第7章_化工生產(chǎn)防火防爆技術(shù)

第七章化工生產(chǎn)防火防爆技術(shù),第一節(jié)燃燒與爆炸,第二節(jié)防火防爆的基本措施,第三節(jié)消防滅火技術(shù),一、燃燒概述,燃燒是可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應(yīng)。,a)有可燃物存在；b)有助燃物存在；c)有點(diǎn)火源。,1.燃燒：,2.燃燒條件（必要）:,第一節(jié)燃燒的基礎(chǔ)知識(shí),放熱燃燒特征：發(fā)光生成新物質(zhì),燃燒充分條件：三個(gè)必要條件達(dá)到足夠的量才能發(fā)生。,1.氣體的燃燒情況簡(jiǎn)單，比較容易燃燒,第一節(jié)燃燒的基礎(chǔ)知識(shí),2.液體的燃燒通常先蒸發(fā)成氣態(tài)，而后蒸氣氧化分解開(kāi)始燃燒。,3.固體的燃燒熔化蒸發(fā)或分解燃燒,蒸氣燃燒分解燃燒,二、燃燒的過(guò)程,物質(zhì)燃燒時(shí)的溫度變化,誘導(dǎo)期越短物質(zhì)越易燃燒。氫的誘導(dǎo)期只有0.01秒。,三、燃燒類(lèi)型,（1）閃燃和閃點(diǎn),各種可燃液體的表面空間由于溫度的影響，都有一定量的蒸氣存在，這些蒸氣與空氣混合后，一旦遇到點(diǎn)火源就會(huì)出現(xiàn)瞬間火苗或閃光，這種現(xiàn)象稱(chēng)為閃燃。引起閃燃的最低溫度稱(chēng)為閃點(diǎn)。,閃點(diǎn)是液體可以引起火災(zāi)危險(xiǎn)的最低溫度。液體的閃點(diǎn)越低，它的火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。,表1-1某些可燃液體的閃點(diǎn),（2）自燃和自燃點(diǎn),可燃物質(zhì)在沒(méi)有外界火源的直接作用下，常溫中自行發(fā)熱，或由于物質(zhì)內(nèi)部的物理（如輻射、吸附等）、化學(xué)（如分解、化合等）、生物（如細(xì)菌的腐蝕作用）反應(yīng)過(guò)程所提供的熱量聚積起來(lái)，使其達(dá)到自燃溫度，從而發(fā)生自行燃燒的現(xiàn)象，叫做自燃。,自燃時(shí)可燃物由于受到外界熱源間接加熱，受熱比較均勻，發(fā)生燃燒時(shí)可燃物整體溫度較高，燃燒幾乎是在整個(gè)可燃物或相當(dāng)大的范圍內(nèi)同時(shí)發(fā)生。,自燃的最低溫度，稱(chēng)為自燃點(diǎn)。,響液體、氣體可燃物自燃點(diǎn)的主要因素：壓力：壓力越高，自燃點(diǎn)越低；氧濃度：混合氣中氧濃度越高，自燃點(diǎn)越低；催化：活性催化劑能降低自燃點(diǎn)，鈍性催化劑能提高自燃點(diǎn)；容器的材質(zhì)和內(nèi)徑：器壁的不同材質(zhì)有不同的催化作用；容器直徑越小，自燃點(diǎn)越高。影響固體可燃物自燃點(diǎn)的主要因素：受熱熔融：熔融后可視液體、氣體的情況；揮發(fā)物的數(shù)量：揮發(fā)出的可燃物越多，其自燃點(diǎn)越低；固體的顆粒度：固體顆粒越細(xì)，其比表面積就越大，自燃點(diǎn)越低；受熱時(shí)間：可燃固體長(zhǎng)時(shí)間受熱，其自燃點(diǎn)會(huì)有所降低。,自然可分為受熱自然和自熱自然,受熱自然，如生產(chǎn)中可燃物由于接觸高溫表面、加熱和烘烤過(guò)度、沖擊摩擦等導(dǎo)致燃燒。,自熱自然，是由于本身的（1）氧化發(fā)熱；（2）分解放熱；（3）聚合放熱；（4）吸附放熱；（5）發(fā)酵放熱；（6）活性物質(zhì)遇水；（7）可燃物與強(qiáng)氧化劑的混合。致使物質(zhì)溫度升高達(dá)到自然點(diǎn)而燃燒的現(xiàn)象。大體可分為4類(lèi)：（1）自然點(diǎn)低的物質(zhì)，如磷、磷化物；（2）與空氣、氧發(fā)熱自然，如油脂類(lèi)、金屬粉塵及金屬硫化物，活性炭、木炭等；（3）分解發(fā)熱物質(zhì)，如硝化棉；（4）產(chǎn)生聚合熱、發(fā)酵熱的物質(zhì)，如干草、濕木屑。,表1-2某些可燃物質(zhì)的自燃點(diǎn),(3)著火和著火點(diǎn),足夠的可燃物質(zhì)在有足夠的助燃物質(zhì)存在下，遇明火而引起持續(xù)燃燒的現(xiàn)象，稱(chēng)為著火。使可燃物發(fā)生持續(xù)燃燒的最低溫度，稱(chēng)為著火點(diǎn)，又叫燃點(diǎn)。,表1-3某些可燃物質(zhì)的燃點(diǎn),問(wèn)題討論物質(zhì)在燃燒過(guò)程中，溫度將發(fā)生什么樣的變化？人為控制燃燒的關(guān)鍵在什么時(shí)期？,燃燒產(chǎn)物,燃燒產(chǎn)物不少是毒害氣體，往往會(huì)通過(guò)呼吸道侵入或刺激眼結(jié)膜、皮膚黏膜使人中毒甚至死亡。據(jù)統(tǒng)計(jì)，火災(zāi)中死亡的人約80%是由于吸入毒性氣體中毒而致死的。,燃燒速度,（一）氣體燃燒速度由于氣體的燃燒不需要象固體、液體那樣經(jīng)過(guò)熔化、蒸發(fā)等過(guò)程，所以燃燒速度很快。氣體的燃燒速度隨物質(zhì)的組成不同而異。簡(jiǎn)單氣體燃燒如氫氣只需受熱、氧化等過(guò)程；而復(fù)雜的氣體如天然氣、乙炔等則要經(jīng)過(guò)受熱、分解、氧化過(guò)程才能開(kāi)始燃燒。因此，簡(jiǎn)單的氣體比復(fù)雜的氣體燃燒速度快。在氣體燃燒中，擴(kuò)散燃燒速度取決于氣體擴(kuò)散速度，而混合燃燒速度則取決于本身的化學(xué)反應(yīng)速度；在通常情況下混合燃燒速度高于擴(kuò)散燃燒速度。氣體的燃燒性能也常見(jiàn)火焰?zhèn)鞑ニ俣葋?lái)衡量，一些氣體與空氣的混合物在254毫米直徑的管道中火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊脑囼?yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表。,(二)液體燃燒速率,液體燃燒速率取決于液體的蒸發(fā)。其燃燒速率有下面兩種表示方法：(1)質(zhì)量速率質(zhì)量速率指每平方米可燃液體表面，每小時(shí)燒掉的液體的質(zhì)量。(2)直線速率直線速率指每小時(shí)燒掉可燃液層的高度。液體的燃燒過(guò)程是先蒸發(fā)而后燃燒。易燃液體在常溫下蒸氣壓就很高，因此有火星、灼熱物體等靠近時(shí)便能著火。之后，火焰會(huì)很快沿液體表面蔓延。另一類(lèi)液體只有在火焰或灼熱物體長(zhǎng)久作用下，使其表層受強(qiáng)熱大量蒸發(fā)才會(huì)燃燒。故在常溫下生產(chǎn)、使用這類(lèi)液體沒(méi)有火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)。這類(lèi)液體著火后，火焰在液體表面上蔓延得也很慢。為了維持液體燃燒，必須向液體傳人大量熱，使表層液體被加熱并蒸發(fā)?；鹧嫦蛞后w傳熱的方式是輻射。故火焰沿液面蔓延的速率決定于液體的初溫、熱容、蒸發(fā)潛熱以及火焰的輻射能力。表7-7列出了幾種常見(jiàn)易燃液體的燃燒速率。,（三）固體燃燒速率,固體燃燒速率，一般要小于可燃液體和可燃?xì)怏w。不同固體物質(zhì)的燃燒速率有很大差異。萘及其衍生物、三硫化磷、松香等可燃固體，其燃燒過(guò)程是受熱熔化、蒸發(fā)氣化、分解氧化、起火燃燒，一般速率較慢。而另外一些可燃固體，如硝基化合物、含硝化纖維素的制品等，燃燒是分解式的，燃燒劇烈，速度很快?？扇脊腆w的燃燒速率還取決于燃燒比表面積，即燃燒表面積與體積的比值越大，燃燒速率越大，反之，則燃燒速率越小。,二、爆炸,1爆炸的定義,爆炸是物質(zhì)發(fā)生急劇的物理、化學(xué)變化，在瞬間釋放出大量的能量并伴有巨大聲響的過(guò)程。,爆炸現(xiàn)象一般具有如下特征：1.爆炸過(guò)程進(jìn)行得很快；2.爆炸點(diǎn)附近壓力急劇升高，產(chǎn)生沖擊波；3.發(fā)出或大或小的響聲；4.使周?chē)ㄖ锘蛘哐b置發(fā)生震動(dòng)或遭受破壞。,2爆炸的分類(lèi),（1）物理爆炸物理爆炸是指物質(zhì)的物理狀態(tài)發(fā)生急劇變化而引起的爆炸。,物質(zhì)的化學(xué)成分和化學(xué)性質(zhì)在物理爆炸后均不發(fā)生變化。,（2）化學(xué)爆炸化學(xué)爆炸是指物質(zhì)發(fā)生急劇化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生高溫、高壓而引起的爆炸。,化學(xué)爆炸又可以進(jìn)一步分為爆炸物分解爆炸、爆炸物與空氣的混合爆炸兩種類(lèi)型。爆炸物分解爆炸是爆炸物在爆炸時(shí)分解為較小的分子或其組成元素。爆炸物的組成元素中如果沒(méi)有氧元素，爆炸時(shí)則不會(huì)有燃燒反應(yīng)發(fā)生，爆炸所需要的熱量是由爆炸物本身分解產(chǎn)生的。屬于這一類(lèi)物質(zhì)的有疊氮鉛、乙炔銀、乙炔銅、碘化氮、氯化氮等。爆炸物質(zhì)中如果含有氧元素，爆炸時(shí)則往往伴有燃燒現(xiàn)象發(fā)生。各種氮或氯的氧化物、苦味酸即屬于這一類(lèi)型。爆炸性氣體、蒸氣或粉塵與空氣的混合物爆炸，需要一定的條件，如爆炸性物質(zhì)的含量或氧氣含量以及激發(fā)能源等。因此其危險(xiǎn)性較分解爆炸為低，但這類(lèi)爆炸更普遍，所造成的危害也較大。,（一）按性質(zhì)分類(lèi),（二）按爆炸速度分類(lèi)(1)輕爆爆炸傳播速度在每秒零點(diǎn)幾米至數(shù)米之間的爆炸過(guò)程；(2)爆炸爆炸傳播速度在每秒十米至數(shù)百米之間的爆炸過(guò)程；(3)爆轟爆炸傳播速度在每秒1千米至數(shù)千米以上的爆炸過(guò)程。,實(shí)際上任何可燃物質(zhì)，當(dāng)其成粉塵形式與空氣以適當(dāng)比例混合時(shí)，被熱、火花、火焰點(diǎn)燃，都能迅速燃燒并引起嚴(yán)重爆炸。許多粉塵爆炸的災(zāi)難性事故的發(fā)生，都是由于忽略了上述事實(shí)。谷物、面粉、煤的粉塵以及金屬粉末都有這方面的危險(xiǎn)性?；省⒛拘?、奶粉、洗衣粉、紙屑、可可粉、香料、軟木塞、硫磺、硬橡膠粉、皮革和其他許多物品的加工業(yè)，時(shí)有粉塵爆炸發(fā)生。為了防止粉塵爆炸，維持清潔十分重要。所有設(shè)備都應(yīng)該無(wú)粉塵泄漏。爆炸卸放口應(yīng)該通至室外安全地區(qū)，卸放管道應(yīng)該相當(dāng)堅(jiān)固，使其足以承受爆炸力。真空吸塵優(yōu)于清掃，禁止應(yīng)用壓縮空氣吹掃設(shè)備上的粉塵，以免形成粉塵云。屋頂下裸露的管線、橫梁和其他突出部分都應(yīng)該避免積累粉塵。,（三）粉塵爆炸,影響粉塵爆炸的因素？（提問(wèn)）,案例1-12004年，浙江省臺(tái)州市某制藥廠，發(fā)生甲苯反應(yīng)釜爆炸事故，造成二人死亡，一人受傷。事故的主要原因是某車(chē)間的液氨、甲苯等化工原料泄漏遇高溫而引發(fā)爆炸。,2爆炸極限（1）爆炸極限可燃?xì)怏w、可燃液體的蒸氣或可燃粉塵、纖維與空氣形成的混合物遇火源會(huì)發(fā)生爆炸的極限濃度稱(chēng)為爆炸極限。,爆炸下限：在空氣中能引起爆炸的最低濃度稱(chēng)為爆炸下限；爆炸上限：在空氣中能引起爆炸的最高濃度稱(chēng)為爆炸上限?；旌衔镏锌扇嘉餄舛鹊陀诒ㄏ孪迺r(shí)，因含有過(guò)量的空氣，空氣的冷卻作用阻止了火焰的蔓延；混合物中可燃物濃度高于上限時(shí)由于空氣量不足，火焰也不能蔓延，所以，濃度低于下限或高于上限時(shí)都不會(huì)發(fā)生爆炸。只有在爆炸下限和爆炸上限范圍之間才有爆炸危險(xiǎn)。,表：某些常見(jiàn)物質(zhì)的爆炸極限,注：根據(jù)爆炸極限可以知道它們的危險(xiǎn)程度。,(2)危險(xiǎn)度,可燃?xì)怏w或蒸汽的危險(xiǎn)度的計(jì)算公式為：H(危險(xiǎn)度)=（爆炸上限-爆炸下限）/爆炸下限，所以只需要查出一種物質(zhì)的爆炸上下限即可算出其爆炸危險(xiǎn)度.,（2）爆炸極限的影響因素爆炸極限不是固定的數(shù)值，而是受一系列因素的影響而變化。影響爆炸極限的因素主要有以下幾點(diǎn)。初始溫度混合物初始溫度越高，爆炸極限范圍增大。初始?jí)毫ο到y(tǒng)初始?jí)毫υ龈?，爆炸極限范圍也擴(kuò)大。惰性氣體含量爆炸性混合物中惰性氣體含量增加，其爆炸極限范圍縮小。當(dāng)惰性氣體含量增加到某一值時(shí)，混合系不再發(fā)生爆炸。,容器容器的材質(zhì)和尺寸對(duì)物質(zhì)爆炸極限均有影響。若容器材質(zhì)的傳熱性能好，則由于器壁的熱損失大，混合氣體的熱量難于積累，而導(dǎo)致爆炸范圍變小。容器或管道直徑越小，爆炸極限范圍越小。點(diǎn)火源火花能量、熱表面的面積、火源與混合物的接觸時(shí)間等，對(duì)爆炸極限均有影響。,光對(duì)爆炸極限也有影響。在黑暗中，氫與氯的反應(yīng)十分緩慢，在光照下則會(huì)發(fā)生連鎖反應(yīng)引起爆炸。,其他因素：,第二節(jié)防火防爆技術(shù),1物料的火災(zāi)危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)（1）氣體爆炸極限和自燃點(diǎn)是評(píng)價(jià)氣體火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)的主要指標(biāo)。,（2）液體閃點(diǎn)和爆炸溫度極限是評(píng)價(jià)液體火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性的主要指標(biāo)。,（3）固體固體的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)主要指標(biāo)取決于固體的熔點(diǎn)、著火點(diǎn)、燃點(diǎn)、自燃點(diǎn)、比表面積及熱分解性能等。,燃點(diǎn)是評(píng)價(jià)固體物質(zhì)火災(zāi)危險(xiǎn)性的主要指標(biāo)。,2.非互溶性危險(xiǎn)物,（1）毒性危險(xiǎn),（2）反應(yīng)危險(xiǎn),（3）水敏性危險(xiǎn)如：鉀、鈉、碳化鈣,3工藝裝置的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)化工裝置的火災(zāi)和爆炸事故，主要原因可以歸納為以下五項(xiàng)，各項(xiàng)中都包含一些小的條目。（1）裝置有隱患高壓裝置中高溫、低溫部分材料選型不適當(dāng)；接頭結(jié)構(gòu)和材料選型不適當(dāng)；有易使可燃物著火的電熱裝置；防靜電措施不夠完善；裝置開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無(wú)法預(yù)料的影響。,（2）操作失誤閥門(mén)的誤開(kāi)或誤關(guān)；燃燒裝置點(diǎn)火不當(dāng)；違規(guī)使用明火。（3）裝置故障貯罐容器、配管的破損；泵和機(jī)械的故障；測(cè)量和控制儀表的故障。,（4）不停產(chǎn)檢修設(shè)備帶壓力切斷配管連接部位時(shí)發(fā)生無(wú)法控制的泄漏；破損配管沒(méi)有修復(fù)，在壓力下降的條件下恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，升壓后物料泄漏；不知裝置中有壓力，而誤將配管從裝置上斷開(kāi)；在加壓條件下，某一物體掉到裝置的脆弱部分而發(fā)生破裂。（5）異?；瘜W(xué)反應(yīng)反應(yīng)物質(zhì)匹配不當(dāng)；不正常的聚合、分解等；安全裝置配備不合理或不齊全。,第三節(jié)防火防爆的技術(shù)措施,案例1-32004年，吉林市某商廈發(fā)生特大火災(zāi)，造成54人死亡、70余人受傷。火災(zāi)是由商廈偉業(yè)電器行雇員于某在倉(cāng)庫(kù)吸煙引發(fā)。一個(gè)小小的煙頭上演了一場(chǎng)特大火災(zāi)事故，致使54人的生命死于火海。由此可見(jiàn)，禁止和控制點(diǎn)火源，是防止燃燒的必要條件的形成是萬(wàn)分重要的。,1點(diǎn)火源的安全控制（1）明火（2）摩擦與撞擊產(chǎn)生的高溫與火花（3）高溫?zé)岜砻妫?）電氣火花,2.防爆電氣設(shè)備的選用,（1）爆炸火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所的分類(lèi)（2）防爆電器設(shè)備類(lèi)型隔爆型（）充沙型（g）增安型（）澆封型（m）正壓型（）本安型（）特殊型（）充油型（）,3化工工藝參數(shù)的安全控制（學(xué)生講）（1）溫度控制正確選用傳熱介質(zhì)，有效除去反應(yīng)熱，并要防止攪拌中斷。（2）壓力控制（3）進(jìn)料控制控制進(jìn)料速度控制進(jìn)料配比控制進(jìn)料順序控制原料純度控制進(jìn)料量,4火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)物質(zhì)的控制（1）根據(jù)物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)采取措施改進(jìn)工藝，盡量不使用或少使用可燃物料，以不燃物料或難燃物料代替易燃物料。對(duì)自燃性物質(zhì)及遇水燃爆物質(zhì)，應(yīng)采取隔絕空氣、防水防潮。遇酸堿有分解、爆炸燃燒的物質(zhì)，應(yīng)避免與酸堿接觸。易燃、可燃?xì)怏w和液體蒸氣，采取相應(yīng)的耐壓容器和密封手段以及保溫、降溫措施。對(duì)于易產(chǎn)生靜電的物質(zhì)，應(yīng)采取接地等防靜電措施。,（2）防爆惰化技術(shù)惰性介質(zhì)作為保護(hù)性介質(zhì)，可以阻止可燃物質(zhì)形成爆炸條件。易燃固體物質(zhì)的粉碎、篩選處理及粉體輸送，采用惰性氣體隔離保護(hù)；在可燃?xì)怏w或蒸氣物料系統(tǒng)中，充入惰性氣體，使系統(tǒng)保持正壓，防止形成爆炸性混合物；將惰性氣體管路與有爆炸危險(xiǎn)的生產(chǎn)設(shè)備、儲(chǔ)罐等連接起來(lái)，以防在發(fā)生爆炸危險(xiǎn)時(shí)，用惰性氣體保護(hù)；,易燃液體利用惰性氣體進(jìn)行充壓輸送；在有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所中，對(duì)有引起火花危險(xiǎn)的電器、儀表等，采用充氮?dú)庹龎罕Ｗo(hù)；在有爆炸危險(xiǎn)性的化工生產(chǎn)裝置上動(dòng)火檢修前，用惰性氣體吹除，置換出系統(tǒng)中的可燃?xì)怏w或蒸氣，安全合格后，方可上人，或進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行檢查、檢修及動(dòng)火；在化工生產(chǎn)裝置中發(fā)生物料泄漏時(shí)，用惰性氣體稀釋可燃?xì)怏w。,（3）自動(dòng)控制與安全保險(xiǎn)裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有：自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)；自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；自動(dòng)操縱系統(tǒng)；自動(dòng)信號(hào)連鎖和保護(hù)系統(tǒng)。安全保險(xiǎn)裝置主要有：信號(hào)報(bào)警；保險(xiǎn)裝置；安全聯(lián)鎖等。,5、限制火災(zāi)爆炸的擴(kuò)散和蔓延化工生產(chǎn)中限制火災(zāi)擴(kuò)散和蔓延