[精选]XXXX1125燃烧和爆炸与防火防爆安全技术.pptx
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1、第四章燃烧和爆炸与防火防爆平安技术“1122青岛中石化原油输送管线泄漏爆燃事故时间:11月22日上午10点30分许 地点:青岛开发区舟山岛路与刘公岛路附近;红星液化码头 事件:据青岛开发区环保工作人员称,爆炸原因是今晨漏油事故造成油气混合气体闪爆起火。伤亡:截至24日13时,现场搜救又发现死亡4人,死亡人数增至52人,失踪人数11人。事故等级属于哪类?青岛输油管线泄漏爆燃动画模拟过程青岛输油管线泄漏爆燃情况 青岛爆燃事故:危险来自何方首先源于管道问题事故前输油管已有隐患:服役27年,属老龄管道,年久失修 发生事故的管线为东黄复线,建设于上世纪80年代末,现已服役27年,属于老龄管道服役超20年
2、。该爆炸路段在早期是郊区,被当地人戏称为“黄岛的西伯利亚,但是随着城市化开展,郊区变为繁华城区。早在两年前,相关方面就已经知晓管线存在隐患,中石化管道储运分公司曾在2023年9月和2023年9月发布中国石化股份东黄复线、东临线隐患整治工程环境信息公告,称“原本管线所处的郊区现在变为繁华城区,建筑物众多,人口密集,局部管道陆续被占压,导致管道无法抢、维修,即使一些没有占压的建筑物也离管道较近,无法进行管道防腐层大修。首先源于管道问题油管与居民距离过近,不符合有关规定,爆发后造成大量伤亡 根据输油管道工程设计标准规定,原油管道与城镇居民点或独立的人群密集的房屋的距离不宜小于15米,与工厂的距离不宜
3、小于20米,管道中心距公路用地范围边界不宜小于10米、三级及以下公路不宜小于5米。“黄岛区不断扩建,已将东黄线圈进约16公里,有的楼房离管道距离甚至缺乏5米。目前这一最低限度的平安距离跟国外有差距,欧洲、等规定管道距离人群最低平安距离为30m。由于大量老管道的存在,我国油气管道的事故发生率远高于欧洲、等国家和地区。据相关资料的统计,欧洲长输油管1970-1996年平均事故率为0.575,1998-2001年降至为0.297;而,1970-1984年的事故率为0.74,2004-2023年更是降至0.1。近30年来,我国东北和华东地区的长输油管道事故率大于2.0,其平安性还远不如欧洲的70年代。
4、我国四川地区12条输气管道事故率为4.3,是欧洲的10倍,的约7倍。随着城市开展,老管道逐渐被居住区包围,甚至被建筑挤压,因此造成石油泄露或管道破裂、爆炸;而且,居住区有大量的市政管线,各种线路拥挤,局部管线有交叉,油气管道与市政管线混合,其爆炸概率大大提高,而管线一旦发生爆炸,由于在居民楼周边,自然造成大量的人员伤亡。全国究竟有多少类似这种隐患呢?目前尚缺乏具体数据。以辽宁省为例,2004年辽宁全省石油化工生产经营企业有6934家,石油管道占压隐患就有5000多处,近几年只清理了170余处,不到隐患总数的3。其次是事故应对失措,没有优先照顾民众平安 据媒体报道,从22日凌晨3点发现漏油,到1
5、0点半爆燃事故发生,从原油泄漏到爆燃有7个多小时的时间。有媒体质问到:七个小时,对防止一场灾难来说已足够,至少可以最大程度减少灾难后果。如果最初漏油及原油进入污水管等信息及时报告地方政府,地方政府和企业及时采取交通管制、疏散人群等应急措施,惨剧一定不会有如此严重的后果,甚至可以防止发生。青岛海事部门7点多才接到报告,青岛环保部门8点多才接到报告,这是否反映了企业希望将事故“内部消化的意愿?可这是拿民众的生命做 注。原油泄漏,无疑存在着巨大的公共平安风险,及时疏散附近民众,乃是事故应急的应有之义,今年初,广东湛江发生原油泄漏事故,当地就紧急疏散村民8000人,车辆8000余辆。青岛输油管漏油至爆
6、燃7小时内未疏散民众-中石化,你的所做所为,真让人石化了。11月24日,温州世贸大厦附近一工地在作业时挖到煤气管道,发生爆炸,火光冲天。第一节 燃烧要素和燃烧类别 一、燃烧概述 燃烧是可燃物质与助燃物质氧或其他助燃物质发生的一种发光发热的氧化反响。燃烧的四个要点:可燃物质存在助燃物质存在发生氧化反响伴有发光发热助燃物可燃物点火源氧化反应生成新物质 物质燃烧三要素:可燃物质一切可氧化的物质、助燃物质氧化剂和火源能够提供一定的温度或热量。缺少三个要素中的任何一个,燃烧便不会发生。二、燃烧要素 P69 燃烧要素条件:燃料、氧和火源。1燃料排除潜在火险:密封罐装 置于耐火建筑中 通风 气体浓度监测2氧
7、反响气氛中氧的浓度越高,燃烧得就越迅速。可燃物与氧气、空气隔离必要时惰性气保护3火源 P70P711明火;2电源;3过热;4热外表;5自燃;6火花;7静电;8摩擦三、燃烧形式 1均相燃烧和非均相燃烧 P71 按照可燃物质和助燃物质相态的异同,可分为均相燃烧和非均相燃烧。2混合燃烧和扩散燃烧可燃气体与助燃气体预先混合而后进行的燃烧称为混合燃烧。可燃气体由容器或管道中喷出,与周围的空气或氧气互相接触扩散而产生的燃烧,称为扩散燃烧。3蒸发燃烧、分解燃烧和外表燃烧 蒸发燃烧是指可燃液体蒸发出的可燃蒸气的燃烧。很多固体或不挥发性液体经热分解产生的可燃气体的燃烧称为分解燃烧。当可燃固体燃烧至分解不出可燃气
8、体时,便没有火焰,燃烧继续在所剩固体的外表进行,称为外表燃烧。金属燃烧即属外表燃烧。四、燃烧类别、类型及其特征参数1易燃物质燃烧类别 P71四个基本类别 1A类燃烧 木材、纤维织品、纸张等普通可燃物质的燃烧。2B类燃烧 易燃石油制品或其他易燃液体、油脂等的燃烧。3C类燃烧 供电设备的燃烧。4D类燃烧 可燃金属的燃烧。火灾的分类 按物质燃烧的特性分6类:A类:固体物质火灾。这类物质往往具有有机物的性质,一般在燃烧时能产生灼热的余烬,如木材、棉、毛、麻、纸张火灾等;B类:指液体火灾和可熔化的固体物质火灾。如汽油、煤油、原油、乙醇、沥青、石蜡火灾等。C类:指气体火灾。如煤气、天然气、甲烷、氢气火灾等
9、。D类:指金属火灾。如钾、钠、铝、镁火灾等。E类带电火灾:物体带电燃烧。发电机、电动机、电缆、家用电器等。F类:烹饪器具内烹饪物火灾。如动植物油脂等。燃烧的类型2燃烧类型及其特征参数 P72按照燃烧起因,燃烧分为闪燃、点燃着火和自燃三种类型。对应的特征参数:闪点、着火点和自燃点1闪燃和闪点 可燃液体外表的蒸气与空气形成的混合气体与火源接近时会发生瞬间燃烧,出现瞬间火苗或闪光。这种现象称为闪燃。闪燃的最低温度称为闪点。如60%的乙醇的闪点为22.5。可燃液体的温度高于其闪点时,随时都有被火点燃的危险。表2-2一些油品的闪点和自燃点300330300380230240120120120重柴油蜡油渣
10、油51053038042535038028284545120汽油煤油轻柴油自燃点 闪点 油品名称 自燃点 闪点 油品名称闪点越低,火灾的危险性越大。2点燃和着火点 P73可燃物质在空气充足的条件下,到达一定温度与火源接触即行着火,移去火源后仍能持续燃烧达5min以上,这种现象称为点燃。点燃的最低温度称为着火点。可燃液体的着火点约高于其闪点520。当闪点在100以下时,二者往往相同。在没有闪点数据的情况下,也可以用着火点表征物质的火险。3自燃和自燃点 P73在无外界火源的条件下,物质自行引发的燃烧称为自燃。自燃的最低温度称为自燃点。物质自燃有受热自燃和自热燃烧两种类型。第二节 燃烧过程和燃烧原理
11、 一、燃烧过程 气体最易燃烧,燃烧所需要的热量只用于本身的氧化分解,并使其到达着火点。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,无分解过程;对于复合物质,受热时首先分解成其组成局部,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。P74可燃物质状态不同,燃烧过程也不同。任何可燃物质的燃烧都经历氧化分解、着火、燃烧等阶段。各种物质的燃烧过程。P97物质燃烧过程的温度变化如图4-2所示P75 T初开始加热温度;T氧开始氧化温度;T自理论自然点;T
12、自实际自燃点;T燃燃烧温度。图4-2二、燃烧的活化能理论 活化分子;活化能;有效碰撞活化分子碰撞发生化学反响。当明火接触可燃物质时,局部分子获得能量成为活化分子,有效碰撞次数增加而发生燃烧反响。例如,氧原子与氢反响的活化能为25.10 kJmol-1,在27、0.1MPa时,有效碰撞仅为碰撞总数的十万分之一,不会引发燃烧反响。而当明火接触时,活化分子增多,有效碰撞次数大大增加而发生燃烧反响。P75三、燃烧的过氧化物理论在燃烧反响中,氧首先在热能作用下被活化而形成过氧键OO,可燃物质与过氧键加和成为过氧化物。过氧化物不稳定,在受热、撞击、摩擦等条件下,容易分解甚至燃烧或爆炸。过氧化物是强氧化剂,
13、不仅能氧化可形成过氧化物的物质,也能氧化其他较难氧化的物质。有机过氧化物可视为过氧化氢的衍生物,即过氧化氢HOOH中的一个或两个氢原子被烷基所取代,生成HOOR或ROOR。所以过氧化物是可燃物质被氧化的最初产物,是不稳定的化合物,极易燃烧或爆炸。如蒸馏乙醚的残渣中常由于形成过氧乙醚而引起自燃或爆炸。P76四、燃烧的连锁反响理论自由基 P76在燃烧反响中,气体分子间互相作用,往往不是两个分子直接反响生成最后产物,而是活性分子自由基与分子间的作用。活性分子自由基与另一个分子作用产生新的自由基,新自由基又迅速参加反响,如此延续下去形成一系列连锁反响。第三节 燃烧的特征参数 表4-3一些常见物质的燃烧
14、温度 物质 温度 物质 温度 物质 温度 物质 温度甲烷乙烷乙炔甲醇乙醇乙醚丙酮 1800189521271100118028611000 原油汽油煤油重油烟煤氢气 煤气 11001200700103010001647213016001850 木材镁钠石蜡一氧化碳硫 二硫化碳 10001170300014001427168018202195 液化气天然气石油气火柴火焰燃着香烟橡胶 2100202321207508507008001600 一、燃烧温度 可燃物质燃烧所产生的热量在火焰燃烧区域释放出来,火焰温度即燃烧温度。二、燃烧速率 1气体燃烧速率 P77 气体燃烧速率很快。单质气体如氢气的燃烧
15、只需受热、氧化等过程;化合物气体如天然气、乙炔等的燃烧则需要经过受热、分解、氧化等过程。单质气体的燃烧速率要比化合物气体的快。在通常情况下,混合燃烧速率高于扩散燃烧速率。管道中气体的燃烧速率与管径有关。当管径小于某个小的量值时,火焰在管中不传播。假设管径大于这个小的量值,火焰传播速率随管径的增加而增加,但当管径增加到某个量值时,火焰传播速率便不再增加,此时即为最大燃烧速率。表4-4 烃类气体在空气中的最大燃烧速率 气体体积分数速率ms-1气体体积分数速率ms-1气体体积分数速率ms-1甲烷乙烷丙烷正丁烷正戊烷正己烷正庚烷 正癸烷 10.06.34.53.52.9 2.52.3 1.4 0.33
16、80.4010.3900.3790.3850.3680.386 0.402 乙烯 丙烯1-丁烯1-戊烯1-已烯乙炔丙炔 1,3-丁二烯 7.4 5.0 3.9 3.1 2.7 10.1 5.9 4.3 0.683 0.4380.4320.4260.4211.4100.699 0.545 苯甲苯邻二甲苯正丁苯环丙烷环丁烷环戊烷环己烷 2.92.42.11.75.03.93.22.7 0.4460.3380.3440.3590.4950.5660.3730.3872液体燃烧速率 液体燃烧速率取决于液体的蒸发。其燃烧速率表示方法有:1质量速率 质量速率指每平方米可燃液体外表,每小时烧掉的液体的质量,
17、单位为kgm-2h-1。2直线速率 直线速率指每小时烧掉可燃液层的高度,单位为mh-1。火焰向液体传热的方式是辐射,因此火焰沿液面蔓延的速率决定于液体的初温、热容、蒸发潜热以及火焰的辐射能力。P77表4-5 易燃液体的燃烧速率 液体 燃烧速率液体 燃烧速率直线速率/mh-1质量速率/kgm-2h-1直线速率/mh-1质量速率/kgm-2h-1甲醇乙醚丙酮一氧化碳苯0.0720.1750.0840.10470.189 57.6125.8466.36132.97165.37 甲苯航空汽油车用汽油煤油 0.16080.1260.1050.066 138.2991.9880.8555.113固体燃烧速
18、率 固体燃烧速率,一般要小于可燃液体和可燃气体。不同固体物质的燃烧速率有很大差异。萘及其衍生物、三硫化磷、松香等可燃固体,其燃烧过程是受热熔化、蒸发气化、分解氧化、起火燃烧,一般速率较慢。而另外一些可燃固体,如硝基化合物、含硝化纤维素的制品等,燃烧是分解式的,燃烧剧烈,速度很快。可燃固体的燃烧速率取决于燃烧比外表积,即燃烧外表积与体积的比值越大,燃烧速率越大,反之,则燃烧速率越小。P78三、燃烧热 物质的标准燃烧热,是指单位质量的物质在25的氧中燃烧释放出的热量。可燃物质燃烧爆炸时所到达的最高温度、最高压力和爆炸力与物质的燃烧热有关。物质的燃烧热数据一般是用量热仪在常压下测得的。因为生成的水蒸
19、气全部冷凝成水和不冷凝时,燃烧热效应的差值为水的蒸发潜热,所以燃烧热有高热值和低热值之分。高热值是指单位质量的燃料完全燃烧,生成的水蒸气全部冷凝成水时所放出的热量;低热值是指生成的水蒸气不冷凝时所放出的热量。P102表4-6 可燃气体燃烧热 气体 高热值 kJm-3 低热值 kJm-3 气体 高热值 kJm-3 低热值 kJm-3 甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷乙烯 39861656059372212133614978762354 35823581588347110836613388858283 丙烯丁烯乙炔氢一氧化碳硫化氢 87027115060578731277012694 25522 811701
20、075295585610753 24016 第四节 爆炸及其类型 一、爆炸概述 爆炸是物质发生急剧的物理、化学变化,在瞬间释放出大量能量并伴有巨大声响的过程。在爆炸过程中,爆炸物质所含能量的快速释放,变为对爆炸物质本身、爆炸产物及周围介质的压缩能或运动能。特点爆炸常伴随发热、发光、高压、真空、电离等现象,并且具有很大的破坏作用。爆炸的破坏作用与爆炸物质的数量和性质、爆炸时的条件以及爆炸位置等因素有关。P79二、爆炸分类 1按爆炸性质分类1物理爆炸 物理爆炸是指物质的物理状态发生急剧变化而引起的爆炸。例如蒸汽锅炉、压缩气体、液化气体过压等引起的爆炸,都属于物理爆炸。物质的化学成分和化学性质在物理
21、爆炸后均不发生变化。二、爆炸分类1按爆炸性质分类2化学爆炸 化学爆炸是指物质发生急剧化学反响,产生高温高压而引起的爆炸。物质的化学成分和化学性质在化学爆炸后均发生了质的变化。化学爆炸可以进一步分为爆炸物分解爆炸、爆炸物与空气的混合爆炸两种类型。爆炸物分解爆炸简单分解爆炸:发生简单分解爆炸的爆炸性物质,爆炸时所需要的能量由爆炸物本身分解发生,爆炸时不一定存在燃烧现象。物质不稳定,在受到摩擦、撞击,甚至轻微震动可能发生爆炸。二、爆炸分类 1按爆炸性质分类2化学爆炸爆炸物分解爆炸复杂分解爆炸:复分解爆炸物质需要在外界强度较大的激发能源作用下,发生高速的放热反响并形成强烈压缩状态的气体作为引起爆炸的高
22、温高压气体源。爆炸时伴有燃烧现象,燃烧所需的氧由物质本身分解供给。危险性较简单分解的爆炸物稍低我们通常所说的爆炸,一般是指化学爆炸。爆炸与燃烧的关系 燃烧和爆炸关系十分密切,有时难以将它们完全分开。在一定条件下,燃烧可以引起爆炸,爆炸也可以引起燃烧。事实上,在很多火灾爆炸事故案例中,火灾和爆炸是同时存在的。2按爆炸速度分类 P103 1轻爆 爆炸传播速度在每秒零点几米至数米之间的爆炸过程;2爆炸 爆炸传播速度在每秒十米至数百米之间的爆炸过程;3爆轰 爆炸传播速度在每秒1千米至数千米以上的爆炸过程。3按爆炸反响物质分类 1纯组元可燃气体热分解爆炸 纯组元气体由于分解反响产生大量的热而引起的爆炸;
23、2可燃气体混合物爆炸 可燃气体或可燃液体蒸气与助燃气体,如空气按一定比例混合,在引火源的作用下引起的爆炸;3可燃粉尘爆炸 可燃固体的微细粉尘,以一定浓度呈悬浮状态分散在空气等助燃气体中,在引火源作用下引起的爆炸;4可燃液体雾滴爆炸 可燃液体在空气中被喷成雾状剧烈燃烧时引起的爆炸:5可燃蒸气云爆炸 可燃蒸气云产生于设备蒸气泄漏喷出后所形成的滞留状态。在引火源作用下即可引起爆炸。P80三、化工行业常见爆炸类型 1气体爆炸1纯组元气体分解爆炸 具有分解爆炸特性的气体分解时可以产生相当数量的热量。在高压下容易引起分解爆炸的气体,当压力降至某个数值时,火焰便不再传播,这个压力称作该气体分解爆炸的临界压力
24、。如乙炔、氮氧化物、环氧乙烷临界压力以下不会发生分解爆炸高压下加工处理更有危险性温度提高,临界压力下降,危险性提高 P802混合气体爆炸 可燃气体或蒸汽与空气按一定比例均匀混合,气体或蒸汽与空气的混合物,称为爆炸性混合物。可燃性混合物的爆炸和燃烧之间的区别就在于爆炸是在瞬间完成的化学反响。化工生产中所发生的爆炸事故,大都是爆炸性混合物的爆炸事故。燃烧速率极快产生爆轰。爆轰突然引发的极高的压力,通过超音速的冲击波传播,每秒可达20003000 m以上。2粉尘爆炸 P81 任何可燃物质,当其成粉尘形式与空气以适当比例混合时,被热、火花、火焰点燃,都能迅速燃烧并引起严重爆炸。化肥、木屑、奶粉、洗衣粉
25、、纸屑、软木塞、硫磺、硬橡胶粉、皮革和其他许多物品的加工业,时有粉尘爆炸发生。为了防止引发燃烧,在粉尘没有清理干净的区域,严禁明火、吸烟、切割或焊接。3熔盐池爆炸 P82 熔盐池爆炸属于事后抢救往往于事无补的灾难性事件,大多是由于管理和操作人员对熔盐池的潜在危险疏于认识引起的。第五节 爆炸极限理论一、爆炸极限理论 可燃气体或蒸气与空气的混合物,在一定组成下才可引起燃烧或爆炸,且燃烧或爆炸的速率随组成而变。可燃气体或蒸气与空气的混合物能使火焰蔓延的最低浓度,称为该气体或蒸气的爆炸下限;反之,能使火焰蔓延的最高浓度则称为爆炸上限。爆 炸 上 下 限 之 间 为 爆 炸 极 限 范 围。P82爆炸极
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