油库加油站安全防火和灭火的基本原理

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油库加油站安全防火和灭火的基本原理

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文件编号：KG-AO-8639-36 油库加油站安全防火和灭火的基本

原理

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消防工作是预防和扑灭火灾工作的总称。我国消防工作总结历史的经验，以《中华人民共和国消防法》予以规范的“预防为主，防消结合”的方针，是消防工作的指导原则。对油库加油站来说，这一方针不仅适用于火灾的预防和扑灭，而且对于预防各类事故的发生都具有积极的指导意义。

“预防为主，防消结合”的方针，科学地说明了防火与灭火的辩证关系，反映了人们同火灾作斗争的客观规律。正确理解和认真执行这一方针，就必须认真做好防火工作，力求从根本上防止火灾的发生。与此同时，积极做好灭火的各项准备工作，一旦火灾发生，能迅速有效地予以扑灭，最大限度地减少火灾造成的伤亡及损失。

防火与灭火是一个问题的两个方面，相辅相成，有机结合，“防”中有“消”，“消”中有“防”。“防”为“消”创造条件，“消”为“防”提供补充。“防”可以减少火灾的发生，避免火灾的危害；“消”可以减少已发生火灾造成的伤亡和损失。忽视任何一方面的工作，都将降低同火灾作斗争的成效。

一、火与火灾

燃烧的本质是可燃物与氧(含氧化剂)发生强烈的放热反应，并发热、发光，火是燃烧的俗称。

火灾是指失去控制的燃烧，并对财产和人身造成损害的燃烧现象。防火是指采取有效的工程技术和管理措施，防止燃烧失控。

二、燃烧的充分和必要条件

(一)常见的燃烧反应

氢气的燃烧： 2H?+0?===2H?0

甲烷的燃烧： CH?+20?===C02+2H?0

木炭的燃烧： C+0?===C0?

金属钠和水反应： 2Na+2H?0===2NaOH+H2

氢气与氯气化合的燃烧： H2+Cl?===2HCl

(二)燃烧的必要条件

燃烧发生是有条件的，可燃物、助燃物、点火源是燃烧的三要素，三者结合是燃烧发生的基本条件。无论缺少哪一个条件燃烧都不能发生。防止火灾发生就应避免三者的结合，而灭火的原理则是破坏三者的结合。

1．可燃物。凡是能与空气中的氧气或其他氧化剂起化学反应的物质称为可燃物。按物理状态可燃物分为气体、液体、固体等三类。

(1)气体可燃物。凡是在空气中能燃烧的气体都称为可燃气体。如氧、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、丙烷、丁烷、油气等。

(2)液体可燃物。液体可燃物绝大多数都是有机化合物，分子中都含有碳、氢原子，有些还含有氧原子。液体可燃物中有不少是石油化工产品。如酒精、汽油、柴油、煤油、苯、乙醚、香焦水、丙酮、油漆、松节油等。按闪点液体可燃物分为两类，闪点低于60℃的

为易燃液体，闪点为60℃及其以上的为可燃液体。

(3)固体可燃物。凡是遇明火、热源能在空气中燃烧的固体物质称为固体可燃物。如煤、木材、纸、布、棉花、麻、钠、塑料、糖、谷物、草、铝等。另外，还有遇水能自燃的固体。

2．助燃物。助燃物是能帮助和支持可燃物燃烧的物质，即能与可燃物发生氧化反应的物质称为助燃物。燃烧是一种氧化反应，助燃物是氧化剂，其分子结构中常含有氧元素或卤素、无机酸根、过氧化物等。空气中含有21％的氧气，大多数燃烧是可燃物与空气中氧的作用。

3．点火源。点火源是指提供可燃物与氧、助燃物进行燃烧反应的能量来源。根据点火源的能量来源不同，点火源分为8类。

(1)明火，如各种火焰、火柴等；

(2)化学热能，如燃烧热、分解热、反应热、聚合热等；

(3)高温表面，如点燃烟头、发热白炽灯、发动机

热表面等；

(4)电热能，如电阻发热、介质发热、感应发热、电弧、电火花、静电发热、雷电发热等；

(5)机械热能，如摩擦热、压缩热、撞击热等；

(6)生物热，如微生物在新鲜稻草中发醇发热等；

(7)光能，如日光聚焦等；

(8)核能，如核分裂产生热等。

在油库加油站中常见的造成火灾危害的点火源主要有明火、高温表面、电热能、机械热能等。表7—1列出了几种点火源的温度。点火源的温度越高，越易引起可燃物的燃烧。

(三)燃烧的充分条件

燃烧发生的充分条件是一定的可燃物浓度、一定的含氧量、一定的点火能量。以上三个条件要相互作用，燃烧才会发生和持续。三个条件中任何一个的量达不到客观需要量时，都不会发生燃烧。

1．一定的可燃物浓度。只有可燃气体达到一定的

浓度，才会发生燃烧或爆炸。虽有可燃气，但浓度不够，含量少，燃烧或爆炸也不会发生。

2．一定的含氧量。虽有氧气存在，但浓度不够，含量低，燃烧或爆炸也不会发生。几种可燃物燃烧所需最低含氧量见表7—2。

3．一定的点火能量。任何形式的点火能量都必须达到一定的强度才能引起燃烧或爆炸。所需点火能量强度由可燃物的着火温度决定，即引起燃烧的最小着火能量。着火温度还受含氧浓度、空气温度、暴露时间、容器大小和形状等因素的影响。几种可燃物的最小着火能量见表7—30。

综合燃烧的必要和充分条件得出，影响燃烧形成和持续进行有六个因素。即可燃物、外部加热(点火源)、氧(助燃剂)、适当配比、混合作用、反应释放足够热量，才能维持燃烧。

三、燃烧的基本形式及过程

(一)燃烧的基本形式

同时存在可燃物、助燃物、点火源是燃烧的必要条件。通常燃烧有两种形式，即有焰燃烧和无焰燃烧。

1．无焰燃烧可用经典三角形表示三者的关系，如图?—1所示。燃烧三要素(三边连接)同时存在，相互作用，燃烧才会发生。无焰燃烧有三个特点：一是无连锁反应；二是氧存在于可燃物的界面上；三是可燃物为炽热的固体。

2．有焰燃烧，由于燃烧过程中存在未受抑制的游离基(自由基)作中间体，因而燃烧三角形增加了一个空间坐标，形成了燃烧四面体，如图7—2所示。有焰燃烧也有三个特点：一是燃烧过程中未受到抑制，形成连锁反应，存在游离基(自由基)；二是扩散并自动地连续燃烧，释放能量，达到有焰燃烧的温度；三是可燃物呈蒸气或气体状态。

不论是有焰燃烧还是无焰燃烧，燃烧过程十分复杂，其维持燃烧的基本形式，如图7—3所示。固体可

燃物经高温分解产生气体、可燃液体的蒸气和可燃气体燃烧时，出现火焰是有焰燃烧。有些固体，如焦炭、木炭等，它由固态的碳直接参与氧化反应，这种燃烧是不出现火焰的表面燃烧，是无焰燃烧。有的固体，如煤、木材等，燃烧开始为有焰燃烧，之后继续进行无焰燃烧。

(二)燃烧的过程

在可燃气体、液体、固体物质的燃烧中，其燃烧速度，气体最快，液体次之，固体较慢。它们的燃烧过程如图7—4所示。

1．气体物质燃烧。由于气体物质燃烧仅需氧化或分解气体的热，或将气体加热到点燃的热量，因此容易燃烧，且速度快。根据燃烧前可燃气体与氧的混合状况不同，燃烧分为两类。一是扩散燃烧，是指可燃气体从喷嘴口或孔洞喷出，在喷嘴或孔洞处与空气中的氧气边扩散混合边燃烧的现象。如天燃气井发生井

喷燃烧。这种燃烧通常为稳定燃烧。二是预混燃烧，是指可燃气体与氧气在燃烧前已混合，并形成一定浓度的可燃混合气体，被点火源点着引起的燃烧。这种燃烧往往是爆炸式燃烧。爆燃后，火焰返回至泄漏气体处，转为稳定式扩散燃烧。

2．液体物质燃烧。可燃和易燃液体燃烧过程，并不是液体本身燃烧，而是液体受热蒸发出来的气体被分解、氧化，达到燃点温度而燃烧的。通常称为蒸发燃烧和预混燃烧。

3．固体物质燃烧。因固体可燃物分子结构的复杂性，其物理性质不同，燃烧过程也不同。一是蒸发燃烧，熔点较低的可燃固体，受热后熔融，然后蒸发成气体而燃烧。二是分解燃烧，分子结构复杂的固体可燃物，受热分解出与加热温度相适应的热分解产物，这些热分解物被氧化而燃烧。三是表面燃烧，有些可燃固体，其蒸汽压力非常小或难于发生热分解，不能发生蒸发燃烧或分解燃烧。当被氧包围其表面时，呈炽热状态发生无焰燃烧。其特点是表面发红、无火焰。

四是阴燃，有一些可燃固体在空气不流通场所，加热温度较低或含水分较多等条件下，只发生冒烟，无火焰的燃烧现象。如大量堆放的煤、麦草、稻草、湿木材等，受热后易发生自燃。

四、影响物质燃烧的主要因素

影响物质燃烧的因素多而复杂，主要与物质本身组成和理化特征、储存条件和周围环境等密切相关。

(一)影响可燃气体燃烧的因素

1．气体的组成。气体组成的繁简决定着燃烧过程的长短，而燃烧过程又表现为燃烧的快慢。

2．气体的浓度。燃烧速度与可燃气体、助燃气体的浓度有关。通常情况下，可燃气体浓度稍大于化学计量比时，燃烧速度出现最大值。可燃气体浓度与化学计量比过低或过高其燃烧速度都变小。在可燃混合气体中惰性气体浓度对火焰传播速度影响很大，燃烧速度随惰性气体浓度增加而下降，直至熄灭。

3．可燃混合气体的初始温度。气体燃烧速度随初始温度的增大而加快。在火场上，由于可燃混合气体

被加热，而燃烧速度大大提高。

4．管道直径。可燃混合气体在管道内燃烧时，其性能通常以火焰传播速度表示。实验表明，火焰传播速度一般随管径增大而增大，但管径增大到某一极值时，传播速度不再增大。管径小到某一极值时，火焰不能继续传播。

5．管道材质。管道导热性对火焰传播速度也有影响，同样条件下，管道导热性差比导热性好的火焰传播速度快。另外，重力场对管道内火焰传播速度也有一定影响。

(二)影响液体物质燃烧的因素

1．液体物质组成。各种液体物质的燃烧速度是不同的。一般是易燃液体物质高于可燃液体物质的燃烧速度；结构单一的液体物质燃烧速度基本相等；多种物质的混合液体往往是先快后慢。

2．液体物质的初始温度。初始温度越高，燃烧的速度越快；火焰的热辐射能力越强，燃烧速度越快；热容、蒸发潜热越大，燃烧速度越慢。