第二章--火灾爆炸与防火防爆ppt课件

第二章火灾 爆炸与防火防爆 本章内容 2 1燃烧2 2火灾2 3爆炸与防爆 2 1燃烧一 燃烧的概念燃烧是指可燃物质与氧或氧化剂发生氧化反应 而发光发热的现象 有时还伴随声音 碳与氧反应生成二氧化碳并放出热量 氢与氧反应生成水并放出热量 氢与氯化合反应生成氯化氢气体 放出热量并呈现火焰 二 燃烧应具备的条件图2 1着火三角形 1 可燃物凡是能与空气 氧气和其他氧化剂发生剧烈氧化反应的物质 称为可燃物质 2 助燃物具有较强的氧化性能 能与可燃物发生化学反应并引起燃烧的物质 称为助燃物 如空气 氧气等 3 着火源具有一定温度和热量 能引起可燃物质着火的能源 称为着火源 如明火 电火花和高温热体等 三 燃烧类型燃烧可以按照可燃物质的状态不同分类 分为气体燃烧 液体燃烧和固体燃烧三种 若按照燃烧反应进行的程度不同分类 可以分为完全燃烧和不完全燃烧两种 而按照燃烧的特性不同分类 燃烧又可以分为自燃 闪燃和着火 燃烧 三种类型 1 自燃和自燃温度 1 定义可燃物质受热升温而不需要明火作用就能自行着火的现象称为自燃 引起物质自燃的最低温度称为自燃温度 或引燃温度 也称为自燃点 2 分类受热自燃 可燃物质由于外界加热 温度升高至自燃点而发生自行燃烧的现象 称为受热自燃 如白炽灯泡附近的纸张 因受热温度升高到333 以上纸就会被燃着 本身自燃 可燃物质由于本身的化学反应 物理或生物作用等所产生的热量 即自身的热效应 使温度升高至自燃点而发生自行燃烧的现象 称为本身自燃 亦称为自燃 由于可燃物质本身自燃不需要外来热源 所以在常温下 甚至在低温下也能发生自燃 因此能够发生本身自燃的可燃物质比其他可燃物质引起火灾的危险性更大 在一般情况下 本身自燃的起火特点是首先积热 升温 冒气 阴燃 再从可燃物内部向外碳化 延燃 如稻草 烟草 干草 煤粉等在空气中氧化自燃 即为本身自燃 而受热自燃往往是从外向内延燃 如一叠纸张在温度达到333 时 由外部自燃向内延燃 3 影响因素主要受两个因素的影响 自燃与热量的积累有关 热量积累越多 越容易发生自燃 自燃与热量发生速率有关 热量发生速率越大 热量积累越多 越容易发生自燃 4 自燃点的影响因素 压力越高 氧含量越高 化学组成越接近化学计算量 有活性催化剂的存在 粒径越小 受热时间越长 气体析出量越大 自燃点越低 自燃点与分子结构有密切关系 在有机物的同系物中 自燃点随分子量的增加而降低 甲烷自燃点 540 乙烷自燃点 520 丙烷自燃点 440 丁烷自燃点 405 对于石油产品而言 密度越大 自燃点越低 如汽油 煤油 轻柴油 重柴油 蜡油随着密度增大 自燃点依次降低 表2 1几种常见物质的自燃温度 燃点温度 闪点温度 2 闪燃与闪点可燃液体和易燃液体 因环境温度缘故 有可燃蒸气蒸发出来 积存在液面上 液面上少量蒸气与空气混合 遇明火发生一闪即灭 延续时间少于5s 的燃烧现象 短暂的燃烧过程 叫做闪燃 而可燃液体和易燃液体发生闪燃的最低温度 叫做该可燃液体的闪点 闪燃存在三种情况 在闪点温度时 可燃液体与易燃液体蒸发慢 空气中含可燃气体不多 只闪燃一下 可燃气体便燃烧殆烬 不能维持继续燃烧 若燃性液体温度低于闪点温度时 可燃液体的蒸发更慢些 空气中可燃蒸气气体浓度很低 不会着火 而当燃性液体的温度超过闪点时 蒸发速度加快 空气中可燃气体浓度增大 若接触明火 立即着火燃烧并爆炸 这是比较危险的状况 几点结论 燃性液体的闪点越低 发生火灾 爆炸的危险性愈大 一般来说 沸点愈低的燃性液体 蒸发速度愈快 闪点也愈低 容易与空气混合成爆炸性混合物 爆炸危险性就愈大 愈容易引起火灾 对于同系列的燃性液体 其闪点随分子量的增加而增高 随密度的增加而增高 随沸点的增高而增高 随蒸气压力的降低而增高 可燃液体混合物的闪点不具有加和性 高闪点的液体中即使加入少量低闪点液体也会大大降低闪点 增加火灾的危险性 因此不同型号的绝缘油或润滑油 不允许混合使用 表2 2几种常见油品的闪点 3 着火 燃烧 与燃点着火是可燃物质与火源接触而能够燃烧 并且在火源移去后 仍能继续维持燃烧 持续时间在5秒以上的现象 可燃物质发生着火的最低温度 称为该物质的着火点或燃点 几点结论 物质的燃点是低于该物质的自燃点的 不同的可燃物质处在相同火源条件作用下 燃点低的物质首先着火 所以 燃点越低的物质 火灾的危险性也愈大 可燃物质与空气 氧气 接触表面积越大 如固体可燃物质粉碎 液体燃料喷成雾状 空气中含氧量越高 通风条件越好 愈容易燃烧 燃性液体的闪点与其燃点是不同的 两者的区别是燃性液体在燃烧时 燃烧的不仅是蒸气 而且是液体 即液体已达到燃烧温度 可以供给保持继续燃烧的蒸气 在闪点时 移去火源后 闪燃会立即熄灭 而在燃点时 则能继续维持燃烧 一般石油产品的燃点比闪点高1 5 而闪点在100 以上的油品其燃点较闪点高出30 40 控制可燃物质的温度在燃点以下 是预防发生火灾的重要措施之一 例如用冷却法 浇水 水喷雾 灭火 其原理就是将燃烧物质的温度降低到燃点以下 使燃烧停止 四 燃烧形式按照产生燃烧反应相的不同 可以分为均相燃烧和非均相燃烧 另外 可燃气体的燃烧又有混合燃烧和扩散燃烧两种形式 可燃液体和固体的燃烧有蒸发燃烧 分解燃烧及表面燃烧三种形式 1 均相燃烧与非均相燃烧均相燃烧是指燃烧反应在同一相中进行 比如天然气在空气中燃烧是在同一相中进行 若燃烧反应在非同一相中进行就是非均相燃烧 比如木材 石油等固体和液体在空气中的燃烧就属于非均相燃烧 2 混合燃烧将可燃性气体预先与空气混合 在这种情况下发生的燃烧称为 混合燃烧 混合燃烧的特点 燃烧反应迅速 温度高 传播速度快 具有冲击波效应 3 扩散燃烧扩散燃烧是指可燃性气体由管中喷出 与周围空气接触 可燃性气体与氧分子相互扩散 一边混合一边燃烧的现象 比如氢气管道泄漏与空气中的氧反应 着火燃烧等都属于扩散燃烧形式 4 蒸发燃烧可燃液体燃烧时 通常液体本身并不燃烧 而是由于液体蒸发产生的蒸气进行燃烧 这种形式的燃烧叫做蒸发燃烧 如煤油 汽油 酒精等易燃液体的燃烧属于蒸发燃烧 5 分解燃烧对于固体或不挥发性液体 由于受热分解而产生可燃性气体 再进行燃烧反应 这种形式的燃烧称为分解燃烧 例如木油脂就是先分解产生可燃气体 再进行燃烧反应 所以属于分解燃烧 6 表面燃烧当可燃固体燃烧到后期 分解不出可燃气体 只剩下无定形的炭和灰 此时没有可见火焰 燃烧是在高温可燃固体与空气相接触的表面上进行的 这种燃烧称为表面燃烧 五 燃烧过程图2 2物质燃烧的过程 气体性可燃物质 与空气混合后 将直接燃烧 比如水煤气 其主要成分是CO 30 50 H2 45 52 CO2 8 N2 4 其中CO和H2与空气混合后发生燃烧 同时放出热量 固态可燃物质在燃烧时先受热分解 析出各种可燃气体和蒸气 对煤来说 受热后先是水分蒸发 再是受热分解 然后燃烧 液体可燃物质在燃烧时 一般也是先受热蒸发为蒸气 比如石油由碳 氢 氧 氮 硫 灰分 水分等组成 碳和氢的含量很高 占组成石油元素的96 99 灰分和水分含量极少 受热分解出的大部分是可燃性蒸气 与空气混合燃烧 产生大量的热 六 燃烧的产物和后果1 燃烧的产物可燃物完全燃烧时 其产物为化合物 不同的物质燃烧时产物也不同 碳氢化合物燃烧生成比较稳定的分子 如水和二氧化碳 碳燃烧生成二氧化碳并放出热量 氢燃烧生成水并放出热量 硫燃烧生成二氧化硫等 2 燃烧的后果燃烧继续进行如果是可以控制的 它将服务于人类的生活和生产 为人类造福 如果燃烧是不可控制的 就会形成火灾和爆炸事故 给人类造成灾害 2 2火灾一 火灾的定义火灾是指失去控制并对财产和人身造成损害的燃烧现象 所以 凡是超出有效范围的燃烧都可以称为火灾 火灾是一种事故 二 火灾发生的条件火灾发生 首先要具备燃烧的条件 可燃物 助燃物及火源 高温能源 另外一个条件是燃烧失去控制的条件 通常 燃烧反应过程中 会产生大量的自由基团 指化学活性很高的原子或离子 如HO H O等 和氧化物 并放出大量热能 如果所产生的热量大于燃烧反应必须消耗的热量 燃烧链锁反应就会继续维持下去 而形成不可控制的火灾 因此自由基的不断产生和燃烧反应产生的热量大于维持燃烧所需要的能量 是火灾事故形成的另一个条件 三 火灾发展的过程火灾的形成一般是由小到大 由阴到明 由阴燃 起火 蔓延 扩大成灾的过程 通常 把火灾的发展过程分为四步 1 酝酿期 有阴燃和冒烟 2 发展期 火苗窜起 火势扩大 3 全盛期 大火燃起 全面着火 形成火灾 4 衰灭期 灭火见效或燃烬后 火势衰落 熄灭 四 火灾危险环境火灾危险环境 是指可燃物质在生产 使用 加工 处理 储存或转运过程中 其数量和配置上能引起火灾危险的环境 火灾危险环境按照火灾事故发生的可能性 后果 以及火灾危险程度和物质的状态 被分为21区 22区和23区三个区 21区 是具有闪点高于环境温度的可燃液体 在数量和配置上能够引起火灾危险的环镜 22区 是具有悬浮状 堆积状的可燃粉尘或可燃纤维 虽不可能形成爆炸性混合物 但在数量和配置上能引起火灾危险的环境 23区 是具有固体状可燃物质 在数量和配置上能引起火灾危险的环境 五 火灾种类 1 A类火灾 指含碳的固体可燃物 比如木材 棉 麻 纸张等燃烧的火灾 2 B类火灾 指液体 如汽油 煤油 柴油 甲醇 乙醚 丙酮等燃烧的火灾 3 C类火灾 指可燃气体 比如煤气 天然气 甲烷 丙烷 氢气等燃烧的火灾 4 D类火灾 指可燃金属 如钾 钠 镁 钛 锂 铝镁合金等燃烧的火灾 5 带电火灾 指带电物体燃烧的火灾 六 电业火灾的特点 简介 1 火势凶猛 蔓延迅速 2 带电设备周围存在有接触电压和跨步电压 3 充油电气设备火灾易发生喷油或爆炸 4 高温设备或管道遇水会急剧冷却引起变形 5 扑救困难 6 二次危害严重 7 损失严重 修复时间很长 七 防火基本理论与防火技术防火就是采取措施防止燃烧的三个条件同时存在并避免它们的相互作用 这就是防火技术的基本理论 是防火技术措施的实质 灭火就是要消除 或者避开 发生燃烧的三个条件中的一个 从而破坏并终止燃烧链锁反应 使燃烧停止 火灾熄灭 这就是灭火技术的基本理论 也是灭火的基本原则 如何做好防火灭火工作 1 严格管理可燃物质2 降低助燃物 空气或氧气的浓度可见 当空气中的氧气含量在15 以下时 一般可燃物质将停止燃烧 3 消除火源或与火 热 源可靠隔离4 在火灾危险环境装设安全装置5 采取措施防止火灾蔓延扩大6 装设满足灭火要求的灭火设施和灭火器材7 合理选择耐火等级8 加强消防管理工作 2 3爆炸与防爆一 爆炸的概念和特征定义 爆炸是物质瞬间突然发生物理或化学变化 同时释放出大量的气体和能量 光能 热能 机械能 并伴随有巨大声音的现象 特征 爆炸的主要特征是物质的状态或成分瞬间变化 能量突然释放 温度和压力骤然升高 产生强烈的冲击波并发出巨大的响声 二 爆炸的分类1 按爆炸的性质分类 1 物理性爆炸是指由物理变化 即温度 体积 压力等因素 引起的爆炸 特征 爆炸前后 爆炸物质的性质及化学成分均不变化 2 化学性爆炸物质在短时间内完成化学反应 形成其他物质 产生高温 高压而引起的爆炸称为化学性爆炸 化学性爆炸的特点是反应速度快 放出大量的热 同时产生具有强大威力的冲击波 例如TNT炸药爆炸只需要十万分之几秒 爆炸的传播速度 称为爆速 约7000m s 密度为1 6g cm3时 放出热量 称为爆热 约4200 5000KJ Kg 生成气体产物 比容在标准状况下约740L Kg 爆炸瞬间放出的热量使气体产物的温度可以高达3000 气体产物的压力按理论计算约等于2000MPa 化学性爆炸按爆炸时所发生的化学变化不同又可以分为三小类 简单分解爆炸 如乙炔在压力下的分解爆炸 这种爆炸不一定发生燃烧反应 所需要的热量由爆炸物质本身分解时产生 受轻微振动即可引爆 复杂分解爆炸 如炸药的爆炸 爆炸性混合物的爆炸 指所有可燃气体 蒸气 粉尘和雾滴与空气所形成的混合物的爆炸 如氢气 天然气 石油 煤粉等与空气混合的爆炸均属这种类型 直接进行化学反应 3 核爆炸核爆炸是指由物质的原子核在发生 裂变 或 聚变 的链锁反应瞬间放出巨大能量而产生的爆炸 如原子弹 氢弹的爆炸 裂变裂变是指重核在受到其他粒子 如中子 轰击时分裂为质量相近的两个核的过程 同时还放出若干中子 如U235受到慢中子轰击时 裂变成为氙核和锶核 同时放出两个中子和200MeV的能量 聚变聚变是指轻原子核聚合为较重的原子核并放出能量的过程 例如氘核和氚核发生聚变结合成氦核 并放出一个中子 同时还放出17 58MeV的能量 2 按爆炸物的状态分类1 气体 蒸气爆炸 2 雾滴爆炸 3 粉尘 纤维爆炸 4 炸药爆炸 无需与空气 氧气混合 3 按反应相分类 1 气相爆炸 可燃气体混合性爆炸 气体热分解爆炸 可燃粉尘爆炸 可燃液体雾滴爆炸 可燃蒸气云爆炸 2 凝聚相爆炸 液相爆炸 固相爆炸 4 按爆炸传播速度分类 1 轻爆 指传播速度为每秒数十厘米至数米的爆炸 2 爆炸 指传播速度为每秒10m至数百米的爆炸 3 爆轰 指传播速度为每秒1000m至数千米的爆炸 三 爆炸性混合物在易燃易爆物质的生产 运输 储存 使用过程中 能够产生可燃性气体 包括易燃气体 燃性液体的蒸气或薄雾 爆炸性粉尘 可燃性粉尘和纤维等物质 与空气混合后 形成在爆炸极限范围内的混合物 叫作爆炸性混合物 形成爆炸性混合物的物质 叫作爆炸性物质 爆炸性物质按照以往的习惯分为三类 类 矿井类甲烷 类 爆炸性气体 蒸气 类 爆炸性粉尘 纤维 1 直接与空气混合形成爆炸性混合物 1 可燃性气体 2 可燃性蒸气或薄雾易燃液体 如汽油 煤油等 和可燃液体 如重柴油 重油等 在室温或温度升高时 能够蒸发出可燃性蒸气或薄雾 3 可燃性粉尘和爆炸性粉尘可燃性粉尘包括可燃性导电粉尘和可燃性非导电粉尘两类 可燃性导电粉尘主要有 石墨 碳黑 焦炭 煤 铁 锌 钛等 可燃性非导电粉尘主要是 聚乙烯 苯酚树脂 小麦 玉米 砂糖 染料 米糠 硫磺等粉尘 爆炸性粉尘主要是 镁 铝 铝青铜等粉尘 粉尘爆炸的过程是受热 分解 混合 燃烧 传播的过程 可以划分为四步 粒子表面接受热能 表面温度上升 粒子表面的分子热分解或干馏成为气体排放在粒子周围 该气体与空气混合成为爆炸性混合气体 着火产生火焰 火焰产生的热量 加速粉粒的分解 放出可燃气体与空气混合着火 并激烈反应 传播 产生光 声和冲击波 形成爆炸 4 可燃性纤维可燃性纤维是指能与空气中的氧起发热反应而燃烧的纤维 如亚麻纤维 包括有粉尘 木质素纤维 人造毛纤维 棉花纤维 丝纤维 毛纤维等 爆炸的必要条件是必须呈悬浮状 称云状 而且纤维必须是松散的状态 2 间接与空气形成爆炸性混合物有些物质与空气接触不能直接形成爆炸性混合物 但当其与水 空气 热源 氧化剂作用时 可以反应分解释放出可燃性气体或可燃性蒸气 继而与空气形成爆炸性混合物 遇火 热 源 即发生爆炸 如 电石 电影胶片等 四 爆炸的过程 1 爆炸性混合物的形成阶段 即燃爆开始阶段 2 链锁反应阶段 即爆炸范围扩大与爆炸威力升级阶段 3 爆炸完成阶段 即爆炸造成灾害性的破坏后果 五 爆炸极限1 定义可燃物质 可燃气体 蒸气 薄雾 粉尘或纤维 与空气 或氧气 氧化剂 均匀混合形成爆炸性混合物 只要当其浓度达到一定范围内时 遇到明火或一定的引爆能量才会发生爆炸 这个浓度范围称为爆炸极限 或爆炸浓度极限 通常 把形成爆炸性混合物的最低浓度叫作爆炸浓度下限 最高浓度叫爆炸浓度上限 上 下限之间称为爆炸浓度范围 2 易燃气体 易燃液体的蒸气的爆炸极限易燃气体 或蒸气的爆炸极限是以其在混合物中所占体积的百分比 来表示的 比如氢气与空气混合物的爆炸极限为4 1 75 表2 3易燃气体与空气或氧气混合的爆炸极限范围 如果可燃性气体 可燃蒸气在空气中浓度低于爆炸下限 遇到明火既不会爆炸 也不会燃烧 若混合物浓度高于爆炸上限遇明火 虽然不会爆炸 但接触空气却能燃烧 研究表明 当可燃物浓度大致相当于反应当量浓度时 具有最大的爆炸威力 如一氧化碳与空气混合反应时的当量浓度为29 5 乙炔在氧气中反应的当量浓度为28 6 这时具有最大爆炸压力 3 可燃性液体的爆炸极限一是以可燃蒸气的爆炸浓度极限表示 用体积百分数表示 有上 下限之分 二是以可燃性液体的爆炸温度极限 表示 也有上 下限之分 例如酒精的爆炸温度极限为11 40 与此相对应的爆炸浓度极限为3 5 18 4 爆炸性粉尘 可燃性粉尘和可燃性纤维的爆炸极限爆炸性粉尘 可燃性粉尘和纤维的爆炸极限是以其混合物中所占体积的重量比 g m3 来表示的 爆炸性粉尘 可燃性粉尘和可燃性纤维与空气混合形成的爆炸性混合物 也具有爆炸的下限和上限 通常是以爆炸下限来表示粉尘和纤维混合物的爆炸危险性 比如煤粉的爆炸下限为35g m3 木粉的爆炸下限为40g m3 铝粉的爆炸下限为25 40g m3 5 影响爆炸极限的因素 环境温度和混合物的原始温度越高 爆炸极限范围越大 爆炸性混合物压力越高 爆炸极限范围越大 混合物中含氧量越高 爆炸极限范围越大 反之 越小 所以 同一种可燃性气体与氧气混合比与空气混合的爆炸范围大得多 惰性气体含量增加时 爆炸极限范围缩小 爆炸性混合物容器直径越小 爆炸极限范围缩小 爆炸危险性降低 六 化学性爆炸可燃物质产生化学性爆炸必须同时具备以下三个条件 且三个条件共同作用 1 必须有可燃物质存在 包括可燃气体 燃性液体的蒸气或薄雾 可燃性粉尘和爆炸性粉尘 可燃性纤维等 2 可燃物质与空气 或氧气 混合 形成爆炸性混合物并达到爆炸极限 3 必须有足够引燃爆炸性混合物的引爆能量 辅助条件 有限的密封空间 引爆能源包括 明火火源 火花 烟花 电火焊 高温热体等 机械能 摩擦 撞击 冲击 绝热压缩等 高温热体热能 蒸汽管道 焊件 锻件及炉体等 化学能 化学反应放出能量 电能 交直流电火花及电弧 静电火花 雷电能量等 光能 太阳光 激光等 宇宙射线 放射线的高速粒子束和电磁波能量 原子弹 炮弹 炸药等爆炸的冲击波能量等 七 爆炸性混合物危险程度及分级分组1 爆炸性混合物的危险程度规律 1 爆炸性混合物的爆炸极限范围越大 爆炸的几率和危险性越大 例如 氢气的爆炸极限范围是4 1 75 爆炸危险度为17 3 硫化氢的爆炸极限范围4 44 爆炸危险度为10 因此硫化氢爆炸危险性小于氢气 另外 爆炸浓度下限越低的物质 形成爆炸性混合物越容易 如原油的爆炸浓度下限为1 1 氨的爆炸浓度下限为15 0 因此 原油蒸气的爆炸性混合物 更容易发生爆炸 煤粉的爆炸浓度下限为35g m3 铁粉的爆炸浓度下限为120g m3 因此 煤粉爆炸危险性远大于铁粉 2 同一种爆炸性混合物 温度越高 压力越大 含氧量越高 惰性气体含量越少 火源能量越大时 爆炸的危险性越大 爆炸的威力越大 3 爆炸性混合物的危险程度与其出现的频度和持续时间有直接关系 爆炸性混合物连续 频繁出现 且出现时间越长 其危险程度越高 4 形成爆炸性混合物的燃爆物质数量越多 其危险程度越高 5 扩散系数越大 膨胀系数越大 自燃点越低 爆炸的危险性越大 6 可燃粉尘和纤维的爆炸性混合物 其燃烧热值越高 燃烧速度越快 粉尘粒度越细 粉尘湿度越小 氧气含量越多 可燃气体含量越大 挥发性物质含量越大 灰尘含量越小 温度升高和压力增加 爆炸的危险性越大 7 可燃性液体的闪点越低 粘度越低 膨胀系数越大 电阻率越大 爆炸的危险性越大 2 爆炸性混合物的分级分组 自学 1 按照试验间隙分级 2 按照引燃温度高低分级 3 按照最大安全间隙 MESG 和最小点燃电流比 MICR 分级 3 最小着火能量实验表明 爆炸性混合物的引爆需要一定的着火能量 称为最小着火能量 每一种爆炸性混合物 都有一个引起爆炸的最小着火能量 低于最小着火能量 混合物就不会爆炸 而最小着火能量越低的物质愈容易被引爆 表2 10可燃蒸气和气体的着火能量和混合浓度 表2 11可燃粉尘的燃爆特性 八 爆炸与燃烧的比较 1 爆炸 化学性爆炸 与燃烧的本质是相同的 均属物质的氧化反应 都能发光 发热并发出声音 2 爆炸和燃烧都可以用连锁反应理论来解释 因此 同一种物质在一种条件下可以发生燃烧 在另一种条件下可能产生爆炸 如汽油在敞口容器里可以燃烧 在闭口容器里则发生爆炸 3 爆炸比燃烧化学反应激烈 速度快得多 爆炸比燃烧具有瞬时性 复杂性和严重性 爆炸在瞬间释放出巨大的能量 产生巨大的冲击波 并伴随有强光和强声 九 防爆理论与防爆技术 简介 1 在工艺的设计 安装和生产中应消除和避免可燃性气体 液体 粉尘 纤维向外泄漏或向内泄漏 积聚 以防形成爆炸性混合