公共安全防火防爆知识.ppt
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1、1,“防火防爆”基础知识,重庆科技学院,2,一、燃烧,1.燃烧的定义 燃烧是物质与氧化剂之间的放热反应,它通常会同时释放出火焰或可见光。2.火灾的定义 消防基本术语:第一部分(GB 59071986)将火灾定义为:在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。,3,简单可燃物质的燃烧,只是元素与氧的化合:,例:C十02CO2;S十O2S02 复杂物质的燃烧,则先是物质的受热分解,后是化合反应。例:CH4十202C02十2H2O 反应是否具有放热、发光、生成新物质等三个特征,是区分燃烧和非燃烧现象的根据。可燃物和空气中的氧所起的反应是最普遍的,是引起火灾爆炸事故的主要原因。,4,3.燃烧的本质 燃烧
2、是一种游离基的链锁反应,可燃物质的分子在高温或光照等外因作用下,吸收能量而活化,分解成活泼的原子或原子团(带有不成对的电子)游离基或自由基。游离基一旦生成即诱发其它分子迅速地、一个一个地自动分解,生成大量新游离基,从而形成蔓延扩张,循环传递的链锁反应过程,直到不再产生新的游离基为止。如果在燃烧过程中抑制游离基的产生,链锁反应就会中断,燃烧也会停止。,5,4.燃烧条件,燃烧的发生,必须同时具备三个条件;可燃物 凡是能与空气中的氧或其它氧化剂起燃烧反应的物质,均称为可燃物。如汽油、液化石油气、木材等。助燃物 凡是能帮助和支持燃烧的物质,均称为助燃物。如空气、氯、高锰酸钾等。常见的有空气和氧气。着火
3、源 凡是能引起可燃物质发生燃烧的热能源,均称作着火源(热、光、电、化学、机械能等)。如明火、摩擦、撞击、高温表面、自然发热、化学能、电火花、聚集的日光和射线等。,6,5.燃烧过程及形式,(1)燃烧过程 可燃物质燃烧实际上是物质受热分解出的可燃性气体在空气中燃烧,因此,可燃物质的燃烧多在气态下进行。气体最容易燃烧,其燃烧所需的热量只用于本身的氧化分解,并使其达到燃点。液体在火源作用下先蒸发,然后可燃气体氧化、分解进行燃烧。固体燃烧时,如果是简单的物质如硫、磷等,受热时首先熔化,然后蒸发成蒸气进行燃烧,没有分解过程。如果是复杂物质,在受热时先分解,析出气态和液态产物,然后气态产物和液态产物的蒸气才
4、能燃烧。,7,热,热,物质燃烧过程示意图,8,(2)燃烧形式,可燃性气体的燃烧 可燃性气体预先同空气(或氧气)混合而后进行的燃烧称为混合燃烧(动力燃烧)。(如漏出的液化气弥散在罐的周围遇火会以爆炸的形式燃烧)可燃性气体与周围空气一边混合一边燃烧,则称为扩散燃烧,如可燃性气体自管中喷出在管口发生的燃烧,即为扩散燃烧。混合燃烧反应速度快,火焰传播速度也快,化学性爆炸即属于这形式。在扩散燃烧中,由于氧进入反应带只是部分参加反应,所以常产生不完全燃烧的碳黑。,9,可燃液体的燃烧 液体蒸发产生的蒸气进行燃烧叫做蒸发燃烧(如汽油、酒精燃烧);难挥发可燃液体的燃烧,是受热后分解产生的可燃性气体在进行燃烧,故
5、称为分解燃烧(如原油)。蒸发燃烧和分解燃烧的机理与气体燃烧是相同的。,10,可燃固体燃烧,如木材和煤的燃烧,是受热分解产生的可燃气体的燃烧,因此属于分解燃烧。象硫磺和荼这类可燃固体的燃烧,是先熔融蒸发而后进行燃烧,因此可看作蒸发燃烧。固体燃烧一般有火焰产生,又称火焰型燃烧。当可燃固体燃烧到最后,分解不出可燃气体时,只剩下炭。此时没有可见火焰,燃烧转为表面燃烧。如金属燃烧。,11,(3)关于燃烧的名词,着火与着火点 可燃物质在空气充足的条件下,温度达到某一数值时,与火源接触即行燃烧,当火源移去后,仍能继续燃烧,这种持续燃烧的现象叫着火。可燃物质开始持续燃烧的最低温度称为该物质的着火点(有人称燃点
6、)。物质着火点的高低反映了该物质火灾危险性的大小着火点低,火灾危险性大,反之则小。,12,几种物质的燃点,13,闪燃与闪点,各种液体的表面都有一定量的蒸气,蒸气的浓度取决于该液体的温度:在一定温度下,可燃液体的蒸气与空气混合而成的气体混合物,一遇火源即产生闪火的瞬间燃烧、这种燃烧现象称为闪火或闪燃。液体发生闪燃时的最低温度即为液体的闪点。通常用闪点来表示可燃物火灾危险性的大小。一般称闪点小于或等于45的液体为易燃液体,闪点大于45的液体为可燃液体、而闪点低于28的可燃物称为一级火灾危险品。,14,可燃液体火灾危险性分类,甲类:闪点60,如 柴油、润滑油等,15,几种液体的闪点,16,自燃与自燃
7、点,可燃物质不需明火或火花等接近便能自行着火的现象称自燃,此时的最低温度称自燃点。自燃现象可分为受热自燃与本身自燃两种,17,几种常见物质的自燃,(1)植物的自燃:如稻草、麦草、麦芽、锯木屑、玉米蕊和棉籽等都可能发生自燃。自燃是由于生物、物理及化学作用引起的。在开始阶段,由于植物含有一定水份。其内部的微生物在一定温度下呼吸繁殖时会产生热量。如散热不好,温度逐渐上升,升温至70OC左右时微生物死亡,生物作用终止。这时植物中不稳定的化合物开始分解,生成黄色多孔炭,它能吸附蒸汽和气体,同时析出热量,使温度继续升高,新的化合物不断分解炭化。在温度升至150200OC时,植物中的纤素开始分解,进入氧化过
8、程,温度继续升高,反应速度加快。当聚热达到一定程度时,这种物质就会自行着火。,18,(2)油类物质的自燃,油类分为动物油、植物油和矿物油三种。其中植物油是具有较大的自燃能力,动物油处于液态才有自燃能力,而纯矿物油是不会自燃的。在植物油中,桐油、亚麻仁油和葵花籽油等比较容易自燃。油脂只浸渍于一些多孔物质中,蓄热条件好,氧化面积大,才能发生自燃。例如:油棉纱、油布及浸油的锯末和铁屑等都能发生自燃。,19,(3)煤的自燃,煤在低温时氧化速度不快,但由于它能吸附蒸气和气体,并能使其在煤的表面浓缩而变成液体,放出热量可以使温度逐渐升高到60OC,这时,氧化加速温度继续升高,直到发生自燃。为了防止煤堆自燃
9、,可以将煤堆压实,以减少煤堆内部的孔隙和存有的空气,也可以采取通风的方法,将煤堆内部产生的热量散发出去。,20,几种可燃物质的自燃点,21,影响自燃点的因素,压力:一般地说,压力越高,自燃点越低。组分:混合气体中氧浓度增高,也能使自燃点降低;各种固体粉碎得越细,自燃点也越低。催化剂:活性催化剂的作用能降低物质的自燃点。可燃物质的化学结构:饱和碳氢化合物的自燃点高于其相应的不饱和化合物的自燃点,芳香族碳氢化合物的自燃点高于含有同数碳原子脂肪族碳氢化合物的自燃点,正构烃类的自燃点低于异构烃类的自燃点。,22,物质的着火点、自燃点和闪点的关系,易燃液体的着火点约高于闪点l一5,而闪点愈低,二者的差数
10、愈小。醚、二硫化碳、丙酮等的闪点都低于O,这差数只有l左右。可燃液体闪点在lOO以上者,着火点与闪点的差数可达30或更高。一般说来,液体燃料的比重越小,闪点越低而自燃点越高;液体燃料的比重越大,则闪点越高,而自燃点越低。,23,影响燃烧速度的因素,(1)同一可燃物的燃烧速度决定于表面积与体积之比,在相同体积下,燃烧表面积愈大,燃烧速度愈快。(2)燃烧物质与氧化合的能力。氧化能力愈大,燃烧速度愈快;反之,则愈小。汽油蒸发快,比较容易与氧化合,它的燃烧速度相对较快。(3)燃烧物中碳、氧、硫、磷等可燃物的元素的含量,这些含量愈多,燃烧速度愈快,反之,则小。例如石油含碳、氢大约为9699.5%,乙醇含
11、碳、氢大约为65.2%,所以石油燃烧速度大于乙醇。,24,二、爆炸,物质自一种状态迅速转变成另一种状态,并在瞬间放出大量能量的现象称为爆炸,爆炸一般分为物理性爆炸和化学性爆炸,25,1.物理性爆炸,物质因状态或压力发生突变而形成的爆炸现象称为物理性爆炸。物理性爆炸前后物质的性质及化学成分并不改变例如蒸汽锅炉爆炸、压缩气瓶因外界条件变化而造成的爆炸都属于此类。,26,2.化学性爆炸,物质在发生极迅速的化学反应过程中形成高温高压和新的反应产物而引起的爆炸,称为化学性爆炸。化学性爆炸前后物质的性质和成分均发生了根本的改变化学性爆炸按爆炸时所发生的化学变化又可分为三类:,27,1)简单分解爆炸,引起简
12、单分解的爆炸在爆炸时并不一定发生燃烧反应。爆炸时所需热量是由爆炸物本身分解时产生的,属于这一类的有乙炔银、碘化氮等。这类物质撞击感度较高,受震动即可引起爆炸,是比较危险的,某些气体由于分解产生很大的热量,在一定条件下可能产生分解爆炸,尤其在受压情况下更容易发生爆炸。例如乙炔在压力下的分解爆炸,即属此类情况。,28,2)复杂分解爆炸,这类爆炸物质的危险性较简单分解爆炸物稍低,这类物质爆炸时,伴有燃烧现象。燃烧所需的氧由本身分解产生。例如梯恩梯、硝铵炸药等。,29,3)爆炸性混合物的爆炸,所有可燃气体、蒸气、液体雾滴及粉尘同空气(氧)的混合后,成为具有一定浓度的爆炸性混合物,如遇火源,发生爆炸。例
13、如:氢、汽油蒸气、面粉粉尘等与空气的混合物发生的爆炸,30,3.粉尘爆炸,煤尘、铝粉、镁粉、塑料粉尘、纤维粉尘、硝铵粉尘等,悬浮于空气中,达到一定浓度遇高温、摩擦、火花等引爆能源会引起瀑炸,此种爆炸称为粉尘爆炸。,31,粉尘爆炸的特点:,燃烧热值越大的物质,其爆炸的危险性越大,例如煤、碳、硫的粉尘等;易氧化的物质其粉尘也易爆炸,例如镁、氧化亚铁、染料等;易带电的粉尘也易引起爆炸,如化学纤维等;粉尘粒度越细越容易发生爆炸。,32,4.爆炸极限,可燃气体、粉尘或可燃液体的蒸气与空气形成的混合物遇火源发生爆炸的极限浓度称作爆炸极限。分为爆炸上限和爆炸下限。在上限和下限之间的浓度范围称爆炸范围。如果可
14、燃气体在空气中的浓度低于下限,因合有过量空气,即使遇到着火源,也不会爆炸燃烧。同样,可燃气体在空气中的浓度高于上限,因空气不足,所以也不会爆炸,但重新接触空气,仍能燃烧爆炸,这是因为重新接触空气后,将可燃气体的浓度稀释,达到了燃烧爆炸范围。,33,几种可燃液体的蒸气爆炸浓度极限,34,几种可燃粉尘的爆炸下限,35,5.影响爆炸极限的因素,1).原始温度 混合物的原始温度越高,爆炸范围越大,即下限降低,上限升高。2)原始压力 压力增加,爆炸范围扩大,压力降低,爆炸范围缩小。压力对爆炸上限的影响十分显著,而对下限的影响较小。,36,5.影响爆炸极限的因素,3)惰性介质的影响 若混合物中所含的惰性气
15、体量增加,爆炸范围就会缩小,惰性气体的浓度提高到某一数值,混合物就不会爆炸。4)容器的尺寸和材质 容器、管子的直径越小,则瀑炸范围缩小。当管径(或火焰通道)小到定程度时,火焰就不能通过,这一间距叫临界直径,也称最大灭火间距。容器的材质对爆炸极限也有影响;一般钢制容器对爆炸极限无明显影响。,37,5.影响爆炸极限的因素,5)能源 燃烧和爆炸都需要一定的点火能源火源的能量、热表面的面积、火源与混合物的接触时间等,对爆炸极限均有影响。6)其它因素 如光的影响:在黑暗中氢与氯的反应十分缓慢,但在强光照射下则能发生链锁反应,导致爆炸。表面活性物质对某些介质的影响:如在530时,氢与氧完全无反应,但如果投
16、入石英玻璃、钢或铁棒时,则发生爆炸。,38,三、易燃易爆物质分类及性质,(一)爆炸性物质 1爆炸物质的概念 凡是受到高湿、摩擦、撞击或受到一定物质的激发能瞬间发生单分解或复分解化学反应,并以机械功的形式在极短时间内放出较大能量的物质,统称为爆炸性物质(俗称炸药)。,39,爆炸性物质的爆炸同可燃气体与空气混合物的爆炸相比,有以下特性:,(1)炸速度极快。例如:一公斤炸药一般在万分之一秒至十万分之一秒的时间内就能爆炸完,其速度比可燃气体与空气混合物的爆炸速度快几十倍至几百倍。(2)爆炸温度高。多数炸药爆炸过程都是放热过程,爆炸时产生的热量约为40081400大卡公斤。由于爆炸速度极快,热损失小,热
17、量几乎都消耗于加热爆炸时产生的气态产物,因此爆炸气浪温度很高。爆炸温度一般为200040000C。(3)爆炸威力大。一公斤炸药爆炸时可产生3001000升的气体产物。这些气体受高温作用,体积会膨胀10倍以上。膨胀的气态产物迅速以机械功的形式向周围扩散,造成很强的冲波。,40,2.爆炸性物质的分类。,爆炸性物质按其组份,分为爆炸性化合物和爆炸性混合物两大类。,41,(1)爆炸性化合物,爆炸性化合物按照其化学反应的类型又分为单分解爆炸物质和复分解爆炸物质。单分解爆炸物质在爆炸时不一定发生燃烧反应。燃烧所需要的热量,是由爆炸物质本身分解时产生的。属于这一类的有过氧化物,氯酸和过氯酸化合物,氮的卤化物
18、,亚硝基化合物等,这类物质的性质极不稳定,受轻微震动即可分解爆炸。复分解爆炸物质的性质比单分解爆炸物质稳定,爆炸时伴有燃烧反应,燃烧所需要的氧气由本身分解供给。如梯恩梯(三硝基甲苯)、苦味酸、硝化棉等,均属此类。,42,(2)爆炸性混合物,爆炸性混合物。通常是由燃烧剂和氧化剂经机械混合而成的如黑色火药、硝铵炸药,硝化甘油炸药等,都属这一类。黑色火药就是硝酸钾、硫磺和炭末的比例混俣物,遇火焰或火花能引起爆炸,对机械作用也很敏感。另外按照炸药的使用目的,还可以分为起爆药(如留汞、黑索金等),爆破药(如梯恩梯、硝铵炸药、黑色火药等),发射药(如硝化甘油、黑色火药和烟火药)四类。,43,3.炸药的特征
19、,(1)敏感度。炸药受到外界作用发生爆炸的难易程度,又分为热能敏感度、摩擦敏感度、撞击敏感度和起爆敏感度。炸药在受到加热及火焰作用时发生爆炸的原因,叫做热能原因,例如:梯恩梯炸药在1500C时,显著分解。它在受热半分钟时,爆发点为3300C,受热10分钟时,爆发点降为270OC,炸药受撞击摩擦发生爆炸的原因,称之为撞击摩擦敏感度。炸药中如果掺杂了一些坚硬的高熔点物质(如砂子),更容易引起爆炸。,44,3.炸药的特征,(2)安定性。在储存中,有的炸药容易变质,有的炸药不容易变质。炸药在长期储存中,保持其物理、化学性质不变的能力,称为炸药的安定性。决定炸药安定性的因素有:炸药的化学结构、催化剂作用
20、、物理状态、杂质含量、密度和环境温度等。,45,3.炸药的特征,(3)殉爆距离。殉爆距离表示一个炸药包爆炸后,引起另一个炸药包爆炸的能力,这两炸药包之间的距离叫做殉爆距离。发生殉爆的原因,一是爆炸碎片的撞击,二是冲击波的作用。,46,(二)易燃和可燃液体,凡闪点小于或等于45OC的液体称为易燃液体,闪点大于45OC的称为可燃液体。液体的火灾危险性是由其理化性质决定的。1相对密度 易燃和可燃液体的相对密度一般都小于水。液体的相对密度越小,其蒸发速度越快,闪点越低,因而火灾危害性也就越大。比水轻的液体燃烧时,不能用水扑灭,最好用惰性气体或泡沫扑救。易燃和可燃液体的蒸气一般比空气重。因而这些蒸气常浮
21、着在地面上,不易扩散。,47,2.流动扩散性 易燃和可燃液体具有流动性与扩散性。尤其是易燃液体,如有渗漏会很快向四周扩散;还由于毛细管和浸润等作用,能扩大其表面面积,加快蒸发速度,提高在空气中的蒸气浓度,一旦着火容易引起火势蔓延。在火场上,液体流到哪里,火就烧到那里,给扑救工作带来困难。液体越粘,流动扩散性越差,但粘度大的液体随着温度升高,其流动扩散性也会增大。,48,3.带电性 醚类、酮类、脂类、芳香烃、石油及其产品、二硫化碳等大部分易燃和可燃液体都是电介质,具有导电能力。这些有导电能力的液体在灌注、运输和流动过程中能产生静电,当静电荷聚到一定程度时就会电产生火花,有引起火灾或爆炸的危险。,
22、49,4.水溶性 大部分易燃和可燃液体是不溶于水的,但醇类、醛类、酮类能溶于水,在灭火中,对于不溶于水,而且比水轻的液体,不宜直接用水扑救。对于溶于水而且比水轻液体,如醇类、酮类、醚类也不能用水扑救,应用抗溶性或皂化泡沫扑救。对于不溶于水而且比水重的液体,如二硫化碳,可以用水扑救。,50,(三)可燃和助燃气体,气体可以分以下三类:可燃气体:如氢气、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、乙稀、天然气、液化石油气等。助燃气体:如氧气、氯气等。不燃气体:如二氧化碳、二氧化硫、氮气等。衡量气体的火灾危险性,主要是依据它们的燃烧能力以及与空气形成爆炸混合物的浓度,同时还要参考其它理化性质。,51,1化学活泼性,具
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