(陈莹)危险化学品特性分析与防火防爆技术

3、按燃烧过程的控制因素分，可分为扩 散燃烧（物理混合控制）和动力燃烧 （化学反应控制）两类。 ⑴扩散燃烧：如果可燃物与氧化剂（空 气）的混合是在燃烧过程中进行的，即 边混合边燃烧，则这种燃烧称为扩散燃 烧。 一般来说，扩散燃烧是比较平稳的。
⑵动力燃烧：如果可燃物与空气（或 其它氧化剂）已均习混合好，并且 完全是气相，遇火源而燃烧（爆 炸），这种燃烧叫动力燃烧。 一般来说，动力燃烧的燃烧速度 较快，可能导致爆炸。
危险化学品特性分析 与 防火防爆技术
陈 莹
第一部分
燃烧爆炸基础知识
第一节 燃烧概述
一、燃浇的本质与燃烧现象 根据《消防基本术语第一部分》 （GB5907—86）（以下简称 “消防术语”）定义：燃浇是可燃 物与氧化剂作用发生的放热反应， 通常伴有火焰和发光和（或）发烟 的现象。
二、燃烧的条件（燃烧三要素）
燃烧必须同时具备下列三个条件： 1、可燃物 一般说来，凡是能在空气、氧气或其它 氧化剂中发生燃烧反应的物质都称为可燃物， 否则称不燃物。 严格地讲，可燃物与不燃物并没有明显 的界限。 可燃物按其组成可分为无机可燃物和有 机可燃物两大类。
2、氧化剂 凡是能和可燃物发生反应并引起燃烧 的物质，称为氧化剂。（传统说法叫 “助燃剂”，严格地说这样叫不甚合理， 因为它们不是“帮助”燃烧而是“参与” 燃烧。） 氧化剂的种类很多，氧气是一种最常 见的氧化剂。
第二部分 化学危险品燃爆特性
在国家标准GB6944—86《危险货物分类和品名 编号》中，将化学危险货物分为九类： 第1类：爆炸品 第2类：压缩气体和液化气体 第3类：易燃液体 第4类: 易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品 第5类：氧化剂和有机过氧化物 第6类：毒害品和感应性物品 第7类：放射性物品 第8类：腐蚀品 第9类：杂类 下面，对其中有燃爆危险的进行分类介绍。
六、粉尘爆炸 （一）粉尘的特性（与燃爆性有关的主要特 性） 1、粉尘的分散度（粒度） 2、粉尘的表面积 3、粉尘的吸附性和活性 4、粉尘的自燃点 5．粉尘的动力稳定性
(二)粉尘爆炸的条件及爆炸过程 1、粉尘爆炸的条件 ⑴粉尘本身具有可燃性； ⑵粉尘悬浮在空气中并达到一定浓度； ⑶有足以引起粉尘爆炸的起始能量。 2、爆炸过程
2、爆炸后果及危害 ⑴由于粉尘密度比气体大，因此在爆炸时 能量密度也大。一般说来与可燃气体相比, 粉尘爆炸造成的破坏比较严重。 ⑵粉尘爆炸时发生二次爆炸的可能性较大。 ⑶粉尘易发生不完全燃烧，因而在产物气 体中含有大量一氧化碳，造成人中毒身亡。 ⑷粉尘爆炸时因粒子一面燃烧一面飞散， 易使人体受到灼伤。 综上所述：与可燃混合气体爆炸相比，引 起粉尘爆炸的条件相对苛刻一些，但一旦 发生粉尘爆炸，则后果往往较为严重。
二、爆炸的分类
1、发生爆炸的原因和性质分： ⑴物理爆炸：这是一种纯物理过程，只发生 物态变化，不发生化学反应。 ⑵化学爆炸：物质发生高速放热化学反应 （主要是氧化反应及分解反应），产生大量 气体，并急剧膨胀做功而形成的爆炸现象。 ⑶原子爆炸（核爆炸）：某些物质的原子核 发生裂变反应或聚变反应，瞬间放出巨大能 量而形成的爆炸现象。
五、燃烧类型 1、闪燃 《消防术语》的定义：闪燃是在液体表面上 能产生足够的可燃蒸汽，遇火能产生一闪即 灭的燃烧现象。闪燃是可燃液体的特征之一。 在规定的试验条件下，液体发生闪燃的最 低温度，叫做闪点。闪点是判定液体火灾危 险性的主要指标。 闪燃这个概念主要适用于可燃性液体， 某些固体，如萘和樟脑等，能够在室温下挥 发或缓慢蒸发（升华），因此也会发生闪燃 现象，也有闪点。
3、点火源（点火能、初始能量）
点火源是指具有一定能量，能够引起可燃物质 燃烧的能源。有时也称着火源。 点火源的种类很多，按照点火能量种类，一般 分为四大类：机械性火源、热火源、电火源和化学 火源。 还有一种点火源，没有明显的外部特征，而是 自可燃物内部发热，由于热量不能及时失散引起温 度升高导致燃烧。这种情况可视为“内部点火源”。 这类点火源造成的燃烧现象通常叫自燃。 点火源这一燃烧条件的实质是提供一个初始能 量，在这能量激发下，使可燃物与氧化剂发生剧烈 的氧化反应，引起燃烧。
四、不同状态物质的燃烧过程
自燃界里的一切物质，在一定的温 度和压力下，都以一定的状态（固态、 液态、气态）存在。这三种状态的物质 的燃烧过程及特点是不同的。
1、气体的燃烧 气体燃烧的情况比较简单。由于气体在燃烧时所需 要的热量仅仅由于氧化或分解气体以及将气体加热 到燃点，因此一般说来，气体比较容易燃烧，而且 燃烧速度较快。 2、液体的燃烧 多数液体呈气相燃烧。液体在点火源作用（加热） 下，通常首先被蒸发成气态，而后蒸气氧化分解， 开始燃烧。只由液体产生的蒸气进行的燃烧叫做蒸 气燃烧，而由液体热分解产生可燃气体再燃烧的叫 做分解燃烧。蒸发燃烧和分解燃烧都属气相燃烧。 3、固体的燃烧 多数固体呈气相燃烧，有些固体则是同时产生气相 燃烧与固相燃烧。
2、自燃 (1)本身自燃：某些物质在没有外来热源影响时，由 于物质内部所产生的物理（辐射、吸附等）、化学 （分解、化合等）及生物化学（细菌腐败、发酵等） 过程产生热量，这些热量在某些条件下会积聚起来， 导致升温，又进一步加快上述过程的进行速度……， 于是可燃物温度越来越高，当达到一定温度时，就 会发生燃烧。这叫本身自燃。 (2)受热自燃（加热自燃）：由外来热源将可燃物加 热，使其整体温度达到自燃温度，未与明火接触就 发生燃烧，这叫受热自燃。 在规定的试验条件下，物体发生自燃的最低温 度，叫做自燃点。自燃点是判断、评价可燃物质火 灾危险性的重要指标之一。
四、可燃气体爆炸
（一）分解爆炸气体爆炸 某些气体如乙炔、乙烯、环氧乙烷等，即使 在没有氧气的条件下，也能被点燃爆炸，其 实质是一种分解爆炸。 分解爆炸性气体在温度和压力作用下发生分 解反应时，可产生相当数量的分解热，这为 爆炸提供了能量。一般说来，分解热在 80kj/mol以上的气体，在一定条件（温度 和压力）下遇火源即会发生爆炸。分解热是 引起气体爆炸的内因，一定的温度和压力则 是外因。
分解爆炸的敏感性与压力有关。分解爆 炸所需的能量，随压力升高而降低。对某一 种气体，当压力低于某值时，就不再发生分 解爆炸，此压力值称为该气体分解爆炸的临 界压力。 乙炔是最常见的分解爆炸气体。国际上一 般将140 kPa规定为焊割作业中乙炔发生装 置的限定压力。某些国家要求更加严格，将 限定压力规定为130 kPa。 另外，安全规程中规定：不能用含铜量 超过70%的铜合金制造盛乙炔的容器；在用 乙炔焊接时，不能使用含银焊条。
一、爆炸的概念 所谓爆炸是（大量）能量（物理能量、 化学能量或核能）在瞬间迅速释放或急剧转 化为功和机械能、 光、热等能量形态的现象。 一般说来，爆炸现象具有以下特征： • 爆炸过程进行得很快； • 爆炸点附近压力急剧升高，多数爆炸伴有温 度升高； • 发出或大或小的响声； • 周围介质发生震动或邻近的物质遭到破坏。 爆炸的最主要特征是压力急剧升高。
（一）爆炸极限的概念 1、定义 《消防术语》将爆炸极限定义为：可燃气体、蒸汽 或粉尘与空气混合后，遇火会产生爆炸的最高或 最低的浓度。可燃气体（或蒸气、粉尘）与空气 的混合物，并不是在任何浓度下，遇到火源都能 爆炸，而必须在一定的浓度范围内，遇火源才能 发生爆炸。这个遇火源能发生爆炸的可燃气浓度 范围，称为爆炸极限（包括爆炸下限和爆炸上 限）。 爆炸极限一般用可燃气在空气中的体积百分数 及可燃粉尘再空气中的质量浓度（g/m3标或 mg/l3）来表示。
三、爆炸与燃烧的区别与联系 1、爆炸的最主要特征是压力的急剧上升， 并不一定着火（发光、放热）；而燃烧定有 发光放热现象，但与压力无特别关系。 2、化学爆炸（其中绝大多数是氧化反应） 与燃烧现象本质上都属氧化反应，也同样有 温度与压力的升高现象。但二者反应速度、 放热速率不同，火焰传播速度也不同，前者 比后者快得多。 因此，燃烧与（化学）爆炸是可以互相 转化的。
可燃物、氧化剂和点火源是构成燃烧的 三个要素，缺一不可。这是指“质”的方 面的条件——必要条件，但这还不够，还 要有“量”的方面的条件——充分条件。 因此，燃烧条件应做进一步明确的叙述： ⑴具备一定数量的可燃物。 ⑵有足够数量的氧化剂。 ⑶点火源要具有一定的能量。 总之，要使可燃物发生燃烧，不仅要 同时具有三个基本条件，而且每一条件都 须具有一定的“量”，并彼此相互作用， 否则就不能发生燃烧。
（二）燃爆性混合气体爆炸 在工业生产及日常生活中，很多爆炸 事故都是由可燃气体与空气形成爆炸性 混合物引起的。如可燃气体从工艺装置、 设备管线泄漏到空气中；或空气渗入存 有可燃气体的设备管线中，都会形成爆 炸性质混合物，遇到点火源就会发生爆 炸事故。这类爆炸事故应当作为预防工 作的重点。
五、爆炸极限
2、实用意义 ⑴可用来评定可燃气体和可燃液体燃爆危险 性的大小，作为可燃气分级和确定其火灾 危险性类别的标准。 ⑵可作为设计依据。 ⑶可作为制定安全生产操作规程的依据。
3、爆炸极限数值的确定 ⑴查资料：只能查到单一（纯）可燃物质的 爆炸极限； ⑵测试：专业性强，一般单位无法自行测试； ⑶估算：有实用意义的是混合物质组成的可 燃气体爆炸极限的估算，又有两种情况： ①多种可燃气体组成的混合气体的爆炸极 限 ②可燃气体和惰性气体(CO2 、N2)混合气 爆炸极限
2、按照引起爆炸反应的相分为凝相爆炸与不凝 相爆炸（气相爆炸），其中凝相爆炸又分为 固相爆炸与液相爆炸两类 例如： • 不凝相爆炸：混合气体爆炸、分解性其他爆 炸、粉尘爆炸和喷雾爆炸等 • 凝相爆炸：固体或液体的炸药爆炸、氧化剂 与还原剂混合后爆炸等
3、在化学爆炸中，根据爆炸传播速度，又可 分为轻爆，爆燃和爆轰 ⑴轻爆：通常指每秒数十厘米至数米的过程； ⑵爆炸：通常指每秒数10米至数百米（亚 音速）的过程； ⑶爆轰：通常指每秒数1000米至7000米 （超音速）的过程。
一、可燃气体 （一）概述
凡是在常温常压下以气态存在（某些 气体降温、加压时可液化），遇到点火 源作用能发生燃烧爆炸的气态物质称为 可燃气体。