1、n2.1 物质的燃烧n定义n燃烧的条件n燃烧过程n燃烧类型n2.2 燃烧机理n2.3 燃烧速度与热值n气体的燃烧速度n影响火焰传播速度的因素n液体的燃烧速度n固体的燃烧速度n热值与燃烧温度本章主要内容本章主要内容n2.4 爆炸n爆炸及其分类n爆炸极限n2.5 防火与防爆n防火防爆的基本原则n预防性措施n保护性措施n灭火炼油化工企业典型事故类型统计表2.1 物质的燃烧 燃料与氧化剂（两种组分）在空间激烈地发生放热化学反应的过程；它本质上是一种特殊的氧化还原反应。如：)还原(O2eO21)氧化(2eMgMg222发光、发热、生发光、发热、生成新物质三个特成新物质三个特征。征。2.1 物质的燃烧燃烧
2、的定义 以下反应，哪些是燃烧反应？2H2+O2 2H2OC+O2 CO22Fe+3Cl2 2FeCl32Fe+4HCl 2FeCl2+2H22.1 物质的燃烧现 象结 论在铜片上在铜片上的白磷的白磷在铜片上在铜片上的红磷的红磷在烧杯热水在烧杯热水中的白磷中的白磷向烧杯热水中的白向烧杯热水中的白磷通入氧气磷通入氧气2.1 物质的燃烧燃烧的条件白磷白磷红磷红磷同一种物质温度接近：同一种物质温度接近：水中的白磷水中的白磷空气中的白磷空气中的白磷不燃烧不燃烧燃烧燃烧不同的物质在同不同的物质在同一条件下一条件下白磷白磷红磷红磷燃烧燃烧不燃烧不燃烧2.1 物质的燃烧2.1 物质的燃烧点燃Mg+CO2C +
3、MgO22现象：现象：剧烈燃烧，生成白色固体和黑色固体（黑）（黑）（白）（白）现象：现象：剧烈燃烧，产生浓厚的白烟白烟（氯化钠固体小颗粒），发出黄色黄色火焰。点燃Na +Cl2NaCl22镁在二氧化碳中的燃烧钠在氯气中的燃烧2.1 物质的燃烧n燃料n液体液体p汽油汽油,丙酮丙酮,乙醚乙醚,戊烷戊烷n固体固体p塑料塑料,木粉木粉,纤维纤维,金属金属粉粉n气体气体p乙炔乙炔,丙烷丙烷,CO,氢气氢气n氧化剂n液体液体n硝酸硝酸,高氯酸高氯酸,过氧过氧化氢化氢n气体气体nO2,Cl2n固体固体n金属过氧化物金属过氧化物,硝硝酸铵酸铵n点火源n明火、静电、明火、静电、电火花、摩擦与撞击、高温体、雷电电
4、火花、摩擦与撞击、高温体、雷电AIR(OXYGEN)FUELIGNITION SOURCE物质燃烧的三要素物质燃烧的三要素2.1 物质的燃烧燃烧的三个条燃烧的三个条件同时具备燃烧件同时具备燃烧就一定能发生吗就一定能发生吗?n外加热（点火源）外加热（点火源）n可燃物质可燃物质n氧或助燃剂氧或助燃剂n合理配比合理配比2.1 物质的燃烧14 2.1 物质的燃烧汽油桶实验汽油桶实验n外加热（点火源）外加热（点火源）n可燃物质可燃物质n氧或助燃剂氧或助燃剂n合理配比合理配比（汽油筒实验）（汽油筒实验）n点火源要有一定的强度点火源要有一定的强度n反应释放足够能量维持燃烧反应释放足够能量维持燃烧2.1 物质
5、的燃烧可燃气体：最易燃烧，只要达到其本身氧化分解所需的热量，便能燃烧，其燃烧速度很快。可燃液体：首先发生蒸发，在火源作用下，然后蒸汽/氧化分解，进行燃烧。2.1 物质的燃烧复杂物质：在受热时分解成气态和液态产物，其蒸汽着火燃烧。简单物质：如硫、磷等，受热后首先熔化，然后蒸发、燃烧。可燃固体燃烧过程反应释放足够能量维持燃烧Le Chatelier（理.最小点火能量10-5Jy(O2)minLLy0如，甲烷在空气中爆炸极限为5.控制助燃物，就是使可燃性气体、液体、固体、粉体物料不与空气、氧气或其他氧化剂接触，或者将它们隔离开来，即使有点火源作用，也因为没有助燃物参混而不致发生燃烧、爆炸。排气不应造
6、成负压，也不应堵塞；C3H5(ONO2)33CO2+2.浓度：当混合物的比例符合该物质氧化反应的化学恰当反应时，其自燃点最低。一、厂址的选择与总平面布置物质燃烧时的火焰温度叫燃烧温度。当惰性气含量增加到一定程度时，可以使爆炸范围为零。查得戊烷在空气中LL1.连锁反应分为直链反应和支链反应，都由3个阶段组成，即链的引发、链的传递和链的终止。汽油,丙酮,乙醚,戊烷当通道尺寸小到一定程度时，火焰就会停止蔓延，燃烧停止。T200，放出一氧化碳、氢、碳氢化合物，开始燃烧受热自燃：可燃物质在外界热源的作用下温度升高，达到自燃点而发生的自燃现象。当压力下降到某一数值时，其上限和下限重合，出现一个临界值；固体
7、物质的燃烧速度一般小于可燃气体。木材的燃烧混合了分解燃烧和表面燃烧nT110，放出水分nT-130，开始分解nT-150，变色nT 150-200，分解主要放出水和二氧化碳，不燃烧nT200，放出一氧化碳、氢、碳氢化合物，开始燃烧nT300，析出气体最多，燃烧最激烈n分解气体析出完，残留木炭，表面燃烧2.1 物质的燃烧一边混合一边混合一边燃烧一边燃烧蜡烛燃烧蜡烛燃烧气体火炬气体火炬油池火灾油池火灾射流燃烧射流燃烧液体和固体液体和固体的燃烧的燃烧多相悬浮多相悬浮系统的燃烧系统的燃烧喷雾燃烧喷雾燃烧粉煤爆炸粉煤爆炸正常火焰正常火焰森林火灾森林火灾爆轰火焰爆轰火焰气体爆炸气体爆炸气相流动气相流动特性
8、为湍流特性为湍流喷雾燃烧喷雾燃烧多相燃烧多相燃烧燃料与燃料与氧化剂氧化剂均为气体均为气体气体燃烧气体燃烧气体爆炸气体爆炸气相流动气相流动特性为层流特性为层流层流射流层流射流燃烧燃烧煤气灶煤气灶燃烧前燃烧前充分混合充分混合煤气灶煤气灶天然气爆炸天然气爆炸(U)VCE气体气体 气体气体液体液体固体固体气相气相多相多相气相气相多相多相气体气体液体液体固体固体气体气体液体液体固体固体气体预混气体预混液体液体固体固体2.1 物质的燃烧燃烧类型 闪燃：闪燃：在一定温度下，可燃液体表面所产生的蒸汽与空气形成混合物，遇火源产生瞬间的燃烧。n闪燃是可燃液体着火的前奏或火险的警告闪燃是可燃液体着火的前奏或火险的警
9、告n闪燃原因：闪燃原因：液体蒸发速度小于燃烧速度液体蒸发速度小于燃烧速度 闪点闪点:在规定的实验条件下，液体表面发生闪燃的最低温度。物质的饱和蒸气压越大，其闪点越低。闪点越低，火灾危物质的饱和蒸气压越大，其闪点越低。闪点越低，火灾危险性越大。险性越大。易燃液体易燃液体:闪点小于等于45的液体。（1 1）闪燃闪燃2.1 物质的燃烧常见液体的闪点分类级别表常见液体的闪点分类级别表2.1 物质的燃烧闪点的测定：a.闭杯法闭杯法:闪点300的石油化工产品，按GB261-83标准测定。点火源大小与点火源离液面的距离;加热速率;试样的均匀度;试样的纯度;测试的容器;大气压力的影响。常见的闪点如无说常见的闪
10、点如无说明系指闭杯式测定明系指闭杯式测定值值2.1 物质的燃烧闪点的测定：a.闭杯法闭杯法:闪点闪点-40的石油化工产品闪点的测定，可用低低温闪点测定仪温闪点测定仪，按国 标GB7634-87的规定测定。2.1 物质的燃烧着火着火：在氧化剂充足的条件下，可燃物与明火接触能引起燃烧，并在火源移去以后仍能保持燃烧的现象。燃点燃点：也称为着火点。可燃物质被加热到超过闪点温度时，其蒸汽、助燃剂气体的混合气与火焰接触即着火，并能持续燃烧5秒以上时的最低温度。物质的闪点在物质的闪点在100以以下时，二者相差不大；下时，二者相差不大；但对于可燃液体，特别但对于可燃液体，特别是闪点是闪点100以上的，以上的，
11、两者相差两者相差30以上。以上。一般说来，燃点比一般说来，燃点比闪点高闪点高510，易燃液体的燃点与易燃液体的燃点与闪点很接近，仅差闪点很接近，仅差15。（2 2）着火着火2.1 物质的燃烧自燃自燃：可燃物质不需要接触火源便能着火的自发燃烧现象。自燃点自燃点：可燃物质能发生自燃的最低温度。可燃物质的自燃点越低，其火灾危险性越大。可燃物质的自燃点越低，其火灾危险性越大。自热自燃自热自燃：在没有外来热源的作用时，由于物质内部发生的化学、物理和生物化学作用而产生热量，逐渐积聚使物质发生燃烧的现象。(黄磷、烷基铝、还原铁)。受热自燃受热自燃：可燃物质在外界热源的作用下温度升高，达到自燃点而发生的自燃现
12、象。自燃自燃（3 3）自燃自燃2.1 物质的燃烧自燃点的测定及其影响因素自燃点的测定及其影响因素a.a.压力：压力越高，自燃点越低。压力：压力越高，自燃点越低。b.b.浓度：当混合物的比例符合该物质氧化反应的浓度：当混合物的比例符合该物质氧化反应的化学恰当化学恰当反应反应时，其自燃点最低。时，其自燃点最低。压力压力/atm/atm 1 1 1010 2525 自燃点自燃点/480480 310310 250250 燃料燃料-氧化剂比氧化剂比F/OF/O=燃料质量燃料质量/氧化剂质量氧化剂质量化学恰当反应化学恰当反应：所有反应物都消耗掉的一种独特反应。：所有反应物都消耗掉的一种独特反应。当量比当
13、量比：实际的燃料实际的燃料-氧化剂比与化学恰当反应时的燃氧化剂比与化学恰当反应时的燃料料-氧化剂比的比值。氧化剂比的比值。=(F/O)/(F/O)st=(F/O)/(F/O)st 0101，贫燃料状态贫燃料状态 =1=1，化学恰当状态化学恰当状态 11闪点-40的石油化工产品闪点的测定，可用低温闪点测定仪，按国 标GB7634-87的规定测定。如，甲烷在空气中爆炸极限为5.a 液体燃烧的重量速度5、点火能量 对爆炸下限的影响可燃气体、蒸汽、粉尘等与空气混合成一定比例，遇点火源引起的爆炸。L下0.自燃点的测定及其影响因素自燃点的测定及其影响因素a.a.压力：压力越高，自燃点越低。压力：压力越高，
14、自燃点越低。b.b.浓度：当混合物的比例符合该物质氧化反应的浓度：当混合物的比例符合该物质氧化反应的化学计量化学计量式式时，其自燃点最低。时，其自燃点最低。c.c.容器的影响：容器的直径、材质以及表面的物理状态对容器的影响：容器的直径、材质以及表面的物理状态对自燃点都有影响。自燃点都有影响。d.d.添加剂或杂质添加剂或杂质e.e.固体物质的粉碎程度固体物质的粉碎程度f.f.分子结构的影响分子结构的影响硫铁矿粒度硫铁矿粒度/mm自燃点自燃点/0.200.150.150.100.100.0864064014002.1 物质的燃烧.同系物同系物:分子量增加而自燃点减小。分子量增加而自燃点减小。乙醇的
15、自燃点为乙醇的自燃点为422422，丙醇的自燃点为，丙醇的自燃点为405405。.正构与异构物正构与异构物:正构物自燃点正构物自燃点 相应的不饱和碳氢化合物的自燃点相应的不饱和碳氢化合物的自燃点 乙炔的自燃点为乙炔的自燃点为305305，乙烯的自燃点，乙烯的自燃点425425，乙烷的自燃点，乙烷的自燃点515515。2.1 物质的燃烧.苯系化合物的自燃点苯系化合物的自燃点 相同碳原子数的脂肪族碳氢化合物的相同碳原子数的脂肪族碳氢化合物的自燃点。自燃点。苯苯(C(C6 6H H6 6)、甲苯、甲苯(C(C7 7H H8 8)的自燃点分别高于己烷的自燃点分别高于己烷(C(C6 6H H1414)、
16、庚烷、庚烷(C(C7 7H H1616)的自的自燃点。燃点。表表2-2 2-2 油品的自燃点与闪点的比较油品的自燃点与闪点的比较液体油品比重越液体油品比重越大，闪点越高而大，闪点越高而自燃点越低。自燃点越低。2.1 物质的燃烧氧指数氧指数氧指数：临界氧浓度氧指数：临界氧浓度(Critical Oxygen Concentration Critical Oxygen Concentration，COCCOC)，是指在规定条件下，能维持，是指在规定条件下，能维持固体材料固体材料进行有焰燃烧的进行有焰燃烧的在在O O2 2-N N2 2系统中最低氧气浓度系统中最低氧气浓度(v%)(v%)。COCCO
17、C是固体材料可燃性进行评价和分类的一个特性指标。是固体材料可燃性进行评价和分类的一个特性指标。COCCOC越高，材料不易着火，阻燃性能好。越高，材料不易着火，阻燃性能好。一般认为氧指数一般认为氧指数2222属于易燃材料，氧指数在属于易燃材料，氧指数在22222727之间属可燃材料，氧指数之间属可燃材料，氧指数2727属难燃材料。属难燃材料。材料的氧指数可按材料的氧指数可按GB2406-80GB2406-80规定的方法进行测定。规定的方法进行测定。2.1 物质的燃烧最小点火能量最小点火能量引起处于爆炸范围内的可燃气体混合物着火所需的最小能量。引起处于爆炸范围内的可燃气体混合物着火所需的最小能量。
18、可燃混合气点火能量取决于该物质的燃烧速度、热传导系数、可燃混合气点火能量取决于该物质的燃烧速度、热传导系数、可燃气的浓度、混合气的温度和压力等。可燃气的浓度、混合气的温度和压力等。当可燃混合气的组成接近燃烧反应的化学恰当反应比例时，所当可燃混合气的组成接近燃烧反应的化学恰当反应比例时，所需的最小点火能最小。需的最小点火能最小。物质体积分数最小点火能量10-5J空气中氧气中乙炔7.7320.03乙烯6.529.60.12.1 物质的燃烧p燃气燃烧反应是一种化学反应，符合基本的化学燃气燃烧反应是一种化学反应，符合基本的化学规律。近代用规律。近代用连锁反应理论连锁反应理论来解释燃烧机理。来解释燃烧机
19、理。p连锁反应分为直链反应和支链反应，都由连锁反应分为直链反应和支链反应，都由3 3个阶个阶段组成，即链的引发、链的传递和链的终止。段组成，即链的引发、链的传递和链的终止。2.2 燃烧机理2222222222222222 22 HHHOHOHHHHHOOHHHOMHOMOHOHHHOHOOOHOHHHHO MHMHHOOH链的终止链的传递链的引发2.2 燃烧机理连锁反应速度表达式：F(c)-反应物浓度函数fs-链在器壁上的销毁因子；fc-链在气相中销毁因子；A-与反应物浓度有关的函数-链的分支，在直链中=1，在支链中1。)1()(AffcFvcs2.2 燃烧机理燃烧四面燃烧四面体学说：体学说：
20、连锁反应连锁反应不受抑制不受抑制气体的燃烧速度气体的燃烧速度 n气体扩散燃烧，其燃烧速度取决于气体的扩散速度。气体扩散燃烧，其燃烧速度取决于气体的扩散速度。n预混燃烧，燃烧速度则取决于本身的化学反应速度。预混燃烧，燃烧速度则取决于本身的化学反应速度。通常预混燃烧速度要比扩散燃烧速度快得多。通常预混燃烧速度要比扩散燃烧速度快得多。n气体的燃烧速度表示方法：常以火焰传播速度来衡量。气体的燃烧速度表示方法：常以火焰传播速度来衡量。2.3 燃烧速度与热值v：火焰位移速度，m.s-1；t：时间，s；s：位移，m；dtdsv 燃烧产物燃烧前锋未燃预混气图2-5 长管中的火焰传播火焰传播速度的测定火焰传播速
21、度的测定:2.3 燃烧速度与热值（3）稀释空气中的氧气浓度；P ，火焰传播速度混合气摩尔分率为4%,爆炸范围是2.剧烈燃烧，生成白色固体和黑色固体门窗全部破坏，砖墙部分倒塌灭火原理：液态CO2冷却可燃烧物；（4）抑制着火区内的链锁反应。阻火器就是根据这一原理制作的。表2-2 油品的自燃点与闪点的比较（四）绝热压缩点燃可燃物一、厂址的选择与总平面布置(黄磷、烷基铝、还原铁)。如汽油、煤油、柴油、原油，甲醇、沥青、石蜡等火灾。木材的燃烧混合了分解燃烧和表面燃烧燃烧(爆炸)形成的三要素汽油,丙酮,乙醚,戊烷应用：易燃液体、可燃液体和一般固体物质火灾；明火、静电、电火花、摩擦与撞击、高温体、雷电明火、
22、静电、电火花、摩擦与撞击、高温体、雷电2Fe+4HCl 2FeCl2+2H2 影响火焰传播速度的因素：影响火焰传播速度的因素：可燃物性质可燃物性质 某些气体与空气的混合物在直径为某些气体与空气的混合物在直径为25.4mm25.4mm的管道中的管道中燃烧时，火焰传播速度的试验数据列如表燃烧时，火焰传播速度的试验数据列如表2-32-3：NoImage2.3 燃烧速度与热值管径管径管径管径，火焰传播速度，火焰传播速度。但当管径达到某个极限值时，。但当管径达到某个极限值时，速度就不再增加了。速度就不再增加了。管径管径，火焰传播速度，火焰传播速度。在达到某一小的直径时，火焰。在达到某一小的直径时，火焰就
23、不能传播了。阻火器就是根据这一原理制作的。就不能传播了。阻火器就是根据这一原理制作的。表表2-4 2-4 甲烷和空气混合气在不同管径中的火焰传播速度甲烷和空气混合气在不同管径中的火焰传播速度cm/scm/s2.3 燃烧速度与热值混合气中可燃物的浓度混合气中可燃物的浓度存在最佳值存在最佳值混合气的初始温度混合气的初始温度初始温度初始温度，火焰传播速度火焰传播速度混合气的压力混合气的压力P P，火焰传播速度，火焰传播速度2.3 燃烧速度与热值液体的燃烧速度液体的燃烧速度 n液体的燃烧速度取决于液体的蒸发速度。液体的燃烧速度取决于液体的蒸发速度。n燃烧速度表示方法：燃烧速度表示方法：a a 液体燃烧
24、的重量速度液体燃烧的重量速度 以单位时间、单位面积烧掉液体的重量表示，以单位时间、单位面积烧掉液体的重量表示，kg/mkg/m2 2液面液面.h.h 2.3 燃烧速度与热值液体燃烧速度液体燃烧速度 n液体的燃烧速度取决于液体的蒸发速度。液体的燃烧速度取决于液体的蒸发速度。n燃烧速度表示方法：燃烧速度表示方法：a a 液体燃烧的重量速度液体燃烧的重量速度b b 液体燃烧的直线速度液体燃烧的直线速度以单位时间内烧掉液体层的高度来表示，以单位时间内烧掉液体层的高度来表示，cmcm液层高液层高/h/h2.3 燃烧速度与热值表表2-5 2-5 几种易燃液体的燃烧速度几种易燃液体的燃烧速度2.3 燃烧速度
25、与热值固体的燃烧速度固体的燃烧速度 固体物质的燃烧速度一般小于可燃气体。不同的固体物质其燃烧速度有很大差别，同一固体燃料，表面积越大燃烧速度越快。热值与燃烧温度热值与燃烧温度 单位重量可燃物质完全燃烧所放出的热量叫物质的热值。物质燃烧时的火焰温度叫燃烧温度。热值是决定燃烧温度的主要因素。2.3 燃烧速度与热值 爆炸及其分类爆炸及其分类（1 1）爆炸的定义）爆炸的定义 物质由一种状态迅速地转变为另一种状态，并瞬间以机物质由一种状态迅速地转变为另一种状态，并瞬间以机械功的形式放出大量能量的现象。械功的形式放出大量能量的现象。爆炸的威力取决于能量的释放速率。爆炸的特点：产生爆炸声、高温和冲击波。爆炸
26、的特点：产生爆炸声、高温和冲击波。2.4 爆炸爆炸产生的冲击波对砖墙建筑物的破坏超压超压/10105 5PaPa）建筑物损坏情况建筑物损坏情况0.020.760.76基本没有破坏玻璃窗的部分或全部破坏门窗部分破坏，砖墙出现小裂纹门窗大部分破坏，砖墙出现严重裂纹门窗全部破坏，砖墙部分倒塌墙倒物塌。保护性措施限制爆炸波扩散之泄爆常见液体的闪点分类级别表固体物质的燃烧速度一般小于可燃气体。硝酸,高氯酸,过氧化氢(5)比重比水小的易燃液体。预防性措施控制可燃物 应用：液体的火灾。=1，化学恰当状态表2-2 油品的自燃点与闪点的比较Le Chatelier（理.（4）抑制着火区内的链锁反应。(5)比重比
27、水小的易燃液体。如，甲烷在空气中爆炸极限为5.F(c)-反应物浓度函数应用：易燃液体、可燃液体和一般固体物质火灾；a 液体燃烧的重量速度重伤，出现1/2的肺气肿，三个以上的片状出血，两个以上大片内脏出血；一般认为氧指数22属于易燃材料，氧指数在2227之间属可燃材料，氧指数27属难燃材料。P ，火焰传播速度液体的燃烧速度取决于液体的蒸发速度。超压值（单位超压值（单位 10105 5PaPa）生物杀伤情况生物杀伤情况0.75伤势严重，无法挽救，死亡。爆炸产生的冲击波对动物杀伤作用爆炸及其分类爆炸及其分类（2 2）爆炸的分类爆炸的分类 2.4 爆炸n按爆炸产生原因和性质:n物理爆炸n化学爆炸n核爆
28、炸n按爆炸物质:n凝聚态爆炸n气体爆炸n液体爆炸n粉尘爆炸n按爆炸地点:n地面爆炸n空中爆炸爆炸分类图爆炸分类图爆炸爆炸物理爆炸物理爆炸化学爆炸化学爆炸由物理因素如状态、温度、由物理因素如状态、温度、压力等变化而引起的爆炸压力等变化而引起的爆炸物质发生激烈的化学反应、使物质发生激烈的化学反应、使压力急剧上升而引起的爆炸。压力急剧上升而引起的爆炸。爆炸前后物质的性质和爆炸前后物质的性质和化学成分均不改变化学成分均不改变压力容器、气瓶、锅炉压力容器、气瓶、锅炉等超压发生的爆炸等超压发生的爆炸简单分简单分解爆炸解爆炸复杂分复杂分解爆炸解爆炸爆炸性混爆炸性混合物爆炸合物爆炸简单爆炸所简单爆炸所需能量是
29、由需能量是由爆炸本身分爆炸本身分解产生的，解产生的，不一定发生不一定发生燃烧反应。燃烧反应。爆炸时伴有爆炸时伴有燃烧反应，燃烧反应，燃烧所需氧燃烧所需氧是由本身分是由本身分解时供给，解时供给，如炸药。如炸药。可燃气体、蒸可燃气体、蒸汽、粉尘等与汽、粉尘等与空气混合成一空气混合成一定比例，遇点定比例，遇点火源引起的爆火源引起的爆炸。炸。PbN6Pb+3N2C3H5(ONO2)33CO2+2.5H2O+1.5N2+0.25O22.4 爆炸O%O%100%100%爆炸威力爆炸威力可燃物含量太少可燃物含量太少可燃物太多而氧化剂太少可燃物太多而氧化剂太少基本概念可燃的气体、液体蒸气或粉尘与空气的混合物，
30、遇火源能够发生燃烧或爆炸的浓度范围；最低浓度为爆炸下限，最高浓度为爆炸上限。爆炸极限通常用关于氧化剂的体积百分数来表示。50爆炸极限 不燃不爆轻度燃爆轻度燃爆不燃不爆燃爆逐渐加强0%12.5%30%74%100%爆炸下限爆炸上限一氧化碳爆炸极限示意图爆炸极限 物质LEL(%v/v)LEL(%v/v)UEL(%v/v)UEL(%v/v)甲烷515乙烷312.4丙烷2.19.5丁烷1.88.4戊烷1.47.8 氨气1528乙烯2.736氢475环氧乙烷3100爆炸极限范围变化比较大该物质的爆炸极限范围很窄该物质的爆炸极限范围很宽，几乎在任一浓度下均可发生爆炸 5252爆炸极限 爆炸极限的计算 单一
31、组成的可燃气 闪点法（可燃液体蒸汽）L下：可燃液体蒸气的爆炸下限，体积百分比（V%）P闪：闪燃时该液体的蒸气分压，Pa P总：混合气的总压力，Pa。常压时为1.013105Pa%100总闪下PPL爆炸极限 化学计量式估算 常温和常压下，链烷烃的爆炸下限:L下0.55C0 C0：混合气中氧和可燃组分的含量恰好满足计量式时可燃组分的摩尔分数。对于碳氢化合物：0C8.45.6下上LL爆炸极限 8.52%1.726.5L6.5%L下上3.13%1002101322%C0.1.72%3.130.550.55C%L0下例:计算丁烷在空气中的爆炸极限。2C4H10+13O28CO2+10H2O 解：爆炸极限
32、 组成复杂的可燃气体爆炸极限的计算 Le Chatelier（理.查特里）法适用于反应活性和活化能相近的各种碳氢化合物混合气爆炸极限的计算。%1001=%1001=1=1=niHiHniLiLiiLyLLyLLL，LH：混合气的爆炸下限和上限LLi，LHi：混合气中组分i的爆炸下限和上限yi：混合气中组分i的摩尔分数爆炸极限 金属过氧化物,硝酸铵可燃混合气点火能量取决于该物质的燃烧速度、热传导系数、可燃气的浓度、混合气的温度和压力等。在该浓度范围内，发生火焰传播图2-5 长管中的火焰传播一、厂址的选择与总平面布置受热自燃：可燃物质在外界热源的作用下温度升高，达到自燃点而发生的自燃现象。一、厂址
33、的选择与总平面布置C+O2 CO2当惰性气含量增加到一定程度时，可以使爆炸范围为零。A类火灾：指固体物质火灾。如汽油、煤油、柴油、原油，甲醇、沥青、石蜡等火灾。燃烧(爆炸)形成的三要素应用：易燃液体、可燃液体和一般固体物质火灾；Le Chatelier（理.混合气摩尔分率为4%,爆炸范围是2.发光、发热、生成新物质三个特征。yi：混合气中组分i的摩尔分数排气不应造成负压，也不应堵塞；T110，放出水分（五）撞击与摩擦点燃可燃物例：某混合气组成如下。如与空气混合，空气摩尔分数为96%，问有无爆炸危险？爆炸极限%3.2%100015.003.0019.008.0022.075.0030.010.0
34、053.004.01%10011niLiLiLyL%7.9%100078.003.0085.008.0095.075.0125.010.014.004.01%10011HHniiiLyL混合气摩尔分混合气摩尔分率为率为4%,爆炸范爆炸范围是围是2.3%9.7%，因此有爆炸危因此有爆炸危险险爆炸极限 爆炸极限的影响因素 爆炸极限 初始温度初始温度初始压力初始压力氧含量氧含量惰性气体含量惰性气体含量点火源能量点火源能量火焰的传播方向火焰的传播方向通道尺寸和形状通道尺寸和形状 初始温度 温度升高，可导致爆炸极限范围扩大，使下限降低、上限提高。爆炸极限1 1、初始温度对甲烷爆炸极限的影响、初始温度对甲
35、烷爆炸极限的影响 通常情况下，初始压力增加可使爆炸范围增大。当压力下降到某一数值时，其上限和下限重合，出现一个临界值；若压力再下降，系统便成为不爆不燃。因此，在密闭容器内进行负压操作对安全生产是有利的。2 2、初始压力对甲烷爆炸极限的影响、初始压力对甲烷爆炸极限的影响 爆炸极限爆炸的临界压力：在某温度下，使爆炸上限与爆炸下限重合的压力。甲烷在减压下的爆炸极限爆炸极限可燃气存在爆炸下限，是由于可燃物浓度太低、氧过量，所以氧含量增加对爆炸下限的影响不大；可燃气存在爆炸上限是由于氧含量不足，所以增加氧含量可使爆炸上限提高。如，甲烷在空气中爆炸极限为5.3%14%，在纯氧气中的为5.1%61%。3 3
36、、氧含量对甲烷爆炸极限的影响、氧含量对甲烷爆炸极限的影响 爆炸极限可燃气在空气与在氧气中的爆炸极限爆炸极限4 4、惰性气体含量对爆炸下限的影响、惰性气体含量对爆炸下限的影响 可燃混合气体中加入惰性气体,可以使混合气中的氧含量降低,导致混合气爆炸上限降低。当惰性气含量增当惰性气含量增加到一定程度时，加到一定程度时，可以使爆炸范围可以使爆炸范围为零。为零。惰性气体惰性气体含量增加含量增加对甲烷爆对甲烷爆炸上限的炸上限的影响比对影响比对下限的影下限的影响大。响大。爆炸极限点火能点火能，爆炸范围爆炸范围 点火能对甲烷与空气混合物爆炸极限的影响（容器点火能对甲烷与空气混合物爆炸极限的影响（容器V=7LV
37、=7L）5 5、点火能量、点火能量 对爆炸下限的影响对爆炸下限的影响 混合气体的浓度会影响最小点火能量，当可燃混合气的组成接近化学恰当反应的比例时，所需的最小点火能最小。爆炸极限火焰的传播方向火焰的传播方向通道的尺寸和形状通道的尺寸和形状 混合气在容器或管道中燃烧时,通道越窄、比表面越大，分子和器壁碰撞从而使链终止的几率越大，通过器壁散失的热量越多。当通道尺寸小到一定程度时，火焰就会停止蔓延，燃烧停止。爆炸极限2.5.22.5.2预防性措施预防性措施2.5.32.5.3保护性措施保护性措施2.5.12.5.1防火防爆的基本原则防火防爆的基本原则2.5 防火与防爆2.5.42.5.4灭火灭火n燃
38、料n液体液体p汽油汽油,煤油，柴油，丙酮煤油，柴油，丙酮,乙醚乙醚,戊烷，石脑油戊烷，石脑油n固体固体p聚烯烃聚烯烃,木粉木粉,纤维纤维,金属金属粉，硫化亚铁粉，硫化亚铁n气体气体p乙炔乙炔,丙烷丙烷,CO,氢气，合氢气，合成气成气n氧化剂n液体液体n硝酸硝酸,高氯酸高氯酸,过氧化过氧化氢氢n气体气体nO2,Cl2n固体固体n金属过氧化物金属过氧化物,硝酸硝酸铵铵n点火源n明火、静电、明火、静电、电火花、摩擦与撞击、电火花、摩擦与撞击、高温体、雷电高温体、雷电AIR(OXYGEN)FUELIGNITION SOURCE燃烧(爆炸)形成的三要素防火防爆的基本原则n预防性措施n控制可燃物n控制助燃
39、物n控制点火源n控制工艺参数n保护性措施n阻止火势蔓延n限制爆炸波扩散（抑爆、泄爆、隔爆）n灭火控制可燃物，就是使可燃物达不到燃爆所需要的数量、浓度，或者使可燃物难燃化或用不燃材料取而代之，从而消除发生燃爆的物质基础。预防性措施控制可燃物 取代或控制其用量 使用惰性气体保护 最小氧气浓度：空气和燃料的混合气能发生燃烧所需氧气的最小体积百分比。y(O2)minLLy0：将惰性气体加入易燃混合物系统使氧含量低于最小氧气浓度预防性措施控制可燃物 例 求戊烷在空气中燃烧的最小氧气浓度。解：化学反应式：C5H12+8O2=5CO2+6 H2O查得戊烷在空气中LL1.5，计算得:y(O2)min0.015
40、8 0.12123.加强通风排气 通风类型动力分为机械通风和自然通风，按作用范围可分为局部通风和全面通风。易燃易爆物质的容许浓度0.25LL；对有火灾爆炸危险厂房，通风气体不能循环使用；T80，通风设备应用不燃烧和不产生火花的材料；设备的一切排气管(放气管)都应伸出屋外，高出附近屋顶；排气不应造成负压，也不应堵塞；对局部通风，应注意气体的密度。预防性措施控制可燃物控制助燃物，就是使可燃性气体、液体、固体、粉体物料不与空气、氧气或其他氧化剂接触，或者将它们隔离开来，即使有点火源作用，也因为没有助燃物参混而不致发生燃烧、爆炸。n 密闭设备系统 n 惰性气体保护 n 隔绝空气 n 隔离储存 预防性措
41、施控制助燃物预防性措施控制点火源（一）火焰点燃可燃物（火焰与可燃物接触或间隔）（二）高温物体点燃可燃物（烟囱表面及其火星、烟头、发动机排气管、烧红的钢铁制件、高温金属焊渣、其他高温物体）（三）电气火花（电火花）（四）绝热压缩点燃可燃物（五）撞击与摩擦点燃可燃物（六）日光照射与聚焦点燃可燃物（七）化学反应放热点燃可燃物（八）静电点火（九）雷击起火 从工艺上控制静电产生 泄漏导走静电 采用电中和的方法 人体防静电合理设计与选材合理设计与选材控制流速控制流速控制杂质控制杂质控制温度控制温度空气增湿空气增湿 80%加抗静电剂加抗静电剂静电接地静电接地静置存放静置存放导电工作地面导电工作地面安全操作安全
42、操作预防性措施防静电措施复杂物质：在受热时分解成气态和液态产物，其蒸汽着火燃烧。物质的饱和蒸气压越大，其闪点越低。(黄磷、烷基铝、还原铁)。LL，LH：混合气的爆炸下限和上限可燃混合气点火能量取决于该物质的燃烧速度、热传导系数、可燃气的浓度、混合气的温度和压力等。自燃点的测定及其影响因素燃烧(爆炸)形成的三要素（四）绝热压缩点燃可燃物若压力再下降，系统便成为不爆不燃。着火三角形理论：爆炸的威力取决于能量的释放速率。引起处于爆炸范围内的可燃气体混合物着火所需的最小能量。闪点:在规定的实验条件下，液体表面发生闪燃的最低温度。表2-2 油品的自燃点与闪点的比较(3)未切断电源的电气火灾；混合气在容器
43、或管道中燃烧时,通道越窄、比表面越大，分子和器壁碰撞从而使链终止的几率越大，通过器壁散失的热量越多。室温闪点-40的石油化工产品闪点的测定，可用低温闪点测定仪，按国 标GB7634-87的规定测定。明火、静电、电火花、摩擦与撞击、高温体、雷电(5)比重比水小的易燃液体。yi：混合气中组分i的摩尔分数一、温度控制 除去反应热 防止搅拌中断 正确选用传热介质 防止传热面结疤 热不稳定物质的处理二、控制压力三、控制投料速度、加料比及加料顺序四、超量杂质和副反应的控制预防性措施控制工艺参数水的导热系数为水的导热系数为0.58W/m.K0.58W/m.K冰的导热系数为冰的导热系数为2.33 W/m2.3
44、3 W/mK K空气导热系统为空气导热系统为0.034 W/m0.034 W/mK K江苏射阳氟源化工厂氟苯氯化过程中发生爆炸(2006年)导致死亡22人，受伤29人，其中3人重伤事故。事故发生的直接原因：在氯化反应塔冷凝器无冷却水、塔顶没有产品流出的情况下没有立即停车，而是错误地继续加热升温，使物料（2,4-二硝基氟苯）长时间处于高温状态并最终导致其分解爆炸。有关事故案例保护性措施阻止火势蔓延一、厂址的选择与总平面布置厂址的选择总平面布置 防火间距二、从建筑设计方面采取限制措施三、阻火设备 阻火装置：安全液封、阻火器、回火防止器、防火阀、火星熄灭器。阻火设施：防火门、防火墙、防火带、防火卷帘
45、、水封井、防火堤、防火分隔堤、事故存油罐、防火集流坑。四、报警和连锁 1-外壳 2-进气管 3-安全管4-验水栓 5-气体出口敞开式液封敞开式液封1-气体进口 2-单向阀 3-防爆膜4-气体出口 5-验水栓封闭式液封封闭式液封保护性措施限制爆炸波扩散之抑爆没有启动抑爆系统没有启动抑爆系统启动了抑爆系统启动了抑爆系统保护性措施限制爆炸波扩散之泄爆n设备正常工作时保持密闭不泄漏，设备或容器内压力达到设定压力时，能自动开启，迅速释放部分介质，避免压力过高引起爆炸。n种类：n阀型：n安全阀：反应较慢，压力降低后可自动停止卸压。n断裂型：n防爆膜（片、帽）：反应快，一次性，需更换。n熔化型：n易熔合金塞
46、，排放口小，用于小容器。n组合型：n阀、膜串联；阀、熔共用。保护性措施限制爆炸波扩散之泄爆泄 压 片 开 启管 道 换 向 器84保护性措施限制爆炸波扩散之隔爆火 焰压 力 波 芬 特 克 斯 阀保护性措施限制爆炸波扩散之隔爆火焰传感器气体喷射罐芬特克斯阀火焰保护性措施限制爆炸波扩散之隔爆压 力传 感 器火 焰传 感 器隔 断 阀压 力 波火 焰 火灾根据可燃物的类型和燃烧特性，分为A、B、C、D、E、F六类（GB/T 49682008）。灭火-火灾的分类 A类火灾：指固体物质火灾。这种物质通常具有有机物质性质，一般在燃烧时能产生灼热的余烬。如木材、煤、棉、毛、麻、纸张等火灾。B类火灾：指液体
47、或可熔化的固体物质火灾。如汽油、煤油、柴油、原油，甲醇、沥青、石蜡等火灾。C类火灾：气体火灾。F类火灾：烹饪器具内的烹饪物（如动植物油脂）火灾。D类火灾：指金属火灾。如钾、钠、镁、铝镁合金等火灾。E类火灾：带电火灾。物体带电燃烧的火灾。n燃料n液体液体p汽油汽油,丙酮丙酮,乙醚乙醚,戊烷戊烷n固体固体p塑料塑料,木粉木粉,纤维纤维,金属金属粉粉n气体气体p乙炔乙炔,丙烷丙烷,CO,氢气氢气n氧化剂n液体液体n硝酸硝酸,高氯酸高氯酸,过氧过氧化氢化氢n气体气体nO2,Cl2n固体固体n金属过氧化物金属过氧化物,硝硝酸铵酸铵n点火源n明火、静电、明火、静电、电火花、摩擦与撞击、电火花、摩擦与撞击、
48、高温体、雷电高温体、雷电AIR(OXYGEN)FUELIGNITION SOURCE灭火-基本原理燃烧四面燃烧四面体学说：体学说：连锁反应连锁反应不受抑制不受抑制灭火基本原理：灭火基本原理：（1 1）降低着火系统温度；）降低着火系统温度；（2 2）断绝可燃物；）断绝可燃物；（3 3）稀释空气中的氧气浓度；）稀释空气中的氧气浓度；（4 4）抑制着火区内的链锁反应。）抑制着火区内的链锁反应。当氧浓度低于当氧浓度低于12，或，或水蒸气浓度高于水蒸气浓度高于35，或二氧化碳浓度高于或二氧化碳浓度高于30-35时，绝大多数时，绝大多数燃烧都会熄灭。燃烧都会熄灭。灭火-基本原理灭火基本原理灭火基本原理断绝
49、可燃物断绝可燃物降低着火系统温度降低着火系统温度稀释空气中的氧气浓度稀释空气中的氧气浓度抑制着火区内的链锁反应抑制着火区内的链锁反应灭火-基本方法灭火的方法灭火的方法隔离隔离冷却冷却窒息窒息化学中断法化学中断法可燃物助燃物能量连锁反应 隔离法 将着火区与其周围的可燃物隔离，具体方法有：把火源附近的可燃、助燃物品搬走；减少和阻止可燃物质进入燃烧区；设法阻拦流散的易燃、可燃液体；拆除与火源相毗连的易燃建筑物，形成防止火势蔓延的空间地带。灭火-基本方法2.冷却法 用灭火剂冷却可燃物，使其温度降至燃点之下，具体做法是：将灭火剂直接喷射到燃烧的物体使其温度降至燃点之下，燃烧停止。将灭火剂喷洒在火源附近的
50、可燃物上，使其温度降至燃点之下，防止形成新的火点。常用水和CO2作灭火剂。灭火剂在灭火过程中不参与燃烧过程中的化学反应。这属于物理灭火方法。灭火-基本方法3.窒息法 阻止空气流入燃烧区或用惰性气体稀释空气，使燃烧物得不到足够的助燃物而熄灭，具体方法是：用不燃或难燃物质覆盖燃烧物；喷洒灭火剂覆盖燃烧物；用水蒸气或氮气、二氧化碳等惰性气体灌注发生火灾的容器、设备；密闭起火建筑、设备和孔洞；灭火-基本方法自由基燃料氧能量4.化学中断法 着火三角形理论：四面体理论：自由基参与反应 喷入灭火剂消除连锁反应自由基，从而使燃烧反应不能传递下去。采用这种方法可使用的灭火剂有干粉和1211、1301等卤代烷灭火
