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防火防爆安全基础知识 主讲 林浩Tel Mail linhao01 安全经验分享 航空母舰爆炸 CVA 59Forrestal佛瑞斯特号佛瑞斯特级CVA 60Saratoga萨拉托加号佛瑞斯特级CVA 61Ranger游骑兵号佛瑞斯特级CV 62Independence独立号佛瑞斯特级CV 63KittyHawk小鹰号小鹰级在七年的越南战争期间 一艘停放着战斗机的美国航空母舰 福瑞斯特号 突然间起火 紧接着又发生了七次的爆炸 熊熊大火整整燃烧了17个小时 这次可怕的灾难造成了134人死亡 航母的管理管理和监控是非常严格的 那么这次起火爆炸又是怎么发生的呢 最后的调查结果是 事故当天风很大 一架待命起飞战机上的火箭弹发射系统电路连通保险销钉 因缠绕着飘带而被大风吹落 发射系统被连通了 在给战机蓄电池充完电成后 飞行员打开机上的电路切换开关 那一瞬间强大的脉冲电流触发了一枚火箭弹的发射 正好击中对面的另一架已经注满燃料的战机 并燃爆了战机挂载的老式航空炸弹 一场灾难就此降临 目录 一 燃烧与爆炸的基本原理二 防火防爆基本技术三 消防常识 一 燃烧与爆炸的基本原理 1基本概念燃烧 伴随有发光 放热形象的剧烈的化学 氧化 反应 两个特征 一是有新的物质生成 另一个是伴随着发光发热现象 燃烧过程具有发光 发热 生成新物质的三个特征 爆炸 是物质从一种状态迅速地转变到另一种状态 在爆炸地点的周围压力骤增 使周围介质受到干扰 临近的物质受到破坏 并在瞬间放出巨大能量同时产生巨大声响的现象 内部特征 产生大量气体和能量突然释放造成高温高压 外部特征 压力急剧升高产生冲击波造成破坏发出巨大声响 2燃烧条件 可燃物如木材 原油 天然气 液化气 汽油氧化剂 助燃物 如常见的空气 氧气 过氧化物 高锰酸钾着火源如明火 电火花 摩擦火花 高温物体 光 射线 自燃发热上述三个条件同时存在也不一定会发生燃烧 只有当三个条件同时存在 且都具有一定的 量 并彼此相互作用时 才会发生燃烧 首先 要燃烧就必须使可燃物与氧达到一定的比例 例如 室温下汽油和柴油的燃烧 其次 要使可燃物燃烧 必须提供足够的助燃物 例如 蜡烛的燃烧再次 要发生燃烧 着火源必须有一定的温度和足够的能量 否则燃烧就不能发生 影响火焰在混合气中顺利传播的因素 燃料本身的结构混合气体的温度 压力 燃料和空气 或氧 的比例空气中惰性气体和氧的比例着火源的特性混合气容器的构造 3引燃能 最小点火能 引燃能是指释放能够触发初始燃烧化学反应的能量 也叫最小点火能 影响其反应发生的因素包括温度 释放的能量 热量和加热时间 最小点火能 MinimumIgnitionEnergy 也称最小火花引燃能或者临界点火能 CriticalIgnitionEnergy 是指使可燃气体和空气的混合物起火所需的能量临界值 它是表达可燃气体 粉尘和蒸汽的爆炸危险性的主要参数 如果引燃源的能量低于这个临界值 一般情况下不能着火 4 燃烧形式 根据可燃物质的状态不同 可分为 均一燃烧 燃烧反应在同一相中进行 非均一燃烧 燃烧反应在两相间进行 Q 可燃气体的燃烧有混合燃烧和扩散燃烧可燃气体预先同空气 或氧气 混合 而后进行的燃烧即为混和燃烧 混合燃烧反应迅速 火焰传播速度也快 化学爆炸即属于这种形式 可燃气体与周围的空气一边混合一边燃烧 则称为扩散燃烧 由于氧进入反应带只是部分参与反应 所以常产生不完全燃烧的碳黑 可燃液体的燃烧有蒸发燃烧和分解燃烧之分 可燃固体燃烧 如木材 煤的燃烧属于分解燃烧 硫磺和萘的燃烧属于属于蒸发燃烧 固体燃烧一般有火焰产生 故又称为火焰型燃烧 当可燃固体燃烧到最后 分解不出可燃气体时 就剩下碳 此时没有可见火焰 燃烧转为表面燃烧或叫均热型燃烧 金属的燃烧也是一种表面燃烧 根据燃烧的起因和剧烈程度 着火与着火点 可燃物质在空气充足的条件下 温度超过某个数值时 与火源接触即着火 火源移去后 仍能继续燃烧 我们将火源移去后仍能继续燃烧的最低温度称为该物质的着火点或燃点 它反应了物质危险性的大小 闪燃与闪点 各种液体的表面都有一定量的蒸汽 其浓度取决于该液体的温度 在一定的温度下 可燃液体的蒸汽与空气混合而形成的气体混合物 一遇火源即产生一闪即灭的瞬间燃烧 称为闪燃或闪火 液体发生闪燃时最低温度即为液体的闪点 自燃与自燃点 可燃物质不需火源接近便能自行着火的现象称为自燃 此时的最低温度称为自燃点 自燃现象可分为受热自燃和本身自燃受热自燃 可燃物质虽然未与明火接触 但在外部热源的作用下使温度达到自燃点而发生着火燃烧的现象 本身自燃 某些物质在没有外来热源的作用下 由于物质内部所发生的化学或生化反应而产生热量 在适当的条件下 热量会渐渐积累 使物质的温度上升 达到自燃点而燃烧如 硫化铁 煤 植物油影响自燃点的因素有压力 组分 催化剂 可燃物质的化学结构 氧化发热自燃 能吸收空气中的氧而发生部分氧化 如褐煤 黄磷 烷基铝等分解放热自燃 常温下分解放热分子结构中含有氧 如硝化棉 硝化甘油聚合放热自燃 活性单体具有很强的化学活性 聚合反应伴随着放热 如 丙烯腈 乙酸乙烯酯吸附放热自燃 表面活性大 产生吸附热 如 活性炭 木炭发酵放热自燃 如稻草 树叶 锯末活性物质遇水自燃 如碱金属 锌粉物质混合接触自燃 常见易燃 可燃液体的闪点 汽油 58 10石油醚 50甲苯4重油80 130石脑油25原油 6 67 32 22煤油30 70乙醚 45二硫化碳 45 5引燃源 主要引燃源有 焊接 敲击 喷砂 切割和类似的操作 危险区域抽烟 使用火柴或其它能产生火焰的物体 如打火机 铁器摩擦 撞击等摩擦热 新鲜金属的表面催化作用 电气设备火花 静电火花 雷击 聚光或光电效应 高温表面等高压气体在高压泄露时产生静电火花人体静电产生静电火花液体燃料流动时的的静电着火绝热压缩产生火源可燃气体压缩分解爆炸产生火源涂铝漆的铁或钢水成为引燃源 6爆炸极其种类1 爆炸 爆炸是物质的一种非常急剧的物理 化学变化 也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象 从物质的表现形式来看 爆炸就是物质剧烈运动的一种表现 物质运动急剧增速 由一种状态转变为另一种状态 并在极短时间内释放出大量能量的现象就是爆炸 它通常借助于气体的膨胀来实现 爆炸现象具有一下特征 爆炸进行得很快 爆炸点附近压力急剧升高 发出或大或小的声音 周围介质发生震动或邻近的物质遭到破坏 整个爆炸过程可分为两段 第一阶段 物质的能量以一定的形式转变为强压缩能 第二阶段 强压缩能急剧膨胀对外做功 引起被作用介质的变形 移动和破坏 2 爆炸分类 物理爆炸 物质的状态参数 PVT 迅速发生变化 在瞬间放出大量热量并对外作功的现象 特点 介质的化学性质不发生变化 仅是该介质的状态参数发生变化 核爆炸化学爆炸 是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构 在瞬间放出大量能量并对外做功的现象 如炸药的爆炸 化学爆炸的本质与燃烧相同 区别在于 燃烧是稳定的和连续过程 而爆炸则是瞬间完成 按照爆炸反应的相的不同 可分为以下三类 气相爆炸 液相爆炸 固相爆炸 按照爆炸的瞬时燃烧速度的不同 可分为以下三类 轻爆 爆炸 爆轰 3 常见爆炸类型 混合气体爆炸 除了可燃气体外 还应包括低闪点可燃性液体蒸发出的蒸汽 在助燃性气体中 除了有空气 氧气外 还包括氯气 氧化亚氮 氧化氮 二氧化氮 氟等 在石油化工企业下列情况要引起注意 容器内的可燃气体 易燃液体 液化气体泄露 容器内可燃液体遇高温变为蒸汽雾进入大气 负压容器密封不严 外部空气进入 残存可燃液体的蒸发 洗涤容器时产生可燃气体气体分解爆炸 乙炔 环氧乙烷 乙烯 丙二烯等粉尘爆炸 指可燃性固体的微细粉尘分散在空气等助燃性气体中 当达到一定浓度时 被点火源点着引起的爆炸 粉尘爆炸的燃烧速度和压力上升速度没有混合气体爆炸时的速度那么快 危险性混合物质的爆炸 指两种或两种以上的物质混合或接触时 由于受到冲击或加热 或是混合物相互进行反应而发生的爆炸 如 黑炸药 硝酸钾 硫磺 碳粉 等蒸汽爆炸 指液体处于过热状态时 瞬间急剧蒸发汽化引起的爆炸 它是所有液体都可能发生的现象 它不需火源引燃 雾滴爆炸 可燃性液体的雾滴和蒸汽空气浓度极限是近似相等的 且有更低的燃点 4 燃烧VS爆炸 一般燃料的燃烧需要外界供给助燃的氧 没有氧 燃烧反应就不能进行 而炸药的化学组成或混合组分中含有丰富的氧元素或氧化剂 发生爆炸变化时无需外界的氧参与反应 所以 它是能够发生自身燃烧反应的物质 爆炸反应的实质就是瞬间的燃烧反应 燃烧的传播是靠传热进行的 因而燃烧的传播速度慢 一般是每秒几毫米到几百米 而爆炸的传播是靠冲击波进行的 传播速度快 一般是每秒几百米到几千米 火灾与爆炸两者的发展过程显著不同 火灾随时间的延续 损失数量迅速增长 损失与时间的平方成正比 爆炸则是猝不及防 损失将在瞬间发生 爆炸通常伴随发热 发光 压力上升 真空和电离等现象 具有很强的破坏作用 主要的破坏形式有以下几种 直接的破坏作用冲击波的破坏作用造成火灾造成中毒和环境污染 燃烧转化为爆炸的条件 炸药处于密闭的状态下 燃烧产生的高温气体增大了压力 使燃烧转化为爆炸 燃烧面积不断增大 使燃烧速度加快 形成冲击波 从而使燃烧转化为爆炸 药量较大时 炸药燃烧形成的高温反应区将热量传给了尚未反应的炸药 使其余的炸药受热而爆炸 7 爆炸极限 可燃气体 可燃蒸汽 可燃粉尘的爆炸下限和爆炸下限 在火源作用下 可燃气体 可燃蒸汽 可燃粉尘在空气中 恰足以使火焰蔓延的最低浓度叫爆炸下限 也叫燃烧下限 同理 恰足以使火焰蔓延的最高浓度称为爆炸上限 也称燃烧上限 上限和下限统称为爆炸极限或燃烧极限 上限和下限之间的浓度称为爆炸范围 用体积百分数 mg m3表示 爆炸极限的范围越宽 爆炸下限越低 爆炸危险性越大 部分可燃气体 蒸汽的爆炸极限 氢气4 0 75 一氧化碳12 5 74 2 甲烷5 3 14 乙烯3 1 32 苯1 4 7 1 环氧乙烷3 0 80 乙醚1 9 48 甲醇5 5 36 乙烷3 0 12 5 影响因素 温度 通常爆炸混合物温度越高爆炸范围越大 危险性越大 压力 爆炸混合物压力增大 爆炸上限增高危险性增大因而减压有利于减小爆炸危险性 惰性介质及杂物 通常爆炸混合物中进入惰性介质 可缩小爆炸极限范围 容器 容器直径越小 火焰蔓延越难 极限范围越小 氧含量 混合物中含氧量增加 爆炸极限范围扩大 尤其上限提高的更多 可燃气体在空气中和纯氧中爆炸极限范围比较如下 空气纯氧CH45 15 5 61 C2H21 5 82 2 8 93 CO12 74 5 15 5 94 H24 75 4 95 能源 能源的性质对爆炸极限范围的影响是 能源强度越高 加热面积越大 作用时间越长 则爆炸极限范围越宽 爆炸的破坏作用 冲击波 碎片冲击 振荡作用 造成二次事故 二 防火防爆基本技术 1 基本措施1 火灾和爆炸的隐形火源分析燃烧和爆炸的条件及实质 燃烧的条件 可燃物 氧化剂 着火源同时具备 并且相互作用形成一个燃烧系统时才能发生 爆炸的条件 存在可燃物质 达到爆炸极限 混合物在火源作用下 隐形着火源分析 化学能转化为热能 机械能转化为热能 电能转化为热能 高温表面 其他热源 2 火灾发展过程与预防基本原则1 火灾发展过程的特点当燃烧失去控制而发生火灾时 将经历下列发展阶段 a酝酿期b发展期c全盛期d衰灭期2 影响火灾变化的因素 a可燃物的数量b空气流量c蒸发潜热 3 预防火灾的基本原则a严格控制火源b监视酝酿期特征c采用耐火材料d阻止火焰的蔓延e限制火灾可能发展的规模g组织训练消防队伍及配备相应的消防器材3 爆炸发展过程与预防基本原则1 爆炸发展过程的特点a可燃物与空气或氧气相互扩散混合 形成爆炸性混合物 b爆炸性混合物遇着火源 爆炸开始 c产生连锁反应 爆炸范围扩大 威力升级 d最后是完成化学反应 爆炸威力造成灾害性破坏 2 预防爆炸的基本原则a防止爆炸性混合物的形成 b严格控制着火源 c燃爆开始就及时泄出压力 d切断爆炸传播途径 e减弱爆炸压力和冲击波对人员 设备和建筑的损失 f检测报警 4 防火防爆通用技术措施防火技术措施防爆技术措施防止爆炸性混合物的形成a用难燃或不燃物质代替可燃物质b根据物质的危险特性采取措施 c密闭与通风措施 d惰性介质保护 严格控制点火能源a明火 如加热 维修 用火的控制 b高温表面c电器火花及电弧 d静电 静电防护主要是设法消除或控制静电的产生和积累的条件 e摩擦与撞击 及时泄出燃爆开始时的压力切断爆炸传播途径减弱冲击波对人员 设备和建筑物的破坏 建筑设计 须按 爆炸危险场所有关规定 工艺安全 P V T 流量 防止跑 冒 滴 漏 防止误操作 5火灾及爆炸蔓延的控制 1 隔离 露天布置 远距离操纵分区隔离在总体设计时 应慎重考虑危险车间的布置位置 危险车间与其他车间或装置应保持一定的间距 充分估计相邻车间建筑物可能引起的相互影响 对个别危险性大的设备 可采用隔离操作和防护屏的方法使操作人员与生产设备隔离 露天布置为了便于有害气体的散发 减少因设备泄漏而造成易燃气体在厂房内积聚的危险性 宜将此类设备和装置布置在露天或半露天场所 对于露天安装的设备 应考虑气象条件对设备 工艺参数 操作人员健康的影响 并应有合理的夜间照明 远距离操纵在化工生产中 大多数的连续生产过程 都应进行远距离操纵 对热辐射高的设备及危险性大的反应装置 也应采取远距离操纵 远距离操纵主要为机械传动 气压传动 液压传动和电动操纵等 2 防火与防爆安全装置阻火装置阻火设备包括阻火器 安全液封和单向阀等 其作用是防止外部火焰窜入有燃烧爆炸危险的设备 容器和管道 或阻止火焰在设备和管道间蔓延和扩散 阻火器阻火器的作用是防止外部火焰窜入存有易燃易爆气体的设备 管道内或阻止火焰在设备 管道间蔓延 阻火器是应用火焰通过热导体的狭小孔隙时 由于热量损失而熄灭的原理设计制造 安全液封安全液封的阻火原理是液体封在进出口之间 一旦液封的一侧着火 火焰都将在液封处被熄灭 从而阻止火焰蔓延 一般安装在气体管道与生产设备或气柜之间 一般用水作为阻火介质 常用的安全液封有敞开式和封闭式两种 水封井水封井是安全液封的一种 使用在散发可燃气体和易燃液体蒸气等油污的污水管网上 可防止燃烧 爆炸沿污水管网蔓延扩展 水封井的水封液柱高度 不宜小于250mm 单向阀亦称止逆阀 止回阀 生产中常用于只允许流体在一定的方向流动 阻止在流体压力下降时返回生产流程 火星熄灭器也叫防火帽 一般安装在产生火花 星 设备的排空系统上 以防飞出的火星引燃周围的易燃物料 安全阀泄压报警 3 防爆泄压装置 爆破片 防爆门 放空管在某些极其危险的化工生产设备上 为防止可能出现的超温 超压 爆炸等事故的发生 宜设置自动或就地手控紧急放空管 另放空口应在防雷保护范围内 为防静电 放空管应有良好的接地设施 三 消防常识 一 灭火的基本方法 降低燃烧物的温度 冷却灭火法 减少空气中的含氧量 窒息灭火法 隔离与火源相近的可燃物 隔离灭火法 消除燃烧中的游离基 抑制灭火法 1 冷却灭火法冷却灭火法 就是将灭火剂直接喷洒在燃烧着的物体上 将可燃物的温度降低到燃点以下 从而使燃烧终止 2 隔离灭火法隔离灭火法 就是将燃烧物体与附近的可燃物质隔离或疏散开 使燃烧停止 这种方法适用扑救各种固体 液体和气体火灾 3 窒息灭火法阻止空气流入燃烧区 或用不燃物质冲淡空气 使燃烧物质断绝氧气的助燃而熄灭 这种灭火方法适用扑救一些封闭式的空间和生产设备装置的火灾 4 抑制灭火法抑制灭火法 是将化学灭火剂喷入燃烧区使之参与燃烧的化学反应 从而使燃烧反应停止 二 消防设施1 消防站2 消防给水设施 1 消防给水管道 2 消火栓 3 生产装置区消防给水设施 三 灭火剂及其应用 1 水 1 灭火作用对燃烧物质冷却降温 从而减弱燃烧的强度 稀释燃烧区的氧 使火势减弱 对于水溶性可燃 易燃液体的火灾 如果允许用水扑救