易燃液體火災(zāi)成災(zāi)機(jī)制及危險性控制技術(shù)

1、河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文題目：易燃液體火災(zāi)成災(zāi)機(jī)制及危險性控制技術(shù)摘 要火災(zāi)是一種特殊的燃燒現(xiàn)象，可以用燃燒的基本規(guī)律對火災(zāi)和蔓延做出分析?；馂?zāi)及其控制是我們學(xué)習(xí)化學(xué)者最需要深入了解及應(yīng)用的課程之一，是安全工程的一門專業(yè)課。它主要研究燃燒的特性、條件、性質(zhì)及著火理論，并在此基礎(chǔ)上研究易燃液體（石油）的成災(zāi)機(jī)制、火災(zāi)的蔓延及火災(zāi)的控制。本課題還涉及到了我們在生活中怎樣防止火災(zāi)的發(fā)生和了解基本的火災(zāi)常識，對我們的生產(chǎn)及生活都會起到積極的作用。本課題通過研究火災(zāi)的產(chǎn)生、特性和規(guī)律，對火災(zāi)的研究和防治都具有重要的意義。關(guān)鍵詞：燃燒機(jī)理、石油、火災(zāi)蔓延、火災(zāi)控制目 錄摘 要1 緒 論1.1 引言1.

2、2 課題研究的目的和意義1.3 課題研究內(nèi)容2 燃燒理論2.1 燃燒內(nèi)容2.2 著火原理3 石油燃燒過程理論分析3.1概述3.2基本概念3.3石油燃燒4 火災(zāi)的發(fā)生及蔓延4.1 可燃液體起火4.2 可燃液體火災(zāi)蔓延5 火災(zāi)蔓延過程分析5.1火災(zāi)種類5.2石油罐火災(zāi)及其蔓延6 燃燒理論應(yīng)用6.1 可燃液體防火原理6.2 可燃液體防火技術(shù)7 結(jié)論與展望7.1 結(jié)論7.2 展望致 謝參考文獻(xiàn)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書1 緒 論1.1 引言燃燒實質(zhì)上就是可燃物質(zhì)與氧或氧化劑發(fā)生激烈的氧化反應(yīng)，反應(yīng)時伴隨著放熱和發(fā)光或發(fā)煙的現(xiàn)象。燃燒時，燃燒產(chǎn)物不斷地離開燃燒區(qū)，反應(yīng)物燃料流和氧化劑不斷地進(jìn)入燃燒區(qū)，使得燃燒能夠持

3、續(xù)進(jìn)行下去。但燃燒要同時具備三個條件：可燃物、氧或氧化劑、點火源，即只有當(dāng)可燃物質(zhì)和氧化劑的組成、濃度、壓力、狀態(tài)和點火能量都達(dá)到一定極限值時才能發(fā)生燃燒。通常把可燃物在一定條件下，形成非控制的火焰稱為起火，失去控制的燃燒稱為火災(zāi)，在實際生產(chǎn)中，許多情況都能使易燃液體例如：石油達(dá)到燃燒，此時若有點火源存在，但又失去控制，就能造成災(zāi)害。 1.2 課題研究的目的和意義火災(zāi)事故造成的后果，通常都比較嚴(yán)重，它會造成重大的財產(chǎn)和人員事故，火災(zāi)事故的原因是很復(fù)雜的，但生產(chǎn)中發(fā)生這類事故主要是由操作失誤、設(shè)備缺陷、環(huán)境和物料的不安全狀態(tài)、管理不善等引起的?；馂?zāi)事故具有很大的破壞作用，工業(yè)企業(yè)發(fā)生火災(zāi)事故，會

4、造成嚴(yán)重的后果。所以認(rèn)真研究火災(zāi)的基本知識，掌握事故的一般規(guī)律，采用有效地防火措施，對國民經(jīng)濟(jì)具有非常的重要意義。（1）保護(hù)勞動者和廣大群眾的人身安全，發(fā)生火災(zāi)事故不僅會造成操作者傷亡，而且還會危及在場的其他生產(chǎn)人員，甚至?xí)怪車用裨馐転?zāi)難。工廠企業(yè)做好防火，對保護(hù)生產(chǎn)力、促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展是顯而易見的。（2）保護(hù)國家財產(chǎn)，火災(zāi)事故往往會造成設(shè)備損壞，建筑物倒塌、大量物資化為烏有，使國家蒙受巨大損失，所以防火是實現(xiàn)工礦企業(yè)的重要條件。發(fā)生火災(zāi)和爆炸往往會打破企業(yè)的正常秩序。此外，防火研究是安全工程學(xué)的重要基本理論之一。通過本課程的學(xué)習(xí)，要求我們能熟悉掌握燃燒的有關(guān)理論，并能用有關(guān)理論分析各種生產(chǎn)過

5、程中發(fā)生火災(zāi)的原因，采取正確的防火技術(shù)等。1.3 課題研究內(nèi)容在時間上和空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害，叫做火災(zāi)?；馂?zāi)的發(fā)生對我們的生活既有好的一面也有壞的一面，本課題通過對燃燒基本知識了解和對火災(zāi)發(fā)生理論的基本闡述，用石油為例子來進(jìn)一步了解易燃液體火災(zāi)成災(zāi)機(jī)制及危險控制技術(shù)。2 燃燒理論2.1燃燒內(nèi)容各種可燃液體的表面都有一定的蒸汽存在，蒸汽的濃度取決于可燃物的溫度。在一定溫度下，可燃液體的表面蒸氣達(dá)到一定濃度，與空氣混合，遇著火源而發(fā)生一閃即滅的燃燒現(xiàn)象，稱為閃然。閃然時的最低溫度稱為閃點。閃點越低，側(cè)火災(zāi)危險性越大。閃點不是一個固定常數(shù)，它是在一定條件下，通過標(biāo)準(zhǔn)儀器測定的相對數(shù)據(jù)。應(yīng)

6、當(dāng)指出，可燃液體之所以會發(fā)生一閃即滅的閃然現(xiàn)象，是應(yīng)為它在閃點的溫度下蒸發(fā)速度較慢，所蒸發(fā)出來的蒸氣2僅能維持短時間的燃燒，而來不及補(bǔ)充足夠的蒸氣維持穩(wěn)定的燃燒。也就是說，在閃點溫度時，燃燒的僅僅是可燃液體所蒸發(fā)的那些蒸氣，而不是液體自身在燃燒，既還沒有達(dá)到使液體能燃燒的溫度，所以燃燒表現(xiàn)為一閃即滅的現(xiàn)象。閃點是衡量可燃液體火災(zāi)危險性的重要依據(jù)。液體水溶液的閃點會隨水溶液濃度的降低而升高，可燃物受熱升溫而不需明火作用就能自行燃燒的現(xiàn)象稱為自然。既物質(zhì)的緩慢氧化作用放出熱量，或靠近熱源等原因使物質(zhì)的溫度升高，由于散熱受到阻礙，造成熱量積蓄，當(dāng)達(dá)到一定溫度時而引起的燃燒。這是物質(zhì)的自發(fā)著火現(xiàn)象。由

7、于自然是物質(zhì)在沒有明火作用下的自行燃燒，所以引起火災(zāi)的危險性很大。引起物質(zhì)發(fā)生自然的最低溫度稱為自然點。自然點越低，火災(zāi)危險性越大。可燃物在空氣被加熱時，先是開始緩慢氧化并放出熱量，提高可燃物質(zhì)的溫度，促使氧化還原反應(yīng)加快，同時也存在著向周圍的散熱損失，亦即同時存在著產(chǎn)熱和散熱兩種情況。當(dāng)可燃物質(zhì)氧化產(chǎn)生的熱量小于散失的熱量時，氧化反應(yīng)速度小，產(chǎn)生熱量多，且周圍的散熱條件又較好的情況下，可燃物的溫度不能自行上升達(dá)到自然點，可燃物便不能自行燃燒。如果可燃物被加熱至較高溫度，反應(yīng)速度加快，或由于散熱條件不良，產(chǎn)生熱量不斷聚積，溫度升高而加快氧化速度，以既當(dāng)熱的產(chǎn)量超過散失量時，反應(yīng)速度的不斷加快使

8、溫度不斷升高，直至達(dá)到可燃物的自然點而發(fā)生自然。自然點一般受加熱物質(zhì)容器的表面狀態(tài)和加熱速度等環(huán)境條件影響。所謂著火火就是可燃物與火源接觸而燃燒，并且在火源移去后仍然能保持繼續(xù)燃燒的現(xiàn)象。可燃液體的閃點與著火點的區(qū)別：在著火點時燃燒的不只是蒸氣，而且還有液體。另外，在閃點時移去火源后閃然即熄滅，而在著火點時液體則能繼續(xù)燃燒。一般來講，著火點溫度比閃點高，而易燃液體的著火點和閃點僅相差1.5°。著火點具有很重要的意義，是研究和制定防火的重要依據(jù)之一。2.2著火原理2.2.1鏈?zhǔn)椒磻?yīng)著火理論著火反應(yīng)的壓力限：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)分為支鏈和直鏈，一個自由基在生成產(chǎn)物的同時，產(chǎn)生兩個或兩個以上自由基的反

9、應(yīng)叫支鏈連鎖反應(yīng)；自由基的數(shù)目保持不變的連鎖反應(yīng)叫直鏈連鎖反應(yīng)。式反應(yīng)理論認(rèn)為物質(zhì)的燃燒經(jīng)歷以下過程；可燃物或助燃物先吸收能量而離解為游離基，與其他分子相互作用形成一系列連鎖反應(yīng)，將燃燒熱釋放出來。這可以用氫和氧的反應(yīng)作用來說明。氫在熱運(yùn)動或某種外界因素的的作用下被活化成活性分子，構(gòu)成一連串的反應(yīng)：(1) h2+o2=2oh * 鏈引發(fā)(2) oh+h2=h2o+h* 鏈傳遞(3) h+o2=oh+o* 鏈分支 (4) o+h2=oh+h* 鏈分支(5) m+h+o2=m+ho2(6) ho2墻上銷毀 斷鏈(7) ho2+h2h2o+oh* 鏈產(chǎn)生(8) h墻上銷毀 斷鏈 (9) oh墻上銷毀

10、 斷鏈銷毀后生成了h2、o2等，m為任何分子上述過程中（1）式是反應(yīng)的開始，oh由分子熱運(yùn)動或某種外因激發(fā)形成，它與后面產(chǎn)生的o，h等都是能量極高非?；顫姷挠坞x基或原子團(tuán)；（2）式是直鏈?zhǔn)絺鬟f反應(yīng)，消耗一個活心又產(chǎn)生一個活心；（3）、（4）式則是消耗一個活心同時產(chǎn)生兩個活心。反應(yīng)呈樹杈式發(fā)展下去，越來越快，有可能導(dǎo)致著火。事實上沒消耗一個h能產(chǎn)生三個h和兩個h2o；（5）、（6）、（8）、（9）式是鏈銷毀中心，使反應(yīng)終止。當(dāng)它們比鏈分支占優(yōu)勢時系統(tǒng)就不能引起著火。隨著起決定作用的步驟不同，就有不同的著火臨界極限。下面我們先來解釋連鎖反應(yīng)引起火的臨界條件，再從化學(xué)動力角度討論不同極限的產(chǎn)生。銷毀

11、分氣相銷毀和液相銷毀。連鎖著火理論的基本知識：連鎖自動著火理論的基本觀點是：燃?xì)庠谕饨鐭嵩淳徛鶆虻丶訜岬侥硞€溫度時發(fā)生了鏈鎖反應(yīng)，若連鎖分支數(shù)大于斷裂數(shù)，則反應(yīng)速度不斷加速而著火。假定：燃?xì)馓幱谝粋€無限大容器中，燃?xì)鉁囟群蜏囟群愣?。單位時間單位體積內(nèi)熱運(yùn)動產(chǎn)生的活化分子數(shù)為常數(shù)c0'由于連鎖分支反應(yīng)為:m1+cc1+c2'則反應(yīng)速度為：k1cm1=fc式中，f=k1m1；k1為速度常數(shù)；m1為反應(yīng)濃度；c為活化中心濃度。連鎖斷裂反應(yīng)為：c+m2銷毀其反應(yīng)速度為：k2cm2=gc式中。g=k2m2；m2為反應(yīng)濃度；k2為速度常數(shù)。則總的活化中心生成速率：dc'dt=c

12、0'+fc'-gc'式中，f、g分別為燃?xì)膺B鎖反應(yīng)的分支和斷裂系數(shù)。令 &=f-g則 dc'dt=c0'+&c'對其積分得：0c'dcc0'+&c'=0tdt=t0c'1&·d(c'+&c')(c'+&c')=tc'=c0'&(e&t-1)若 &<0，設(shè)&=-b(b>0),則：c'=c0'b（1-e-bt)由此可見，c'隨時間t的發(fā)展而增加，但

13、并不能無限制增大，而是趨向于極限c0'b。因為反應(yīng)速度為：w=ac'式中，a為連鎖反應(yīng)的動力系數(shù)。則：w=ac0'b(1-e-bt)反應(yīng)一旦達(dá)到此極值就穩(wěn)定不變，最終不會著火。當(dāng)&>0時，直接有：w=ac0'&(e&t-1)隨t增加w將無限制增加直至著火。當(dāng)&=0時，不能直接積分得到上式，但因有：dc'dt=c0'積分得：c'=c0't則 w=ac'=ac0't所以反應(yīng)速度隨時間直線增長直至著火。由上可知：燃?xì)馐欠裰鹜耆Q于&，&=0是可以著火的一個極限情況

14、。但研究表明，&主要取決于溫度和壓力：&=kpne-ert+c式中，p為壓力；k、n、c均為常數(shù)。定壓下溫度越高，&知越大，不同的&均有其相應(yīng)的溫度： &=0 t=t&=0 &>0 t=t&>0 &<0 t=t&<0其中t&=0是劃分連鎖反應(yīng)穩(wěn)定與不穩(wěn)定的界限，是連鎖反應(yīng)導(dǎo)致著火的最低溫度，稱為“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)著火點”。熱-連鎖混合理論：假設(shè)燃?xì)饣旌衔锝^熱。由于連鎖反應(yīng)放熱，溫度繼續(xù)上升，反應(yīng)速度就由較低溫度下的等溫連鎖反應(yīng)速度逐步升高。在過程達(dá)到反應(yīng)速度的增加主要是熱量積累的結(jié)果。當(dāng)溫度

15、升到臨界溫度時就發(fā)生突變，除了單純溫度升高使反應(yīng)速度逐漸增長外，又加上了連鎖反應(yīng)速度的發(fā)展。這樣，經(jīng)過極短的感應(yīng)期，速度曲線就突然上升并可能導(dǎo)致著火，其后，由于燃?xì)鉂舛葴p少，反應(yīng)速度又迅速下降。若忽略作用物與生成熱容的差別，則：cm（t-t0）=0tjdt式中，m為燃?xì)赓|(zhì)量；cp為質(zhì)量定壓熱容；t0為燃?xì)獬鯗?；t為某瞬間燃?xì)鉁囟?；t為反應(yīng)時間；j為單位時間內(nèi)放出的熱量，j=qwv,v為反應(yīng)氣體體積，q為反應(yīng)熱。 則cpmt-t0=qv0twdt t=vqcpm0twdt+t0（1）其中 w=f(t)式（1）這個反應(yīng)呈連鎖性，與阿雷尼烏斯型反應(yīng)完全不同，在感應(yīng)期內(nèi)反應(yīng)速度很小，過了感應(yīng)期幾乎垂直

16、增大。當(dāng)然實際上不會是絕熱過程，但是反應(yīng)速度的發(fā)展總比單純的連鎖或熱作用來的快。若在過渡到&=0 以前反應(yīng)放熱小于散失之熱，反應(yīng)就在放熱等于失熱這一不變的溫度下進(jìn)行，成為穩(wěn)定的連鎖過程而不會著火。然而若過渡到&=0以后，即使溫度不再升高，也會由于連鎖反應(yīng)的發(fā)展熱而著火。自動催化理論：自動催化理論意指可燃?xì)怏w化學(xué)反應(yīng)的中間或最終產(chǎn)物對燃?xì)獾姆磻?yīng)有促進(jìn)作用，于此同時當(dāng)然也存在著普通的放熱反應(yīng)，所以自動催化反應(yīng)速度應(yīng)由兩部分組成，即：w=w1+w2式中，w為燃?xì)饪偟姆磻?yīng)速度；w1為一般熱反應(yīng)速度；w2為燃?xì)庾詣哟呋俣取=k1(&0-x)n1w=k2(&0-x)n2

17、xn3所以自動催化反應(yīng)速度應(yīng)由兩部分式中，k1、k2為速度常數(shù)；&0為燃?xì)獬跏紳舛?；n1、n2、n3為反應(yīng)級數(shù)。所以：w=k1(&0-x)n1+k2(&-x)n2xn3(2)若反應(yīng)恒溫進(jìn)行（k1、k2不變），開始因產(chǎn)物很少，式（2）中后一項較小，可以忽略不計；隨著產(chǎn)物積累，反應(yīng)速度受催化迅速增加；隨著濃度的降低，反應(yīng)速度又轉(zhuǎn)為下降，在這個變化過程中，當(dāng)極值足夠大時將發(fā)生著火。3石油燃燒過程理論分析3.1概述可燃液體的蒸氣與空氣在液面上邊混合邊燃燒，燃燒放出的熱量會在液體內(nèi)部傳播。由于液體特性不同，熱量在液體中的傳播具有 不同的特點，在一定的條件下，熱量在液體中的形成熱波

18、，并引起液體的沸溢和噴濺，是火災(zāi)變得更加猛烈。3.2基本概念1.初沸點：石油中最輕的烴類沸騰時的溫度，也是石油中最低的沸點。2.終沸點：石油中最重的烴類沸騰時的溫度，也是石油中最高的沸點。3.沸程：不同比重不同沸點的所有餾分轉(zhuǎn)變?yōu)檎魵獾淖畹秃妥罡叻悬c的溫度范圍。各種單組分液體只有沸點而無沸程。4.輕組分：石油中比重最輕、沸點最低的很少一部分烴類組分。5.重組分：石油中比重最大、沸點最高的很少一部分烴類組分。3.3石油燃燒 石油一旦著火并完成液面上的傳播過程之后，就進(jìn)入穩(wěn)定的狀態(tài)。石油由于沒有固定的沸點，在燃燒過程中，火焰向液面?zhèn)鬟f的熱量首先使低沸點組分蒸發(fā)并進(jìn)入燃燒區(qū)燃燒，而沸點較高的重要部分

19、，則攜帶在表面接受的熱量向液體深層沉降，形成一個熱的鋒面向液體深層傳播，逐漸深入并加熱冷的液層。這一現(xiàn)象稱為液體的熱波特性，熱的鋒面稱為熱波。熱波的初始溫度等于液面的溫度，等于該時刻原油中最輕組分的沸點。隨著石油的連續(xù)燃燒，液面蒸發(fā)組分的沸點越來越高，熱波的溫度會由1 50逐漸上升到31 5，此水的沸點高得多。熱波在液層中向下移動的速度稱為熱波傳播速度，它比液體的直線燃燒速度（即液面下降速度）快，熱波傳播速度是一十分復(fù)雜的技術(shù)參數(shù)，其主要影響因索包括： 1石油的組成 石油中輕組分越多，液面蒸氣化速度越快，燃燒越猛烈，石油接受火焰?zhèn)鬟f的熱量越多，液面向下傳遞的熱量也越多；此外，輕組分含量越大，則

20、石油的粘性越小，高溫重組分沉降速度越大。因此，石油中輕組分越多，熱渡傳播速度越大。對于含水量0.1%，l90以下餾丹含量5%6% 的原油，熱波傳播速度vt與190以下餾分的體積百分?jǐn)?shù)ch有如下近似關(guān)系； . vt=1. 65+4.69lgch (mm/min) 2石.油中含水量在一定的數(shù)值范圍內(nèi)（如小于4%）含水量增大，熱波傳播速度加快。這是因為含水量大的石油粘度小，油品中的高溫層易沉降。但含水量大于10%時，石油燃燒不穩(wěn)定而含水量超過6%時，點燃很困難，即使著火了，燃燒也不穩(wěn)定，影響熱波傳播速度。對原油，當(dāng)含水量h2o小于2%時，有 vt=5. 12+1.62lgh2o+4.69（lgch-

21、12） 當(dāng)含水量h20為2%4%時，有 vt=5. 45+0.5lgh2o+4.69(lg ch -12)4火災(zāi)的發(fā)生及蔓延4.1可燃液體起火4.1.1可燃液體燃燒特點熱能 氧化劑 熱能 可燃性液體蒸發(fā)可燃性氣體混合可燃性混合氣體起火可燃液體燃燒時，火焰并不緊貼在液面上，而是在空間的某個位置。這表明在燃燒之前，可燃體先蒸發(fā)，其后是可燃物蒸氣的擴(kuò)散，并與空氣摻混形成可燃混合氣，起火燃燒后在空間某處形成預(yù)混火焰或擴(kuò)散火焰。液體可燃物地起火過程如下： 可燃性液體的起火特性一定與蒸發(fā)特性有關(guān)，閃點則是表示蒸發(fā)特性的重要的參數(shù)。閃點越低，越容易蒸發(fā)，反之則不容易蒸發(fā)。需要指出的是：液體閃點值一般是對純物

22、質(zhì)而言的。大多說石油產(chǎn)品，都是多種成分的混合物。即便是不易蒸發(fā)的柴油、機(jī)油等，時間長了也可能有較大的蒸氣濃度，一旦處于起火界限濃度之內(nèi)，也有燃燒的危險許多重油或原油油輪火災(zāi)多屬于這種情況?？扇家后w蒸氣的起火問題，可以作為氣體可燃物起火問題處理。4.1.2單個可燃液滴的起火可燃液體從容器噴出后，一般都霧化成許多小液滴，單個液滴的起火特性與整個噴霧燃燒密切相關(guān)。下面將介紹在環(huán)境溫度t的空氣中，氣流速度為u，一個直徑為d的可燃液滴滿足那些條件會起火。當(dāng)阿倫尼烏斯數(shù)a很大時，可燃液滴的起火模型可用液滴起火簡化模型表示。此時化學(xué)反應(yīng)集中在靠近高溫側(cè)的薄層內(nèi)，即 火焰遠(yuǎn)離液滴表面，在rr1的薄層內(nèi)。整個流

23、場可分為2個區(qū)。當(dāng)劉易斯數(shù)le=1，導(dǎo)熱系數(shù)，比定壓熱容cp、液滴密度、擴(kuò)散系數(shù)d等的物性參數(shù)為常數(shù)，畢渥數(shù)bi、雷諾數(shù)re較小時，過程可視為準(zhǔn)定常過程。4.1.3熾熱液滴的起火液體火災(zāi)中存揚(yáng)沸現(xiàn)象，經(jīng)常發(fā)生液滴落在熾熱物體表面上的現(xiàn)象。大量的研究結(jié)果表明：處在恒溫?zé)霟嵛矬w表面上的液滴壽命與熾熱物體的溫度有密切關(guān)系。液滴的壽命是這樣定義的：從液滴 與熾熱物體表面接觸開始到液滴消失所用的時間稱為液滴壽命。4.2可燃液體火災(zāi)蔓延4.2.1油池火災(zāi)蔓延描述油池火災(zāi)的特征參數(shù)為液面下降速度（單位時間里的燃料消耗量），大量的實驗結(jié)果表明，液面下降速度與容器直徑有關(guān)。下面就來分析一下液面下降速度與火焰特點

24、的關(guān)系。油池火中液面下降速度應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨鹧嫦蛞后w傳入熱量引起液體蒸發(fā)而導(dǎo)致液面下降的速度。液面上方液體蒸氣的擴(kuò)散速度決定了燃燒速度，而這種然的形式顯然為擴(kuò)散火焰。這樣就表明了整個過程中，傳熱、傳質(zhì)、流動與化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系，為進(jìn)一步分析問題打下了基礎(chǔ)。從火焰?zhèn)魅胍后w的熱量包括從高容器器壁向液體的傳熱、液面上方高溫氣體向液體的對流傳熱、火焰及高溫氣體向液體的輻射傳熱等。油池器壁與火焰根部距離很近，故器壁溫度可取為液體溫度（t1）。器壁附近氣體的溫差為tf-t1,這里tf為火焰溫度。從器壁向液體的傳熱量為：qcd= d(tf-t1)(3)式中，d為油池直徑；為氣體導(dǎo)熱系數(shù)。油池上方高溫氣體向液體的對流傳

25、熱量為：qcv=d24h(tf-t1)(4)式中，h為對流傳熱系數(shù)?；鹧婕案邷貧怏w向液體的輻射傳熱量為：qra=d24（fftf4-t14）(5)這里假設(shè)高溫氣體的溫度等于火焰溫度，為玻耳茲曼常數(shù)；f為火焰及高溫氣體對液體的形態(tài)系數(shù)；f為火焰及高溫氣體的輻射率；為液體的輻射率。傳入液體的熱量起到兩種作用，其一為使液體的溫度升高，其二為使液體蒸發(fā)。使液體升溫的熱流量為：q1=d24cp11（t1-t0）(5)式中，cp1、1和t0分別為液體的比熱容、密度和初溫。使液體蒸發(fā)的熱流量為：qcd+qcv+qra-q1=d2411qv(6)式中，1 為液面的下降速度；qv為室溫條件下的蒸發(fā)潛熱。將式（3

26、）式（5）代入式式（6）可得：1=11qv4dtf-t1+htf-t1+fftf4-t14-cp11（t1-t0）(7)當(dāng)油池直徑d很小時，式（7）中右端第一項相對較大，忽略其他各項后得到：1與d成反比的近似關(guān)系。當(dāng)d很大時，式（7）中右端第一項相對較小，可以忽略不計，所以有1與d關(guān)系無關(guān)的結(jié)論。這就明確了在油池火災(zāi)中，蒸發(fā)過程是火災(zāi)蔓延的控制過程。要控制蒸發(fā)過程必須控制液體與外界環(huán)境的換熱過程，所以采用泡沫滅火劑在液面上生成一層泡沫層，即能減少向液體的傳熱量，又能阻止液體的蒸發(fā)，是一種防治油池火災(zāi)的好方法。研究表明：飛濺高度和散落面積與油層厚度、油池直徑等有關(guān)，一般散落面積的直徑（d）與小油

27、池直徑（d）之比均在10以上，即dd>10.由于揚(yáng)沸帶出的燃油原來呈池火燃燒狀態(tài)，噴出之后呈液滴燃燒狀態(tài)，改善了燃燒條件，燃燒強(qiáng)度大大提高，危險性隨之增加。如果油池周圍還有其他可燃物，這些可燃物被點燃；如果油池周圍還有從事滅火工作的人員和設(shè)備，必然造成很大的傷亡和損失。所以對油池火災(zāi)而言，一定要避免揚(yáng)沸現(xiàn)象的發(fā)生。4.2.2油面火災(zāi)蔓延油面火災(zāi)指的是在大面積的水面上，有一層較薄的浮油，這種浮油燃燒時引起的火災(zāi)。油面火災(zāi)與油池火災(zāi)的區(qū)別在于：油面火有一個不斷的擴(kuò)大過程，一旦著火，很快就在整個油面形成火焰。由于燃燒情況不同，蔓延規(guī)律也不同，描述該過程的參數(shù)也不同。在靜止環(huán)境中，油的初溫對火焰

28、蔓延速度又明顯影響。開始時油面火蔓延速度隨著初溫的升高而變大；當(dāng)初溫達(dá)到某個值之后，油面火蔓延速度趨于某個常數(shù)。對于甲醇油火來講，因甲醇的閃點為11，當(dāng)初溫達(dá)到20之后，在甲醇液面上方便形成了一定濃度的甲醇蒸氣，該蒸氣與空氣混合形成具有一定混合比例的預(yù)混可燃?xì)?。這個預(yù)混可燃?xì)獾幕鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣仁且欢ǖ?，所以甲醇油面火蔓延速度就趨于某個常數(shù)。這個常數(shù)就是最大甲醇濃度與空氣混合后的預(yù)混可燃?xì)獾膶恿骰鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣?。上述結(jié)果表明：當(dāng)油的初溫低于閃點溫度時，形成的是以擴(kuò)散火焰為主的燃燒形式。要維持燃燒，就要保證液面具有一定的蒸氣速度，也就是說火焰必須向火焰面前方的液體傳送足夠的熱量，使該部分液體升溫，這樣在火

29、焰面前方的液體之間就產(chǎn)生了溫差，由溫度差而引起表面張力差，在表面張力差的作用下便產(chǎn)生表面流，使得溫度較高的液體不斷流向火焰面地前方以保證液體的蒸發(fā)速度與火焰蔓延速度的平衡。液面火常用來清除泄漏在海面上的石油，這當(dāng)然與防止火災(zāi)蔓延的目的不一樣，但是蔓延的規(guī)律是一樣的。5 火災(zāi)蔓延過程分析5.1火災(zāi)種類 根據(jù)火災(zāi)燃燒材料的種類和特點，火災(zāi)分為a、b、c、d四類火災(zāi)。 a類火災(zāi)指普通可燃物如木材、布、紙、橡膠及各種塑料燃燒而形成的火災(zāi)； b類火災(zāi)系油脂及液體，如原油、汽油、煤油、酒精等燃燒引起的火災(zāi)。 c類火災(zāi)是可燃?xì)怏w如氫氣，甲烷，乙炔燃燒引起的火災(zāi)。 d類火災(zāi)是可燃金屬如鎂、鋁、鈦、鋯、鈉和鉀等

30、燃燒引起的火災(zāi)。5.2石油罐火災(zāi)及其蔓延石油罐火災(zāi)以油輪火災(zāi)為代表，其特點如下：（1）油輪火災(zāi)多發(fā)生在冬季。冬季是個風(fēng)多、風(fēng)大的季節(jié)，此時海水表面的溫差大，海面上的氣壓不穩(wěn)定，有激烈的上升氣流存在，這樣就導(dǎo)致油輪偏航，形成撞船、觸礁翻船等事故，這些事故發(fā)生的時間往往伴隨火災(zāi)或爆炸。（2）空艙時發(fā)生火災(zāi)的危險性更大。一般油輪都很大，空艙后的殘留油絕對量并不少，但無油的空間相對增大很多，殘留油蒸發(fā)后必然充滿整個無油空間，一旦油蒸氣濃度達(dá)到可燃極限之后，隨時都有起火燃燒的危險。而撞船、觸礁、翻船等事故往往是起火的導(dǎo)火線，船體越大，起火燃燒后越容易形成爆轟波而導(dǎo)致爆炸。（3）原油油輪火災(zāi)或爆炸事故多發(fā)

31、生與汽油油輪。汽油蒸發(fā)快、容易燃燒、危險性大，所以每個人都要倍加小心。而原油的蒸發(fā)速度慢、危險性小，這是事實。但是原油里面包含有汽油的成分、煤油的成分等，如果時間足夠長，油蒸氣濃度同樣可達(dá)到可燃極限，因此原油起火燃燒或爆炸危險性小，不應(yīng)忽略。（5）拆船時引起的火災(zāi)和爆炸比重很大。當(dāng)油輪報廢解體時，必須全部清除殘留油，否則在切割船艙時易于發(fā)生燃燒爆炸事故，導(dǎo)致大量的人員傷亡和港口損失，這方面教訓(xùn)是很多的，必須作好安全準(zhǔn)備。 6 燃燒理論應(yīng)用6.1可燃液體防火原理6.1.1燃燒形式和液體火災(zāi)大部分液體的燃燒是在受熱氣化形成蒸氣以后，按氣體的燃燒方式進(jìn)行的。液面上的蒸氣點燃后則產(chǎn)生火焰并出現(xiàn)熱量的擴(kuò)

32、展，火焰向液面的傳熱主要靠輻射，而火焰向液體里層的傳熱方式主要是傳導(dǎo)和對流。沸溢火災(zāi)：儲槽內(nèi)的液體在燃燒過程中，如果延續(xù)時間較長，除了表面被加熱外，其里層也會逐漸被加熱。對于沸騰溫度比儲槽側(cè)壁溫度高的可燃液體，其里層的加熱是以傳導(dǎo)方式進(jìn)行的隨著離開液面距離的加大，里層的溫度很快下降。因此，這類液體燃燒時里層預(yù)熱的情況是不嚴(yán)重的。對于沸騰溫度比儲蓄側(cè)壁溫度低的可燃液體，是以對流的方式沿整個深度進(jìn)行加熱的。這種在較大深度內(nèi)進(jìn)行的加熱，可造成該液體由于劇烈沸騰而溢出或濺落在附近表面，使蔓延。噴濺火災(zāi)：當(dāng)儲蓄槽內(nèi)有水 墊時，沸騰溫度比儲槽溫度低的可燃液體，或者由多種成分組成的可燃液體的分餾產(chǎn)物，將以對

33、流的方式使高溫層在較大深度內(nèi)加熱水墊，水便會汽化產(chǎn)生大量蒸汽，隨著蒸汽壓力的逐漸增高，達(dá)到蒸汽壓力足以把其上面地油層拋向上空，而向四周噴濺。噴流火災(zāi)：處于壓力下的可燃液體，燃燒時呈噴流式燃燒。6.1.2可燃液體分類按燃點分類：（1）低閃點液體閃點低于-18（2）中閃點液體閃點為-1823（3）高閃點液體閃點為2361絕大多數(shù)的易燃液體是有機(jī)化合物，它們的相對分子質(zhì)量較小，這些易于揮發(fā)，揮發(fā)可燃?xì)怏w遇到火花或受熱就會燃燒甚至爆炸，所以，易燃液體有很大的火災(zāi)爆炸危險性。按化學(xué)性質(zhì)和商品類別不同分類;（1）化學(xué)化工原料及溶劑（2）硅的有機(jī)物（3）各種易燃性漆類（4）各種樹脂和黏合劑（5）各種油墨和調(diào)

34、色由（6）含有易燃液體的物品（7）盛放于易燃液體中的物品（8）膠棉液6.1.3液體的燃燒速度燃燒速度有兩種方法表示：一種是液體的燃燒直線速度，即單位時間被燃燒消耗的液層厚度，單位為mmmin或cmh；另一種是液體的燃燒質(zhì)量速度，及單位時間內(nèi)美單位面積上被燃燒消耗的 液體質(zhì)量，單位為g（cm2·min）或kg/(m2·h)6.1.4可燃液體的燃燒極限可燃液體的燃燒極限有兩種：一是可燃蒸氣的燃燒濃度極限，有上、下限之分，以%（體積分?jǐn)?shù)）表示：二是可燃液體的燃燒溫度極限，也有上、下之分以表示。6.1.5評價液體火災(zāi)危險性的主要技術(shù)參數(shù)（1）飽和蒸氣壓（2）燃燒極限（3）閃點（4）

35、受熱膨脹系數(shù)（5）其他燃爆性質(zhì)沸點、相對密度、流動擴(kuò)散性、帶電性、相對分子質(zhì)量6.2可燃液體防火技術(shù)防火技術(shù)主要從以下幾方面采取技術(shù)措施：（1）消除著火源，防火的基本原則應(yīng)建立在消除著火源的基礎(chǔ)之上。人們不管是在自己家中 或辦公室里還是在生產(chǎn)現(xiàn)場，都經(jīng)常處在或多或少的各種可燃物質(zhì)包圍之中，而這些物質(zhì)又存在于人們生活所必不可少的空氣中，這就是說具備了引起火災(zāi)燃燒的三個基本條件中的兩個條件。結(jié)論很簡單：消除著火源。只有這樣，才能在絕大多數(shù)情況下滿足預(yù)防火災(zāi)和爆炸的基本要求。（2）控制可燃物。防止燃燒三個基本條件中的任何一條，都可防止火災(zāi)的發(fā)生。如果采取消除燃燒條件中的兩條，就更具安全可靠性。例如：在點石庫防火條件中，通常采用消除著火源和防止產(chǎn)生可燃物乙炔的各種有關(guān)措施?？刂瓶扇嘉锏拇胧┲饕校涸谏钪泻蜕a(chǎn)的可能條件下，以難燃材料代替可燃材料，如用水泥替代木材建筑房屋；降低可燃物質(zhì)在空氣中的濃度，如在車間或庫房采取全面通風(fēng)或局部排風(fēng)，是可燃物不易聚集，從而不會超過最高允許濃度，防止可燃物的跑、冒、滴、漏；對于那些相互作用能產(chǎn)生可燃?xì)怏w或蒸汽的物品應(yīng)加以隔開，分開存放。（3