电子教案与课件：化工安全技术33565(第四版-刘景良主编)教学PPT-第三章-防火防爆技术

《化工安全技术（第四版）》刘景良主编

第三章防火防爆技术

第三章防火防爆技术

第一节燃烧与爆炸基础知识一、燃烧的基础知识燃烧是一种复杂的物理化学过程。燃烧过程具有发光、发热、生成新物质的三个特征。1.燃烧条件燃烧是有条件的，它必须在可燃物质、助燃物质和点火源这三个基本条件同时具备时才能发生。可燃物、助燃物和点火源是导致燃烧的三要素，缺一不可，是必要条件。上述“三要素”同时存在，燃烧能否实现，还要看是否满足了数值上的要求。2.燃烧过程燃烧有气相和固相两种情况。气相燃烧是指在进行燃烧反应过程中，可燃物和助燃物均为气体，这种燃烧的特点是有火焰产生。气相燃烧是一种最基本的燃烧形式。固相燃烧是指在燃烧反应过程中，可燃物质为固态，这种燃烧亦称为表面燃烧，燃烧的特征是燃烧是没有火焰产生，只呈现光和热。

液体名称闪点／。C液体名称闪点／。C戊

烷己

烷庚

烷甲

醇乙

醇丙

醇乙酸丁酯丙

酮乙

醚苯甲

苯二甲苯<-40-21.7-41111.11522-19-45-11.14.430丁

醇乙

酸乙酸酐甲酸甲酯乙酸甲酯乙酸乙酯氯

苯二氯苯二硫化碳氰化氢汽

油294049<-20-10-4.42866-30-17.8-42.8表3-1某些可燃液体的闪点

第三章防火防爆技术

第一节燃烧与爆炸基础知识3.燃烧类型根据燃烧的起因不同，燃烧可分为闪燃、着火和自燃三类。(1)闪燃和闪点可燃液体的蒸气(包括可升华固体的蒸气)与空气混合后，遇到明火而引起瞬间(延续时间少于5s)燃烧，称为闪燃。液体能发生闪燃的最低温度，称为该液体的闪点。闪燃往往是着火先兆，可燃液体的闪点越低，越易着火，火灾危险性越大。

(2)着火与燃点可燃物质再有足够助燃物(如充足的空气、氧气)的情况下，有点火源作用引起的持续燃烧现象，称为着火。使可燃物质发生持续燃烧的最低温度，称为燃点或着火点。燃点越低，越容易着火。(3)自燃和自燃点可燃物质受热升温而不需明火作用就能自行着火燃烧的现象，称为自燃。可燃物质发生自燃的最低温度，称为自燃点。自燃点越低，则火灾危险性越大。第三章防火防爆技术

第一节燃烧与爆炸基础知识4.热值和燃烧温度（1）热值所谓热值，是指单位质量或单位体积的可燃物质完全燃烧时所发出的热量。可燃性固体和可燃性液体的热值可以“J/kg”表示，可燃气体的热值可以“J/Nm3”表示。

(2)燃烧温度可燃物质燃烧时所放出的热量，一部分被火焰辐射散失，而大部分则消耗在加热燃烧上，由于可燃物质所产生的热量是在火焰燃烧区域内析出的，因而火焰温度也就是燃烧温度。

第三章防火防爆技术

第一节燃烧与爆炸基础知识二、爆炸的基础知识爆炸是物质在瞬间以机械功的形式释放出大量气体和能量的现象。由于物质状态的急剧变化，爆炸发生时会使压力猛烈增高并产生巨大的声响。其主要特征是压力的急剧升高。1.爆炸的分类(1)按照爆炸能量来源的不同，爆炸可分为：①物理性爆炸。是由物理因素（如温度、体积、压力等）变化而引起的爆炸现象。在物理性爆炸的前后，爆炸物质的化学成分不改变。②化学性爆炸。使物质在短时间内完成化学反应，同时产生大量气体和能量而引起的爆炸现象。化学性爆炸前后，物质的性质和化学成分均发生了根本的变化。（2）按照爆炸的顺时燃烧速度分类①轻爆。物质爆炸时的燃烧速度为每秒数米，爆炸是无多大破坏力，音响也不大。如无烟火药在空气中的快速燃烧，可燃气体混合物在接近爆炸浓度上限或下限时的爆炸即属于此类。②爆炸。物质爆炸时的燃烧速度为每秒十几米至数百米，爆炸时能在爆炸点引起压力激增，有较大的破坏力，有震耳的声响。可燃气体混合物在多数情况下的爆炸，以及被压火药遇火源引起的爆炸即属于此类。③爆轰。物质爆炸的燃烧速度为每秒1000～7000m。爆轰时的特点是突然引起极高压力，并产生超音速的“冲击波”。

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第一节燃烧与爆炸基础知识二、爆炸的基础知识2.化学性爆炸物质(1)简单分解的爆炸物这类物质在爆炸时分解为元素，并在分解过程中产生热量。属于这一类的物质友乙炔铜、乙炔银、碘化氮、迭氮铅等，这类容易分解的不稳定物质，其爆炸危险性是很大的，受摩擦、撞击、甚至轻微震动即可能发生爆炸。(2)复杂分解的爆炸物这类物质包括各种含氧炸药，其危险性较简单分解的爆炸物稍低，含氧炸药在发生爆炸时伴有燃烧反应，燃烧所需的养由物质本身分解供给。如苦味酸、梯恩梯、硝化棉等都属于此类。（3）可燃性混合物是指由可燃物质与助燃物质组成的爆炸物质。所有可燃气体、蒸汽和可燃粉尘与空气(或氧气)组成的混合物均属此类。

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第一节燃烧与爆炸基础知识二、爆炸的基础知识3、爆炸极限爆炸极限可燃性气体、蒸气或粉尘与空气组成的混合物，并不是在任何浓度下都会发生燃烧或爆炸。而是必须在一定的浓度比例范围内才能发生燃烧和爆炸。通常将最低浓度称为爆炸下限，最高浓度称为爆炸上限。(2)可燃气体、蒸气爆炸极限的影响因素：温度、压力、惰性介质及杂物、容器尺寸、氧含量、点火源的能量等。4、粉尘爆炸粉尘爆炸粉尘爆炸是粉尘粒子表面和氧作用的结果。当粉尘表面达到一定温度时，由于热分解或干馏作用，粉尘表面会释放出可燃性气体，这些气体与空气形成爆炸性混合物，而发生粉尘爆炸。因此，粉尘爆炸的实质是气体爆炸。(2)粉尘爆炸的影响因素物理化学性质、颗粒大小、悬浮性、空气中粉尘的浓度

第二节火灾爆炸危险性分析一、生产和储存物品的火灾危险性分类为防止火灾和爆炸事故，首先必须了解生产或储存的物质的火灾危险性，发生火灾爆炸事故后火势蔓延扩大的条件等，这是采取行之有效的防火、防爆措施的重要依据。

生产和储存的火灾危险性分类见表3-8。分类的依据是生产和储存中物质的理化性质。

生产和储存物品的火灾危险性分类是确定建（构）筑物的耐火等级、布置工艺装置、选择电气设备类型以及采取防火防爆措施的重要依据。

生产物品的火灾危险性类别使用或产生下列物质生产的火灾危险性特征储存物品的火灾危险性类别储存物品的火灾危险性特征

甲①闪点小于28。C的液体②爆炸下限小于10%的气体③常温下能自行分解或在空气中氧化能导致迅速自燃或爆炸的物质④常温下受到水或空气中水蒸气的作用，能产生可燃气体并能引起燃烧或爆炸的物质⑤遇酸、受热、撞击、摩擦、催化以及遇有机物或硫磺等易燃无机物，极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂⑥受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质⑦在密闭设备内操作温度不小于物质本身自燃点的生产

甲①闪点小于28。C的液体②爆炸下限小于10%的气体，受到水或空气中的水蒸气的作用能产生爆炸下限小于10%气体的固体物质③常温下能自行分解或在空气中氧化能导致迅速自燃或爆炸的物质④常温下受到水或空气中水蒸气的作用，能产生可燃气体并能引起燃烧或爆炸的物质⑤遇酸、受热、撞击、摩擦以及遇有机物或硫磺等易燃的无机物，极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂⑥受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质

乙①闪点不小于28。C，但小于60。C的液体②爆炸下限不小于10%的气体③不属于甲类的氧化剂④不属于甲类的易燃固体⑤助燃气体⑥能与空气形成爆炸性混合物的浮游状态的粉尘、纤维、闪点不小于60℃的液体雾滴

乙①闪点不小于28。C，但小于60。C的液体②爆炸下限不小于10%的气体③不属于甲类的氧化剂④不属于甲类的易燃固体⑤助燃气体⑥常温下与空气接触能缓慢氧化，积热不散引起自燃的物品丙①闪点不小于60。C的液体②可燃固体丙①闪点不小于60。C的液体②可燃固体丁①对不燃烧物质进行加工，并在高温或熔化状态下经常产生强辐射热、火花或火焰的生产②利用气体、液体、固体作为燃料或将气体、液体进行燃烧作其他用的生产③常温下使用或加工难燃烧物质的生产丁难燃烧物品戊常温下使用或加工不燃烧物质的生产戊不燃烧物品二、爆炸性环境危险区域划分1.爆炸性气体环境和爆炸性粉尘环境分区

爆炸性环境包括爆炸性气体环境和爆炸性粉尘环境。

爆炸性气体环境是指可燃性物质以气体或蒸气的形式与空气形成的混合物，被点燃后，能够保持燃烧自行传播的环境。

爆炸性粉尘环境是指在大气条件下，可燃性物质以粉尘、纤维或飞絮的形式与空气形成的混合物，被点燃后，能够保持燃烧自行传播的环境。爆炸性环境危险区域划分见表3-9。二、爆炸性环境危险区域划分爆炸性气体环境和爆炸性粉尘环境分区

爆炸性气体环境危险区域的划分应根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度及通风条件确定。

符合下列条件之一时，可划为非气体爆炸环境危险区域：

①没有可燃物质释放源且不可能有可燃物质侵入的区域；②可燃物质可能出现的最高浓度不超过爆炸下限值的10%的区域；

③在生产过程中使用明火的设备附近区域，或炽热部件的表面温度超过区域内可燃物质引燃温度的设备附近区域；

④在生产装置区外，露天或开敞设置的输送可燃物质的架空管道地带，但其阀门处按具体情况确定。

爆炸性粉尘环境危险区域的划分应按爆炸性粉尘的量、爆炸极限和通风条件确定。

符合下列条件之一时，可划为非粉尘爆炸危险区域：

①装有良好的除尘效果的除尘装置，当该除尘装置停车时，工艺机组能联锁停车；

②设有为爆炸性粉尘环境服务，并用墙隔绝的送风机室，其通向爆炸性粉尘环境的风道设有能防止爆炸性粉尘混合物侵入的安全装置；

③区域内使用爆炸性粉尘的量不大，且在排风柜内或风罩下进行操作。二、爆炸性环境危险区域划分二、爆炸性环境危险区域划分

第三节点火源的控制一、明火化工生产中的明火主要是指生产过程中的加热用火、维修用火及其他火源。1.加热用火的控制

加热易燃液体时，应尽量避免采用明火，而采用蒸汽、过热水、中间载热体或电热等；必须采用明火时，应严格密闭、防止泄露。工艺装置中明火设备的布置，应远离可能泄漏的可燃气体或蒸汽的工艺设备及储罐区；积存有可燃气体、蒸气的地沟、深坑、下水道内及其附近区域，没有消除危险之前，不能进行明火作业。

在确定的禁火区内，要加强管理，杜绝明火的存在。

2.维修用火的控制

维修用火主要是指焊割、喷灯、熬炼用火等。在有火灾爆炸危险的厂房内，应尽量避免焊割作业，必须进行切割或焊接作业时，应严格执行动火安全规定；在有火灾爆炸危险场所使用喷灯进行维修作业时，应按动火制度进行并将可燃物清理干净；对熬炼设备要经常检查，防止烟道串火和熬锅破漏，同时要防止物料过满而溢出。在生产区熬炼时，应注意熬炼地点的选择。

二、高温表面在化工生产中，加热装置、高温物料输送管线及机泵等，表面温度均较高，要防止可燃物落在上面着火。可燃物的排放要远离高温表面。如果高温管线及设备与可燃物装置较接近，高温表面应有隔热措施。加热温度高于物料自燃点的工艺过程，应严防物料外泄或空气进入系统。各种电气设备在设计和安装时，应考虑一定的散热或通风措施，使其在正常稳定运行时，他们的放热与散热平衡，其最高温度和最高温升(即最高温度和周围环境温度之差)符合规范所规定的要求，从而防止电器设备因过热而导致火灾、爆炸事故。第三章防火防爆技术

第三节点火源的控制三、电气火花及电弧一般电火花的温度均很高，特别是电弧，温度可达3600～6000℃。电火花和电弧不仅能引起绝缘材料燃烧，而且可以引起金属熔化飞溅，构成危险的火源。因此正确的选择防爆电气设备非常重要。1．防爆电气设备类型

在爆炸性环境中，必须防止设备的电火花成为点燃源，必须采用爆炸性环境用电气设备。爆炸性环境用电气设备分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类，其中Ⅰ类电气设备用于煤矿瓦斯气体环境，Ⅱ类电气设备用于除煤矿瓦斯气体之外的其他爆炸性气体环境（ⅡA类适用于丙烷等气体、ⅡB类适用于乙烯等气体、ⅡC类适用于氢气等气体，标志ⅡB的设备可适用于ⅡA类设备的使用条件，标志ⅡC的设备可适用于ⅡA类和ⅡB类设备的使用条件），Ⅲ类电气设备用于除煤矿以外的爆炸性粉尘环境（ⅢA类适用于可燃性飞絮、ⅢB类适用于非导电性粉尘、ⅢC类适用于导电性粉尘，标志ⅢB的设备可适用于ⅢA类设备的使用条件，标志ⅢC的设备可适用于ⅢA类和ⅢB类设备的使用条件））。可见，爆炸性环境的化工作业场所主要采用Ⅱ类和Ⅲ类的电气设备。2．防爆电气设备的选型

在爆炸性环境内，电气设备应根据下列因素进行选择：①爆炸危险区域的分区；②可燃性物质和可燃性粉尘的分级；③可燃性物质的引燃温度；④可燃性粉尘云、可燃性粉尘层的最低引燃温度。爆炸性环境危险区域内电气设备类型及设备保护级别（EPL）的选择见表3-15所示。电气设备保护级别（EPL）与电气设备防爆结构的关系见表3-16所示。第三章防火防爆技术

第三节点火源的控制四、静电在化工生产中，物料、装置、器材、构筑物以及人体所产生的静电积累，对安全构成严重威胁。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，主要有工艺控制法、泄漏法和中和法。五、摩擦与撞击

机器上轴承等转动部件因润滑不均或未及时润滑可引起的摩擦发热起火、金属之间的撞击可产生的火花，因此，在生产过程中，特别要注意以下几个方面的问题：1.设备应保持良好的润滑，并严格保持一定的油位；2.搬运盛可燃气体或易燃液体的金属容器时，严禁抛掷、拖拉、震动，防止因摩擦与撞击而产生火花；3.防止铁器等落入粉碎机、反应器等设备内因撞击而产生火花；4.防爆生产场所禁止穿戴铁钉的鞋。5.禁止使用铁制工具。第三章防火防爆技术

第四节火灾爆炸危险物质的安全技术措施在化工生产中存在火灾爆炸危险物质时，可考虑采取以下措施：一、用难燃或不燃物质代替可燃物质二、根据物质的危险特性采取措施对本身具有自燃能力的油脂以及遇空气自燃、遇水燃烧爆炸的物质等，应采取隔绝空气、防水、防潮或通风、散热、降温等措施。以防止物质自燃或发生爆炸。相互接触能引起燃烧爆炸的物质不能混存，遇酸、碱有分解爆炸的物质应防止与酸、碱接触，对机械作用比较敏感的物质要轻拿轻放。三、密闭与通风措施1.密闭措施：负压操作2.通风措施:在实际生产中，完全依靠设备密闭，消除可燃物在生产场所的存在是不大可能的，需要借助于通风措施来降低车间空气中可燃物的浓度。四、惰性介质保护在化工生产中常用的惰性介质有氮气、二氧化碳、水蒸气及烟道气等。

第三章防火防爆技术

第五节、工艺参数的安全控制一、温度控制1.控制反应温度2.防止搅拌中断3.正确选择传热介质二、投料控制1.投料速度2.投料配比3.投料顺序4.原料纯度5.投料量三、溢料和泄漏的控制四、自动控制与安全保护装置1.自动控制2.安全保护装置第三章防火防爆技术

第六节火灾及爆炸蔓延的控制一、正确选址与安全间距二、隔离、露天布置、远距离操纵三、防火与防爆安全装置1.阻火装置阻火装置的作用是防止外部火焰窜入有火灾爆炸危险的设备、管道、容器，或阻止火焰在设备或管道间蔓延。主要包括阻火器、安全液封、单向阀、阻火闸门等。阻火器的工作原理：火焰在管中蔓延的速度随着管径的减小而减小，最后可以达到一个火焰不蔓延的临界直径。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。安全液封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。单向阀又称止逆阀、止回阀，其作用是仅允许流体向一定方向流动，遇有回流即自动关闭。常用于防止高压物料窜入低压系统，也可用作防止回火的安全装置。

2.防爆泄压装置防爆泄压装置包括安全阀、防爆片、防爆门和放空管等。系统内一旦发生爆炸或压力骤增时，可以通过这些设施释放能量，以减小巨大压力对设备的破坏或爆炸事故的发生。第三章防火防爆技术

第七节消防安全一、灭火方法及其原理灭火方法主要包括窒息灭火法、冷却灭火法、隔离灭火法和化学抑制灭火法。1.窒息灭火法即阻止空气进入燃烧区或用惰性气体稀释空气，使燃烧因得不到足够的氧气而熄灭的灭火方法。2.冷却灭火法即将灭火剂直接喷洒在燃烧着的物体上，将可燃物质的温度降到燃点以下以终止燃烧的灭火方法。也可将灭火剂喷洒在火场附近未燃的易燃物上起冷却作用，防止其受辐射热作用而起火。冷却灭火法是一种常用的灭火方法。3.隔离灭火法即将燃烧物质与附近未燃的可燃物质隔离或疏散开，使燃烧因缺少可燃物质而停止。隔离灭火法也是一种常用的灭火方法。这种灭火方法适用于扑救各种固体、液体和气体火灾。4.化学抑制灭火法是使灭火剂参与到燃烧反应中去，起到抑制反应的作用。第三章防火防爆技术

第七节消防安全二、灭火剂选择灭火剂的基本要求是灭火效能高、使用方便、来源丰富、成本低廉、对人和物基本无害。1.水（及水蒸气）2.泡沫灭火剂3.二氧化碳及惰性气体灭火剂4.七氟丙烷灭火剂5.干粉灭火剂6.其它如用砂、土等作为覆盖物也可进行灭火，他们覆盖在燃烧物上，主要起到与空气隔离的作用，其次砂、土等也可从燃烧物吸收热量，起到一定的冷却作用。第三章防火防爆技术

第七节消防安全三、消防设施1.消防站大中型化工厂及石油化工联合企业均应设置消防站。消防站是专门用于消除火灾的专业性机构，拥有相当数量的灭火设备和经过严格训练的消防队员。消防站的服务范围按行车距离计，不得大于2.5km，且应保证在接到火警后，消防车到达火场的时间不超过5min。协作单位可供使用的消防车辆，是指临近企业或城镇消防站在接到火警后，10min内能对相邻储罐进行冷却或20min内能对着火储罐进行灭火需要的消防车辆。特殊情况下，可向当地政府领导下的消防队报警，报警电话119，报警时应说清以下情况：火灾发生的单位和详细地址；燃烧物的种类名称；火势程度；附近有无消防给水设施；报警者姓名和单位。2.消防给水设施主要有消防给水管道和消火栓两种。化工生产装置区消防给水设施①消防供水竖管②冷却喷淋设备③消防水幕④带架水枪

四、灭火器材

灭火机是扑救初期火灾常用的有效的灭火设备。在化工生产区域内，应按规范设置一定的数量。常用的灭火机包括：泡沫灭火机、二氧化碳灭火机、干粉灭火机等。灭火机应放置在明显、取用方便、又不易被损坏的地方，并应定期检查，过期更换，以确保正常使用。常用灭火机的性能及用途等详见表3-20。

化工厂需要的小型灭火机的种类及数量，应根据化工厂内燃烧物料性质、火灾危险性、可燃物数量、厂房和库房的占地面积以及固定灭火设施对扑救初期火灾的可能性等因素，综合考虑决定。一般情况下，可参照表3-21来设置。

灭火机类型泡沫灭火机二氧化碳灭火机干粉灭火机规格10