2015年安全工程師《生產技術》考點: 防火防爆安全技術

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　　第四章 防火防爆安全技術

　　第一節(jié) 火災爆炸事故機理

　　一、燃燒與火災

　　(一)燃燒和火災的定義、條件

　　1.燃燒的定義

　　燃燒是物質與氧化劑之間的放熱反應，它通常同時釋放出火焰或可見光。

　　2.火災定義

　　《消防基本術語：第一部分》(GB5907―1986)將火災定義為：在時間和空間上失去控制的燃燒所造成的災害。以下情況也列入火災的統(tǒng)計范圍;

　　(1)民用爆炸物品引起的火災。

　　(2)易燃或可燃液體、可燃氣體、蒸氣、粉塵以及其他化學易燃易爆物品爆炸翱爆炸引起的火災(地下礦井部分發(fā)生的爆炸，不列入火災統(tǒng)計范圍)。

　　(3)破壞性試驗中引起非實驗體燃燒的事故。

　　(4)機電設備因內部故障導致外部明火燃燒需要組織撲滅的事故，火災引起其他物件燃燒的事故。

　　(5)車輛、船舶;飛機以及其他交通工具發(fā)生的燃燒事故、火災由此引起的其他物件燃燒的事故(飛機因飛行事故而導致本身燃燒的除外)。

　　3.燃燒和火災發(fā)生的必要條件

　　同時具備氧化劑、可燃物、點火源，即火的三要素。這三個要素中缺少任何一個，燃燒都不能發(fā)生或持續(xù)。獲得三要素是燃燒的必要條件。在火災防治中，阻斷三要素的任何一個要素就可以撲滅火災。

　　(二)燃燒和火災過程和形式

　　1.燃燒過程

　　可燃物質的聚集狀態(tài)不同，其受熱后所發(fā)生的燃燒過程也不同。除結構簡單的可燃氣體(如氫氣)外，大多數可燃物質的燃燒并非是物質本身在燃燒，而是物質受熱分解出的氣體或液體蒸氣在氣相中的燃燒。

　　由可燃物質燃燒過程可以看出，可燃氣體最容易燃燒，其燃燒所需要的熱量只用于本身的氧化分解，并使其達到自燃點而燃燒;

　　可燃液體首先蒸發(fā)成蒸氣，其蒸氣進行氧化分解后達到自燃點而燃燒。

　　在固體燃燒中，如果是簡單物質硫、磷等，受熱后首先熔化，蒸發(fā)成蒸氣進行燃燒，沒有分解過程;

　　如果是復雜物質，在受熱時首先分解為氣態(tài)或液態(tài)產物，其氣態(tài)和液態(tài)產物的蒸氣進行氧化分解著火燃燒。

　　有的可燃固體如焦炭等，不能分解為氣態(tài)物質，在燃燒時則呈熾熱狀態(tài)，沒有火焰產生。

　　可燃物質的燃燒過程包括許多吸熱、放熱的化學過程和傳熱的物理過程。在燃燒發(fā)生的整個過程中，熱量通過熱傳導、熱輻射和熱對流三種方式進行傳播。在凝聚相中，主要是吸熱過程，而在氣相燃燒中則是放熱過程。大多數情況下，凝聚相中發(fā)生的過程是靠氣相燃燒放出的熱量來實現的，在所有反應區(qū)域內，若放熱量大于吸熱量，燃燒則持續(xù)進行，反之燃燒則中斷。

　　可燃物質燃燒過程中，溫度變化是很復雜的。最初一段時間，加熱的大部分熱量用于對燃燒物質的熔化、蒸發(fā)或分解，可燃物質的溫度上升緩慢。當溫度達到氧化開始溫度時，可燃物質開始進行氧化反應。此時由于溫度尚低，氧化反應速度不快，氧化所產生的熱量還不足以抵消系統(tǒng)向外界的散熱，此時停止加熱，可燃物質溫度會降低,不會發(fā)生燃燒。繼續(xù)加熱，溫度的上升則很快，到氧化產生的熱量和系統(tǒng)向外界散失的熱量相等，溫度再稍升高一點，則打破了這種平衡狀態(tài)，這時即使停止加熱，可燃物質溫度亦會自行升高，達到某個溫度，就會出現火焰并燃燒起來。因此，這個溫度可視為可燃物質理論上的自燃點，是開始出現火焰的溫度，即通常實際測得的自燃點。

　　2.燃燒形式

　　氣態(tài)可燃物通常為擴散燃燒，即可燃物和氧氣邊混合邊燃燒;液態(tài)可燃物.(包括受熱后先液化后燃燒的固態(tài)可燃物)通常先蒸發(fā)為可燃蒸氣，可燃蒸氣與氧化劑發(fā)生燃燒;固態(tài)可燃物先是通過熱解等過程產生可燃氣體，可燃氣體與氧化劑再發(fā)生燃燒。

　　根據可燃物質的聚集狀態(tài)不同，燃燒可分為以下4種形式：

　　(1)擴散燃燒。可燃氣體(氫、甲烷、乙炔以及苯、酒精、汽油蒸氣等)從管道、容器的裂縫流向空氣時，可燃氣體分子與空氣分子互相擴散、混合，混合濃度達到爆炸極限范圍內的可燃氣體遇到火源即著火并能形成穩(wěn)定火焰的燃燒，稱為擴散燃燒。

　　(2)混合燃燒。可燃氣體和助燃氣體在管道、容器和空間擴散混合，混合氣體的濃度在爆炸范圍內，遇到火源即發(fā)生燃燒，混合燃燒是在混合氣體分布的空間快速進行的，稱為混合燃燒。煤氣、液化石油氣泄漏后遇到明火發(fā)生的燃燒爆炸即是混合燃燒，失去控制的混合燃燒往往能造成重大的經濟損失和人員傷亡。

　　(3)蒸發(fā)燃燒?？扇家后w在火源和熱源的作用下，蒸發(fā)出的蒸氣發(fā)生氧化分解而進行的燃燒，稱為蒸發(fā)燃燒。

　　(4)分解燃燒?？扇嘉镔|在燃燒過程中首先遇熱分解出可燃性氣體，分解出的可燃性氣體再與氧進行的燃燒，稱為分解燃燒。

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　　(三)火災的分類

　　《火災分類》(GB/T4968―2008)按物質的燃燒特性將火災分為6類：

　　A類火災：指固體物質火災，這種物質通常具有有機物質，一般在燃燒時能產生灼熱灰燼，如木材、棉、毛、嘛、紙張火災等;

　　B類火災：指液體火災和可熔化的固體物質火災，如汽油、煤油、柴油、原油、甲醇、乙醇、瀝青、石蠟火災等;

　　C類火災：指氣體火災，如煤氣、天然氣、甲烷、乙烷、丙烷、氫氣火災等;

　　D類火災：指金屬火災，如鉀、鈉、鎂、鈦、鋯、鋰、鋁鎂合金火災等;

　　E類火災：指帶電火災，是物體帶電燃燒的火災，如發(fā)電機、電纜、家用電器等;

　　F類火災：指烹飪器具內烹飪物火災，如動植物油脂等。

　　2.按照一次火災事故造成的人員傷亡、受災戶數和財產直接損失金額，火災劃分為3類：

　　(1)具有以下情況之一的為特大火災：死亡10人以上(含本數;下同);重傷20人以上;死亡、重傷20人以上;受災戶數50戶以上;燒毀財物損失100萬元以上。

　　(2)具有以下情況之一的為重大火災：死亡3人以上;重傷10人以上;死亡、重傷10人以上;受災戶30戶以上;燒毀財產損失30萬元以上。

　　(3)不具有前兩項情形的燃燒事故，為一般火災。

　　(四)火災基本概念及參數

　　1.閃燃

　　可燃物表面或可燃液體上方在很短時間內重復出現火焰一閃即滅的現象。閃燃往往是持續(xù)燃燒的先兆。

　　2.陰燃

　　沒有火焰和可見光的燃燒。

　　3.爆燃

　　伴隨爆炸的燃燒波，以亞音速傳播。

　　4，自燃

　　是指可燃物在空氣中沒有外來火源的作用下，靠自熱或外熱而發(fā)生燃燒的現象。根據熱源的不同，物質自燃分為自熱自燃和受熱自燃兩種。

　　5.閃點

　　在規(guī)定條件下，材料或制品加熱到釋放出的氣體瞬間著火并出現火焰的最低溫度。閃點是衡量物質火災危險性的重要參數。一般情況下閃點越低，火災危險性越大。

　　6.燃點

　　在規(guī)定的條件下，可燃物質產生自燃的最低溫度。燃點對可燃固體和閃點較高的液體具有重要意義，在控制燃燒時，需將可燃物的溫度降至其燃點以下。一般情況下燃點越低，火災危險性越大。

　　7.自燃點

　　在規(guī)定條件下，不用任何輔助引燃能源而達到引燃的最低溫度。液體和固體可燃物受熱分解并析出來的可燃氣體揮發(fā)物越多，其自燃點越低。固體可燃物粉碎得越細，其自燃點越低。一般情況下，密度越大，閃點越高而自燃點越低。比如，下列油品的密度：汽油<煤油<輕柴油<重柴油<蠟油<渣油，而其閃點依次升高，自燃點則依次降低。

　　8.引燃能、最小點火能

　　引燃能是指釋放能夠觸發(fā)初始燃燒化學反應的能量，也叫最小點火能，影響其反應發(fā)生的因素包括溫度、釋放的能量、熱量和加熱時間。

　　9.著火延滯期(誘導期)

　　對著火延滯期時間一般有下列2種描述：著火延滯期時間指可燃性物質和助燃氣體的混合物在高溫下從開始暴露到起火的時間;混合氣著火前自動加熱的時間稱為誘導期，在燃燒過程中又稱為著火延滯期或著火落后期，單位用ms表示。

　　(五)典型火災的發(fā)展規(guī)律

　　通過對大量的火災事故的研究分析得出，典型火災事故的發(fā)展分為初起期、發(fā)展期、最盛期、減弱期和熄滅期。

　　初起期是火災開始發(fā)生的階段，這一階段可燃物的熱解過程至關重要，主要特征是冒煙、陰燃;

　　發(fā)展期是火勢由小到大發(fā)展的階段，一般采用T平方特征火災模型來簡化描述該階段非穩(wěn)態(tài)火災熱釋放速率隨時間的變化，即假定火災熱釋放速率與時間的平方成正比，轟燃就發(fā)生在這一階段;

　　最盛期的火災燃燒方式是通風控制火災，火勢的大小由建筑物的通風情況決定;熄滅期是火災由最盛期開始消減直至熄滅的階段，熄滅的原因可以是燃料不足、滅火系統(tǒng)的作用等。

　　由于建筑物內可燃物、通風等條件的不同，建筑火災有可能達不到最盛期，而是緩慢發(fā)展后就熄滅了。典型的火災發(fā)展過程如圖4―1所示。

　　

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