注册安全工程师《安全生产技术基础》第四章第一节讲义课件全考点.docx

注册安全工程师安全生产技术基础第四章第一节讲义课件全考点第一节火灾爆炸事故机理一、燃烧与火灾（一）燃烧和火灾的定义、条件1 .燃烧的定义燃烧是可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和发烟现象。2 .燃烧（火灾）发生的必要条件同时具备氧化剂、可燃物、点火源，即燃烧的三要素。3 .火灾的定义火灾是指在时间或空间上失去控制的燃烧。（二）燃烧（火灾）过程和形式1 .燃烧过程除结构简单的可燃气体（如氢气），大多数可燃物质的燃烧并非是物质本身在燃烧，而是物质受热分解成气或液体蒸汽在气相中燃烧。（1）可燃气体燃烧所需要的热量只用于本身的氧化分解，并使其达到自燃点而燃烧。(2)可燃液体燃烧在点火源作用(加热)下，首先蒸发为蒸气，其蒸气进行氧化分解后达到自燃点而燃烧。(3)可燃固体燃烧1)简单物质：(例如硫或磷)受热后首先熔化，蒸发成蒸气进行燃烧，没有分解过程。2)复杂物质：受热时先分解为气态或液态产物，其气态或液态产物的蒸气进行氧化分解着火燃烧。2 .燃烧形式可燃物质在空气中燃烧的形式有5种：扩散燃烧、混合燃烧、蒸发燃烧、分解燃烧、表面燃烧。(1)扩散燃烧：可燃气体从管道、容器的裂转流向空气时，可燃气体分子与空气分子互相扩散、混合，混合浓度达到爆炸极限范围内的可燃气体遇到火源即着火并能形成稳定火焰的燃烧。(2)混合燃烧：可燃气体和助燃气体在管道、容器内部等相应空间扩散混合，混合气体的浓度在爆炸范围内，遇到火源后在其分布的空间快速进行的燃烧。煤气、液化石油气泄漏后遇到明火发生的燃烧爆炸即是混合燃烧。(3)蒸发燃烧：可燃液体在火源和热源的作用下，蒸发出的蒸气发生氧化分解而进行的燃烧。如酒精、汽油、乙醛等易燃液体的燃烧。(4)分解燃烧：可燃物质在燃烧过程中首先遇热分解出可燃性气体，分解出的可燃性气体再与氧进行的燃烧。如木材、纸、油脂一类的高沸点固体可燃物燃烧。(5)表面燃烧：如炭、箔状或粉状金属(铝、镁)的燃烧。在这些固体表面与空气接触的部位上，会被点燃而生成"炭灰"，使燃烧持续下去。(三)火灾的分类按物质的燃烧特性将火灾分为6类：口诀：ABCDEF一固液气金电烹(四)火灾的基本概念及参数1.引燃能(最小点火能)引燃能：指释放能够触发初始燃烧化学反应的能量。影响其反应发生的因素有：温度、释放能量、热量和加热时间。2 .着火延滞期（诱导期或感应期）可燃性物质和助燃气体的混合物在高温下从开始暴露到起火的时间或混合气着火前自动加热的时间。3 .闪燃：在一定温度下，在液体表面上能产生足够的可燃蒸气，遇火能产生一闪即灭的燃烧现象。4 .闪点：蒸气而发生闪燃的最低温度。闪点越低，火灾危险性越大。5 .燃点（着火点）：可燃物质发生着火的最低温度为燃点（着火点）。一般情况燃点（着火点）越低，火灾危险性越大。6 .自燃点（1）同一物质：液体和固体可燃物受热分解并析出来的可燃气体挥发物越多，其自燃点越低；固体可燃物粉碎得越细，其自燃点越低。（2）不同物质：密度越大，闪点越高而自燃点越低。7.阻燃：没有火焰和可见光的燃烧现象称为阴燃。通常会产生烟和温度升高，是处于燃烧初期的一种燃烧现象。（五）典型火灾的发展规律典型火灾的发展规律：分为初起期、发展期、最盛期、减弱至熄灭期。初起期：主要特征是冒烟、阴燃。发展期：随时间平方递增，轰燃。最盛期：火势由建筑物通风决定。熄灭期：燃料不足以及灭火系统。由于建筑物内可燃物、通风条件不同,建筑火灾有可能达不到最盛期,而是缓慢发展至熄灭。二、爆炸(一)爆炸及其分类1.爆炸的定义爆炸是物质系统的一种极为迅速的物理或化学能量释放或转化的过程,是系统蕴藏的或瞬间形成的大量能量在有限的体积和极短的时间内，骤然释放或转化的现象。爆炸现象具有以下特征：(1)爆炸过程高速进行。(2)爆炸点附近压力急剧升高，伴有温度升高。(3)发出或大或小的响声。(4)周围介质发生震动或邻近的物质遭到破坏。爆炸最主要特征：是爆炸点及其周围压力急剧升高。2.爆炸分类(1)按照爆炸的能量来源通常将爆炸分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸三种。1)物理爆炸极为迅速的物理能量失控释放，能量转变为机械能、热能等形态。只发生物理变化，没有化学反应。如蒸汽锅炉爆炸、轮胎爆炸、水的大量急剧气化。2)化学爆炸物质发生高速放热化学反应(氧化反应或分解反应)，产生大量气体，急剧膨胀做功。如炸药爆炸，可燃气体、粉尘与空气混合物的爆炸。3)核爆炸某些物质的原子核发生裂变或聚变反应，瞬间放出巨大能量而形成爆炸现象。如原子弹、氢弹的爆炸。(2)按照爆炸的反应相按照爆炸的反应相，爆炸可分为：气相爆炸、液相爆炸、固相爆炸。(二)爆炸破坏作用1 .冲击波冲击波能造成附近建筑物的破坏，其破坏程度与冲击波能量、建筑物坚固程度及其距产生冲击波中心距离有关。2 .碎片冲击爆炸的机械破坏效应会使容器、设备、装置及建筑材料等的碎片，在相当大的范围内飞散而造成伤害。碎片分散距离一般可达数十米至数百米。3 .震荡作用爆炸发生时，特别是较猛烈的爆炸往往会引起短暂的地震波。地震波会导致建筑物的震荡、开裂、松散、倒塌等危害。4 .次生事故(1)有可燃物，会造成火灾。(2)人受冲击波或震荡作用，造成高处坠落事故。(3)粉尘作业场所，冲击波会使积存在地面的粉尘扬起，引起更大范围的二次爆炸。5.有毒气体爆炸反应中会生成一定量的C0、NO、H2S、S02等有毒气体。(=)可燃气体爆炸1.分解爆炸性气体爆炸分解爆炸性气体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。气体在温度和压力的作用下发生分解反应，产生分解热，为爆炸提供能量。分解热是引起气体爆炸的内因。温度和压力是引起其他爆炸的外因。分解爆炸的敏感性与压力有关。分解爆炸所需的能量，随压力的升高而降氐。例如：乙快、乙嫡、环氧乙烷、臭氧、联氨、丙二烯、甲基乙焕、乙嫡基乙焕、一氧化氮、二氧化氮、葡化氢、四氟乙烯等。2.可燃性混合气体爆炸可燃性混合气体与爆炸性混合气体难以严格区分。由于条件不同，有时发生燃烧，有时发生爆炸，在一定条件下两者也可能转化。燃烧与化学爆炸的区别在于燃烧反应(氧化反应)的速度不同。燃烧反应过程一般可以分为三个阶段：(1)扩散阶段。可燃气分子和氧气分子通过扩散达到相互接触。（2）感应阶段。可燃气分子和氧化分子接受点火源能量，离解成自由基或活性分子，所需时间称为感应时间。（3）化学反应阶段。自由基与反应物分子相互作用，生成新的分子和新的自由基，完成燃烧反应。所需时间称为化学反应时间。三阶段中，扩散阶段的时间远远大于其余两阶段时间，因此是否需要经历扩散过程就成了决定可燃气体燃烧或爆炸的主要条件。煤气由管道喷出后在空气中燃烧，是典型的扩散燃烧。如果煤吊口空气一定比例均匀混合，燃烧反应的扩散阶段在点燃前已经完成，此时整个空间充满了预混气，将形成爆炸。（四）物质爆炸浓度极限1.基本概念爆炸浓度极限（爆炸极限）：可燃性气体、蒸气或可燃粉尘与空气（或氧）在一定浓度范围内混合，遇到火源发生爆炸的浓度范围。爆炸下限：能够爆炸的最低浓度。爆炸上限：能发生爆炸的最高浓度。可燃性气体、蒸气爆炸极限一般用可燃气体或蒸气在混合气体中所占体积分数（%床表示。可燃粉尘爆炸极限一般用混合物的质量浓度（gm3）来表示。2.爆炸危险度用爆炸上限、下限之差与爆炸下限浓度之比值表示其危险度H,即式中：L为体积百分数（）;Y为质量浓度（gm3）H值越大，表示可燃性混合物的爆炸极限范围越宽，其爆炸危险性越大。（五）粉尘爆炸具有粉尘爆炸危险性的物质较多，大体可分为七类：1）金属类：镁粉、铝粉、其他金属等。2 ）煤炭类：活性炭、煤等。3 ）粮食类：面粉、淀粉、玉米粉、麦糠、大麦粉等。4 ）合成材料类：塑料、染料、合成洗剂、合成黏结剂等。5 ）饲料类：血粉、鱼粉、饲料粉等。6 ）农副产品类：棉花、烟草、砂糖等。）林产品类：纸粉、木粉等。1.粉尘爆炸的特点(1)粉尘爆炸速度或爆炸压力上升速度比爆炸气体小，但燃烧时间长，产生的能量大，破坏程度大。(2)爆炸感应期较长。粉尘的爆炸过程比气体的爆炸过程复杂，要经过尘粒的表面分解或蒸发阶段及由表面向中心燃烧的过程，所以感应期比气体长得多。(3)有产生二次爆炸的可能性。(4)粉尘有不完全燃烧现象。在燃烧后的气体中含有大量的CO及粉尘(如塑料粉)自身分解的有毒气体，会伴随中毒死亡的事故。2 .粉尘爆炸的条件(1)粉尘本身具有可燃性。(2)粉尘悬浮在空气(或助燃气体)中并达到一定浓度。(3)有足以引起粉尘爆炸的起始能量(点火源)。3 .粉尘爆炸过程可燃粉尘也具有爆炸极限，但有实际应用意义的主要是下限。如铝粉在空气中的爆炸极限约为35gm3粉尘爆炸过程与可燃气爆炸相似，但有两点区别：(1)粉尘爆炸所需的发火能大。(2)在可燃气爆炸中，促使温度上升的传热方式主要是热传导；而在粉尘爆炸中，热辐射的作用大。4 .粉尘爆炸的特性及影响因素(1)评价粉尘爆炸危险性的主要特征参数是爆炸极限、最小点火能量、或最低着火温度、粉尘爆炸压力及压力上升速率。(2)粉尘爆炸极限的影响粉尘爆炸极限不是固定不变的，受多种因素的影响，粉尘粒度越细,分散度越高,可燃气体和氧的含量越大，火源强度、初始温度越高，湿度越低，惰性粉尘及灰分越少，爆炸极限范围越大，粉尘爆炸危险性也就越大。(3)爆炸压力及压力上升速率的影响：1)粒度对粉尘爆炸压力上升速率的影响比压力的影响大。2)粒度越细，比表面越大，反应速度越快，爆炸上升速率越大。3)容器尺寸对粉尘爆炸压力及压力上升速率有很大的影响。4)因湍流的影响，粉尘呈旋涡状态，爆炸波阵面不断加速。