防爆安全-第2章：燃烧与爆炸基本知识

1、课程内容课程内容 基础篇 第1章：工厂/设施防爆安 全概要 第第2 2章：燃烧与爆炸基本章：燃烧与爆炸基本 知识知识 第3章：危险场所区域划 分 第4章：点火源分析 第5章：电气防爆 第6章：防爆安全装置 应用篇 第7章：危险场所静电防 护 第8章：危险化学品防爆 第9章：石油化工及粉尘 防爆 第10章：防爆电气现场检 查与诊断 第11章：防爆安全档案 第12章：爆炸事故处理 液化气泄漏闪爆事故液化气泄漏闪爆事故 2006年11月17日凌晨3点58分 ，大连市甘井子区山日街60 号居民楼一户住宅发生液化 气泄漏闪爆事故，共造成9人 死亡1人重伤，为居民家中民 用液化气泄漏引起。 闪爆是指可燃气

2、体达到一定 浓度后遇明火引发的爆炸。 煤电公司职工医院爆炸煤电公司职工医院爆炸 2006年4月10日发生在轩岗公 司职工医院的爆炸事故，原 因是由于王晋生等人非法购 买、储存的自制炸药自燃自 爆而引起的。炸药数量约为 两吨以上。造成30人死亡， 40余人重伤。 日本里氏日本里氏9 9级大地震级大地震 燃烧与爆炸燃烧与爆炸物质的燃烧物质的燃烧 燃烧的定义：燃烧的定义： 物质发生强烈的氧化还原反应，同时发出热和光的现象称为物质发生强烈的氧化还原反应，同时发出热和光的现象称为 燃烧。它具有发光、发热、生成新物质三个特征。最常见最燃烧。它具有发光、发热、生成新物质三个特征。最常见最 普遍的燃烧现象是可

3、燃物在空气或氧气中的燃烧。普遍的燃烧现象是可燃物在空气或氧气中的燃烧。 燃烧必须同时具备三个条件：燃烧必须同时具备三个条件：可燃物、助燃物、着火源可燃物、助燃物、着火源。 每一个条件要有一定的每一个条件要有一定的量量，相互作用，燃烧才能发生。，相互作用，燃烧才能发生。 燃烧与爆炸燃烧与爆炸燃烧三要素燃烧三要素 凡能帮助和维持燃烧的物质，均称为助燃物。常凡能帮助和维持燃烧的物质，均称为助燃物。常 见的助燃物是空气和氧气以及氯气和氯酸钾等氧见的助燃物是空气和氧气以及氯气和氯酸钾等氧 化剂。化剂。 助燃物助燃物 凡能与空气中的凡能与空气中的 氧或氧化剂起剧氧或氧化剂起剧 烈反应的物质，烈反应的物质，

4、 克燃物包括：可克燃物包括：可 燃固体、可燃液燃固体、可燃液 体、可燃气体。体、可燃气体。 凡能引起可燃凡能引起可燃 物质燃烧的的物质燃烧的的 能源，统称着能源，统称着 火源，包括：火源，包括： 明火、电火花、明火、电火花、 摩擦与撞击高摩擦与撞击高 温体、雷击等。温体、雷击等。 物质燃烧三要素物质燃烧三要素 可燃物可燃物点火源点火源 燃烧与爆炸燃烧与爆炸物质的燃烧过程物质的燃烧过程 固体固体液体液体气体气体 熔化蒸发熔化蒸发蒸发蒸发 氧氧 化化 分分 解解 燃燃 烧烧 着着 火火 物物 质质 的的 燃燃 烧烧 过过 程程 燃烧过程：燃烧过程： 可燃物质状态不同，燃烧过程也不同。可燃物质状态不

5、同，燃烧过程也不同。 燃烧与爆炸燃烧与爆炸燃烧类型燃烧类型 燃烧类型燃烧类型 闪燃闪燃着火着火自燃自燃 在一定温度温度下在一定温度温度下, , 可燃液体表面所产可燃液体表面所产 生的蒸气与空气形生的蒸气与空气形 成混合物成混合物, ,遇火源产遇火源产 生瞬燃。生瞬燃。 极易发生爆炸！极易发生爆炸！ 在空气充足的条件在空气充足的条件 下下, ,当可燃物质达当可燃物质达 到某一温度时到某一温度时, ,与与 火源接触发生燃烧火源接触发生燃烧 可燃物质不需要接可燃物质不需要接 触火源触火源, ,便能自行便能自行 着火的现象称为自着火的现象称为自 燃燃 当在特定的条件下，燃烧就会升级为爆炸！当在特定的条

6、件下，燃烧就会升级为爆炸！ 物质的爆炸物质的爆炸 爆炸的定义：爆炸的定义： 物质由一种状态迅速地转变为另一种状态，并瞬间以机械功物质由一种状态迅速地转变为另一种状态，并瞬间以机械功 的形式放出大量能量的现象，称为爆炸。爆炸时由于压力急的形式放出大量能量的现象，称为爆炸。爆炸时由于压力急 剧上升而对周围物体产生破坏作用，爆炸的特点是具有破坏剧上升而对周围物体产生破坏作用，爆炸的特点是具有破坏 力、产生爆炸声和冲击波。力、产生爆炸声和冲击波。 爆炸的分类：爆炸的分类： 常见的爆炸可分为物理性爆炸和化学性爆炸两类，如下所示常见的爆炸可分为物理性爆炸和化学性爆炸两类，如下所示 。 爆炸分类图爆炸分类图

7、 常见的爆炸常见的爆炸 物理性爆炸物理性爆炸化学性爆炸化学性爆炸 由物理因素如状态、温度、由物理因素如状态、温度、 压力等变化而引起的爆炸压力等变化而引起的爆炸 物质发生激烈的化学反应，使物质发生激烈的化学反应，使 压力急剧上升而一起的爆炸压力急剧上升而一起的爆炸 爆炸前后物质的性质爆炸前后物质的性质 和化学成分均不改变和化学成分均不改变 爆炸前后物质的性质爆炸前后物质的性质 和化学成分均发生了根本变化和化学成分均发生了根本变化 压力容器、气瓶、锅炉压力容器、气瓶、锅炉 等超压发生的爆炸等超压发生的爆炸 简单分解爆炸简单分解爆炸复杂分解爆炸复杂分解爆炸 爆炸性混合物爆炸性混合物 的爆炸的爆炸

8、爆炸所需热量是爆炸所需热量是 由爆炸物本身分由爆炸物本身分 解产生的，不发解产生的，不发 生燃烧反应，如生燃烧反应，如 三氯化氮等具有三氯化氮等具有 不稳定结构的物不稳定结构的物 质。质。 爆炸时伴有燃爆炸时伴有燃 烧反应，燃烧烧反应，燃烧 所需的氧是由所需的氧是由 其本身分解时其本身分解时 供给，所有炸供给，所有炸 药均属此类。药均属此类。 可燃气体、蒸可燃气体、蒸 气、薄雾、粉气、薄雾、粉 尘或纤维状物尘或纤维状物 质等与空气混质等与空气混 合成一定比例合成一定比例 ，遇火源引起，遇火源引起 的爆炸。的爆炸。 爆炸分类图爆炸分类图 爆炸机理爆炸机理 本质是本质是“气体压力的急剧升高气体压力

9、的急剧升高”。 爆炸现象的特征可以从内部内部和和外部外部两方面说明： 外部特征是：外部特征是：爆炸将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，在膨胀过程中做机械功，进而引 起附件介质的变形、破坏和移动，同时由于介质受振动而发生一 定的声响效应。 内部特征是：内部特征是：大量气体和能量在有限的体积内突然释放或急剧转 化，造成高温高压等非同寻常状态对邻近介质形成急剧的压力突 跃和随后的复杂运动，显示出不同寻常的移动或机械破坏效应。 爆炸发生的条件爆炸发生的条件 发生爆炸同时具备下面5个条件： 1、可燃物； 2、助燃物； 3、可燃物与助燃物均匀混合； 4、混合物处于相对封闭

10、空间内； 5、足够能量的点火源。 爆炸与燃烧的关系爆炸与燃烧的关系 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 闪闪 点点(flash point)(flash point)： 易燃、可燃液体（包括具有升华性的可燃固体）表面挥发的易燃、可燃液体（包括具有升华性的可燃固体）表面挥发的 蒸气与空气形成的混合气，当火源接近时会产生瞬间燃烧。蒸气与空气形成的混合气，当火源接近时会产生瞬间燃烧。 这种现象称为闪燃。引起闪燃的最低温度称闪点。当可燃液这种现象称为闪燃。引起闪燃的最低温度称闪点。当可燃液 体温度高于其闪点时则随时都有被火焰点燃的危险。体温度高于其闪点时则随时都有被火焰点燃的危险。 闪点是评

11、定可燃液体火灾爆炸危险性的主要标志。闪点是评定可燃液体火灾爆炸危险性的主要标志。 就火灾和爆炸来说，就火灾和爆炸来说，化学品的闪点越低，危险性越大！化学品的闪点越低，危险性越大！ 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 燃燃 点点(ignition point)(ignition point)： 可燃物质在空气充足条件下，达到某一温度与火焰接触即行可燃物质在空气充足条件下，达到某一温度与火焰接触即行 着火（出现火焰或灼热发光），并在移去火焰之后仍能继续着火（出现火焰或灼热发光），并在移去火焰之后仍能继续 燃烧的最低温度称为该物质的燃点或着火点。燃烧的最低温度称为该物质的燃点或着火点。 易

12、燃液体的燃点，约高于其闪点易燃液体的燃点，约高于其闪点1 1 55。 自燃点自燃点(autogenous ignition temperature)(autogenous ignition temperature)： 指可燃物质在没有火焰、电火花等明火源的作用下，由于本指可燃物质在没有火焰、电火花等明火源的作用下，由于本 身受空气氧化而放出热量，或受外界温度、湿度影响使其温身受空气氧化而放出热量，或受外界温度、湿度影响使其温 度升高而引起燃烧的最低温度称为自燃点（或引燃温度）。度升高而引起燃烧的最低温度称为自燃点（或引燃温度）。 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 自燃有两种情况：自

13、燃有两种情况： 受热自燃受热自燃：可燃物在外部热源作用下温度升高，达到自燃点：可燃物在外部热源作用下温度升高，达到自燃点 而自行燃烧。而自行燃烧。 自热自燃自热自燃：可燃物在无外部热源影响下，其内部发生物理的：可燃物在无外部热源影响下，其内部发生物理的 、化学的或生化过程而产生热量，并经长时间积累达到该物、化学的或生化过程而产生热量，并经长时间积累达到该物 质的自燃点而自行燃烧的现象。自热自燃是化工产品贮存运质的自燃点而自行燃烧的现象。自热自燃是化工产品贮存运 输中较常见的现象，危害性极大。输中较常见的现象，危害性极大。 自燃点越低，自燃的危害性越大！自燃点越低，自燃的危害性越大！ 火灾爆炸危

14、险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 爆炸极限爆炸极限(explosion (explosion range)range)： 可燃气体、可燃液体蒸气或可燃可燃气体、可燃液体蒸气或可燃 粉尘与空气混合并达到一定浓度粉尘与空气混合并达到一定浓度 时，遇火源就会燃烧或爆炸。这时，遇火源就会燃烧或爆炸。这 个遇火源能够发生燃烧或爆炸的个遇火源能够发生燃烧或爆炸的 浓度范围，称为浓度范围，称为爆炸极限爆炸极限。通常。通常 用可燃气体在空气中的体积百分用可燃气体在空气中的体积百分 比（）表示。比（）表示。 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 爆炸极限爆炸极限(explosion range)(ex

15、plosion range)： 说明：说明：可燃气体、可燃液体蒸气或可燃粉尘与空气的混合物可燃气体、可燃液体蒸气或可燃粉尘与空气的混合物 ，并不是在任何混合比例下都发生燃烧或爆炸的，而是有一，并不是在任何混合比例下都发生燃烧或爆炸的，而是有一 个浓度范围，即有一个个浓度范围，即有一个最低浓度最低浓度爆炸下限爆炸下限，和一个，和一个最高最高 浓度浓度爆炸上限爆炸上限。只有在这两个浓度之间，才有爆炸危险。只有在这两个浓度之间，才有爆炸危险 。爆炸极限是在常温、常压等标准条件下测定出来的，这一。爆炸极限是在常温、常压等标准条件下测定出来的，这一 范围随着温度、压力的变化而有变化。范围随着温度、压力的

16、变化而有变化。 爆炸极限范围越宽，下限越低，爆炸危险性也就越大！爆炸极限范围越宽，下限越低，爆炸危险性也就越大！ 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 21 1 xx H x 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 爆炸极限的实用意义爆炸极限的实用意义 在认识爆炸极限规律之后，就可以做到以下几个方面： 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 爆炸极限的影响因素 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 初始温度升高初始温度升高爆极限范围增大爆极限范围增大爆炸爆炸 下限降低，上限增高下限降低，上限增高 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 火灾爆炸危险性评价指标火

17、灾爆炸危险性评价指标 初始压力 初始压力对爆炸极限有影响，在高压下影响比较明显，但情 况比较复杂，必须实测。 一般来说，压力增高，爆炸极限范围扩大。因为压力增高， 使分子间距缩小，碰撞几率增高，使烧燃反应更为容易。 从实验得知：压力增高时，爆炸下限降低不太明显，上限增 高较多。 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 氧含量增加氧含量增加爆炸下限影响不大爆炸下限影响不大 增加氧含量会使上限显著增高增加氧含量会使上限显著增高 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 惰性气体含量及杂质惰性气体含量及杂质 若在可燃混合气中加入惰性气体加入惰性

18、气体，将使其爆炸范围缩小爆炸范围缩小，当 惰性气体含量逐渐增多达到一定浓度时，可使混合气不爆炸 。 这是因为加入惰性气体后，其分子会使可燃气分子与氧分子 隔离，在二者间形成一道屏障。当活化分子撞击惰性气体分 子时，则会减少或失去活化能，因而使反应链中断。若某处 已经着火，则放出的热量会被惰性气体吸收，热量不能积聚 ，对燃烧起到抑制的作用。 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 增高点火源的能量，增大火源的表面积和延长火源与混合物 的接触时间都会使可燃气爆炸范围增大。 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆

19、炸危险性评价指标 最小点火能：最小点火能： 最小点火能是指能引起爆炸性混合物燃烧爆炸时所需的最小最小点火能是指能引起爆炸性混合物燃烧爆炸时所需的最小 能量。能量。 最小点火能数值越小，说明该物质越易被引燃。最小点火能数值越小，说明该物质越易被引燃。 火灾爆炸危险性评价指标火灾爆炸危险性评价指标 爆炸压力：爆炸压力： 可燃气体、可燃液体蒸气或可燃粉尘与空气的混合物、爆炸可燃气体、可燃液体蒸气或可燃粉尘与空气的混合物、爆炸 物品在密闭容器中着火爆炸时所产生的压力称爆炸压力。爆物品在密闭容器中着火爆炸时所产生的压力称爆炸压力。爆 炸压力的最大值称最大爆炸压力。炸压力的最大值称最大爆炸压力。 爆炸压力

20、通常是测量出来的，但也可以根据燃烧反应方程式爆炸压力通常是测量出来的，但也可以根据燃烧反应方程式 或气体的内能进行计算。物质不同，爆炸压力也不同，即使或气体的内能进行计算。物质不同，爆炸压力也不同，即使 是同一种物质因周围环境、原始压力、温度等不同，其爆炸是同一种物质因周围环境、原始压力、温度等不同，其爆炸 压力也不同。压力也不同。 最大爆炸压力愈高，最大爆炸压力时间愈短，最大爆炸压力上升最大爆炸压力愈高，最大爆炸压力时间愈短，最大爆炸压力上升 速度愈快，说明爆炸威力愈大，该混合物或化学品愈危险。速度愈快，说明爆炸威力愈大，该混合物或化学品愈危险。 火灾与爆炸的破坏作用火灾与爆炸的破坏作用 火

21、灾是在起火后火场逐渐蔓火灾是在起火后火场逐渐蔓 延扩大，随着时间的延续，延扩大，随着时间的延续， 损失数量迅速增长，损失大损失数量迅速增长，损失大 约与时间的平方成比例，如约与时间的平方成比例，如 火灾时间延长一倍，损失可火灾时间延长一倍，损失可 能增加四倍。能增加四倍。 火灾与爆炸都会带来仪器设施的重大破坏和人员伤亡，火灾与爆炸都会带来仪器设施的重大破坏和人员伤亡， 但两者的发展过程显著不同。但两者的发展过程显著不同。 火灾与爆炸的破坏作用火灾与爆炸的破坏作用 爆炸则是猝不及防。可能仅在一秒爆炸则是猝不及防。可能仅在一秒 种内爆炸过程已经结束，设备损坏种内爆炸过程已经结束，设备损坏 、房屋倒塌、人员伤亡等巨大损失、房屋倒塌、人员伤亡等巨大损失 也将在瞬间发生。爆炸通常伴随发也将在瞬间发生。爆炸通常伴随发 热、发光、压力上升、真空和电离热、发光、压力上升、真空和电离 等现象，具有很大的破坏作用。它等现象，具有很大的破坏作用。它 与爆炸物的数量和性质、爆炸时的与爆炸物的数量和性质、爆炸时的 条件、以