燃爆 PPT课件

防火防爆安全技术,李万川大学讲师一级安全评价师注册安全工程师四川省、成都市安全生产专家,1,近8年来我国化工企业发生较大及其以上级别事故次数较多的类型依次是:其他爆炸,中毒与窒息,容器爆炸,火灾和高处坠落。按事故发生次数分:工艺34.45%,施工作业18.49%,检修12.61%,储存8.40%,清理7.56%,试生产或调试4.20%,运输装卸1.68%,气体充装1.68%,未知10.92%。,2,按死亡人数:工艺35.69%,施工作业17.25%,检修10.59%,储存8.63%,清理5.49,试生产或调试5.10,气体充装3.14%,运输装卸1.57%,未知12.55%。在生产环节中,生产工艺中发生事故的概率较高,并且死亡人数约占到生产环节死亡总人数的36%。从统计中发现,施工作业、检修与清理这3项非生产性操作发生事故的概率仅次于生产工艺,三者发生事故的比重之和同样约占36%。,3,重特大火灾具有明显的时间、季节性特点，即一季度最多，春冬两季最严重，2月、12月最集中。这主要是气候因素与火灾的发生率有一定的相关性。如春季天干物燥，火灾发生较多；冬季天气寒冷，生产、生活用火用电增多，火灾隐患突出，火灾发生较多。,4,5,6,化工企业事故发生率最高的是反应容器,如反应釜、中和釜、发生炉等设备。该类设备主要用于完成化学反应,反应条件的要求较为苛刻,往往需要在高温、高压下进行。另外,化学合成过程中很多反应(如氧化反应、氯化反应、硝化反应、水合反应)都是放热反应,其反应过程中产生的热量如果不及时转移,易形成过热现象,而导致事故的发生。在所统计的109起事故中,其中纯火灾事故仅有10起,其余99起为物理爆炸、化学爆炸、物理(化学)爆炸引发火灾、火灾引发爆炸事故,这表明由于系统介质、工艺的特点,爆炸成为化工生产、经营过程的主要危险。,7,在统计的64起事故中,有机物占51起,无机物13起,其中无机物事故中,蒸气超压爆炸事故较为常见。从介质的相态上考虑,工业过程火灾爆炸事故介质以液相和气相为主。,8,一燃烧与火灾,燃烧是剧烈的放热发光的氧化反应。燃烧反应属于放热反应，大多数是发生在二种物质之间，这时一种物质称为助燃性物质，另一种物质称为可燃性物质。燃烧和火焰,9,燃烧或是爆炸都要经过下面两个过程：（1）局部的急剧反应带的产生（发火过程）。（2）上述反应带向未反应部分传播（传播过程）。发火过程：是由于热、光、电（火花放电）、绝热压缩等从系统外部给予能量而产生的第一次活化过程；传播过程：是由于发火过程给予的能量，从而使局部发生的反应带（火焰）放出能量而引起的第二活化过程。,10,在每一瞬间，尚未发生反应的区域和已经反应的区域被一狭窄的正在进行反应的混合物层隔开，这个混合物层就称为火焰阵面。火焰传播的每一瞬间，反应在靠近火焰阵面极薄的一层进行，而且在未反应区和火焰阵面前，还有一个极薄的加热层。火焰传播速度与可燃混合物的物理化学性质（反应热量、成分、导热性质、热容）、外界压力有密切的关系。,11,一般可燃物质燃烧并非物质本身在燃烧，而是物质受热分解出的可燃气体在空气中燃烧。可燃物质的燃烧多在气态下进行。气体最容易燃烧,其燃烧所需热量只用于本身的氧化分解，并使其达到燃点。液体在火源作用下，首先使其蒸发成蒸气，然后蒸气氧化分解进行燃烧。简单物质硫、磷等，受热时首先熔化，然后蒸发变成蒸气进行燃烧。复杂物质，在受热时首先分解为物质组成部分，生成气态和液态产物而燃烧。,12,引燃和继续燃烧的要素是由燃料（蒸气），空气（氧气）和热（至发火温度）所组成。,13,防火当中，引燃温度或引燃源是重要的。灭火当中，只有用除去或缩小三角形的其它边的两边或一边，才能使燃烧停止。只有打破特定物料蒸气和空气的比率使其在可燃范围之外，火才能够被扑灭。这可以通过缩小氧气空气边或缩小燃烧蒸气边来完成。当这两条边的任一条被消除或足够的缩短，则第三边也就随之消失。出于灭火需要，应得知蒸汽压，以便判断是采用降低蒸汽量还是降低空气量来达到灭火的目的。,14,闪点-18低闪点液体-18闪点23中闪点液体23闪点61高闪点液体爆炸范围”是指可燃性蒸气或气体在空气中的混合物的各种浓度(通常以蒸气对空气的体积百分数表示)，当此种混合物引燃后，将发生火花或火焰的传播。,15,燃烧波（爆燃波）可燃性气体和助燃性气体的混合物叫做爆炸性混合气体。将它点火时就产生叫做燃烧波的局部剧烈反应带(火焰)，它在各个混合系中以特有的速度传播至混合气体中。不管混合气体是静止的还是流动的，当其速度比燃烧波传播速度慢时，燃烧波就以着火位置为中心向四面八方传播开去。这种现象如果发生在密闭容器或者闭塞的地方时，几乎是瞬间放出的燃烧热，使得燃烧产生的气体膨胀，产生高压，直至破坏器物，这就是所谓的气体爆炸。,16,爆轰波管内的爆炸性混合气体中传播的火焰(燃烧波)速度，是它本身的传播速度和已燃气体的膨胀引起的气体流动速度之和，因此发火后的速度逐渐增大。在某种条件下火焰进行了一定距离之后，其速度突然急剧增大，最后可达到10003500米/秒之间。这是由于已燃气体的膨胀，在火焰的前方产生的压缩波终于成长为冲击波。火焰本身的传播速度(相对于静止气体的传播速度)超过末燃气体中的音速，这种现象称为爆轰，此时的火焰称为爆轰波。,17,闪点就是液体在空气中或在液面附近产生蒸气，其浓度足够被点燃时的最低温度。如果可燃性液体温度高于它的闪点时，随时有接触火源而被点燃的危险。燃点某物质能维持燃烧的最低温度称为该物质的燃点或着火点。无论是固体、液体或气体的燃烧一般都是气体燃烧。燃点就是固体或液体能够产生足够蒸气时的最低温度。,18,自燃点即自燃温度，是指物质在没有火焰、电火花等火源作用下，于空气或氧气中被加热而引起燃烧、爆炸的最低温度。自燃点不是物质的固有的常数，和闪点是根本不同的。,19,爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化。爆炸的一个重要特点：是大量能量在有限的体积内突然释放或急骤转化。爆炸的一个显著的外部特征：是由于介质受振动而发生一定的音响效应。一般将爆炸现象区分为两个阶段：先是将某种形式的能量以一定的方式转变为原物质或产物的压缩能；随后物质由压缩态膨胀，在膨胀过程中作机械功，进而引起附近介质的变形、破坏和移动。,20,爆炸现象的特征：1爆炸过程的快速性；2爆炸点附近压力急剧升高，多数爆炸伴有温度升高；3周围介质发生震动或邻近的物质遭到破坏。物理爆炸的能量主要来自于压缩能、相变能、运动能、流体能、热能和电能等。化学爆炸的能量主要来自于化学反应能。化学爆炸变化的过程和能力取决于反应的放热性、反应的快速性和生成气体产物。,21,二触发能量及其控制,2.1触发能量2.1.1触发能量特点含能材料和高能材料以及物系爆炸的触发能量形式是多种多样的。它们对机械(撞击、摩擦)、冲击、热、明火、化学等外界作用敏感，易被它们引发。凡是引起爆炸，其触发能量必须满足最低能量要求。最小点火能量除决定于可燃气的化学组成与结构外，还和浓度、温度、压力等条件有关。,22,2.1.2工业过程常见的触发能量1明火：生产火、非生产火、火炉、干燥装置、烟筒、烟道2摩擦与撞击代替铁制工具的有用铍铜合金做成的锤、管钳、扳手、螺丝刀、钳子、铲、镐等。3高温表面4自行发热5绝热压缩,23,6电火花狭义的电火花是指两个带电物体彼此之间极为接近，电流通过电体的间隙的放电。这也适用于静电火花，包括雷电。根据放电原理，把电火花分为如下三种：（1）高电压的火花放电，当电极带高电压时，在电极周围部分空气绝缘被破坏，产生电晕放电，当电压继续升高时出现火花放电。（2）短时间的弧光放电，是指在开闭回路，断开配线、接触不良、短路、漏电、打坏灯泡等情况下发生的极短时间内的弧光放电。（3）接点上的微弱火花，是指在自动控制用的继电器接点上，或在电动机整流子或滑环等器件上，即使在低压情况下，随着接点的开闭，仍然产生用肉眼能看得见的微小的火花。,24,2.2气相燃烧系的临界条件及最小点火能量,气相燃烧系是指可燃性气体、蒸气或粉尘同空气的混合物（粉尘情况下不是气相均匀系）。这种燃烧系有其发火过程和传播过程的必要条件。2.2.1气相燃烧系发火、传播条件发火条件与从反应系外所给予能量的种类、大小和所给予的方法有关，通常为引起爆炸所使用的能量有热、光、电（火花放电）和绝热压缩等。当它们的能量分别高于某个临界值时，爆炸就发生。,25,2.2.2气相燃烧系的最小点火能量最小点火能量使爆炸性的气相着火所需要能量的最小值。最小点火能量可采用电容火花放电法、接点脱离放电法、金属线融断法等测定。点火方法不同，所得到的值往往产生很大的差异。电容火花放电法给予的能量可按下式简单计算：,26,2.2.3可燃性气体以及蒸气-空气系的最小点火能量除了氢、乙炔等少数物质以外,许多可燃性气体以及蒸气空气系的最小点火能量在化学当量组成时，都在0.1-0.7毫焦耳。在氧气中这个值大大降低，为在空气中的1/100-1/200。爆炸下限和爆炸上限附近的组成，点火能量较大。点火能源对爆炸极限的影响较大，在测量爆炸极限时，作为点火能源的火花放电能量需要足够大，一般在10焦耳才行。,27,2.2.4难燃性气体及蒸气-空气系的最小点火能量在空气中难燃性气体以及蒸气的最小点火能量，在化学当量比例附近的组成下，其最小值都在毫焦耳以下，但是，一般比较难燃烧的物质点火能量大。卤化碳氢化合物，随着其分子中的卤素原子数的增加，逐渐失去燃烧性，并且卤素原子量越大这种倾向越强.,28,2.2.5可燃性粉尘-空气系的最小点火能量适当密度的某种粉体悬浮于空气中，当给予它们点火能量时，便会爆炸。通常不当作可燃物的小麦粉、淀粉、砂糖等以及认为没有自持燃烧可能性的块状金属、合成树脂、肥皂等的粉末、粉尘都会发生爆炸。一般粉尘的爆炸下限为20-45毫克/升，上限浓度可推想为100-500毫克/升左右。它们最小点火能量在10-80毫焦耳范围内，通常的静电放电火花就足以达到发火值。粉尘的最小点火能量几乎不受其悬浮浓度的影响，但是受粉尘粒子直径的影响相当大，一般粒子越细小，其点火能量越小。,29,2.2.6分解爆炸性气体的最小点火能量以分解爆炸性气体乙炔为例：乙炔在加压下特别不稳定，在这种条件下将会发生剧烈的分解爆炸。在低压下点火能量相当大，所以难于点火（2个绝对压力下约10焦耳），但是随着压力的增加，点火能量就减小。,30,2.3火焰蔓延极限有爆炸性混合气体的容器，如果分离为两部分，只是中间金属有缝隙，在其中一部分的混合气体上点燃时，是否在另一部分的混合气体也会点燃？一般把缝隙长度用L表示，缝隙宽度用G表示。如果用间隙防止火焰蔓延时，用实验方法对一定L，得出最大允许宽度G，这就叫做火焰蔓延极限。比如，L=25毫米时，甲烷在G=1.2毫米以内不能点燃，但氢气在G=0.2毫米情况下就能点燃。同时L变大时，G也取较大值。,31,2.4燃烧（爆炸）极限理论2.4.1爆炸极限理论可燃性气体或蒸气与空气组成的混合物，并不是在任何混合比例下都是可燃或可爆的，且混合比例不同，燃烧的速度也不同。当混合物中可燃气体含量接近于化学计算量时（即理论上完全燃烧时该物质的含量），燃烧最快或最剧烈。爆炸下限（或称为着火下限）可燃性气体或蒸气在空气中刚足以使火焰蔓延的最低浓度。爆炸上限（或称为着火上限）刚足以使火焰蔓延的最高浓度。,32,浓度在下限以下及上限以上的混合物不会着火或爆炸。爆炸下限与可燃性气体的燃烧热近乎成反比。也就是说，分子燃烧热越大，下限则越低。2.4.2影响炸极限的主要因素：1原始温度温度对爆炸极限的影响是随爆炸极限的测定方法差异而不同，爆炸性混合物的原始温度越高，则爆炸极限范围越大，即爆炸下限降低，爆炸上限增高。,33,爆炸范围随温度的升高而扩大，其变化接近直线。当初温度降低时，上下限互相靠近；当温度达到某一临界值时，上下限互相重合。由于系统温度升高，其分子内能增加，使原来不燃或难燃的混合物成为可燃、可爆系统。所以温度升高使爆炸危险性增大。,34,2.原始压力混合物的原始压力对爆炸极限的影响，在几个大气压下不怎么明显，在增压情况下有明显的影响。一般说来压力增大，爆炸极限扩大。这是因为系统压力增高，其分子间距更为接近，碰撞几率增高，因此使燃烧反应更为容易进行。压力降低，则爆炸极限范围缩小，待压力降至某值时，其下限与上限重合。我们将此时的最低压力称为爆炸的临界压力。若压力降至临界压力以下，系统便不成为爆炸系统。对于密闭容器内，进行减压（负压）操作，对安全生产是有利的。,35,3.惰性介质及杂质若混合物中所含的惰性气体的百分数增加，爆炸极限的范围也缩小，惰性气体的浓度提高到某一数值可以使混合物变成不能爆炸。惰性气体对上限的影响大于对下限的影响。,36,4.容器充装容器的材质、尺寸等对物质的爆炸极限均有影响。5.能源：火花的能量、热表面和面积、火源与混合物的接触时间等，对爆炸极限均有一定影响。,37,2.5各种条件下的爆炸极限及计算1求出化学计算浓度后进行近似计算从可燃气体在空气中完全燃烧的公式，求出化学计算浓度C0（%），然后从下列近似公式算出爆炸下限浓度L下（%）。这个公式适用于以石蜡烃为主的几乎所有有机可燃气体，但不适用于无机可燃气体。,38,2.利用闪点进行计算液面附近的蒸气浓度正好达到蒸气的爆炸下限浓度，则此时的温度就是闪点。易燃液体闪点和上限处闪点之间的温度范围叫做危险温度范围。乙醇、甲醇等夏季危险苯、乙酸乙酯等冬季危险丁醇、丙酮等相对安全,39,3两种以上可燃气体或蒸气混合物的爆炸极限理查特里认为，复杂组成可燃气体或蒸气混合物爆炸极限，可根据各组分已知的爆炸极限求之。该计算适用于各组分间不反应，且燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。,40,2.6粉尘爆炸的特点a粉尘爆炸发生爆炸反应的机理不同。b粉尘爆炸反应速度与压力比可燃气体要小，但它能量密度大、持续时间及反应带较长，爆炸能量总的来说较大，破坏力强。C易引起二次爆炸和中毒。d粉尘爆炸也存在着一定的爆炸极限浓度，最小点火能量，惰性物质或氧的极限浓度，最大爆炸压力及压力上升速度等性质，并受到多种因素的影响。,41,2.7静电火花能量2.7.1静电特点静电荷积累条件液体静电控制（1）控制流速（2）防止喷溅（3）避免混入第二相杂质（4）不允许存在不接地的导电性漂浮物（5）检尺、采样等,42,通常采用以下一些措施防止产生静电或消除静电：（1）增湿（2）接地（3）涂层（4）包覆（5）导电橡胶,43,三消防设施及建筑灭火器,3.1灭火器配置场所的危险等级建筑按其火灾危险性、可燃物数量、火灾蔓延速度以及扑救难易程度划分为严重危险级、中危险级、轻危险级。3.2灭火器配里场所的火灾种类火灾种类根据物质及其燃烧特性分为A类火灾、B类火灾、C类火灾、D类火灾和带电火灾。实际工作中很多商场、办公楼等A类火灾场所却选用了B、C类干粉灭火器,往往造成关键时候不能有效发挥作用,或造成不必要的污染。,44,3.3灭火器配置设计的计算单元灭火器配置设计的计算单元应按下列规定划分:(1)当一个楼层或一个水平防火分区内各场所的危险等级和火灾种类相同时,可将其作为一个计算单元。(2)当一个楼层或一个水平防火分区内各场所的危险等级和火灾种类不相同时,应将其分别作为不同的计算单元。(3)同一计算单元不得跨越防火分区和楼层。对这条规范的理解,简单的说,就是只要楼层、防火分区、火灾种类、危险等级这4个因素中有一个不相同,就应划分为不同的防火分区。,45,3.4各单元所需灭火级别灭火器配置场所所需的灭火级别可按式(1)简化计算:Q一CS(1)式中:C系数,见表1;Q灭火器配置场所所需的灭火器级别,A或B;6S灭火器配置场所的保护面积,m,。,46,47,3.5各单元灭火器的设置点灭火器的设置点应根据灭火器最大保护距离确定,A类或B类火灾配置场所灭火器的最大保护距离见表2：,48,3.6灭火器设置点的灭火级别灭火器设置点所需要的灭火级别应按式(2)计算:Qe=Q/N(2)式中