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第三章 防火防爆知识本章学习要点了解燃烧的相关理论知识 了解爆炸的相关理论知识 掌握防火防爆技术 掌握火灾扑救的措施建议培训学时：7学时第一节 燃烧及其特性一、燃烧的概念 燃烧是放热发光的氧化反应。最初氧化这个名词仅被理解为氧与物质的化合，但现在则被理解为被氧化物质失去电子，而还原则认为是被还原物质得到电子，并不一定要有氧参加反应。二、燃烧条件 燃烧必须具备三个条件：有可燃物质存在(固体燃料如煤，液体燃料如汽油，气体燃料如甲烷)；有助燃物质的存在，通常的助燃物质有空气、氢、氯、氧等；有导致燃烧的能源，即点火源，如撞击、摩擦、明火、高温表面、发热自燃、绝热压缩、电火花、光和射线等。可燃物质、助燃物质和点火源也称为燃烧的三要素。三者只有同时存在，相互作用燃烧才有可能发生，缺少其中任一要素，燃烧都不能发生。燃烧的三要素只是燃烧的必要条件。要使燃烧能持续发生和蔓延，还必须达到另外两个条件。 (1) 可燃物质和助燃物质达到一定的数量和浓度。对于一般可燃物质，空气中氧的浓度小于14时，通常不会发生燃烧。甲烷在空气中的浓度小于14或是空气中的氧浓度小于12时，甲烷都不会燃烧。对于固体物质，通常用氧指数来评价其可燃性。氧指数又称临界氧浓度(COC)，或极限氧浓度(LOC)。 (2) 点火源必须具备一定的强度。电焊火花的温度可达1200，能点燃可燃气体与空气的混合物、易燃液体和油面纱等，但却不能点燃木材、煤炭等，这说明了可燃物质不同，需要的引燃火源的强度也不同。引起一定浓度可燃物质燃烧的最小能量称为该物质的最小点火能量。如点火源的能量小于该物质的最小点火能量，就不能引燃该物质。最小点火能量是衡量可燃气体、蒸气或粉尘燃烧爆炸的主要危险参数。 可燃物质、助燃物质和点火源必须同时存在、相互作用燃烧才有可能发生的基本理论，是防火技术的根本依据。一切防火技术措施都包括两个方面，一是防止燃烧必要条件的同时存在，二是避免其相互作用。三、燃烧过程 可燃物质的聚集状态不同，其受热后所发生的燃烧过程也不同。除结构简单的可燃气体(如氢气)外，大多数可燃物质的燃烧并非是物质本身在燃烧，而是物质受热分解出的气体或液体蒸气在气相中的燃烧。 由可燃物质燃烧过程可以看出，可燃气体最容易燃烧，其燃烧所需要热量只用于本身的氧化分解，并使其达到自燃点而燃烧。可燃液体首先蒸发成蒸气，其蒸气进行氧化分解后达到自燃点而燃烧。在固体燃烧中，如果是简单物质硫、磷等，受热后首先熔化，蒸发成蒸气进行燃烧，没有分解过程；如果是复杂物质，在受热时首先分解为气态和液态产物，其气态和液态产物的蒸气进行氧化分解着火燃烧。 如木材在火源作用下，在110以下只放出水分，130C开始分解，到150变色。在150200时分解，其产物主要是水和二氧化碳，不能燃烧。在200以上分解出一氧化碳、氢和碳氢化合物，故木材的燃烧实际是从此时开始的。到300时分解出的气体产物最多，因此燃烧也最激烈。各种物质的燃烧过程如图31所示。从中可知，任何可燃物的燃烧必须经过氧化、分解和燃烧等过程。 气体液体固体蒸发熔化蒸发或分解氧化分解着火燃烧图31物质燃烧过程四、燃烧形式 一般来讲，可燃性气体、液体或固体在助燃性气体中燃烧时，总是采取下列几种形式中的某一种。 (1) 气体的扩散燃烧。如同氢气、酒精蒸汽可燃性气体一边从管口流至空气中，一边燃烧那样，两种气体因为互相扩散而混合，进入燃烧范围的部分便形成局部的剧烈反应带(火焰)并继续燃烧。此时的火焰叫做扩散焰，这种燃烧形式的燃烧速度不决定于反应的本身，还决定于气体的扩散速度，因此比较缓慢。 (2) 液体的蒸发燃烧。像在醚、苯等易燃性气体的燃烧中所看到的那样，由于液体的蒸发而在液面上生成的蒸汽和空气因扩散而混合，进入燃烧组成范围的部分就形成火焰而燃烧。因此，在各种液体中达到固有的闪点以上的温度，就会发生这种形式的燃烧。此时一旦发火，由于所产生的火焰的温度引起液体表面的加热而促进其蒸发，因此其结果使燃烧持续到液体全部蒸发为止。即使像萘、硫这样常温下的固体，因加热而升华，或者熔融而蒸发时也同样会进行蒸发燃烧。 (3) 固体的分解燃烧。纸、木材、煤等固体可燃物或像脂肪油那样分子量较大的液体可燃物燃烧时，都伴随着这些物质的热分解，例如把木材在空气中加热时，首先失去水分而干燥，随后产生热分解，放出可燃性气体，它被点着就会产生火焰，如果一旦着火，由于生成火焰的温度会促进木材的热分解使燃烧持续下去。 (4) 固体的表面燃烧。像上述木材燃烧那样，热分解的结果产生炭化作用，在固体表面上生成的无定型碳与空气接触的部分着火，产生所谓“炭火”，燃烧就会持续下去，这种形式的燃烧特点是固体直接参与燃烧，不形成火焰，箔状和粉状的高熔点金属的燃烧也属此类。 (5) 非均相燃烧。可燃物质和氧化剂处于不同相态而非单一相态的燃烧。与均相燃烧相比，其机理复杂得多。当发生非均相燃烧时，可燃物质分子与氧化剂分子的接触必须依靠不同相之间的扩散作用。其燃烧速度在很大程度上取决于物理扩散速度，且受传热情况的影响较明显。所有固体、液体可燃物在空气中的燃烧都属非均相燃烧，即使是气体在空气中燃烧，也会因分解生成炭粒(烟粒)而形成异相火焰，其中炭粒的燃烧仍属非均相燃烧。非均相燃烧及其引起的事故广泛存在于一般工业生产过程之中。 (6) 扩散燃烧。指混合扩散因素起着控制作用的燃烧。扩散燃烧的主要特点： 可燃物与空气分别送入燃烧室，边混合、边燃烧； 可燃物与空气中的氧进行化学反应所需时间与通过混合扩散形成可燃混合气所需时间相比少到可以忽略不计的程度； 燃烧时产生的火焰较长，且多呈红黄色。此时，燃料燃烧所需的时间主要取决于与混合扩散有关的因素，包括气流速度、流动状况(层流或湍流)、气流流经的物体形状和大小等。炭粒、油滴或液体燃料自由液面的燃烧均属于扩散燃烧的范畴。 (7) 气体泄漏燃烧。气体泄露燃烧指可燃性气体或液化气体从生产、使用、贮存、运输等装置、设备、管线中泄漏引起的燃烧。可燃气体泄漏到环境中，是爆炸引起燃烧还是燃烧中导致爆炸，由泄漏与点火的先后顺序及燃烧中装置状态决定。如果气体在泄漏的同时被点燃，将会在泄漏处燃烧；如果泄漏到空气中达一定量与空气形成爆炸性混合系之后才遇到火源，将首先发生爆炸，泄漏部位在爆炸之后持续燃烧。气体如果被点燃，在一般情况下不会引起爆炸；但是如果火焰熄灭，而气体继续泄漏并分布在一定空间再次遇到火源或者系统气体突然大量泄漏时将会导致爆炸。泄漏燃烧有两种情况：气体泄漏速度大于或等于气体燃烧速度，则会喷射燃烧；泄漏速度小于燃烧速度，则会回火以致系统内爆炸。 (8) 绝热燃烧。绝热燃烧指燃烧形成的火焰未把热量传递给外界环境或周围其他物体的燃烧。因不存在传热、散热损失，故可燃物在绝热燃烧过程中所释出的燃烧生成热可全部用于加热燃烧产物本身，使之温度升达一般燃烧所无法达到的温度，在工程上有利于燃料的完全燃烧，使燃烧效率显著提高，而且还为燃烧生成热的充分利用创造了良好的热力学条件。绝热发动机之所以具有很高热经济性，其根本原因就在于基本上实现了绝热燃烧。为了使实际燃烧过程能大致接近绝热燃烧，要求燃烧室和其他耐热部件都必须采用耐热性能好、热导率小、膨胀系数低的高强度优质材料制造。事故状态下的绝热燃烧往往会导致爆炸。而由燃烧引起的爆炸现象均可视为绝热燃烧过程。 燃烧的形式虽然多种多样，但并不是有害的。只要是在人的设计控制之中发生燃烧反应，就可以为生产、生活提供热能或转化为动力，为生产生活服务。因此，应该深入认识各种燃烧形式，加以控制利用。五、燃烧种类 1闪燃与闪点 当火焰或炽热物体接近易燃或可燃液体时，液面上的蒸气与空气混合物会发生瞬间火苗或闪光，此种现象称为闪燃。由于闪燃是在瞬间发生的，新的易燃或可燃液体的蒸气来不及补充，其与空气的混合浓度还不足以构成持续燃烧的条件，故闪燃瞬间即熄灭。 闪点是指易燃液体表面挥发出的蒸气足以引起闪燃时的最低温度。闪点与物质的饱和蒸气压有关，物质的饱和蒸气压越大，其闪点越低。如果易燃液体温度高于它的闪点，则随时都有触及火源而被点燃的危险。闪点是衡量可燃液体危险性的一个重要参数。可燃液体的闪点越低，其火灾危险性越大。 2自燃与自燃点 自燃是可燃物质自发着火的现象。可燃物质在没有外界火源的直接作用下，常温中自行发热，或由于物质内部的物理(如辐射、吸附等)、化学(如分解、化合)、生物(如细菌的腐败作用)反应过程所提供的热量聚积起来，使其达到自燃温度，从而发生自行燃烧。 可燃物质在没有外界火花或火焰的直接作用下能自行燃烧的最低温度称为该物质的自燃点。自燃点是衡量可燃性物质火灾危险性的又一个重要参数，可燃物的自燃点越低，越易引起自燃，其火灾危险性越大。一般说来，液体密度越小，闪点越低，而自燃点越高；液体密度越大，闪点越高，而自燃点越低。例如汽油、煤油、轻柴油、重柴油、蜡油、渣油、其闪点逐渐升高，但自燃点逐渐降低，如表31和表32所示。表31 几种液体燃料的自燃点和闪点比较物质闪点（）自然点（）物质闪点（）自然点（）物质闪点（）自然点（）汽油28510530轻柴油45120350 380蜡油>120300380煤油2845380 425重柴油>120300 330渣油>120230240表32易燃液体和可燃液体的闪点名称闪点（）名称闪点（）名称闪点（）名称闪点（）硝基苯87.8氯乙烯14丁二酸酐88丙烯酸甲酯-2.7乙醚-45二氯丙烯15丁二烯41丙酸乙酯12乙基氯-43氯乙烷21十氢化萘57丙醛15乙烯醚-30二甲苯25三甲基氯化硅-18丙烯酸乙酯16乙基溴-25二甲基吡啶29三氯苯12丙胺<20乙胺-18二异丁胺29.4三乙胺4丙烯醇21乙烯基氯-17.8二甲氨基乙醇31三聚乙醛26丙苯23乙醛-17二乙基乙二酸酯44三甘醇166丙酸30一烯正丁醚-10二乙基乙烯二胺46三乙醇胺175.4丙醇丁酯32乙烯异丁醚-10二聚戊烯46飞机汽油-41丙酸正丙酯40乙硫醇O二丙酮49己烷-23丙酸异戊酯405乙基正丁醚1.1二氯乙醚55己胺263丙酸戊酯41乙腈5.5二甲基苯胺62.8己醛32丙烯酸丁酯485乙醇11氯异丙醚85己酮35乙醇52乙苯15二乙二醇乙醚94己酸102丙酐73乙基吗啡林32苯醚115天然汽油-50丙二醇98.9乙二胺33.9丁烯-80反二氯乙烯6石油醚-50乙酰乙酸乙酯35丁酮-14六氢吡啶16原油-35醋酸38丁胺-12六氢苯酸68石脑油25.6乙酰丙酮10丁烷-10火棉胶17.7甲乙醚-37乙撑氰醇55丁基氯-6.6煤油18甲酸甲酯-32乙基丁醇58丁醛-16水杨醛90甲基戊二烯-27乙二醇丁醚73丁烯酸乙酯2.2水杨酸甲酯101甲酸乙酯-20乙醇胺85丁烯醛13水杨酸乙酯107甲硫酸-17.7乙二醇100丁酸甲酯14巴豆醛12.8甲基丙烯醛15二硫化碳45丁醇醛82.7丙酸甲酯-3乙烯醚-30二乙胺-26异戊醛39苯甲醇92溴乙烷25二甲醇缩甲醛-18丁烯酸甲酯20氧化丙烯-37溴丙烯1.5二氯甲烷-14丁酸乙酯25壬烷31溴苯65二甲二氯硅烷-9丁烯醇34壬醇83.5碳酸乙酯25二异丙胺-6.6丁醇35双甘醇124甲乙酮14二甲胺-6.2丁醚39丙醚-26甲基环己烷4二甲基呋喃7丁苯52丙基氯17.8甲酸正丙酯3二丙胺7.2丁酸异戊酯62丙烯醛17.8甲酸丙酯3甲基戊酮醇8.8丁酸77丙酮-20甲酸异丙酯1甲酸丁酯17冰醋酸40丙烯醚7甲苯4甲酸戊酯22吡啶20丙烯腈5甲基乙烯甲酮6.6甲基异戊酮23间二甲苯25酚79甲醇7甲酸69间甲酚36硝酸甲酯13甲酸异丁酯8甲基丙烯酸76.7辛烷16硝酸乙酯1醋酸甲酯-13戊烷-12环氧丙烷-37硝基丙烷31醋酸乙烯-4戊烯-17.8环己烷6.3硝基甲烷35醋酸乙酯-4戊酮15.5环己胺32硝基乙烷41醋酸醚-3戊醇49环氧氯丙烷32硝基苯90醋酸丙酯20对二甲苯25环己酮40氯乙烷-43醋酸丁酯22.2正丁烷-60邻甲苯胺85氯丙烯-32醋酸酐40正丙醇22松节油32氯丙烷-17.7樟脑油47四氢呋喃-15松香水62氯丁烷-9噻吩1四氢化萘77苯-14氯苯27糠醛66甘油160苯乙烯38氯乙醇55糠醇76异戊二烯-42苯甲醛62硫酸二甲酯83缩醛-2.8异丙苯34苯胺71氰氢酸17.5绿油65 3. 点燃与着火点 点燃亦称强制着火。即可燃物质与明火直接接触引起燃烧，在火源移去后仍能保持继续燃烧的现象。物质被点燃后，先是局部(与明火接触处)被强烈加热，首先达到引燃温度，产生火焰，该局部燃烧产生的热量，足以把邻近部分加热到引燃温度，燃烧就得以蔓延开去。 在空气充足的条件下，可燃物质的蒸气与空气的混合物与火焰接触而能使燃烧持续5秒钟以上的最低温度，称为燃点或着火点。对于闪点较低的液体来讲，其燃点只比闪点高15，而且闪点越低，二者的差别越小。通常闪点较高的液体的燃点比其闪点约高530，闪点在100以上的可燃液体的燃点要高出其闪点30以上，控制可燃液体的温度在其着火点以下，是预防发生火灾的主要措施。第二节 爆炸及其特性一、爆炸的概念爆炸是指一种极为迅速的物理或化学的能量释放过程，在此过程中，系统的内在势能转变为机械功及光和热的辐射等。爆炸做功的根本原因，在于系统爆炸瞬间形成的高温、高压气体或蒸气的骤然膨胀。爆炸的一个最重要的特征是爆炸点周围介质中发生急剧的压力突变，而这种压力突跃变化是产生爆炸破坏作用的直接原因。二、爆炸的分类 1按爆炸形成的原因 (1) 物理爆炸。由物理变化、物理过程引起的爆炸称为物理爆炸。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。气体的非化学过程的过压爆炸、液相的气化爆炸、液化气体和过热液体的爆炸、溶解热、稀释热、吸附热，外来热引起的超压爆炸、流体运动引起的爆炸、过流爆炸以及放电区引起的空气爆炸等都属于物理爆炸。 (2) 化学爆炸。物质发生高速放热化学反应，产生大量气体，并急剧膨胀做功而形成的爆炸现象称为化学爆炸。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的气体产物。 2按照爆炸时发生的化学变化 (1) 简单分解爆炸。发生简单分解爆炸的爆炸性物质，爆炸时所需要的能量是由爆炸物本身分解产生的，爆炸时并不一定伴随着燃烧现象。属于这类物质的有叠氮铅、雷汞、雷银、三氯化氮、三碘化氮、三硫化三氮、乙炔银、乙炔铜等，这类物质非常危险，受到轻微震动就会发生爆炸。 (2) 复分解爆炸。这类爆炸物质需要在外界强度较大的激发能源作用下，发生高速的放热反应并形成强烈压缩状态的气体作为引起爆炸的高温高压气体源。复分解爆炸伴有燃烧现象，燃烧所需要的氧由爆炸物质本身的分解产生，爆炸后可把附近的可燃物点燃，往往引起大面积的火灾。 (3) 气体混合物的爆炸。可燃气体、蒸汽或粉尘与空气或氧气形成的混合物发生的爆炸都属于此类爆炸。爆炸性混合物的爆炸需要一定的条件，可燃气体与空气或氧气的混合物要达到爆炸的极限范围，并具有一定的激发能量，才能发生爆炸。 3按照引起爆炸的相 (1) 气相爆炸。包括可燃气体混合物的爆炸，单一气体的热分解爆炸，压缩气体压力超高引起的过压爆炸，液体被喷成雾状剧烈燃烧引起的雾滴爆炸，飞扬、悬浮与空气中的可燃粉尘引起的粉尘爆炸等。 (2) 液相爆炸。包括聚合爆炸、蒸气爆炸和不同危险液体混合引起的爆炸。如液化气体钢瓶、贮罐破裂后引起的蒸气爆炸，锅炉的爆炸，硝酸和油脂、高锰酸钾和浓硝酸、无水顺丁二烯二酸和烧碱等氧化性和还原性物质混合后引起的爆炸等。 (3) 固相爆炸。包括爆炸性物质的爆炸，固态物质混合、混熔引起的爆炸，电流过流引起的电爆炸等。 4按照爆炸的速度 (1)轻爆：爆炸传播速度为每秒数十厘米至数米的过程。 (2)爆炸：爆炸传播速度为每秒10 m至数百米的过程。 (3)爆轰：指传播速度为每秒1 000 m至数千米以上的爆炸过程。三、爆炸极限及其影响因素 1爆炸极限 可燃气体、蒸气与空气的混合物，遇到火源后并不是在所有的浓度范围内都发生爆炸，而是有一个浓度范围，当可燃气体混合物的浓度高于某一浓度或低于某一浓度时，都不会发生爆炸。可燃气体、蒸气与空气或氧气的混合物遇火源能发生爆炸的最低浓度称为爆炸下限，发生爆炸的最高浓度称为爆炸上限。爆炸上限与下限之间的范围，称为爆炸极限范围。 2影响爆炸极限的因素 (1) 初始温度。可燃气体混合物的初始温度越高，根据活化能理论，参加反应的分子的活性就越大，反应的速度就越快，反应时间缩短，放热速率增快，使爆炸下限降低，上限增高，爆炸极限范围增大，增加了火灾危险性。 (2) 初始压力。压力对可燃气体混合物的爆炸极限有明显的影响。压力增大，一是可以降低气体混合物的自燃点，二是在高压下分子问距缩小，更易发生反应，加快了反应速度，因此爆炸上限明显增高，爆炸范围增大。在已知的可燃气体中，只有一氧化碳的爆炸极限范围随着压力的增大而减小。压力降低，爆炸极限范围会缩小，当压力降至一定数值时，爆炸的上限和下限可重合，气体混合物不会爆炸，此时的最低压力为临界压力。根据可燃物的临界压力，对于燃烧爆炸危险性特别大的物质的生产，采用密闭容器内的负压条件下进行，对安全就是有利的。 (3) 含氧量。当可燃气体的浓度为下限时，此时爆炸性混合物的体系内的氧含量是过量的，可燃物的浓度少，因此再增加体系的氧含量，对其爆炸下限影响不大；但当可燃气体的浓度在其上限时，爆炸性混合体系内的可燃气体的浓度充足，氧含量明显不足，此时增加体系内的氧含量，满足了体系爆炸对充足氧气的要求，因此使体系的爆炸上限明显增大，爆炸范围扩大。所以可燃气体混合物中含氧量增加，对爆炸下限的影响不大，爆炸上限显著增大。 (4) 惰性气体含量。氮、二氧化碳、水蒸气、氩、氦、四氯化碳等惰性气体加入到爆炸性混合物中，就会使其爆炸范围缩小，惰性气体的浓度达到一定的数值时，可使混合物不发生爆炸。这是由于惰性气体加入到混合体系后，一是使可燃物分子与氧分子分离，在它们之间形成不燃的障碍层；二是惰性气体分子与活化中心作用，使链锁反应中断，降低了反应速度；三是加入的惰性分子吸收了已反应气体分子放出的热量，阻止了火焰向未反应分子的蔓延。惰性气体浓度的加大，对爆炸上限的影响更为显著。因为惰性气体浓度的加大，使体系中的氧含量更加不足，使爆炸上限明显下降。 水等杂质对气体反应的影响也很大。无水、干燥的氯气没有氧化性能；干燥的空气不能完全氧化钠、磷；干燥的氢、氧混合物在1000也不会自行爆炸；痕量水就会加速臭氧、氯氧化物等物质的分解；少量的硫化氢就会大大降低水煤气与空气混合物的燃点并增加其爆炸危险性。 (5) 容器的材质与大小。容器的材质和大小对气体混合物的爆炸极限均有影响，容器尺寸很小时影响更大，这主要是容器的器壁效应的原因。当气体分子在容器中进行链式反应时，随着管道直径的减小，自由基与管壁碰撞消失的几率增大，与反应分子碰撞的几率减小，降低了反应的速度，当管道尺寸减小到一定程度时，自由基与其壁碰撞消失的几率大于新自由基的生成，使反应不能再进行下去，火焰不能蔓延，燃烧停止。实验表明，容器管道的直径越小，其内可燃气体混合物的爆炸极限范围越小，当直径小到一定尺寸时，火焰便不能通过。火焰不能蔓延的最大通道尺寸，称为消焰距离。 (6) 点火能量。点火源能量强度高，热表面积大，与混合物接触的时间长，都会使可燃气体混合物的爆炸极限范围扩大，增加其爆炸危险性。能引起一定浓度可燃物燃烧或爆炸所需要的最小能量，称为可燃物的最小点火能量，或最小引燃能量。点火源的能量小于可燃物的最小点火能量，可燃物就不能着火爆炸。对于摩擦撞击火花、静电火花等，其释放能量是否大于可燃物的最小点火能量，是判断其是否能成为点火源引发火灾爆炸事故的一个重要条件。 四、各种爆炸过程及其特性 1分解爆炸 在热作用下，爆炸性物质、热敏感性物质、某些单一气体以及化合物可能在极短的时间内发生分解爆炸。 爆炸性物质，例如含碳、氢、氧、氮类的炸药等爆炸性物质，当受热气相分解时，就会发生CN键、NN键、ON键的断裂。热分解是由分子中最不稳定的那部分键断开，生成分子碎片、自由基和气体分解产物。凡是热分解过程出现高热，产生大量气体且具有很快的速度时都可能引起爆炸。气体物质在分解过程中产生高热，就会引起分解爆炸，例如乙炔、乙烯、环氧乙烷、丙炔、臭氧等。 乙炔分解爆炸反应 C2H2，2C(固)+H2 H一一2267 kJtool 乙炔分解爆炸时，终压为初压的11倍左右。压力升高，乙炔易发生分解爆炸，乙炔发生分解爆炸的临界压力为0137 MPa(表压)。 2爆炸性混合物的爆炸 在化工生产过程中，发生的爆炸事故大多是爆炸性气体混合物的爆炸。可燃气体或蒸气与空气或氧气混合物的浓度达到爆炸极限范围，遇火源发生的爆炸称为爆炸性混合物爆炸。可燃性气体或蒸气从工艺装置、设备管线、阀门等泄漏出来，或者是空气进入可燃气体存在的设备管线内，遇到火源即可发生爆炸事故。可燃液体、液化气体从储罐、设备管道内泄漏、喷出后形成的蒸气，比空气轻的漂浮于上方，比空气重的滞留于地面、低洼阴井处，并可随风漂移与空气形成爆炸性混合物，遇到火源即可发生爆炸。 爆炸性混合物点火以后，即有活化自由基生成并成为活化作用中心，热及链锁反应都向外传播，与邻近的一层爆炸性混合物发生反应，这一层起反应的混合物作为作用中心又引起另一层混合物反应，随着反应的不断加快，就在火焰阵面前形成了压缩波，反应的进一步加速产生了更强的压缩波，使后面的压缩波超过前面的压缩波，导致压缩波的迭加形成冲击波。在自由的空间内，火焰以层层同心球面的形式传播蔓延。火焰的速度，在距着火点0.51m处是固定的，每秒数米或数十米。此后，逐渐加速到每秒数百米或数千米。当火焰的传播速度达到每秒1 000 m以上的时候，就形成了爆轰。火焰在传播的过程中如遇障碍物，气体温度的上升、压力的急剧增加就会造成极大的破坏作用。爆轰和爆炸的区别在于爆轰的传播速度是恒定的，爆炸的传播速度不恒定，是可变的，爆炸是不稳定的爆轰。 不仅是气体混合物能发生爆轰现象，臭氧、一氧化二氮、乙烯、乙炔等在高压下也有可能发生爆轰。混合气体的爆轰只发生在一定的浓度范围内，这一浓度范围称为爆轰范围，它小于气体混合物的爆炸范围。 由于爆炸性气体混合物从点火到形成爆轰有一段发展过程，在自由空间内，一般不会形成爆轰。在密闭的小直径容器或管道中，爆轰的形成在常压非扰动的初始条件下，与管道或容器的长径比有关。巨大容器有小的长径比，但不能认为不会发生爆轰。由于目前在理论上和试验中对爆轰的认识有限，因此，在工业生产中预防爆轰的措施大体有两条：一是从工艺上消除爆炸性气体混合物的存在；二是避免有爆炸性气体混合物的长距离管线存在。 可燃气体、蒸气与空气混合物的爆炸同可燃气体、蒸气的燃烧相比，区别在于：一是传播速度不同。这是燃烧与爆炸、爆轰的之间最本质的区别，爆炸速度取决于化学反应的速度，是在瞬间完成的，速度非常快；而燃烧的速度决定分子扩散的速度，比较缓慢。二是燃烧波内没有压力的变化，而爆轰波内的压力发生了突跃变化，压力可高达十万个大气压；三是燃烧能量的传播靠的是热传导、热辐射等，而爆炸或爆轰能量的传播主要是借助于冲击波的压缩冲击作用进行的。 3雾滴爆炸 可燃性液体雾滴与助燃性气体形成爆炸性混合系引起的爆炸为喷雾爆炸。控制条件下的油雾按燃料气化性能与油滴尺寸大小，可能有以下3种方式： 当燃料易于气化、油滴直径小于1030µm且环境温度较高时，燃料基本上按气相预混可燃混合物的方式进行燃烧； 当燃料气化性能较差、油滴直径又较大时，燃烧按边气化边燃烧的方式，各油滴之间的火焰传播将连成一片； 当油滴直径大于10µm且空气供应比较充足时，在各滴周围形成各自的火焰前锋，整个燃烧区由许多小火焰组成。化工生产过程化工装置中液相或含液混合系由于装备破裂、密封失效、喷射、排空、泄压等过程都会形成可燃性混合雾滴，液体雾化、热液闪蒸、气体骤冷等过程也可以形成液相分散雾滴。喷雾爆炸需要比气体混合系爆炸更大的引燃能量，较小的雾滴只需要较小的引燃能量。 4粉尘爆炸 (1) 粉尘与分散体系。分散体系即一种物质以极小的颗粒(分散相)分散在另一种物质(分散介质)中所组成的体系。分散体系可以是均相的(单相)，也可以是非均相的(多相)。 粉尘是固体分散在气相中的一种分散体系，它的粒子直径较大，属粗分散体系。 凡是遇火源能发生燃烧或爆炸的粉尘，叫作可燃粉尘。 (2) 粉尘的分散度(粒度)。任何粉尘，都是由大大小小的粒子组成的，不同的粉尘，粒度不同。一般说来，组成粉尘粒子的粒度越小，粉尘的分散度越大。 对于同样粒度的粉尘，其分散度不是固定的。它因外界条件(如空气温度、空气扰动速度等)不同而异。粉尘的分散度，在空间中不同高度处也不同。一般说，在地面附近的分散度最小，距地面越高，粉尘的分散度越大。 粉尘的分散度对其火灾危险性有影响。分散度大的粉尘，其表面积大，化学活性强，因而火灾危险性大。 (3) 粉尘的表面积。粉尘的表面积，主要取决于粉尘的粒度。同一体积的物体，粒度越小，表面积越大。 (4) 粉尘的吸附性和活性。任何物质的表面都能把其他物质吸向自己，这种现象叫作(表面)吸附作用。 由于粉尘的粒度小，表面积大，因此它的表面吸附作用也大。如果粉尘本身具有化学活性(由构成粉尘的物质本身决定)，可以想象在粉尘表面将会发生化学反应，粉尘化学活性越高，粒度越小，反应越剧烈。 固体的燃烧是在固体与空气接触表面进行的。若其他条件相同，燃烧反应速度就取决于固体与空气接触表面积的大小。因此，由于粉尘的表面积较大，燃烧反应速度必然增大。很多金属，如铝、镁、锌，在块状时不能燃烧；而呈粉状时，就能燃烧；若悬浮于空气中，则可能爆炸。 (5) 粉尘的自燃点。就同一种粉尘而言，粒度越小，自燃点越低；而且，堆积粉尘(一般以5mm厚度测试)的自燃点比悬浮粉尘的自燃点低。(6) 粉尘的动力稳定性。粒子始终保持分散状态而不向下沉积的稳定性称为动力稳定性，这是粒子同时受到重力作用和扩散作用相抗衡的结果。粒子受到的重力作用和扩散作用都与粒子大小有关，所以粒子大小是分散体系动力稳定性的决定性因素。分散体系的分散度不同，其动力稳定性也不同，分散度越大，动力稳定性越大。 粉尘与空气混合可以形成爆炸昆合系。粉尘由于密度不同，在空气中悬浮的条件也不同。粉尘爆炸是由于粉尘在助燃性气体中被点燃，其粒子表面快速气化(燃烧)的结果。粉尘爆炸的历程： 粒子表面受热后表面温度上升被热解； 粒子表面的分子发生热分解或干馏，产生气体在粒子周围； 气体混合物被点燃产生火焰并传播； 火焰产生的热量进一步促进粉尘分解，继续放出气体，燃烧持续下去。 粉尘爆炸不同于可燃气体混合系的爆炸，具有某些特殊性质： (1) 粉尘爆炸往往不是发生在一个均匀的气相混合系，这一点和可燃气体混合系不同。一旦被点燃爆炸，由于爆炸冲击波的作用，使散落、沉积的粉尘形成新的混合系，使爆炸可能持续下去，因此粉尘爆炸往往不是一次完成的。 (2) 引燃后燃烧热以辐射热的形式进行传递。燃烧速度及爆炸压力虽比气体爆炸小，但是持续时间长，产生的能量大，所以破坏力及烧毁程度也大。粉尘爆炸时首先在局部空间形成一个爆压，紧接着可能形成火焰，火焰初始速度大约为23 ms，因燃烧粉尘的膨胀，继而压力上升，其速度以加速度增加。 粉尘爆炸所产生的压力是随着粉尘浓度的变化而变化的。影响粉尘爆炸压力的因素很多，如粉尘的化学成分、颗粒大小和温度、热源的温度、爆炸空间的容积等。 (3) 爆炸粒子一面燃烧一面飞散，受其作用的可燃物产生局部严重炭化，特别是碰到人体，燃烧的炽热颗粒或碳化物会造成严重的烧伤。 (4) 粉尘爆炸总是在缺氧的状态下发生，因此爆炸过程往往伴随有一氧化碳的中毒。 (5) 由于粉尘的沉积性、堆积性的特点，粉尘着火时要避免采用气流喷射式的灭火设施，否则粉尘在扑火气流的作用下飞散悬浮会形成新的混合系。 (6) 粉尘与空气的接触面积由于粒径、形状以及密度的不同差异很大，几乎不可能得到一定浓度条件下的爆炸极限值，即使在下限浓度，也可能产生不完全燃烧。第三节 防火防爆技术一、火灾爆炸危险物的控制 1根据物质的危险特性进行控制 首先在工艺上进行控制，以火灾爆炸危险性小的物质代替危险性大的物质；其次根据物质的理化性质，采取不同的防火防爆措施。 对本身具有自燃能力的物质，遇空气能自燃，遇水能燃烧、爆炸的物质，应分别采取隔绝空气、防水防潮或采取通风、散热、降温等措施，防止发生燃烧或爆炸。 两种相互接触能引起燃烧爆炸的物质不能混存，更不准相互接触；遇酸碱能分解、燃烧、爆炸的物质要严禁与酸碱接触，对机械作用比较敏感的物质要轻拿轻放。 对易燃、可燃气体或蒸气要根据它们对空气的比重采用相应的排空方法和防火防爆措施。密度轻于空气的可燃气体可直接向高空排放，而相对密度重的丙烷(密度为151)，就要采用火炬的方式排空。对可燃液体，要根据物质的沸点、饱和蒸气压考虑设备的耐压强度、储存温度、保温降温措施，根据它们的闪点、爆炸范围，扩散性采取相应的防火防爆措施。 对于不稳定的物质，在贮存中应添加稳定剂。异戊二烯、苯乙烯、氯乙烯、丙烯腈等有聚合放热自燃爆炸的危险，储存中要加入对苯二酚、苯醌等作为阻聚剂。对受到阳光作用能生成具有爆炸性过氧化物的某些液体，必须存放在金属桶内或暗色的玻璃瓶中。 物质的带电性能，直接关系到在生产、储运过程中是否能产生静电危险，对能产生静电的物质要采取防静电措施。 2防止可燃物外溢泄漏 密闭设备系统是防止可燃气体、蒸气、粉尘与空气形成爆炸性混合物的最有力措施之一。对于有压设备，更需要保持其密闭性，防止可燃气体、蒸气、粉尘溢出到空气中。负压操作可有效地防止系统中的爆炸性气体、有毒气体向系统外的逸散，但在负压条件下，要防止系统的密闭性差，导致空气吸入到系统内。特别是在打开阀门时，外界空气通过缝隙进入负压系统，达到气体混合物的爆炸极限而导致爆炸。为了保证设备的密闭性，应注意以下几点安全要求： (1) 有燃烧爆炸危险的设备管道，少用法兰连接，尽量使用焊接。必须使用法兰连接的。应根据压力的要求，选用不同的法兰。密封垫圈的选用要符合温度、压力、介质的要求，一般工艺采用石棉橡胶垫圈；高温高压、腐蚀性介质的工艺，采用聚四氟乙烯塑料垫圈。(2) 输送可燃气体、液体的管道应采用无缝钢管，盛装腐蚀性介质的容器底部尽量不装设阀门，腐蚀性液体应从顶部抽吸排出。 (3) 接触高锰酸钾、氯酸钾、硝酸钾、漂白粉等氧化剂的生产传动装置要严加密封，定期更换润滑油，防止粉尘进入变速箱中与润滑油混触引起火灾。 (4) 对正压和负压的设备系统，要严格控制压力，防止超压。在定期检维修时，要做气密性检验和耐压强度实验。在设备运行过程中，可用皂液、pH试纸或其他方法检查密闭情况。 实际生产过程中发生的可燃物泄漏，包括正常运转中的泄漏，停水、电、气等异常情况下的泄漏，以及检维修开停车时引起的泄漏。按泄漏时的压力情况可分为高压喷出、常压流出和真空吸入。造成可燃物泄漏的原因很多，而预防泄漏的关键则是防止误操作，加强设备的维修保养，严禁超量、超温、超压。防止设备管道的泄漏，必须在设备管道的运行过程中做好各种安全检查，定期检维修，并制定好制止突然泄漏的应急措施。对危险大的装置，应设置远距离遥控断路阀，以备装置异常时立即和其他装置隔离。为防止误操作，重要的阀门应采取两级控制，并采取挂标志、加锁等措施。各种管线应涂不同颜色，不同管线上的阀门相隔一定的距离。 3惰性气体保护 化工生产中常用的惰性气体有氮气、二氧化碳、水蒸气及烟道气等没有燃爆危险的气体，使用最为广泛的是氮气。惰性气体作为保护性气体可以阻止形成燃烧爆炸系统，常在以下几个方面使用： 压碎、研磨、筛分、混合易燃固体物质及粉状物料输送时，用惰性气体作覆盖保护； 在可燃气体或蒸气的物料系统中，充入惰性气体，使系统保持正压，防止形成爆炸性混合物； 利用惰性气体进行正压输送易燃液体或高温物料； 对能产生火花的电气、仪表采用充氮正压保护； 对易燃易爆系统进行动火检维修时，用惰性气体吹扫，置换出系统中的可燃气体和蒸气； 有火灾爆炸危险的设备、贮槽、管线等