一、燃燒的基本原理

1.燃燒的定義和條件

燃燒是可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應(yīng)，通常伴有火焰、發(fā)光和(或)發(fā)煙現(xiàn)象。放熱、發(fā)光和生成新物質(zhì)是燃燒現(xiàn)象的三個特征。燃燒是一種氧化反應(yīng)，燃燒必須同時具備可燃物、助燃物和點火源三個條件，稱之為燃燒三要素。

2.燃燒的類型

根據(jù)燃燒的起因不同，燃燒可分為閃燃、著火和自燃三類。

3.燃燒過程

可燃物質(zhì)聚集狀態(tài)不同，受熱后所發(fā)生的燃燒過程也不同。除結(jié)構(gòu)簡單的可燃?xì)怏w外，大多數(shù)可燃物質(zhì)的燃燒并非物質(zhì)本身在燃燒，而是液體蒸氣或物質(zhì)受熱分解出的氣體在氣相中燃燒。

4.火災(zāi)的分類

國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《火災(zāi)分類》(GB/T4968)將火災(zāi)分為以下幾類：

(1)A類火災(zāi)：固體物質(zhì)火災(zāi)。這種物質(zhì)通常具有有機物性質(zhì)，一般在燃燒時能產(chǎn)生灼熱的余燼。

(2)B類火災(zāi)：液體或可熔化的固體物質(zhì)火災(zāi)。

(3)C類火災(zāi)：氣體火災(zāi)。

(4)D類火災(zāi)：金屬火災(zāi)。

(5)E類火災(zāi)：帶電火災(zāi)。物體帶電燃燒的火災(zāi)。

(6)F類火災(zāi)：烹飪器具內(nèi)的烹飪物(如動植物油脂)火災(zāi)。

二、爆炸基本原理

1.爆炸的概念

爆炸是指一種極為迅速的物理或化學(xué)的能量釋放過程。在此過程中，系統(tǒng)的內(nèi)在勢能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功及光和熱的輻射等。爆炸時由于壓力急劇上升而對周圍物體產(chǎn)生破壞作用，爆炸的特點是具有破壞力、產(chǎn)生爆炸聲和沖擊波。

2.爆炸的類型

爆炸按起因可以分為物理性爆炸和化學(xué)性爆炸兩大類。

3.爆炸極限

可燃?xì)怏w、粉塵或可燃液體的蒸氣與空氣(氧氣)形成的混合物遇火源發(fā)生爆炸的極限濃度稱為爆炸極限�？扇夹曰旌衔镌谟龅近c火源后可能蔓延爆炸的最低和最高濃度，分別稱為該氣體或蒸氣、粉塵的爆炸下限和爆炸上限。在下限和上限之間的濃度范圍稱為爆炸范圍。在外界條件不變的情況下，混合物的濃度低于下限或高于上限時，既不能發(fā)生爆炸也不能發(fā)生燃燒。

可燃性氣體或液體蒸氣的爆炸極限范圍越寬，爆炸下限越低，出現(xiàn)爆炸條件的機會也就越多，其爆炸危險性越大。

可燃液體的爆炸極限還與液體所處的環(huán)境溫度有關(guān)。由于液體的蒸發(fā)量會隨著溫度的變化而改變，當(dāng)可燃液體受熱蒸發(fā)出的蒸氣濃度達(dá)到其爆炸濃度極限時，所對應(yīng)的溫度范圍，叫做該可燃液體的爆炸溫度極限。爆炸溫度極限也同樣具有上限和下限之分�？扇家后w的爆炸溫度下限也就是液體的閃點。爆炸溫度上限，即液體在該溫度下蒸發(fā)出等于爆炸濃度上限的蒸氣濃度。同樣，可燃液體爆炸溫度上、下限值之間的范圍越大，爆炸危險性就越大。

4.常見工業(yè)爆炸事故類型

(1)可燃?xì)怏w與空氣混合引起的爆炸事故；

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(2)可燃液體蒸氣與空氣混合引起的爆炸事故；

(3)可燃粉塵與空氣混合引起的爆炸事故；

(4)間接形成的可燃?xì)怏w(蒸氣)與空氣混合引起的爆炸事故；

(5)易燃可燃物與其他氧化劑的接觸混合爆炸事故；

(6)敏感物質(zhì)的自身分解爆炸事故；

(7)火藥、炸藥及其制品的爆炸事故；

(8)鍋爐及壓力容器的爆炸事故，這類爆炸屬于物理爆炸。

三、電氣火災(zāi)爆炸的預(yù)防

1.電氣火災(zāi)爆炸危險區(qū)域的劃分

電氣火災(zāi)爆炸危險區(qū)域，指在危險化學(xué)品生產(chǎn)、使用、儲存、經(jīng)營過程中，可能產(chǎn)生燃燒或爆炸性混合物，可能引發(fā)火災(zāi)爆炸的危險場所。

按場所中存在物質(zhì)的物態(tài)不同，防爆標(biāo)準(zhǔn)將危險場所分為爆炸性氣體環(huán)境和可燃性粉塵環(huán)境。又按場所危險物質(zhì)存在時間長短，將兩類危險環(huán)境分區(qū)：爆炸性氣體環(huán)境分為0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)；可燃性粉塵環(huán)境分為20區(qū)、21區(qū)和22區(qū)。

《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第14部分：危險場所分類》(GB3836.14),對爆炸性氣體環(huán)境的規(guī)定：

0區(qū)——爆炸性氣體環(huán)境連續(xù)出現(xiàn)或頻繁出現(xiàn)或長時間存在的場所。1區(qū)——在正常運行時，可能偶爾出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的場所。

2區(qū)——在正常運行時，不可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境，如果出現(xiàn)，僅是短時間存在的場所。

2.動力、照明及電氣系統(tǒng)的防火防爆

(1)正確選擇使用電氣設(shè)備，

爆炸和火災(zāi)危險場所使用的電氣設(shè)備，應(yīng)根據(jù)危險區(qū)域等級、危險物質(zhì)類別、電氣設(shè)備種類和規(guī)定使用條件，選擇相應(yīng)的電氣設(shè)備(Ⅱ類)類型：

①隔爆型(標(biāo)志d),有堅固的防爆外殼，可承受內(nèi)部爆炸性混合物的爆炸壓力，并阻止向外部空間傳爆的電氣設(shè)備。

②增安型(標(biāo)志e),又稱防爆安全型，正常運行條件下不產(chǎn)生火花、電弧或危險溫度的電氣設(shè)備。

③本質(zhì)安全型(標(biāo)志i),正常運行或在標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下，產(chǎn)生的火花或熱效應(yīng)不能點燃爆炸性混合物的電氣設(shè)備。

④正壓型(標(biāo)志p),稱防爆通風(fēng)充氣型，即在外殼內(nèi)充保護氣體(空氣或惰性氣體),保持正壓阻止外部爆炸性混合物進入的電氣設(shè)備。

⑤油浸型(標(biāo)志o),即將全部或某些帶電部分浸入絕緣油，使之不能引燃油面上方或外殼周圍爆炸性混合物的電氣設(shè)備。

⑥充砂型(標(biāo)志q),外殼內(nèi)充填細(xì)顆粒材料，在規(guī)定的使用條件下，避免引燃?xì)?/span>外爆炸性混合物的電氣設(shè)備。

⑦無火花型(標(biāo)志n),即正常運行條件下不產(chǎn)生火花或電弧、高溫表面或灼熱點，避免發(fā)生點燃故障的電氣設(shè)備。

⑧澆封型(標(biāo)志m),把可能產(chǎn)生危險火花、電弧、能量密封起來的電氣設(shè)備。

(2)避免電氣設(shè)備故障。

避免短路、超載運行、接觸電阻過大。嚴(yán)禁以銅或鐵絲替代熔斷絲，不得亂拉電線，不得接入過多或功率過大的電氣設(shè)備。

四、火災(zāi)爆炸危險物的控制

防火防爆根本途徑是防止反應(yīng)的有機原料、產(chǎn)品與空氣(氧氣)形成爆炸性混合物與點火源同時存在。應(yīng)加強可燃物的管理和控制，防止可燃物泄漏與空氣混合，或防止空氣進入設(shè)備內(nèi)，在系統(tǒng)內(nèi)形成爆炸性混合物。

1.加強設(shè)備密閉

密閉設(shè)備系統(tǒng)是防止可燃物質(zhì)與空氣形成爆炸性混合物的最有力措施之一。為保證設(shè)備的密閉性，應(yīng)注意如下安全要求：

(1)有燃燒爆炸危險的設(shè)備管道，少用法蘭連接，盡量使用焊接。必須使用法蘭的，應(yīng)根據(jù)壓力的要求，選用不同的法蘭。密封圈的選用要符合溫度、壓力和介質(zhì)的要求。

(2)輸送可燃物的管道應(yīng)采用無縫鋼管，盛裝腐蝕性介質(zhì)的容器底部盡量不裝設(shè)閥門，腐蝕性液體應(yīng)從頂部抽吸排出。

(3)對正負(fù)壓設(shè)備系統(tǒng)，要嚴(yán)格控制壓力，防止超壓。

2.惰性氣體保護

在氧化反應(yīng)體系中加人氮氣、水蒸氣等惰性氣體，就會使爆炸極限變窄，當(dāng)情性氣體的濃度達(dá)到一定程度時，甚至可使混合物不發(fā)生爆炸。

3.通風(fēng)排氣

在有火災(zāi)爆炸的危險的場所內(nèi)，盡管采取很多措施使設(shè)備密閉，但總會有部分可燃?xì)怏w(蒸氣)泄漏出來。采用通風(fēng)排氣可以降低場所內(nèi)可燃物的濃度，是防止形成爆炸性混合物的一個重要措施。

五、點火源的控制

消除控制點火源是消除燃燒三要素同時存在，預(yù)防火災(zāi)和爆炸的最重要措施之一。氧化反應(yīng)場所點火源主要有明火、高溫表面、摩擦和撞擊、化學(xué)反應(yīng)熱、電氣火花、靜電火花等。對這些火源要引起高度重視，并采取嚴(yán)格的控制措施。

1.明火和高溫表面

化工反應(yīng)區(qū)域為火災(zāi)爆炸危險場所，為禁火區(qū)。在此場所進行明火作業(yè)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行動火制度，采取預(yù)防措施，并加強監(jiān)督檢查，以確保安全作業(yè)。

高溫物料輸送管線不應(yīng)與可燃物、可燃建筑構(gòu)件等接觸；應(yīng)防止可燃物散落在高溫物體表面上；可燃物的排放口應(yīng)遠(yuǎn)離高溫物體表面；高溫物體表面必要時可做隔熱處理。

當(dāng)采用高溫熔鹽載熱體時，應(yīng)嚴(yán)格控制熔鹽的配比，不得混入有機雜質(zhì)，以防載熱體在高溫下燃燒爆炸。

2.摩擦和撞擊

軸承缺油、潤滑不勻時，會因摩擦而發(fā)熱，引起附著可燃物著火。因此對軸承等轉(zhuǎn)動部位要按規(guī)定進行檢查及時加油，保持良好潤滑，并及時清除附著可燃污垢。

鐵器相互撞擊或撞擊混凝土地面會產(chǎn)生火花，在氧化反應(yīng)場所應(yīng)避免使用鐵器工具，禁止穿帶鐵釘子的鞋。裝運盛裝易燃易爆危險品的金屬容器時，應(yīng)禁止拖拉、拋擲、振動，以防相互撞擊或與混凝土地面撞擊產(chǎn)生火花。

3.電氣和靜電火花

在具有爆炸火災(zāi)的危險場所，如果電氣設(shè)備不符合防爆規(guī)程的要求，則電氣設(shè)備所產(chǎn)生的火花、電弧和高溫可能導(dǎo)致火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生。因此，在火災(zāi)爆炸危險環(huán)境，應(yīng)根據(jù)電氣設(shè)備使用環(huán)境的等級、電氣設(shè)備的種類和使用條件選擇電氣設(shè)備和電氣線路。應(yīng)盡量少使用攜帶式電氣設(shè)備，少裝插銷和局部照明燈。更換燈泡時應(yīng)停電操作。在爆炸危險場所一般不應(yīng)進行測量操作。

在化工生產(chǎn)中物料泄漏噴出、摩擦攪拌、物料輸送均可產(chǎn)生靜電，靜電火花可引起可燃性氣體、蒸氣的燃燒或爆炸。因此，在操作上適當(dāng)安排加料順序，控制物料輸送、卸料、攪拌速度，減少靜電產(chǎn)生。生產(chǎn)設(shè)備和管道應(yīng)采用靜電良導(dǎo)體，并應(yīng)保證裝置、設(shè)備和管道良好接地�，F(xiàn)場操作人員禁止穿戴化纖、絲綢衣物，應(yīng)穿戴防靜電的工作服、鞋和手套。

六、限制火災(zāi)爆炸蔓延擴散的措施

限制火災(zāi)爆炸蔓延擴散是防止已發(fā)生的火災(zāi)爆炸擴展到其他部位，是防火防爆的一條重要措施。主要措施如下。

1.阻火裝置

阻火裝置是為了防止外部火焰或火星進入有燃燒爆炸危險的設(shè)備、管道、容器內(nèi)，或阻止火焰在設(shè)備和管道之間擴展，防止火災(zāi)爆炸發(fā)生。常用阻火裝置有阻火器、防回火裝置、安全液封和火星熄滅器。

(1)阻火器。阻火原理是根據(jù)火焰在管道中傳播速度隨著管徑的減小而降低，當(dāng)管徑小到到某數(shù)值時，火焰不能傳播，導(dǎo)致火焰熄滅。阻火器常用于容易引起燃燒爆炸的高熱設(shè)備、燃燒室、高溫氧化爐、高溫反應(yīng)器，輸送可燃?xì)怏w、易燃液體蒸氣的管線之間，以及易燃液體、可燃?xì)怏w的容器、設(shè)備、管道的排氣管末端。阻火器有金屬網(wǎng)型、波紋金屬片型和礫石型。

(2)防回火裝置。其作用原理與阻火器相同，主要用于氣焊或氣割時，防止火焰進入容器并阻止火焰在管道中蔓延。

(3)單向閥。單向閥也稱為止逆閥、止回閥，僅允許液體向一個規(guī)定方向流動，遇有回流時即自行關(guān)閉，可防止高壓竄入低壓引起容器、設(shè)備和管道的爆裂，也可以作為可燃?xì)怏w管線上的防止回火的安全裝置。生產(chǎn)上常用的單向閥有升降式、搖板式及球式。

2.阻火設(shè)施

阻火設(shè)施是把火災(zāi)限定在一定范圍內(nèi)，阻斷火勢蔓延的安全構(gòu)件或設(shè)施。常用的阻火設(shè)施有防火門、防火墻、防火堤、防火集流坑等。

3.防爆泄壓裝置

防爆泄壓裝置是指在工藝設(shè)備上或受壓窗口上，能夠防止壓力突然升高或爆炸沖擊波對設(shè)備、容器的破壞的安全防護裝置，主要有安全閥、爆破片、泄爆門等。

4.隔離

對火災(zāi)爆炸危險大的裝置，采取分區(qū)隔離和遠(yuǎn)距離操作等措施，一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸可將災(zāi)害損失減小。各生產(chǎn)工序之間，可以根據(jù)危險程度采取適當(dāng)?shù)母綦x措施。對個別危險大的設(shè)備可以采取隔離操作和設(shè)置防爆墻等措施，將操作人員和生產(chǎn)設(shè)備隔離，以保護人身安全和其他設(shè)備安全。