安全生产_企业防火防爆安全技术讲义

企业防火防爆安全技术 第一节防火防爆安全基础知识 一 火灾基本概念和火灾防治安全基础知识 一 火灾1 火灾的定义火灾是火失去控制蔓延而形成的一种灾害性燃烧现象 它通常造成人或物的损失 2 火灾发生的条件火三角是助燃剂 可燃物和引火源的简称 也叫火灾三要素 火三角是火灾燃烧的必要条件 在火灾防治中 如果能够切断火三角就可以扑灭火灾 3 火旋风由于风向 地理形态 建筑物的影响 火灾在蔓延的过程中会形成旋转火焰 即火旋风 它通常分为垂直火旋风和水平火旋风 它的出现使得火蔓延速度和火强度大大增加 4 建筑火灾的发展过程初起期 发展期 最盛期和熄灭期 初起期 火灾从无到有开始发生的阶段 这一阶段可燃物的热解过程至关重要 发展期 火势由小到大发展的阶段 这一阶段通常满足时间平方规律 即火灾热释放速率随时间的平方非线性发展 轰燃就发生在这一阶段 最盛期 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 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 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 5 轰燃常见定义 室内火灾由局部火向大火的转变 转变完成后室内所有可燃物表面都开始燃烧 室内燃烧由燃料控制向通风控制的转变 转变使得火灾由发展期进入最盛期 在室内顶棚下方积聚的未燃气体或蒸气突然着火而造成火焰迅速扩展 在工程上应用最广的两个轰燃判据为 上层热烟气平均温度达到600 地面处接受的热流密度达到20kW m2 满足这两个条件时 通常可燃物可以发生轰燃 影响轰燃发生最重要的两个因素是辐射和对流情况 也就是上层烟气的热量得失关系 如果接收的热量大于损失的热量 则轰燃可以发生 轰燃的其他影响因素有 通风条件 房间尺寸和烟气层的化学性质等 6 回燃当通风条件非常差时 在室内发生的火灾燃烧一段时间后可能会因空气不足而熄火 这时 虽然没有燃烧过程 但是灰烬的温度仍然非常高 由于开始时的燃烧过程以及燃烧结束后的高温环境 使室内可燃物仍然进行着热解反应 室内会逐渐积聚大量的可燃气体 此时一旦通风条件改善 空气会以重力流的形式补充进来与室内的可燃气体混合 当混合气被灰烬点燃后 就会形成大强度 快速的火焰传播 在室内燃烧的同时 在通风口外形成巨大的火球 从而同时对室内和室外造成危言 这种 死灰复燃 现象就称为回燃 回燃具有隐蔽性和突发性 因此对生命财产安全危害极大 7 火灾的双重性火灾过程既有确定性 又有随机性 确定性 火灾的孕育 发生 发展 熄灭过程具有规律性 随机性 火灾各个子过程都要受到不确定性因素的影响 这就决定了火灾科学研究手段是模拟研究和统计分析及两者的结合 火灾既有自然属性 又有人为属性 火灾不仅仅是一个自然过程 它要受到人的影响 火灾的绝大多数是人为因素引起的 人为因素是火灾系统的组成部分之一 同样 火灾的危害不仅是财产的损失 而且具有重要的社会影响 二 火灾防治途径 火灾防治途径 分为 设计与评估 阻燃 火灾探测 灭火等 在建筑及工程的设计阶段就可以考虑到火灾安全 进行安全设计 对已有的建筑和工程可以进行危险性评估 从而确定人员和财产的火灾安全性能 对于建筑材料和结构可以进行阻燃处理 降低火灾发生的概率和发展的速率 一旦火灾发生 要准确 及时地发现它 并克服误报警因素 发现火灾之后 要合理配置资源 迅速 安全地扑灭火灾 火灾防治的趋势 清洁阻燃 智能探测 清洁高效灭火 性能化设计与评估 阻燃剂 采用高分子材料阻燃化技术 克服或降低高分子材料的可燃性 减少火灾的发生及蔓延 阻燃剂使聚合物不容易着火或着火后其燃烧速度变慢 阻燃剂 分为反应型和添加型两种 添加型阻燃剂 可分为有机阻燃剂和无机阻燃剂 它们和树脂进行机械混合后赋予树脂一定的阻燃性能 主要用于聚烯烃 聚氯乙烯 聚苯乙烯等树脂中 优点 是使用方便 适应面广 缺点 对聚合物的使用性能有较大的影响 反应型阻燃剂 作为一种反应单体参加反应 使聚合物本身含有阻燃成分 多用于缩聚反应 如聚氨酯 不饱和聚酯 环氧树脂 聚碳酸酪等 能赋予组成物或聚合物永久阻燃性 目前广泛使用的含卤材料具有优良的阻燃性 但分解和燃烧时会产生大量烟雾 起阻燃作用的卤化氢是有毒 有腐蚀性的气体 妨碍救火和人员的疏散 腐蚀仪器和设备 造成 二次灾害 因此 含卤材料将被逐渐淘汰 取而代之的是更为清洁 环保 综合性能优化的阻燃技术及其产品 三 火灾探测 在火灾的早期阶段 准确的探测到火情并迅速报警 对于及时组织有序快速疏散 积极有效地控制火灾的蔓延 快速灭火和减少火灾损失都具有重要的意义 火灾探测的基本原理 在火灾的孕育与初期阶段 建筑物内会出现不少特殊现象或征兆 如 发热 发光 发声以及散发出烟尘 可燃气体 特殊气味等 这些特性是物质燃烧过程中发生物质转换和能量转换的结果 为早期发现火灾 进行火灾探测提供了依据 按照探测元件与探测对象的关系 火灾探测原理可分为接触式和非接触式两种基本类型 1 接触式探测利用装置直接接触烟气来实现火灾探测的 只有当烟气到达该装置所安装的位置时感受元件方可发生响应 烟气的浓度 温度 特殊产物的含量等都是探测火灾的常用参数 在普通建筑物中使用最多的是点式探测器 其内部安装了能够感受烟气浓度 温度或代表燃烧产物 如CO 的传感元件 当进入装置壳体的烟气所具有的浓度或温度达到所用元件的设定危险阈值时便发出报警 接触式探测器也可做成线型 适宜在电缆沟内使用的缆线式感温探测器 它们是根据缆线所在空间环境的温度变化来判断火灾的 2 非接触式探测根据火焰或烟气的光学效果进行探测的 由于探测元件不必触及烟气 可以在离起火点较远的位置进行探测 所以探测速度较快 适宜探测那些发展较快的火灾 这类探测器主要有光束对射式探测器 感光 火焰 式探测器和图像式探测器 光束式探测器 将发光元件和受光元件分成两个部件 分别安装在建筑空间的两个位置 当有烟气从两者之间通过时 烟气浓度致使光路之间的减光量达到报警阈值时 便可发出火灾报警信号 感光 火焰 式探测器 利用光电效应探测火灾 主要探测火焰发出的紫外光或红外光 而不用可见光波段 因为它不易有效地把火焰的辐射与周围环境的背景辐射区别开来 图像式探测器 利用摄像原理发现火灾 目前主要采取红外摄像与日光盲热释电预警器件进行复合 一旦发生火灾 火源及相关区域必然发出一定的红外辐射 在远处的摄像机发现这种信号后 便输入到计算机中进行综合分析 若判定确实是火灾信号 则立即发出报警 由于它所给出的是图像信号 因此具有很强的可视和火源空间定位功能 有助于减少误报警和缩短火灾确认时间 增加人员疏散时间 从而实现早期灭火 四 灭火技术 1 自动喷水灭火系统的应用发展 1 代替火灾自动报警系统 自动喷水灭火系统本身具有报警功能 实现这一目的 需要解决好两个问题 一是避免误报 误报造成误喷 产生不必要的水渍损失 二是报警时间要短 符合火灾自动报警的要求 2 辅助进行防排烟 因为发烟点往往是着火点 也是自动喷水灭火系统喷头开启喷水的部位 用其进行防排烟应该说是可行的 美国消防协会近期已开始了水喷淋与通风排烟相互影响研究课题 2 增强系统的可靠实用性由于自动喷水灭火系统应用越来越广泛 要求系统可靠实用是必然的 这也将有助于自动喷水灭火系统的进一步推广使用 1 适于住宅的需要 2 适于地下建筑的需要 3 适于大空间建筑的需要 3 火灾烟气运动与控制烟气的定义与组成 烟气是一种混合物 包括可燃物热解或燃烧产生的气相产物 如未燃燃气 水蒸气 CO2 CO及多种有毒或有腐蚀性的气体 由于卷吸而进入的空气以及多种微小的固体颗粒和液 1 烟气的产生母体可燃物的化学性质对烟气产生具有重要影响 少数纯燃料 例如一氧化碳 甲醛 乙醚 甲酸 甲醇等 燃烧的火焰不发光 且基本上不产生烟 而大分子燃料的燃烧时就会明显发烟 燃料的化学组成是决定烟气产生量的主要因素 火灾烟气的变化依赖于 热量产生速率 燃烧产物组分的生成速率 空气的供应速率 燃烧产物与空气的混合过程 火灾中 在阴燃与有焰燃烧两种情况下生成的烟气都是可燃的 一旦被点燃就有可能转变为爆炸 这种爆炸往往发生在一些通风不畅的特殊场合 烟气也是造成轰燃和回燃发生的必要条件 2 阴燃产生的烟气只有纤维物质和软质聚氨酯泡沫等少数材料可以发生阴燃 碳素材料阴燃生成的烟气与该材料加热到热分解温度所得到的挥发分产物相似 这种产物与冷空气混合时可浓缩成较重的高分子组分 形成含有碳粒和高沸点液体的薄雾 3 有焰燃烧产生的烟气有焰燃烧产生的烟气颗粒几乎全部由固体颗粒组成 其中大部分颗粒是在氧浓度较低的情况下由不完全燃烧和高温分解而在气相中形成的碳颗粒 即使原始燃料是气体或液体 也能产生固体颗粒 4 烟气毒性 火灾中约有一半的人员死亡是CO造成的 另一半由直接烧伤 爆炸压力及其他有毒气体引起 另外 缺氧是气体毒性的特殊情况 悬浮固体颗粒或吸附于烟尘颗粒上的物质的毒性对人的影响也非常大 烟气毒性是一个复杂的问题 多种毒性物质的综合作用更是难于量化 毒害作用还要受到其他因素 如人的心理 身体状态等 的影响 火灾烟气中气体毒性的顺序见表2 1所示 表2 1火灾烟气中气体毒性排序 注 LC50 半数致死浓度 5 烟气温度火灾烟气的高温对人和物都可产生不良影响 如使建筑构件和金属丧失其强度 损害建筑结构 对人的灼伤 对呼吸的影响等 6 烟气流动在建筑火灾中 烟气可由起火区向非着火区蔓延 使与起火区相连的走廊 楼梯及电梯井等处充如入烟气 严重妨碍人员逃生和灭火 7 烟气流动的驱动力 在建筑火灾中 驱动力包括室内外温差引起的烟囱效应 燃烧气体的浮力和膨胀力 风的影响 通风系统风机的影响 电梯的活塞效应等 1 烟囱效应 是高层建筑中常见的现象 它是由建筑物内 外的温差引起 在内总温度高的情况中 火灾低于中性面时 火源产生的烟气将与建筑物内的空气一起流入竖井 并沿竖井上升 一旦升到中性面以上 烟气便可由竖井流出来 进入建筑物的上部楼层 火灾高于中性面时 由正烟囱效应产生的空气流动可限制烟气的流动 空气从竖井流进着火层能够阻止烟气流进竖井 楼层间的缝隙却可引起少量烟气流动 着火层的燃烧强烈时热烟气的浮力可以克服竖井内的烟囱效应 使烟气进入竖井 正烟囱效应的示意图如图2 2所示 2 烟气控制建筑物发生火灾后 有效的烟气控制是保护人民生命财产安全的重要手段 主要有两条途径 一是挡烟 二是排烟 挡烟 用某些耐火性能好的物体或材料把烟气阻挡在某些限定区域 不让它流到可对人和物产生危害的地方 这种方法适用于建筑物与起火区没有开口 缝隙或漏洞的区域 排烟 烟气沿着对人和物没有危害的渠道排到建筑外 从而消除烟气的有害影响 排烟有自然排烟和机械排烟两种形式 排烟囱 排烟井是建筑物中常见的自然排烟形式 它们主要适用于烟气具有足够大的浮力 可能克服其他阻碍烟气流动的驱动力的区域 机械排烟可克服自然排烟的局限 有效地排出烟气 3 防烟分隔在建筑物中 墙壁 隔板 楼板和其他阻挡物都可作为防烟分隔 它们能使离火源较远的空间不受或少受烟气的影响 这些物体可以单独使用 有人称之为被动式防烟分隔 也可与加压方式配合使用 防烟分隔物本身也存在一定的烟气泄漏 泄漏量由该物体缝隙的大小 形状以及该物体两侧的压差决定 4 非火源区的烟气稀释烟气稀释又称烟气净化 烟气清除或烟气置换 比如开门就是一种烟气稀释方法 当烟气由一个空间泄漏到另一空间时 采取烟气稀释可使后一空间的烟气或粒子浓度控制在人可承受的程度 若烟气泄漏量与所保护空间的体积或进出该空间的净化空气流率相比较小时 这种方法很有效 烟气稀释对火灾扑灭后清除烟气也很有用处 5 加压控制 使用风机可在防烟分隔物的两侧造成压差 从而控制烟气流过 6 空气流 在铁路和公路隧道 地下铁道的火灾烟气控制中 空气流用得很广泛 用这种方法阻止烟气运动需要很大的空气流率 而空气流又会给火灾提供氧气 因此它需要较复杂的控制 通常在建筑物内的应用不很多 空气流是控制烟气的基本方法之一 除了大火已被抑制或燃料已被控制的少数情况外 一般不采用这种方法 7 浮力 在风机驱动和自然通风系统中 都经常利用热烟气的浮力机制排烟 大空间的风机通风已广泛用在中庭和购物中心大厅中 与此相关的一个问题是水喷头喷出的液体会冷却烟气 使其浮力减少 从而降低这种系统的排烟效率 4 气体灭火剂 气体灭火剂的使用最早始于19世纪末期 优点 对保护设备无污染 无损害 早期的气体灭火剂主要采用二氧化碳 经过几十年研究 终于发现卤代烷1211 130l灭火剂具有优良的灭火性能 但后来 人们逐渐发现释放后的卤代烷灭火剂与大气层的臭氧会发生反应 致使臭氧层出现空洞 使生存环境恶化 因此 国家环保局于1994年专门发出 关于非必要场所停止再配置卤代烷灭火器的通知 二氧化碳灭火剂因具有不破坏大气臭氧层的特点 公安部于1996年向各省 市以通知的形式规定在设置气体灭火系统的场所 推荐使用二氧化碳灭火系统 同年制定了相关的产品标准 在此国际和国内大气候的影响下 二氧化碳灭火系统作为传统技术在各种防护场所重新得到普遍的应用 产品向多元化方向发展 系统的各种功能都趋于完善 工