有关： 爆炸物的数量和爆炸物的性质； 爆炸时的条件，如震动大小、受热情况、初期压力、混合均匀程 度等； 爆炸的位置，如在设备内部或是空间及周围的环境情况等。
可燃气体、蒸气或粉尘和氧气的混合也存在着爆炸范围，它 的范围比可燃气体和空气混合物的爆炸范围宽，上限浓度也 提高很多，所以在使用氧气的场所、设备和管道中需要特别 注意。
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2．爆炸危险度
可燃气体、蒸气的危险度与它们的爆炸下限成反比，与爆炸范围 成正比，关系式如下：
3．固体物质的燃烧速度
固体物质的燃烧速度一般小于可燃气体和液体的燃烧速度。 不同组成、不同结构的固体物质，燃烧速度有很大差别。 固体物质的燃烧速度也和燃烧时的风向和风力有关。 对于同种固体物质，燃烧速度还和固体物质含水量、比表面积有关， 固体物质的比表面积越大，燃烧速度越快。
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掌握燃烧的必要条件和燃烧的本质，了解燃烧的过程和形式
理解爆炸的类型和爆炸浓度极限
熟悉化工原料特性、来源、易发生火灾爆炸的原因
熟练掌握防火防爆的措施，各类灭火器的特点
能力目标：
学会判断什么条件下会发生燃烧和爆炸 掌握各种灭火器的使用方法
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防火防爆
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学习目标 第一节 燃烧 爆炸 化工原料及产品的火灾危险性 防火防爆技术
第二节 第三节 第四节 第五节 思考题
消防设施
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知识目标：
2．爆炸的分类
根据引起爆炸的原因，爆炸可分为： 物理爆炸 化学爆炸
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二、爆炸极限
1．爆炸浓度极限
【案例3-2】
新华网报道：记者从河北唐山刘官屯煤矿瓦斯爆炸事故抢险指挥部 了解到，发生特大瓦斯爆炸事故的唐山刘官屯煤矿井下一氧化碳浓 度超过允许值100倍，瓦斯浓度接近爆炸极限。 据了解，截至目前， 唐山刘官屯煤矿瓦斯爆炸事故已经造成74人遇难，还有32人下落不 明。目前，搜救工作遇到困难。
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三、燃烧速度
1．气体的燃烧速度
火焰在可燃介质中的传播也称燃烧速度，它是燃烧过程最重要的特征， 决定着燃烧过程的强度。 影响燃烧速度的因素： 气体的组成和结构 组成简单的气体比组成复杂的气体燃烧速度快。 可燃气体含量 初温 混合气体的初始温度越高，则燃烧速度越快。 燃烧形式 扩散燃烧的燃烧速度是比较慢的，取决于气体分子间扩散速度。 混合燃烧要比扩散燃烧的快得多，取决于本身的化学反应速度。 管道 一般情况下，火焰传播速度随着管道的直径的增加而加快。当管 道直径增加到某个极限尺寸时，速度不再增加。
由此可见在火灾易发生地方，了解和掌握爆炸极限的源自文库算十分 重要。
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可燃性气体、蒸气或粉尘和空气构成的混合物，只有在一定 的浓度范围内才能发生燃烧爆炸。 爆炸上限： 在火源作用下，可燃气体、蒸气或粉尘在空气中， 恰足以使火焰蔓延的最高浓度，也称燃烧上限。 爆炸下限： 是火焰蔓延的最低浓度，也成燃烧下限。 爆炸范围：上限和下限之间的浓度范围。 可燃气体、蒸气的爆炸极限通常以体积百分数表示。
式中 L1——爆炸下限，% Q——摩尔燃烧热，也称燃烧热，KJ/mol C——常数。
上式说明可燃气体的爆炸下限L1与燃烧热Q成反比, Q越大，
L1越低。
上述结论只能近似适用于可燃气体的同系物。但不适用于氢、 乙炔、二氧化硫等。
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第二节 爆
1．爆炸
一、爆炸及其分类
物质由一种状态迅速转变为另一种状态，并在瞬间以声、光、热， 机械功等形式放出大量能量的现象叫做爆炸。爆炸做功的根本原因在于 系统内瞬间形成的高压气体或蒸气骤然膨胀。实质上爆炸是一种极为迅 速的物理或化学的能量释放过程。
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二、燃烧过程和形式
大多数可燃物质的燃烧是在蒸气或气态下进行的。由于可燃物质 的聚集状态不同，其受热所发生的燃烧过程和形式也不同。
1．气体燃烧过程及形式
可燃气体加热到燃点即可燃烧。 由于各种可燃气体的化学组成不同， 他们的燃烧过程也不一样。 简单的可燃气体燃烧只经过受热和氧化过程，而复杂的可燃气体燃烧， 要经过受热、氧化、分解等过程才能进行。
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第一节 燃烧
一、燃烧及燃烧条件
1．燃烧
燃烧是物质间相互作用，同时有热和光发生的化学反应过程。

放热、发光、生成新物质是燃烧的三个特征。
燃烧反应一般速度快、放热较多，提高了燃烧产物的温度，引起产 物分子内电子的能级跃迁，放出各种波长的光。
一切燃烧反应均是氧化还原反应 参加反应的物质必须包含有氧化剂和还原剂，也就是助燃物和可燃 物。 要使可燃物和助燃物发生燃烧反应，必须具有点火能源:明火、电 火花、磨擦或撞击火花、静电火花、雷电火花、光、射线、化学反应热、 高温表明、压缩升温等。
L2 L1 Ha L1
式中 Ha——可燃气体或蒸气的危险度； L1——以体积分数表示的爆炸下限，%； L2——以体积分数表示的爆炸上限，%。
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3．爆炸极限与燃烧热
爆炸下限与燃烧热之间存在下述关系：
L1· Q=C
燃烧三要素（火三角）：可燃物、助燃物和点火能源
可 燃 物 温 度 （ 火源）
氧化剂 （助燃物）
可燃物：能与空气中的氧或其它氧化剂发生化学反应 的物质（汽油、木材）。 助燃物：能帮助和支持燃烧的物质（空气、氧气、高 锰酸钾等）。 着火源：能引起可燃物发生燃烧的热能源（明火、电火花、化学热、撞击、高温 表面等）。 引起燃烧的必要条件：三者同时具备。 灭火的措施：消除其中任一项。
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三、
粉尘爆炸
粉尘爆炸是因其粒子表面氧化而发生的 爆炸过程
1、可燃粉尘爆炸机理
2、 粉尘爆炸极限受以下因素影响
粒度 粒度越高（粒径越小）爆炸下限越低。 水分 含尘空气有水分存在时，爆炸下限提高，甚至失去爆炸性。 氧的浓度 粉尘与气体的混合物中，氧气浓度增加将导致爆炸下限降低。 点燃源 温度高、表面积大的点燃源，可使粉尘爆炸下限降低。
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2、燃烧的条件
【案例3-1】 1987年3月3日，某电机厂电扇车间 油漆工段长兼操作组长王某，同本班女油漆工周 某上大夜班。凌晨1时40分，王某将点香烟未灭的 火柴梗扔在喷漆台上，即刻引起喷漆台上易燃物 体燃烧，给国家财产造成巨大损失。 防止点火能源的重要性。
扩散燃烧：可燃气体（如氢气、甲烷、乙炔、油蒸汽）从管口、容器裂
扩散区 缝泄露，经扩散与空气混合，达爆炸范围，遇火源即燃烧，并是燃烧持续 下去。所形成的火焰称扩散焰。 气态燃料 混合燃烧：在管道、容器或空间内的混合燃烧。如煤气或液化石油气在 厂房或空间内遇明火所发生的燃烧爆炸。
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5．爆炸极限的影响因素
爆炸极限通常是在常温常压等标准条件下测定出来的数据。它不 是固定的物理常数，随温度、压力、含氧量、惰性气体含量、火 源强度等因素的变化而变化。
影响因素： 初始温度 初始压力 惰性气体含量 容器 点火源 热表面、接触时间的影响 其他，如混合系统的干湿度、机械杂质、光照、空气中的 氧含量等等。
2．爆炸造成破坏形式
震荡作用：爆炸作用区域范围内，使物体产生震荡，使之松散或损坏。 冲击波：爆炸中心压力极高，气体迅速膨胀，挤压周围空气形成密集 层，密集层迅速膨胀，有冲击挤压相邻空爱形成新的密集层，而原来 的密集层则成为稀疏区，这种爆炸产生的能量一压力断续跃进的运动 形式——冲击波的形式迅速向外蔓延。 碎片冲击:粉碎型爆炸产生的碎片冲击将造成大面积伤亡。 造成火灾：爆炸引起火灾或二次爆炸，导致更严重的后果。 造成中毒和环境污染
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4．混合气体的爆炸极限
单一组分可燃气体、蒸气的爆炸极限通常可以从各种手册中查到: 多组分可燃气体的爆炸极限根据理•查特里法则，计算得到:
L1m
1 na n n b c L1a L1b L1c
100% L2 m
1 na n n b c L2 a L 2 b L 2 c
空气
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2．可燃液体的燃烧过程及形式
可燃液体在火源或热源的作用下，首先蒸发，然后氧化、分解 进 行燃烧。
多组分混合可燃液体燃烧时，先蒸发出低沸点的组分，而重组分 即高沸点组分开始时蒸发的很少。 多组分混合可燃液体在燃烧过程中，剩余的高沸点组分逐渐相对 增加，这些组分的闪点、密度、粘度也相应增高。 可燃液体的燃烧，实质上是燃烧可燃液体蒸发出来的蒸气，所以 叫蒸发燃烧。 难挥发的可燃液体受热后分解出可燃性蒸气，然后这些可燃性气 体进行燃烧，这种燃烧形式称为分解燃烧。