安全技术0000000000000.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流安全技术0000000000000.精品文档.第一章 防火防爆安全技术第一节 防火安全基础知识一、定义1.燃烧: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:在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。3.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。4. 闪点:在规定条件下,
2、材料或制品加热到释放出的气体瞬间着火并出现火焰的最低温度点。是衡量火灾危险性的重要参数。发生闪燃的最低温度。如:车用汽油-39;煤油2835等。 闪点越低,发生火灾和爆炸的危险性越大。5.燃点:在规定条件下,用标准火焰使材料引燃并持续一段时间所需的最低温度。燃点对可燃固体和闪点较高的液体具有重要意义,在控制燃烧时,需将可燃物的温度降至其燃点以下。6.自燃点:在规定条件下,不用任何辅助引燃能源而达到引燃的最低温度。即能引起自燃的最低温度称自燃点,如:黄磷30,煤320 。自燃点越低,发生火灾的危险性越大。二、 燃烧和火灾发生的必要条件燃烧必须具备三个条件:有可燃物质存在;有助燃物质的存在,通常的
3、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1.4%或是空气中的氧浓度小于12%时,甲烷都不会燃烧。(2)点火源必须具备一定的强度。电焊火花的温度可这1200,能点燃可燃气体与空
4、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。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、燃烧形式、过程和种类1.燃烧形式(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
5、。(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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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,但并不都是有害的。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。2.燃烧过程可燃物质的燃烧一般是在气相进行的。由于可燃物质的状态不同,其燃烧过程也不相同。气体最易燃烧,燃烧所需要的热量只用于本身的氧化分解,并使其达到着火点。气体在极短的时间内就能全部燃尽。液体在火源作用下,先蒸发成蒸气,而后氧化分解进行燃烧。与气体燃烧相比,液体燃烧多消耗液体变为蒸气的蒸发热。固体燃烧有两种情况:对于硫、磷等简单物质,受热时首先熔化,而后蒸发为蒸气进行燃烧
11、,无分解过程;对于复合物质,受热时首先分解成其组成部分,生成气态和液态产物,而后气态产物和液态产物蒸气着火燃烧。3.燃烧种类(1).闪燃可燃物表面或可燃液体上方在很短的时间内重复出现火焰一闪即灭的现象。闪燃往往是持续燃烧的先兆。可燃液体受热蒸发为蒸气,液体温度越高,蒸气浓度越高,当温度不高时,液面上少量可燃蒸气与空气混合,遇火源会闪出火花,短暂的燃烧过程(一闪即灭),称闪燃。(2).阴燃没有火焰和可见光的燃烧。(3).爆燃伴随爆炸的燃烧波。以亚音速传播(4).自燃可燃物在空气中没有外来火源的作用,靠自热或外热而发生燃烧的现象。根据热源的不同,分为自热自燃和受热自燃两种。可燃物质受热升温而无需明
12、火作用就能自行燃烧的现象。四、爆炸和爆炸极限(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按爆炸形成的原因可分为两类(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
13、、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。(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
14、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,二是在高压下分子间距缩小,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
15、,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,爆炸性昆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
16、。氮、二氧化碳、水蒸汽、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
17、、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
18、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。五、燃烧爆炸事故类型及危害第二节 防火防爆安全基础知识一、防火防爆基本原则(一)、控制燃烧爆炸条件形成1.设备密闭密闭设备系统
19、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
20、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)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,加强设备的雏修保养,严禁超量、超温、超压。防止设备管道的泄漏,必须在设备
21、管道的运行过程中做好各种安全检查,定期检修,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。2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
22、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、管线等与惰性气体管路相连,当发生危险时,可用惰性气体覆盖,进行保护和灭火。惰性气体在危险生产场所中应用很广,输送惰性气体的管路往往与多种危险物质生产系统相连通,因此必须采取措施防止危险物料窜入惰性气体系统。若易燃易爆或具有腐蚀性的介质窜入惰性气体系统,不但起不到保护作用,反而能产生很大的危险。3通风置换在有火灾爆炸危险的场所内,尽管采取很多措施使设备密闭,但总会有部分可燃气体、蒸气或粉尘泄漏出来。
23、采用通风置换、除尘可以降低场所内可燃物的含量,是防止形成爆炸性混合物的一个重要措施。用于通风措施的空气,如果空气中含有易燃易爆危险气体,不应循环使用。排风设备和送风设备应独立设置通风室,与易燃易爆气体、粉尘隔绝,温度超过80的空气或其他气体的排风设备,应用非燃烧材料制成。有燃烧爆炸危险的粉尘排风系统,应采用不产生火花的除尘设备。当粉尘与水接触能生成爆炸性气体时,不应采用湿式除尘系统,通风管道不宜穿过防火墙,以免发生火灾时,火势顺管道通过防火墙而扩散蔓延。5安全监测及联锁(1)信号报警。在化工生产中,出现危险状态时,信号报警装置可以警告操作人员并使其采取措施,消除事故隐患。通常发出的报警信号有声
24、、光、颜色等形式,而报警装置一般都和测量仪表相联系,当有关测量参数超过控制指标时,该装置就会发出相应的报警信号。保险装置在信号装置发出危险信号时,能自动采取措施消除不正常状态或扑救危险状况。例如,气体燃烧炉当燃料压力降得太低时,便会熄火。此时可燃气仍继续流出,并扩散到整个炉内,重新点火时就有可能发生爆炸。为防止这种事故,可在输气管上安装保险装置。当炉火熄灭时,自动切断气源。又如当可燃物发生局部燃烧时,信号系统把测出的信号传至保险装置,扑灭已点燃的小火,避免造成灾害。(2)安全联锁。安全联锁是利用机械或电气控制依次接通各仪器或设备,并使之彼此发生联系,若不符合规定的程序,则仪器和设备便不能启动、
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