防火與防爆工程-教學(xué)課件

安全工程專(zhuān)業(yè)課

防火與防爆工程

緒言

火是自然界最早存在的一種現(xiàn)象。人類(lèi)在勞動(dòng)過(guò)程中學(xué)會(huì)了利用火，促進(jìn)了人類(lèi)自身的發(fā)展，也大大推進(jìn)了人類(lèi)文明的發(fā)展?？墒亲怨乓詠?lái)，火也常常給人類(lèi)常來(lái)了許多災(zāi)難，如：森林火災(zāi)、房屋著火等均會(huì)帶來(lái)生命、財(cái)產(chǎn)、資源的損失。所以火可以造福人類(lèi)，也可以給人類(lèi)帶來(lái)災(zāi)難。一般說(shuō)來(lái)，火會(huì)引起燃燒和爆炸。燃燒和爆炸也會(huì)產(chǎn)生火，同時(shí)釋放潛在的能量。

在人們控制的范圍內(nèi)進(jìn)行的燃燒與爆炸，是人們所使用的能量的來(lái)源之一，對(duì)人們?nèi)粘５奈镔|(zhì)文化生活和現(xiàn)代的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著重大的意義。例如：火力發(fā)電，首先要使燃料在鍋爐里燃燒，使鍋爐產(chǎn)生蒸汽，蒸汽再去推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電來(lái)。又例如：開(kāi)采礦石首先要用炸藥進(jìn)行爆破，然后才能開(kāi)采。可以這樣說(shuō)，燃燒與爆炸失去控制，讓他自由泛濫，就要釀成災(zāi)害，造成極為嚴(yán)重的損失。

這些災(zāi)害會(huì)毀壞建筑物，使生產(chǎn)設(shè)備遭到破壞，工廠(chǎng)被迫停產(chǎn)，甚至還會(huì)造成人身傷亡。所以火災(zāi)爆炸事故通常是工廠(chǎng)安全事故最嚴(yán)重的一種。自古以來(lái)，人們?cè)诶萌紵?、爆炸釋放出的大量能量的同時(shí)，也不斷地研究災(zāi)害發(fā)生的原因，采取防范措施。

隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)過(guò)程所使用的能源種類(lèi)顯著增加，生產(chǎn)中所涉及的原料、材料、半成品和成品里可燃的有機(jī)物料所占的份額不斷增大，這樣會(huì)使火災(zāi)、爆炸事故發(fā)生的可能性增大，也會(huì)增加事故發(fā)生原因的復(fù)雜程度、擴(kuò)大災(zāi)害涉及的規(guī)模和增加損失的嚴(yán)重程度。在第二次世界大戰(zhàn)以后，科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)得到了迅速的發(fā)展，尤其是石油、石油化學(xué)工業(yè)和各種能源工業(yè)的蓬勃發(fā)展，提供了大量多種類(lèi)型的可燃物料。

此外，一些生產(chǎn)、運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)部門(mén)也在不斷向大型化、連續(xù)化、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)過(guò)程的方向發(fā)展，促使生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大、生產(chǎn)強(qiáng)度不斷提高。在此情況下，一旦發(fā)生火災(zāi)、爆炸等安全事故，事故的規(guī)模、事故造成損失的嚴(yán)重程度都有會(huì)顯著增加，對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生不良影響。我國(guó)公布的火災(zāi)統(tǒng)計(jì)資料表明：近幾年來(lái)火災(zāi)發(fā)生的總次數(shù)呈平穩(wěn)或下降的趨勢(shì)，但重大火災(zāi)、惡性火災(zāi)發(fā)生的次數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失卻顯著增加。這說(shuō)明在經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)程中做好防火防爆工作是至關(guān)重要的。如何分析火災(zāi)、爆炸事故發(fā)生的原因，采取措施防止發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，這是每一個(gè)生產(chǎn)人員、科技人員和管理人員所面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。由于生產(chǎn)的發(fā)展、規(guī)模的擴(kuò)大，生產(chǎn)中各要素相互作用的復(fù)雜程度的增加，在這種情況下單憑經(jīng)驗(yàn)和直感的方法往往難于及時(shí)的、準(zhǔn)確的、科學(xué)的找出引起火災(zāi)爆炸事故發(fā)生的潛在的危險(xiǎn)因素和事故發(fā)生的原因，必需采取科學(xué)的技術(shù)和管理措施來(lái)事先預(yù)測(cè)和防止事故的發(fā)生。

正是由于客觀(guān)的需要，“防火防爆工學(xué)”作為一門(mén)邊緣學(xué)科正在興起，它涉及了化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、材料、建筑、醫(yī)學(xué)、環(huán)保、系統(tǒng)工程、經(jīng)濟(jì)、管理以及各種工程學(xué)科。它要研究和討論火災(zāi)、爆炸事故發(fā)生的起因條件和發(fā)展規(guī)律。它也要研究和討論如何預(yù)測(cè)生產(chǎn)系統(tǒng)的隱患，縮小事故發(fā)生概率，限止事故的波及范圍和減少事故的損失程度。它還要研究生產(chǎn)系統(tǒng)所應(yīng)采取的安全措施以及它們的理論依據(jù)。防火防爆工學(xué)正隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)實(shí)踐的發(fā)展而發(fā)展，遂步走向成熟。第一章防火基本原理第一節(jié)燃燒的學(xué)說(shuō)和理論

一、燃燒素學(xué)說(shuō)認(rèn)為某種物體之所以能燃燒是因?yàn)槠渲泻幸环N燃燒素，燃燒時(shí)，燃燒素就從物體中逸出。二、燃燒的氧學(xué)說(shuō)認(rèn)為燃燒是可燃物與氧的化合反應(yīng)，同時(shí)放出光和熱。

三、燃燒的分子碰撞理論認(rèn)為燃燒的氧化反應(yīng)是由于可燃物和助燃物兩種氣體分子的相互碰撞而引起。四、活化能理論認(rèn)為為了使可燃物和助燃物兩種氣體分子間發(fā)生氧化反應(yīng)，僅僅依靠?jī)煞N分子發(fā)生碰撞還不夠，正如前面如說(shuō)的，在相互碰撞的分子間會(huì)產(chǎn)生一般的排斥力。

在通常條件下，這些分子沒(méi)有足夠的能量來(lái)發(fā)生氧化反應(yīng)，只有當(dāng)一定的分子獲得足夠的能量后，才能在碰撞時(shí)引起分子的組成部分產(chǎn)生顯著的振動(dòng)，使分子中的原子或原子群之間的結(jié)合減弱，分子各部分的重排才有可能，亦有可能引向化學(xué)反應(yīng)。這些具有足夠能量的、在相互碰撞時(shí)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的分子，稱(chēng)活性分子。

活性分子所具有的能量要比普通分子平均能量高出一定值。使普通分子變?yōu)榛钚苑肿铀匦璧哪芰浚Q(chēng)活化能。五、氧化物理論

認(rèn)為分子在各種能量（熱能、輻射能、電能、化學(xué)反應(yīng)能）的作用下可以被活化。

六、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論

認(rèn)為物質(zhì)的燃燒過(guò)程：可燃物質(zhì)或助燃物質(zhì)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(lái)。

連鎖反應(yīng)機(jī)理大致分為三段：①鏈引發(fā)，即游離基生成，使鏈反應(yīng)開(kāi)始；②鏈傳遞，游離基作用于其他參于反應(yīng)的化合物，產(chǎn)生新的游離基；③鏈終止，即游離基的消耗，使連鎖反應(yīng)終止。第二節(jié)燃燒的類(lèi)型

一、閃燃與閃點(diǎn)閃燃：當(dāng)溫度不高時(shí)，液面上少量的可燃蒸汽與空氣混合后，遇著火源而發(fā)生一閃即滅（延續(xù)時(shí)間少于5s）燃燒現(xiàn)象。

閃點(diǎn)：可燃液體蒸發(fā)出的可燃蒸汽足以與空氣構(gòu)成一種混合物，并在與火源接觸時(shí)發(fā)生閃燃的最低溫度。

二、自燃與自燃點(diǎn)自燃：可燃物質(zhì)受熱升溫而不需要明火就能自行燃燒的現(xiàn)象。自燃點(diǎn)：引起物質(zhì)發(fā)生自燃的最低溫度。1、自燃過(guò)程可燃物在空氣中被加熱時(shí)，先是開(kāi)始緩慢氧化并放出熱量，該熱量將提高可燃物質(zhì)的溫度，促使氧化反應(yīng)加快。

但與此同時(shí)也存在產(chǎn)熱和散熱兩種情況。當(dāng)可燃物氧化產(chǎn)生的熱量小于散失的熱量時(shí)，比如物質(zhì)受熱而達(dá)到的溫度不高，氧化反應(yīng)速度小，產(chǎn)生的熱量不多，而且周?chē)岬臈l件又較好的情況下，可燃的溫度不能自行上升到自燃點(diǎn)，可燃物則不能自行燃燒；如果可燃物被加熱到較高的溫度，反應(yīng)速度快，或散熱條件不良，氧化反應(yīng)速度不斷聚積，溫度升高而加快氧化速度，在此種情況下，當(dāng)熱的產(chǎn)生量超過(guò)散失量時(shí)，反應(yīng)速度不斷加快使溫度不斷升高，直至達(dá)到可燃物的自燃點(diǎn)達(dá)到自燃現(xiàn)象

2、自燃的分類(lèi)

(1)受熱自燃定義：可燃物質(zhì)由于外界加熱，溫度升高到自燃點(diǎn)而自行燃燒的現(xiàn)象。分類(lèi)：①可燃物靠近或接觸熱量大和溫度高的物體時(shí)，通過(guò)熱傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射作用，有可能將可燃物質(zhì)加熱升溫到自燃點(diǎn)而引起自燃；②在熬煉或熱處理過(guò)程中，溫度過(guò)高達(dá)到自燃點(diǎn)而引起著火；

③由于機(jī)器的軸承或加工可燃物質(zhì)的機(jī)器設(shè)備相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件缺乏潤(rùn)滑、冷卻、或纏繞纖維物質(zhì)，增大磨擦力，產(chǎn)生大量熱量，造成局部過(guò)熱，引起可燃物質(zhì)受熱自燃；④放熱的化學(xué)反應(yīng)會(huì)釋放大量的熱量，有可能引起周?chē)目扇嘉镔|(zhì)受熱自燃；⑤氣體在很高壓力下突然壓縮時(shí)，釋放出的熱量來(lái)不及時(shí)導(dǎo)出，溫度驟然增高，能使可燃物質(zhì)受熱自燃。(2)自熱自燃定義：可燃物由于本身的化學(xué)反應(yīng)、物理或生物作用等所產(chǎn)生的熱量，使溫度升高至自燃點(diǎn)而發(fā)生自行燃燒的現(xiàn)象。注意：兩者有區(qū)別。①熱的來(lái)源不同。受熱自燃的熱來(lái)自于外部加熱；而自熱自燃是來(lái)自可燃物質(zhì)本身化學(xué)或物理的熱效應(yīng)。②起火特點(diǎn)不同。一般情況下，受熱自燃是從外部向內(nèi)部燃燒；而自熱燃燒是從可燃物的內(nèi)部向外炭化、燃燒。三、著火與著火點(diǎn)著火：可燃物質(zhì)與火源接觸而燃燒，并且在火源移去仍能保持繼續(xù)燃燒的現(xiàn)象。著火點(diǎn)（燃點(diǎn)）：可燃物質(zhì)發(fā)生著火的最低溫度。注意：著火點(diǎn)與閃點(diǎn)的區(qū)別。①在著火點(diǎn)時(shí)燃燒的不只是蒸汽，而且還有液體（即液體已達(dá)到燃燒溫度，可提供保持穩(wěn)定燃燒的蒸汽）。②在閃點(diǎn)時(shí)移去火源后閃燃即熄滅；而在著火點(diǎn)時(shí)液體則能繼續(xù)燃燒。四、燃燒產(chǎn)物1、燃燒產(chǎn)物的組成(1)不能再燃燒的生成物二氧化碳、二氧化硫、水蒸汽、五氧化二磷、二氧化氮。(2)還能繼續(xù)燃燒的生成物一氧化碳、未燃盡的炭和醇類(lèi)、酮類(lèi)、醛類(lèi)。(3)還有比較復(fù)雜的組成氯化氫、氨、氰化氫、硫化氫、一氧化氮。

2、燃燒產(chǎn)物對(duì)人體和火勢(shì)發(fā)展過(guò)程的影響(1)燃燒產(chǎn)物除水蒸汽以外，其它產(chǎn)物大都對(duì)人體有害。

(2)燃燒產(chǎn)物中的煙霧會(huì)影響人們的視力，較高濃度會(huì)大大降低火場(chǎng)的能見(jiàn)度。(3)較高燃燒產(chǎn)物在強(qiáng)烈熱對(duì)流和熱輻射過(guò)程中，可能引起其它燃燒物的燃燒，有造成新的火源和促使火勢(shì)發(fā)展危害；不能完全燃燒的產(chǎn)物都能繼續(xù)燃燒，有的還能與空氣混合爆炸。(4)燃燒產(chǎn)物中的完全燃燒產(chǎn)物有阻燃作用。第三節(jié)

防火技術(shù)基本理論

一、燃燒

定義：劇烈的氧化反應(yīng)，放出光和熱。

特征：放熱、發(fā)光、氧化反應(yīng)。二、燃燒的條件1、燃燒的必要條件(1)可燃物

定義：凡是能與空氣、氧氣和其它氧化劑發(fā)生劇烈氧化反應(yīng)的物質(zhì)。

分類(lèi)：按其狀態(tài)分氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三種狀態(tài)；按其組成不同分無(wú)機(jī)可燃燒物和有機(jī)可燃燒物兩類(lèi)。

(2)氧化劑

定義：具有較強(qiáng)的氧化性能，能與可燃物發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)。種類(lèi)：氯、氟、溴、碘、硝酸鹽、氯酸鹽、高錳酸鹽、雙氧水等。

(3)著火源

定義：引起可燃物質(zhì)著火的能源。

種類(lèi)：化學(xué)能、電能、機(jī)械能、光能、核能等。

二、燃燒的充分條件(1)一定的可燃物濃度。(2)一定的含氧量。(3)一定的著火源能量，即能引起可燃物質(zhì)燃燒的最小著火能量。(4)相互作用。

三、火災(zāi)及其分類(lèi)1、火災(zāi)的定義

凡是超出有效范圍的燃燒，稱(chēng)為火災(zāi)。

其統(tǒng)計(jì)范圍包括：(1)民用爆炸物品引起的火災(zāi)；(2)易燃可燃液體、可燃?xì)怏w、蒸汽、粉塵以及其它化學(xué)易燃易爆物品爆炸和爆炸引起的火災(zāi)（其中地下礦井部分發(fā)生的爆炸，不列入火災(zāi)統(tǒng)計(jì)范圍）；(3)破壞性實(shí)驗(yàn)中引起非實(shí)驗(yàn)體燃燒的事故；(4)機(jī)電設(shè)備內(nèi)部故障導(dǎo)致外部明火燃燒需要組織撲滅的事故，或者引起其它物件燃燒的事故；(5)車(chē)輛、船舶、飛機(jī)以及其它交通工具發(fā)生的燃燒事故，或者由此引起的其它物件燃燒的事故（飛機(jī)因飛行事故而導(dǎo)致本身燃燒的以外）。2、火災(zāi)的分類(lèi)(1)根據(jù)GB4968-1985《火災(zāi)分類(lèi)》按照物質(zhì)燃燒的特征，分為四類(lèi)：①A類(lèi)火災(zāi)：指固體物質(zhì)火災(zāi)；②B類(lèi)火災(zāi)：液體火災(zāi)和可熔化的固體物質(zhì)火災(zāi)；③C類(lèi)火災(zāi)：氣體火災(zāi)；

④D類(lèi)火災(zāi)：金屬火災(zāi)。(2)按照一次火災(zāi)事故造成的人員的傷亡、受傷戶(hù)數(shù)和財(cái)產(chǎn)直接損失金額，分為三類(lèi)：①具有下列情形之一者，為特大火災(zāi)：死亡10人以上，重傷20人以上；死亡、重傷20人以上；受災(zāi)戶(hù)50戶(hù)以上；燒毀財(cái)產(chǎn)50萬(wàn)元以上。②具有下列情形之一的為重大火災(zāi)：死亡3人以上；重傷10人以上；死亡、重傷10人以上；受災(zāi)戶(hù)30人以上；燒毀財(cái)產(chǎn)損失5萬(wàn)元以上。③不具有前兩項(xiàng)情況的燃燒事故，為一般事故。3、火災(zāi)原因分類(lèi)(1)放火。(2)違反電氣安裝安全規(guī)定。(3)違反電氣使用安全規(guī)定。(4)違反安全操作規(guī)定。(5)吸煙。(6)生活用火不慎。(7)玩火。(8)自燃。(9)自然原因。(10)其它原因及原因不明。四、防火技術(shù)的基本原理和應(yīng)用1、防火技術(shù)的基本理論防止可燃物、助燃物、和火源這三個(gè)基本條件的同時(shí)存在或者避免它們的相互作用。2、防火條例分析具體以電石庫(kù)為例：(1)禁止以地下室和半地下室作為電石倉(cāng)庫(kù)。(2)存放電石桶的庫(kù)房必須設(shè)置在不受潮、不漏雨、不易浸水的地方。(3)電石庫(kù)應(yīng)距離鍛工、鑄工和熱處理等散發(fā)火花的車(chē)間和其它明火30m以上，與架空電力線(xiàn)的距離不小于電桿高度的1.5倍。(4)庫(kù)房應(yīng)有良好的自然通風(fēng)系統(tǒng)。(5)電石庫(kù)可與可燃易爆物品倉(cāng)庫(kù)、氧氣瓶庫(kù)設(shè)置在同一座建筑物內(nèi)，但應(yīng)無(wú)門(mén)、無(wú)窗、洞的防火墻隔開(kāi)。(6)倉(cāng)庫(kù)的電氣設(shè)備應(yīng)采用封閉式和防爆式；照明燈具和開(kāi)關(guān)應(yīng)采用防爆型，否則應(yīng)將燈具和開(kāi)關(guān)設(shè)置在室外，再利用玻璃將光線(xiàn)射入室內(nèi)。(7)嚴(yán)禁將熱水、自來(lái)水和取暖的管道通過(guò)庫(kù)房，應(yīng)保持庫(kù)房?jī)?nèi)干燥。(8)庫(kù)房?jī)?nèi)積存的電石粉未要隨時(shí)清掃處理，分批倒入電石渣坑里，并用水加以處理。(9)電石桶進(jìn)庫(kù)前應(yīng)先檢查包裝有無(wú)破損或受潮等，如果發(fā)現(xiàn)有鼓包等可疑現(xiàn)象，應(yīng)立即在室外打開(kāi)桶蓋，將乙炔氣放掉，修理后才能入庫(kù)；禁止在雨天搬運(yùn)電石桶。(10)庫(kù)內(nèi)應(yīng)設(shè)木架，將電石桶放置在木架上，不得隨便放在地上。(11)開(kāi)啟電石桶時(shí)不能用火焰和可能引起火星的工具，最好用鈹銅合金或銅制工具，其含銅量要低于70%。(12)電石庫(kù)禁止明火取暖，庫(kù)內(nèi)嚴(yán)禁吸煙。

五、防火技術(shù)的措施的基本原則

1、消除著火源如安裝防爆燈具、禁止煙火、接地避雷、隔離和控溫。2、控制可燃物①以難燃和不燃材料代替可燃材料。②降低可燃物在空氣中的濃度。③防止可燃物的跑、冒、滴、漏。④隔離能相互作用能產(chǎn)生可燃?xì)怏w或蒸汽的物品，分開(kāi)存放。3、隔絕空氣可以使生產(chǎn)在真空進(jìn)行，在設(shè)備容器中充填惰性介質(zhì)保護(hù)。

4、防止形成新的燃燒條件，阻止火災(zāi)的范圍擴(kuò)大。①設(shè)置阻火裝置。②在車(chē)間或倉(cāng)庫(kù)筑防火墻。③建筑物間留防火間距。六、滅火方法1、隔離法將正在燃燒的物質(zhì)與未燃燒的物質(zhì)隔開(kāi)，移去可燃物，中斷可燃物的供給，使火源孤立，火勢(shì)不能蔓延，直到使火焰“餓死”。

2、冷卻法將燃燒物的溫度降至著火點(diǎn)（燃點(diǎn)）以下，使燃燒停止；或者將燃燒周?chē)目扇嘉餃囟冉档?，避免形成新的燃燒條件。3、抑制法

將滅火劑（鹵族滅火劑、干粉等）噴入燃燒區(qū)，形成阻隔層，產(chǎn)生惰性游離基，中斷燃燒的鏈鎖反應(yīng)而中斷。4、窒熄法消除助燃劑（空氣、氧氣或其它氧化劑），使燃燒停止。①將滅火劑如四氯化碳、二氧化碳、泡沫滅火劑等不燃體或液體噴灑覆蓋在燃燒物表面上，使之不與助燃物接觸。②用惰性介質(zhì)或水蒸汽充滿(mǎn)容器設(shè)備，將正在著火的容器設(shè)備封嚴(yán)密閉。③用不燃或難燃材料捂蓋燃燒物。第四節(jié)熱值與燃燒溫度

一、熱值燃燒熱：1mol的物質(zhì)與氧氣進(jìn)行完全燃燒反應(yīng)所放出的熱量。熱值：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積的可燃物完全燃燒所放出的熱量，可燃性固體或可燃性液體的熱值用“J/kg”；可燃性氣體用“J/m3”表示。

1、氣態(tài)可燃物熱值的計(jì)算可燃物質(zhì)如果是氣態(tài)的單質(zhì)和化合物，其熱值計(jì)算公式：(1-1)

式中：Q—可燃?xì)怏w的熱值，J/m3；

Qr—可燃?xì)怏w的燃燒熱，J/mol。[例1]試求乙炔的熱值。[解]從書(shū)中表1-11中查得乙炔的燃燒值為130.6×104J/mol,則:Q=1000×130.6×104/22.4=5.83×107J/m3答：乙炔的熱值為5.83×107J/m3。

2、液態(tài)或固態(tài)可燃物熱值的計(jì)算可燃物質(zhì)如果是液態(tài)或固態(tài)的單質(zhì)和化合物，其熱值可按下式計(jì)算：

（1-2）

式中：M—可燃液體或固體的摩爾質(zhì)量。[例2]試求苯的熱值[解]從書(shū)中表1-11中查得苯的燃燒值為328×104J/mol,則：Q=1000×328×104/78=4.21×107J/kg

答：苯的熱值為4.21×107J/kg。3、組成復(fù)雜的可燃物熱值的計(jì)算高熱值：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的燃料完全燃燒，生成的水蒸汽全部冷凝成水時(shí)所放出的熱量。低熱值：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的燃料完全燃燒，生成的水蒸汽不冷凝成水時(shí)所放出的熱量。(1-3)

(1-4)

式中：Q1、Q1—可燃物質(zhì)的高熱值和低熱值，kcal/kg;

WC—可燃物質(zhì)中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；WH2—可燃物質(zhì)中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；Wo2—可燃物質(zhì)中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；WS—可燃物質(zhì)中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；WH2O—可燃物質(zhì)中水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%

[例3]試求5kg木材的低熱值。木材的成份：WC為43%，WH2為7%，WO2為41%，WS為2%，WH2O為7%。[解]將已知物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)代入上式，得：Q={[81×43+300×7-26（41-2）-6（9×7+7）]×4.184×103}J/kg=1.74×107J/kg則5kg木材的低熱值為:(5×1.74×107)J=8.68×107J答：5kg木材的低熱值為8.68×107J。

二、燃燒溫度燃燒溫度：是指可燃物質(zhì)燃燒所產(chǎn)生的熱量將燃燒產(chǎn)物加熱到的最高溫度，也是火焰溫度。理論燃燒溫度：不考慮燃燒過(guò)程熱量傳遞損失所獲得的燃燒溫度。

其計(jì)算公式：

(1-5)(1-6)(1-7)(1-8)

式中：—定容燃燒熱，kJ/kg;

—定壓燃燒熱，kJ/kg;

—理論定容燃燒溫度，0C；

—理論定壓燃燒溫度，0C；

—燃燒產(chǎn)物各組分的重量，kg；

—燃燒產(chǎn)物各組分的定容熱容，kJ/kg·0C；

—燃燒產(chǎn)物各組分的定壓熱容，kJ/kg·0C。

—各組分00C到tv0C的平均定容熱容，kJ/kg·0C；

—各組分00C到tp0C的平均定壓熱容，kJ/kg·0C。

第二章爆炸及其破壞作用第一節(jié)

爆炸機(jī)理

一、爆炸及其分類(lèi)

1、爆炸

定義：是物質(zhì)在瞬間以機(jī)械功的形式釋放出大量氣體和能量的現(xiàn)象。

內(nèi)部特征：物質(zhì)發(fā)生爆炸時(shí)，產(chǎn)生的大量氣體和能量在有限體積內(nèi)突然釋放或急驟轉(zhuǎn)化，并在極短時(shí)間內(nèi)，在有限體積中積聚，造成高溫高壓。

外部特征：爆炸介質(zhì)在壓力的作用下，對(duì)周?chē)矬w（容器或建筑物等）形成急劇突躍壓力的沖擊，或造成機(jī)械性破壞效應(yīng)，以及周?chē)橘|(zhì)受振動(dòng)而產(chǎn)生的聲響效應(yīng)。2、爆炸的分類(lèi)

(1)按照爆炸能量來(lái)源不同，分三類(lèi)：

①物理爆炸

定義：由物理變化（溫度、體積和壓力等物理因素）引起的爆炸。

特征：爆炸前后，爆炸物質(zhì)的性質(zhì)及化學(xué)成分均不變。

②化學(xué)爆炸

定義：物質(zhì)以極快的反應(yīng)速度發(fā)生放熱的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的高溫高壓氣體而引起的爆炸。

特征：爆炸前后，爆炸物質(zhì)的性質(zhì)及化學(xué)成分均發(fā)生了變化。

基本要素：化學(xué)反應(yīng)的高速度、同時(shí)產(chǎn)生大量氣體和大量的熱量。

分類(lèi)：a簡(jiǎn)單分解爆炸；b復(fù)雜分解的爆炸；c爆炸性混合物的爆炸。

③核爆炸

定義：某些物質(zhì)的原子核發(fā)生裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)時(shí)，釋放出巨大的能量而發(fā)生的爆炸。特征：其破壞力比前二者大得多。

(2)按照爆炸反應(yīng)的相不同，分三類(lèi)：

①氣相爆炸

包括可燃性氣體和助燃性氣體混合物的爆炸、氣體的分解爆炸、液體在噴成霧狀物在劇烈燃燒時(shí)引起的爆炸、飛揚(yáng)懸浮在空氣中的可燃粉塵引起的爆炸等。

②液相爆炸

包括聚合爆炸、蒸發(fā)爆炸以及由不同液體混合所引起的爆炸。

③固相爆炸

包括一些固體炸藥、金屬氣化而引起的爆炸。

(3)按照爆炸的瞬時(shí)燃燒速度的不同，可分三類(lèi)：1）輕爆2）爆炸3）爆轟

特點(diǎn)：突然引起極高壓力并產(chǎn)生超音速的“沖擊波”。

第二節(jié)

爆炸能力1、爆炸的最高溫度

定義：爆炸前后的定容過(guò)程中，爆炸所放出的氣體來(lái)不及散失出去，而全部用來(lái)加熱爆炸產(chǎn)物，此過(guò)程為絕熱過(guò)程。在此條件下產(chǎn)生的溫度即為爆炸的最高溫度。2、平衡法計(jì)算最高溫度

三點(diǎn)假設(shè)：

第一、爆炸物質(zhì)爆炸過(guò)程是一定容過(guò)程；

第二、爆炸過(guò)程是絕熱過(guò)程；

第三、爆炸產(chǎn)物的熱容，只是溫度的函數(shù)

最高爆炸溫度可根據(jù)反應(yīng)熱來(lái)計(jì)算，現(xiàn)以甲苯-空氣為例，進(jìn)行計(jì)算：

設(shè)混合氣中含有氧氣量恰好能使甲苯完全燃燒，查表得甲苯的燃燒熱QV=3730000kJ/kg·mol，室溫為170C，壓力為1atm。（1）例出完全燃燒方程式

空氣中

：

=

所以9O2對(duì)應(yīng)的N2量為9×79/21=33.86mol

2、計(jì)算燃燒產(chǎn)物的總熱容查表2-1得：

CO2的定容熱容：

H2O的定容熱容：

N2的定容熱容：式中:t—燃燒產(chǎn)物溫度,0C。燃燒產(chǎn)物的總熱容:(2-1)式中:—反應(yīng)式中各組份的系數(shù);—各組份的定容熱容，J/kg·mol·0C。甲苯燃燒產(chǎn)物的總熱容：=7（37.66+0.00243t）+4（16.74+0.00900t）

+33.86(20.08+0.00188t)

=1010.49+0.1167t由熱平衡式計(jì)算最高爆炸溫度(2-2)式中:—室溫,0C;—可燃?xì)舛ㄈ萑紵裏?kJ/kg·mol

由于比爆炸溫度小得多，可忽略。

解上式得：

二、爆炸的最高壓力

1、定義：爆炸前后的定容過(guò)程中，爆炸所放出的氣體來(lái)不及散失出去，而全部用來(lái)加熱爆炸產(chǎn)物，此過(guò)程為絕熱過(guò)程。在此條件下產(chǎn)生的壓力即為爆炸的最高壓力。2、計(jì)算最高壓力

由于爆炸的氣體產(chǎn)物壓力很高，可用氣體狀態(tài)方程計(jì)算。

爆炸前：

(2-3)

式中：

—爆炸前混合氣體壓力，atm;

—爆炸前混合氣體的體積，L；

—爆炸前混合氣體的溫度，K；

—爆炸前混合氣體總摩爾數(shù)，mol；R—?dú)怏w常數(shù)。

爆炸后：（2-4）

式中：

—最高爆炸壓力，atm;

—最高爆炸溫度，K；

—爆炸氣體產(chǎn)物總摩爾數(shù)，mol。

由上二式可得：(2-5)表2-1氣體定容熱容

氣體名稱(chēng)Cv,i(kJ/kg·mol·0C)單原子氣體（Ar、He、金屬蒸汽及其它）20.84雙原子氣體（N2、O2、H2、CO、NO）CO2、SO2H2O、H2S四原子氣體（NH3及其它）五原子氣體（CH4及其它）[例1]計(jì)算乙醚-空氣混合氣發(fā)生爆炸時(shí)的最高溫度和最高壓力。

已知乙醚的燃燒熱Q=2720900kJ/kg·mol,混合氣初溫為200C，壓力為1atm。

解：已醚完全燃燒反應(yīng)式：

由上式可得：

燃燒產(chǎn)物總熱容：

由式（2-2）得：

由

式得：

答：乙醚-空氣混合氣發(fā)生爆炸時(shí)的最高溫度是3099K，最高壓力是11.3atm。三、氣體爆炸威力

可燃?xì)怏w爆炸的破壞作用大小可用爆炸威力表示。爆炸威力可以用爆炸威力指數(shù)表示：爆炸威力指數(shù)=最高爆炸壓力×平均壓力上升速度

四、爆炸能量的估算

（2-6）

式中：

—化學(xué)爆炸時(shí)爆炸能量,kJ;

—參于反應(yīng)的可燃?xì)怏w在標(biāo)準(zhǔn)下的體積，m3;

—可燃?xì)怏w的高發(fā)熱值，kJ/m3。五、爆炸極限

1、爆炸完全反應(yīng)的濃度

（1）定義：理論上完全燃燒時(shí)該可燃物物質(zhì)的含量。

（2）計(jì)算公式：

可燃?xì)怏w或蒸汽分子式一般用CαHβOγ,表示,設(shè)燃燒1mol氣體所必需的氧的物質(zhì)的量為n,則燃燒反應(yīng)式為:CαHβOγ+生成氣體

如果把空氣中的氧的濃度取為20.9%,則在可燃?xì)怏w完全反應(yīng)的濃度X(%)可用下式表示:(2-7)

又設(shè)在氧氣中可燃?xì)怏w反應(yīng)的濃度為X0(%)則:(2-8)

在完全燃燒的情況下，燃燒反應(yīng)式為：

（2-9）式中：

（2-10）

對(duì)于石蠟烴：β=2α+2

因此：2n=3α+1-γ

[例2]試分別求H2、CH3OH、C3H8、C6H6在空氣和氧氣中完全反應(yīng)的濃度。[解]（1）公式法：

（2）查表法：根據(jù)可燃物分子式，用

2n=2α+1/2β-γ，求出其2n值，由2n數(shù)值，直接從書(shū)中表2-4分別查出它們?cè)诳諝猓ɑ蜓酰┲型耆磻?yīng)濃度。2、爆炸下限和爆炸上限計(jì)算

（1）根據(jù)完全燃燒反應(yīng)所需的氧原子數(shù)計(jì)算有機(jī)物的爆炸下限和上限的體積分?jǐn)?shù)，其經(jīng)驗(yàn)公式如下：

爆炸下限公式：

（2-11）爆炸限公式：

(2-12）

式中：

—可燃物混合物爆炸下限，%；

—可燃物混合物爆炸上限，%；

—每摩爾可燃?xì)怏w完全燃燒所需的氧原子數(shù)。

[例3]試求乙烷在空氣中爆炸濃度的下限和上限

將N=7代入上二式：

（2）爆炸性混合氣體完全燃燒時(shí)，可以來(lái)確定鏈烷烴的爆炸下限和上限，其計(jì)算公式如下

：

（2-13）

（2-14）

[例4]試求甲烷在空氣中的爆炸濃度下限和上限[解]列出燃燒反應(yīng)式：將1mol甲烷完全燃燒所需氧的摩爾數(shù)n=2代入:表2-5中查出甲烷完全燃燒的濃度計(jì)算公式為

將1mol甲烷完全燃燒所需氧的摩爾數(shù)n=2代入，得：

（3）多種可燃?xì)怏w組成混合物的爆炸極限，其計(jì)算公式：

（2-15）

式中：

—爆炸性混合氣的爆炸極限，%；、、—組成組份的爆炸極限，%；

、、—各組份在混合氣體濃度，%。[例5]某種天然氣的組成如下：甲烷80%，乙烷15%，丙烷4%，丁烷1%。各組份的爆炸下限分別為5%、3.22%、2.37%和1.86%,則該天然氣的下限為:同樣求出爆炸上限。

（4）、含有惰性氣體的多種可燃?xì)饣旌衔锉O限計(jì)算

如果爆炸性混合物中含有惰性氣體，如氮、二氧化碳等，計(jì)算爆炸極限時(shí)，可先求出混合物中由可燃?xì)怏w和惰性氣體分別組成的混合比，再?gòu)南鄳?yīng)的比例圖（見(jiàn)書(shū)中圖2-3和圖2-4）中查出它們的爆炸極限，然后將各組的爆炸極限代入式（2-15）,即可。[例6]求某回收煤氣的爆炸極限，其組成為：CO：58%，CO2：19.4%,2:20.7%,O2:0.4%,H2:1.5%。[解]將煤氣中的可燃?xì)怏w和阻燃性氣體組合為兩組：

（1）CO及CO2，即：

其中：

從書(shū)中圖2-4中查得：

（2）N2及H2，即：

其中：

從書(shū)中圖2-4中查得將以上爆炸上限和下限代入（2-11），即可求得煤氣的爆炸極限：

六、爆炸極限的應(yīng)用

1、區(qū)分可燃物質(zhì)的爆炸危險(xiǎn)程度，從而盡可能用爆炸性小的物質(zhì)代替爆炸性大的物質(zhì)2、爆炸極限可作為評(píng)定和劃分可燃物質(zhì)危險(xiǎn)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。3、根據(jù)爆炸極限來(lái)選擇防爆電機(jī)和電器4、確定建筑物的耐火等級(jí)、層數(shù)和面積等。5、在確定安全操作規(guī)程以及研究采取各種防爆技術(shù)措施—通風(fēng)、檢測(cè)、置換、檢修等時(shí)，也可以根據(jù)可燃?xì)怏w或液體的爆炸危險(xiǎn)性的不同，采取相應(yīng)的有效措施，以確保安全。第三節(jié)

爆炸的破壞作用

一、爆炸破壞的主要形式

1、沖擊波的破壞作用

爆炸形成的高溫、高壓、高能量密度的氣體產(chǎn)物，以極高的速度向周?chē)蛎洠瑥?qiáng)烈壓縮周?chē)撵o止空氣，使壓力、密度和溫度突然升高，像活塞一樣推向前進(jìn)，產(chǎn)生波狀氣壓向四周沖擊。

這種沖擊波能造成附近建筑物的破壞，其破壞程度與沖擊波的能量的大小、建筑物的堅(jiān)固程度及其與產(chǎn)生沖擊波的距離有關(guān)。沖擊波的破壞作用主要是由波陣面的超壓引起的。在爆炸中心的附近，空氣沖擊波陣面上的超壓可達(dá)幾個(gè)甚至十幾個(gè)大氣壓，在這樣高的超壓作用下，建筑物將被摧毀，機(jī)械設(shè)備和管道等也會(huì)受到嚴(yán)重破壞。

當(dāng)沖擊波大面積作用于建筑物時(shí)，波陣面超壓在20～30KPa內(nèi)，就足以使大部分磚木結(jié)構(gòu)建筑物受到強(qiáng)烈破壞；超壓在100KPa以上時(shí)，除了堅(jiān)固的鋼筋混凝土建筑物以外，其余將完全破壞。不同超壓對(duì)建筑物的破壞作用如表2-2中。

為防止沖擊波對(duì)周?chē)ㄖ锏钠茐?，可確定一個(gè)距爆炸物質(zhì)存放的安全距離，安全距離

可參考下式進(jìn)行計(jì)算：

（2-16）

式中：

—周?chē)ㄖ锞啾ㄎ镔|(zhì)安全距離，m;

—炸藥重量，kg;K—安全系數(shù)。表2-2不同超壓對(duì)建筑物的破壞作用超壓（×98kPa）破壞情況0.05～0.06門(mén)窗、玻璃部分破碎0.06～0.10受壓面的門(mén)窗玻璃大部分破碎0.15～0.20窗框損壞0.20～0.30墻裂縫0.40～0.50墻大裂縫，屋瓦掉下0.60～0.70木建筑廠(chǎng)房房柱折斷，房架松動(dòng)0.70～1.0磚墻倒塌1.0～2.0防震鋼筋混凝土破壞，小房屋倒塌2.0～3.0大型鋼架結(jié)構(gòu)破壞安全等級(jí)可能破壞的程度安全系數(shù)K有土圍墻無(wú)土圍墻1完全無(wú)破壞10～4050～1502偶然破壞玻璃窗5～1010～303玻璃窗完全破壞、門(mén)、窗框局部破壞、墻內(nèi)有破裂2～45～84破壞內(nèi)隔墻、窗框、門(mén)板、及板棚等1.1～1.92～45破壞不堅(jiān)固的磚石及木結(jié)構(gòu)建筑物,顛覆鐵路車(chē)輛,破壞輸電線(xiàn)0.5～1.01.5～2.06穿透堅(jiān)固的磚墻,完全破壞城市建筑及工業(yè)構(gòu)筑物1.4表2-3建筑物的安全系數(shù)

安全系數(shù)K的值決定于建筑物所要求的安全等級(jí)及周?chē)袩o(wú)防爆土圍墻,K值參見(jiàn)表2-3。2、地震波的破壞作用

爆炸發(fā)生時(shí)，特別是較猛烈的爆炸常常會(huì)引起地面振動(dòng)，它與自然地震波一樣，是一個(gè)非常復(fù)雜的隨機(jī)變量，它的振幅、同期和頻率都有隨時(shí)間變化而變化。其物理量一般是用質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度、加速度、位移和振動(dòng)頻率等表示。但目前冶金、煤炭、鐵道、和水利等部門(mén)一般采用振動(dòng)速度來(lái)衡量爆炸地震效應(yīng)強(qiáng)度。

在爆破工程中，大量實(shí)測(cè)資料表明，爆破振動(dòng)速度的大小與炸藥量、爆心距、介質(zhì)情況、地形條件和爆破方法等因素有關(guān)。其計(jì)算一般用薩道夫斯基公式：

（2-17）

式中：—介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度，cm/s;

—爆心距，m;

—與爆破條件、巖石特性有關(guān)的系數(shù)，介質(zhì)為巖石時(shí)

=30-70，為土質(zhì)時(shí)

=150-250，

=1-2；

—炸藥量，齊發(fā)爆破時(shí)取總裝藥量，分段起爆時(shí)取最大一段的裝藥量。

我國(guó)《爆破安全規(guī)程》規(guī)定：一般建筑物的爆破地震安全性應(yīng)滿(mǎn)足安全振動(dòng)的要求，主要類(lèi)型的建（構(gòu)）筑物地面質(zhì)點(diǎn)的安全振動(dòng)速度規(guī)定如表2-4。安全等級(jí)建（構(gòu)）筑物振動(dòng)速度（cm/s）1土窯洞、土坯房、毛石房屋1.02一般磚房、非抗振大型砌塊建筑物2-33鋼筋混凝土框架房屋54水工隧道105交通隧道156礦山巷道：圍巖不穩(wěn)固，有良好支護(hù)10礦山巷道：圍巖中等穩(wěn)定，有良好支護(hù)20礦山巷道：圍巖穩(wěn)定，無(wú)支護(hù)30表2-4質(zhì)點(diǎn)最大允許速度

3、飛石和碎片的沖擊

爆炸的機(jī)械破壞效應(yīng)會(huì)使容器、設(shè)備、裝置以及建筑材料等的碎片，在較大的范圍內(nèi)飛散而造成傷害。在爆破工程中，爆破飛石計(jì)算公式：

（1）土石爆破（拋擲爆破）：

（2-18）

式中：

—個(gè)別飛石的最大距離，m;

—爆破作用指數(shù)；

—系數(shù)，與地形、風(fēng)向等因素有關(guān)，一般取1.0～1.5;

—最小抵抗線(xiàn),m。

（2）城市控制爆破：

式中：

—單孔裝藥量,kg;

—最小抵抗線(xiàn),m;

—重力加速度,cm/s2。4、造成二次事故

發(fā)生爆破時(shí)，如果車(chē)間、庫(kù)房（如制氫車(chē)間、汽油或其它建筑物）里存放可燃物資，會(huì)造成火災(zāi)；高空作業(yè)人員受沖擊波或震蕩作用，會(huì)造成高處墜落事故；粉塵作業(yè)場(chǎng)所輕微的爆炸沖擊波會(huì)使積存在地面上的粉塵揚(yáng)起，造成更大的二次事故。第四節(jié)防爆技術(shù)基本原理

一、可燃物質(zhì)化學(xué)性爆炸的條件

1、存在著可燃物質(zhì)，包括可燃?xì)怏w、蒸汽或粉塵；2、可燃物質(zhì)與空氣（或氧氣）混合并達(dá)到爆炸極限，形成爆炸性混合物；3、爆炸性混合物在火源的作用下。二、燃燒與化學(xué)性爆炸的感應(yīng)期

感應(yīng)期：可燃物質(zhì)的溫度達(dá)到自燃點(diǎn)或著火點(diǎn)之后，并不立即發(fā)生自燃或著火，其間有段延滯的時(shí)間。三、防爆技術(shù)基本理論及應(yīng)用

防爆技術(shù)的基本理論：防止可燃物質(zhì)化學(xué)性爆炸三個(gè)基本條件的同時(shí)存在。1、防止可燃物（可燃?xì)怏w、蒸汽和粉塵）的泄漏，即防止跑、冒、滴、漏；2、防止空氣進(jìn)入容器設(shè)備和燃料管道的正壓操作、設(shè)備密閉、惰性介質(zhì)保護(hù)、測(cè)爆儀進(jìn)行測(cè)量；3、采用防爆電機(jī)電器、靜電防護(hù)、采用不產(chǎn)生火花的銅制工具或鈹銅合金工具、嚴(yán)禁明火、保護(hù)接地或接零以及防雷技術(shù)措施。第三章燃燒爆炸危險(xiǎn)物的分類(lèi)第一節(jié)可燃?xì)怏w

凡是遇火、受熱或與氧化劑接觸能著火或爆炸的氣體，統(tǒng)稱(chēng)為可燃?xì)怏w。

一、氣體燃燒形式和分類(lèi)

1、燃燒形式

（1）擴(kuò)散燃燒：如果可燃?xì)怏w與空氣的混合是在燃燒過(guò)程中進(jìn)行的，則發(fā)生穩(wěn)定式的燃燒。

（2）動(dòng)力燃燒：如果可燃?xì)怏w與空氣是在燃燒之前按一定比例均勻混合的，形成預(yù)混氣，遇火源則發(fā)生爆炸式燃燒。2、分類(lèi)

（1）一級(jí)可燃?xì)怏w的爆炸下限〈10%，如氫氣、甲烷、乙烯、硫化氫、水煤氣、天然氣等絕大多數(shù)氣體。

（2）二級(jí)可燃?xì)怏w的爆炸下限≥10%，如氨、一氧化碳、發(fā)生爐煤氣等少數(shù)可燃?xì)怏w。

3、氣體燃燒速度

氣體燃燒速度常以火焰?zhèn)鞑ニ俣葋?lái)衡量，其受如下因素的影響：

（1）與可燃?xì)怏w濃度有關(guān)。

（2）混合物中的惰性氣體濃度增加，由于

消耗熱能而使火焰?zhèn)鞑ニ俣冉档汀?/p>

（3）混合物的初始溫度越高，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍娇臁?/p>

（4）一般隨著管徑的增加，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍黾樱袀€(gè)極限值，管道直徑超過(guò)這個(gè)極限值，火焰?zhèn)鞑ニ俣炔辉僭龃?；反之，?dāng)管道直徑減小，火焰?zhèn)鞑ニ俣葴p慢，當(dāng)管道直徑小于某一直徑時(shí)，火焰不能傳播。

4、影響氣體爆炸極限的因素

（1）溫度

混合物的原始溫度越高，則爆炸下限降低，上限增高，爆炸極限范圍擴(kuò)大，爆炸危險(xiǎn)性增加。

（2）氧含量

混合物中含氧量增加，爆炸極限范圍擴(kuò)大，尤其是爆炸上限提高得更多。

（3）惰性介質(zhì)

惰性氣體所占體積越大，爆炸極限范圍縮小，惰性氣體的濃度增加到某一數(shù)值，亦可使混合物不能爆炸。

（4）初始?jí)毫?/p>

原始?jí)毫υ龃?，爆炸極限范圍也擴(kuò)大，尤其是上限顯著提高；當(dāng)原始?jí)毫p小時(shí)，爆炸極限范圍縮小，壓力降低到某一程度時(shí)，混合即變?yōu)椴豢杀?。爆炸范圍縮小為零時(shí)的壓力，稱(chēng)零界壓力，利用存在的臨界壓力，在密閉設(shè)備內(nèi)進(jìn)行減壓操作，可以免除爆炸的危險(xiǎn)。

（5）爆炸容器

當(dāng)容器直徑越小，火焰在其中越難蔓延，混合物爆炸極限范圍就越小，當(dāng)直徑或火焰通道小到某一數(shù)值時(shí)，火焰不能蔓延，可消除爆炸危險(xiǎn)。

（6）點(diǎn)火源

增高點(diǎn)火源能量，增大火源的表面積，延長(zhǎng)火源和混合物的接觸時(shí)間，則爆炸極限范圍越寬。

5、評(píng)價(jià)氣體燃爆危險(xiǎn)性的主要技術(shù)參數(shù)

(1）爆炸極限

可燃?xì)怏w的爆炸極限是表征其爆炸危險(xiǎn)性的一種主要技術(shù)參數(shù)，爆炸極限范圍越寬，爆炸下限濃度越低，爆炸上限濃度越高，則燃燒爆炸危險(xiǎn)性越大。

（2）爆炸危險(xiǎn)度

可燃?xì)怏w或蒸汽的爆炸危險(xiǎn)性還可以用爆炸危險(xiǎn)度來(lái)表示，其計(jì)算公式如下：

（3）傳爆能力

傳爆能力是爆炸性混合物傳播爆炸能力的一種度量參數(shù)，用最小傳爆斷面表示，最小斷面指的是爆炸性混合物的火焰尚能傳播而不熄滅的最小斷面。

（4）爆炸壓力和威力指數(shù)

①爆炸壓力：可燃混合物爆炸時(shí)產(chǎn)生的壓力，它是度量可燃性混合物爆炸時(shí)產(chǎn)生的熱量用于作功的能力。

②爆炸威力：反應(yīng)爆炸對(duì)容器或建筑物沖擊度的一個(gè)量，它與爆炸形成的最大壓力有關(guān)，同時(shí)還爆炸壓力上升的速度有關(guān)。

（5）自燃點(diǎn)

隨壓力、密度、容器密度增大，而減??；在氧氣中測(cè)定時(shí)，所得自燃點(diǎn)數(shù)值一般較低，而在空氣中較高；爆炸性混合氣體處于爆炸下限濃度或爆炸上限濃度時(shí)的自燃最高，處于完全反應(yīng)濃度時(shí)的自燃點(diǎn)最低。

（6）化學(xué)活潑性

①可燃?xì)怏w的活潑性越強(qiáng)，其火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)性越大。

②氣態(tài)烴類(lèi)分子結(jié)構(gòu)中的價(jià)鍵越多，化學(xué)活潑性越強(qiáng)，火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)性越大。

（7）相對(duì)密度

①與空氣密度相近的可燃?xì)怏w，容易相互均勻混合，形成爆炸性混合物。

②比空氣重的可燃?xì)怏w沿著地面擴(kuò)散，并易竄入溝渠、廠(chǎng)房死角處，長(zhǎng)時(shí)間聚集不散，遇火源發(fā)生燃燒或爆炸。

③比空氣輕的可燃?xì)怏w易擴(kuò)散，而且能順風(fēng)飄動(dòng)，會(huì)使燃燒火焰蔓延、擴(kuò)散。

④應(yīng)當(dāng)根據(jù)可燃?xì)怏w的密度特點(diǎn)，正確選擇通風(fēng)排氣口的位置，確定防火間距值以及采取防止火勢(shì)蔓延的措施。

（8）擴(kuò)散性

①擴(kuò)散性是指物質(zhì)在空氣及其它介質(zhì)中的擴(kuò)散能力。

②可燃?xì)怏w（蒸汽）在空氣中的擴(kuò)散速度越快，火災(zāi)蔓延擴(kuò)展的危險(xiǎn)越大。

（9）可壓縮性和受熱膨脹性

氣體有很大的彈性。氣體在壓力和溫度的作用下，容易改變其體積，受壓時(shí)體積縮小，受熱體積膨脹。當(dāng)高溫、日曬時(shí)，氣體就會(huì)急劇膨脹，產(chǎn)生很大壓力，當(dāng)壓力超過(guò)容器的極限強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)引起容器的爆炸。第二節(jié)可燃液體

凡遇火、受熱或與氧化劑接觸能著火和爆炸的液體，稱(chēng)為可燃液體。

一、燃燒形式

大部分液體的燃燒是由于受熱氣化形成蒸汽以后，按氣體燃燒方式分為擴(kuò)散燃燒或動(dòng)力燃燒進(jìn)行的。

二、可燃液體的分類(lèi)

1、按閃點(diǎn)不同分類(lèi)

（1）低閃點(diǎn)液體：閃點(diǎn)低于-180C 。

（2）中閃點(diǎn)液體：閃點(diǎn)為-180C～230C。

（3）高閃點(diǎn)液體：閃點(diǎn)為230C～610C。2、按化學(xué)性質(zhì)和商品類(lèi)別不同分類(lèi)

（1）化學(xué)化工原料及溶劑，如汽油、苯、乙醇、甲醚、丙酮等；

（2）硅的有機(jī)化合物，如二乙二氯硅烷、三氯硅烷。

（3）各種易燃性漆類(lèi)，如硝基清漆、稀薄劑。

（4）各種樹(shù)脂和粘合劑，如生松香和粘合劑。

（5）各種油墨和調(diào)色油，如影寫(xiě)板油墨和照相油色等。

（6）含有易燃液體的物品，如擦銅水等

（7）盛放于易燃液體的物品，如金屬鑭、銣、鈰等盛放于易燃液體煤油中。

（8）其它，如二硫化碳、膠棉液等。

三、燃燒速度

燃燒速度取決于液體蒸發(fā)，其大小與如下因素有關(guān)：1、通過(guò)噴嘴將液體噴成霧滴，從而擴(kuò)大液體蒸發(fā)的表面積，提高燃燒速度。2、貯罐低液位比高液位燃燒快。3、不含水份石油產(chǎn)品比含水分的石油燃燒快。4、風(fēng)速大時(shí)，火焰溫度高，液面的熱量多，燃燒速度增快。

四、可燃液體的爆炸極限

1、可燃蒸汽的爆炸濃度極限，有上、下限之分，以“%”（體積分?jǐn)?shù)）表示。2、可燃液體的爆炸溫度的上、下限之分，以“0C”表示。

五、評(píng)價(jià)液體燃爆危險(xiǎn)性的主要參數(shù)

1、飽和蒸汽壓

飽和蒸汽是指在單位時(shí)間內(nèi)從液體蒸發(fā)出來(lái)的分子數(shù)等于回到液體里的分子數(shù)的蒸汽。飽和蒸汽壓是指飽和蒸汽所具有的壓力。可燃液體的蒸汽壓力越大，則蒸汽速度越快，閃點(diǎn)越低，火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性也就越大。

根據(jù)可燃液體的蒸汽壓力，就可以求出蒸汽在空中濃度，其計(jì)算公式如下：

（3-1）

式中：—混合物中的蒸汽濃度，%；

—在給定溫度下的蒸汽壓力，

；

—混合物的壓力，

。[例1]桶裝甲苯的溫度為200C，而大氣壓力為101325Pa，試求甲苯的飽和蒸汽濃度。[解]從書(shū)中表3-16查得甲苯在200C時(shí)飽和蒸汽壓力PZ為2973KPa，代入式（3-1）即得：

答：桶裝甲苯在200C時(shí)的飽和蒸汽濃度為2.93%。，從書(shū)中表3-6中可以查出甲苯的爆炸極限為1.27%～7.75%,比較求出的甲苯的蒸汽濃度,即說(shuō)明甲苯在200C進(jìn)有爆炸危險(xiǎn)。[例2]有一個(gè)苯罐的溫度為100C，確定是否有爆炸危險(xiǎn)？如有爆炸危險(xiǎn)，請(qǐng)問(wèn)選擇哪樣的貯存溫度比較安全。[解]先求出苯在100C時(shí)的蒸汽壓力為5960Pa，代入式（3-1），則：

答：苯的爆炸極限為1.5%～9.5%,故苯在100C時(shí)具有爆炸危險(xiǎn)。

由于苯的閃點(diǎn)是-140C，苯的凝固點(diǎn)為50C，不宜選擇苯溫度低于閃點(diǎn),否則苯會(huì)凝固。只能選擇苯的溫度高于爆炸上限。已知苯的爆炸上限濃度為9.5%,代入式(3-1):

從書(shū)中表3-16查得苯的蒸汽壓力為9625.8KPa時(shí),處于10～200C范圍類(lèi),用內(nèi)插法求得:

[例3]某廠(chǎng)在車(chē)間里使用丙酮作溶劑,操作壓力為500KPa,操作溫度為250C。請(qǐng)問(wèn)丙酮在該壓力和溫度下有無(wú)爆炸危險(xiǎn)？如有爆炸危險(xiǎn)，應(yīng)選何種操作壓力比較安全。[解]先求出丙酮的蒸汽濃度。從書(shū)中表3-16查得丙酮在250C時(shí)的蒸汽壓力為30931Pa，代入式（3-1）得出丙酮在500KPa下的蒸發(fā)濃度：

丙酮的爆炸極限是2%～13%，所以在500KPa壓力下是有危險(xiǎn)的。

如果溫度不變，為保證安全則操作壓力可以采用常壓或負(fù)壓。如選擇常壓，則濃度為：

如選擇負(fù)壓，假設(shè)真空度為39997Pa，則濃度為：

答：顯然在常壓或負(fù)壓兩種壓力下，丙酮的蒸汽濃度超過(guò)爆炸上限。但相比較負(fù)壓更安全。2、爆炸極限

可燃液體的爆炸溫度極限可以用儀器測(cè)定，也可以用飽和蒸汽壓公式，通過(guò)爆炸濃度上限進(jìn)行計(jì)算。[例4]已知甲苯的爆炸濃度極限為1.27%～7.75%,大氣壓力為101325Pa。試求其爆炸溫度極限。[解]先求出甲苯在101325Pa下的飽和蒸汽壓：

從書(shū)中表3-16查得甲苯在1286.83Pa蒸汽壓力下,處于0～100C之間,利用內(nèi)插法求得甲苯爆炸溫度下限:

再利用式(3-1)求甲苯的爆炸溫度上限:

從書(shū)中表3-16查得甲苯在7852.69Pa蒸汽壓力下處于30～400C之間,利用內(nèi)插法求得甲苯的爆炸溫度上限:

答：在101325Pa大氣壓力下，甲苯的爆炸溫度極限為4.87～39.80C。3、閃點(diǎn)

可燃液體閃點(diǎn)越低，越容易起火燃燒。兩種混合物的閃點(diǎn)一般位于兩液體的閃點(diǎn)之間，并且低于這兩種燃液體閃點(diǎn)的平均值。在易燃的溶劑中摻入四氯化碳，其閃點(diǎn)增高，加入一定數(shù)值后，不能閃燃。

（1）利用爆炸濃度極限求閃點(diǎn)和爆炸溫度極限[例5]已知乙醇的爆炸濃度極限為3.3%～18%,試求乙醇的閃點(diǎn)和爆炸溫度極限。[解]乙醇在爆炸濃度下限（3.3%）時(shí)的飽和蒸汽壓為:

從書(shū)中表3-16查得乙醇蒸汽壓力為3343.73Pa時(shí),其溫度處于10～200C之間,并且在100C和200C時(shí)的蒸汽壓分別為3173Pa和5866Pa。可用內(nèi)插法求得閃點(diǎn)和爆炸溫度下限：再按式（3-1）求出乙醇的爆炸溫度上限：

從書(shū)中表3-16查得乙醇在18238.5Pa蒸汽壓力時(shí)的溫度約等于400C。

（2）多爾恩頓公式

（3-2）

式中：—與閃點(diǎn)相適應(yīng)的液體飽和蒸汽壓，Pa;

—液體蒸汽與空氣混合物的總壓力，通常等于101325Pa；

—燃燒1mol液體所需氧的原子數(shù)，可通過(guò)燃燒反應(yīng)式確定（常見(jiàn)可燃液體的

值見(jiàn)書(shū)中表（3-18）。[例6]試計(jì)算苯在101325Pa大氣壓的閃點(diǎn)。[解]根據(jù)燃燒反應(yīng)求出

值：

n=15

根據(jù)式（3-2），計(jì)算在閃燃時(shí)的飽和蒸汽壓：

從書(shū)中表3-16查得苯在1498Pa蒸汽壓力處于-200C～-100C之間，用內(nèi)插法求得其閃點(diǎn)：

（3）布里諾夫公式(3-3）

式中：—與閃點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓，Pa；

—液體蒸汽與空氣混合的總壓力，通常等于101325Pa；

—儀器的常數(shù)；

—燃燒1mol液體所需氧的物質(zhì)的量；

—液體蒸汽在空氣中標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的擴(kuò)散系數(shù)。[例7]已知甲苯的閃點(diǎn)為5.50C,大氣壓為101325Pa,試求苯的閃點(diǎn)。[解]先根據(jù)甲苯的閃點(diǎn)求出A的值。

從書(shū)中表3-16算出甲苯在5.50C時(shí)的蒸汽壓力為1333.22Pa。β值等于n/2=18/2=9。

再按式（3-3）求苯在閃燃時(shí)的蒸氣壓力：

從書(shū)中表3-16查得苯在1473.8Pa蒸汽壓力下,處于-20～－100C之間,用內(nèi)插法求得閃點(diǎn)為:

答：在大氣壓為101325Pa時(shí)苯的閃點(diǎn)為-150C。4、受熱膨脹性

可燃液體貯存于密閉容器中，受熱時(shí)由于液體體積的膨脹，蒸汽壓也隨之增大，有可能造成容器膨脹，甚至爆炸。

(3-4)式中：

—液體

和00C時(shí)的體積，L；

—液體受熱后的溫度，0C；

—體積膨脹系數(shù)，即溫度升高10C時(shí)，單位體積的增量[例8]玻璃瓶裝乙醚，存放在曖氣片旁，試問(wèn)這樣放玻璃瓶有無(wú)危險(xiǎn)？（玻璃瓶體積為24L，并留有5%空間。暖氣片散熱溫度平均為600C）[解]從書(shū)中表3-20查得乙醚的體積膨脹數(shù)為0.0016,根據(jù)式(3-4)乙醚受熱達(dá)到600C時(shí)的總體積

=

乙醚的原體積為22.8L,實(shí)際增加的體積應(yīng)為:

而乙醚玻璃原有5%的空間,體積為2.4×5%=1.2L,顯然膨脹增加的體積已超過(guò)預(yù)留空間:(2.19-1.2)L=0.99L。

5、其它燃爆性質(zhì)

（1）沸點(diǎn)。沸點(diǎn)低的可燃液體，蒸發(fā)速度快，閃點(diǎn)低，因而易與空氣形成爆炸性混合物。

（2）相對(duì)密度。同體積的液體和水的質(zhì)量之比，稱(chēng)為相對(duì)密度。相對(duì)密度越小，則蒸發(fā)得越快，閃點(diǎn)越低，因而其火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)性越大。

（3）同一類(lèi)有機(jī)化合物中，一般是分子量越小的火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。

（4）在脂肪族碳?xì)浠衔镏?，惹分子所含的碳原子?shù)相等，則含不飽和鍵越多的化合物火災(zāi)危險(xiǎn)較大。

（5）在芳香族碳?xì)浠衔镏校喳u素（如-F、-Cl、-Br等）、羥基（-OH）、胺基（-NH2）等基團(tuán)取代了苯環(huán)上的氫而形成的各種衍生物，其火災(zāi)危險(xiǎn)性一般是較小的。取代的基團(tuán)越多，則火災(zāi)危險(xiǎn)性越小。但含硝基的化合物則很易著火，所含的硝基越多，其爆炸危險(xiǎn)性就越大。

（6）大部分易燃和可燃液體，是高電阻率的電介質(zhì)，具有帶電能力，所以都有因摩擦產(chǎn)生靜電，當(dāng)靜電積累到一定程度，放電發(fā)生火花引起燃燒爆炸的危險(xiǎn)。如汽油、煤油、苯、醚、酯。

（7）流動(dòng)擴(kuò)散性

流動(dòng)性強(qiáng)的可燃液體著火時(shí)，會(huì)促使火勢(shì)蔓延，擴(kuò)大燃燒面積。

第三節(jié)可燃固體

凡遇火、受熱、摩擦或氧化劑接觸能著火的固體物質(zhì)。稱(chēng)為可燃固體。

一、固體燃燒過(guò)程和分類(lèi)

1、燃燒過(guò)程

熔點(diǎn)低的固體物質(zhì)燃燒時(shí)，是受熱后再熔化，再蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽并發(fā)解、氧化而燃燒，如瀝青、石蠟、松香、硫等；復(fù)雜的固體物質(zhì)燃燒時(shí)，受熱時(shí)直接分解析出氣態(tài)產(chǎn)物，再氧化燃燒，如木材、煤、紙張、棉花、塑料等；燃燒時(shí)呈熾熱狀態(tài)，無(wú)火焰，屬于無(wú)焰燃燒，如焦炭和金屬。

2、分類(lèi)

（1）按燃燒的難易程度

易燃固體和可燃固體（以3000C為界線(xiàn)）。

（2）按危險(xiǎn)等級(jí)程度

一級(jí)和二級(jí)可燃固體。

二、固體燃燒速度

1、可燃固體的密度越大，燃燒速度越慢。

2、固體含水量越多，燃燒速度也越慢。

三、影響固體火災(zāi)危險(xiǎn)性的因素

1、熔點(diǎn)

低的可燃固體受熱時(shí)容易蒸發(fā)或氣化，因而較易著火，燃燒速度則較快，所以火災(zāi)危險(xiǎn)

性也越大。

2、燃點(diǎn)

可燃固體的燃點(diǎn)越低，越易著火，火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。

3、自燃點(diǎn)

可燃固體的自燃點(diǎn)一般低于液體和氣體的自燃點(diǎn)。熔點(diǎn)高的可燃固體的自燃點(diǎn)比熔點(diǎn)低

的可燃固體的自燃點(diǎn)低。

4、比表面積

指的是單位重量物質(zhì)所具有的表面積?？扇嘉镔|(zhì)的比表面積越大，和空氣氧接觸的機(jī)會(huì)越多，氧化越容易，燃燒越快，因而發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性也越大。

5、熱分解溫度多種元素組成的復(fù)雜固體物質(zhì)，其受熱分解的溫度越低，火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。如棉花、硝酸纖維。四、可燃粉塵粉塵爆炸：如果燃燒物質(zhì)以粉塵或?qū)儆陟F狀飛散在空氣中時(shí)，在外界高溫、摩擦、振動(dòng)、碰撞、明火以及電火花等作用下，會(huì)引起爆炸。1、粉塵爆炸的機(jī)理和特點(diǎn)

（1）爆炸的機(jī)理

粉塵混合物的爆炸反應(yīng)也是一種連鎖反應(yīng)，即在火源作用下，產(chǎn)生原始小火，隨著熱和活性中心的發(fā)展和傳播，火球不斷擴(kuò)大而形成爆炸。

（2）爆炸的特點(diǎn)

1）粉塵混合爆炸時(shí)，其燃燒并不完全。

2)有產(chǎn)生二次爆炸的可能。

3）粉塵點(diǎn)火的起始能量大，達(dá)10J數(shù)量級(jí)，為氣體的數(shù)百倍。爆炸的感應(yīng)期較長(zhǎng)，粉塵的燃燒過(guò)程比氣體的數(shù)十倍。

4）粉塵點(diǎn)火的起始能量大，達(dá)10J數(shù)量級(jí)，為氣體的數(shù)百倍。

5）粉塵爆炸會(huì)產(chǎn)生兩種有毒氣體，一種是一氧化碳，另一種是爆炸物自身分解的毒性氣體。

2、爆炸極限影響因素

（1）燃燒熱燃燒熱高的粉塵，其爆炸濃度下限低，爆炸威力也大。（2）火源粉塵爆炸下限是點(diǎn)火源參數(shù)的函數(shù)，隨著火源的強(qiáng)弱差異，爆炸濃度下限有2～3倍的變化，火源強(qiáng)度大時(shí)，爆炸下限較低，即容易形成達(dá)到爆炸的濃度條件。

（4）粒度

粒度越細(xì)越易飛揚(yáng)，而且粒度細(xì)的比表面積大，表面化學(xué)活性也大，容易反應(yīng)，發(fā)生爆炸時(shí)所需點(diǎn)燃能量小，爆炸下限也較低。

（5）氧含量

粉塵的空氣混合物，氣相的氧含量增加，粉塵的爆炸下限濃度降低，上限濃度增高，爆炸范圍擴(kuò)大，反應(yīng)活潑性增高。

（6）惰性粉塵和灰分

根據(jù)鏈鎖反應(yīng)機(jī)理，燃燒過(guò)程產(chǎn)生的游離基和惰性粉塵或灰分相撞，就會(huì)消失反應(yīng)活性，中斷鏈鎖反應(yīng)，此外惰性氣體和灰分要吸收熱量，這些都會(huì)使反應(yīng)減慢。

（7）氣相含水量

①增加了粉塵凝聚沉降的可能性，使爆炸濃度不易出現(xiàn)。

②水分的蒸發(fā)要吸收大量的熱量，致使溫度達(dá)不到燃點(diǎn)而引燃。

③所產(chǎn)生的水蒸汽是惰性氣體，它占據(jù)空間，稀釋了氣相氧含量，從而降低了粉塵燃燒速度。

④氣相中含水量增加，會(huì)使粉塵中的最小點(diǎn)燃能量增高。

（8）粒子帶電性

粉塵在生產(chǎn)過(guò)程中，由于相互碰撞，摩擦等作用，幾乎總是帶一定的電荷。粉塵的電荷量隨著溫度升高而提高，隨表面積增大及氣相中含水量減少而增大。越易帶電荷的粉塵，越易發(fā)生燃燒、爆炸。

（9）溫度和壓力

當(dāng)溫度和壓力增大時(shí)，爆炸范圍擴(kuò)大，所需點(diǎn)燃能量下降，粉塵爆炸危險(xiǎn)性增大。

第四節(jié)其它危險(xiǎn)物品

一、爆炸性物質(zhì)（炸藥）凡是受到高溫、摩擦、撞擊或受到一定物質(zhì)激發(fā)能瞬間起單分解或復(fù)分解的化學(xué)反應(yīng)，并以機(jī)械功的形式在短時(shí)間內(nèi)放出能量的物質(zhì)。

1、分類(lèi)（1）按其組成成分①單質(zhì)炸藥定義：具有一定的化學(xué)組成，它們的分子中含有一種爆炸基團(tuán)，這種基團(tuán)很不穩(wěn)定，容易被活化，當(dāng)受到外界能量的作用時(shí)，它們的鍵很容易破裂，從而激發(fā)爆炸反應(yīng)的物質(zhì)。

舉例：梯恩梯、雷汞。

②混合炸藥

定義：它是由兩種或兩種以上的物質(zhì)組成，具有爆炸性的混合物，該混合物一定含有氧化劑、還原劑（可燃物）和其它填加劑。

舉例：2#巖石炸藥、漿狀炸藥。

（2）按其用途

①起爆藥

定義：是一種引爆劑，用來(lái)激發(fā)猛炸藥的爆轟。

特點(diǎn)：具有感度高，即在很弱的初始沖能作用影響下，很容易發(fā)生