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2016-07-243822人瀏覽
(1)燃燒的條件
火災和爆炸都是同燃燒直接聯系的。燃燒是一種發熱發光的反應。一般來說,爆炸是由燃燒引起的,某些可燃物質燃燒后,化學反應特別強烈,瞬間產生大量的熱能和壓力向周圍擴散,同時產生巨響,燃燒時爆炸的先導,一般來說沒有燃燒不可能引起爆炸。燃燒必須具備以下三個條件。
①有固體、液體或氣體可燃物質存在。
②有助燃物質存在。助燃物質主要指空氣中的氧氣。助燃物質數量不夠也不會發生燃燒,空氣中含氧量為21%左右才引起燃燒,當其降至14%~18%時,可燃物質既能停止燃燒。
③有引燃源存在。凡能引起可燃物質燃燒的熱能源都稱之為引燃源。如明火、電火花、灼熱的物體以及機械碰撞火花等。
以上燃燒的三個條件直接關系到防火、防爆措施和滅火措施。大部分可燃物質,不論是液體還是固體,燃燒往往是蒸汽或氣體狀態下進行,燃燒時產生時火焰,其溫度在1000~3000℃。物質由一種狀態迅速轉變為另一種狀態,并在瞬間放出大量能量的現象稱為爆炸。爆炸可分為物理性爆炸和化學性爆炸兩類。
物理性爆炸:物質因狀態或壓力發生突變而形成的爆炸現象城為物理性爆炸,這種爆炸的前后,物質及化學成分未發生變化,純屬物理變化而引起的。例如蒸汽鍋爐、壓縮氣瓶等爆炸都屬于物理性爆炸。
化學性爆炸:物質發生極迅速的化學反應,產生高溫高壓而引起的爆炸稱為化學性爆炸,化學性爆炸前后,物質及化學成分根本性的變化,例如炸藥爆炸、粉塵混合物爆炸都屬于化學性爆炸。
(2)危險物質
有爆炸危險的物質統稱為爆炸性物質或稱危險物品,從防火、防爆的角度按其物理、化學性能的不同可分為七類。
①爆炸性物品:這類物品有強烈爆炸性,在常溫下就有緩慢分解的趨勢,當期受熱、摩擦、沖擊作用時或某些物質接觸后,能發生化學反應而爆炸。如雷管、炸藥、爆竹等,這類物品的爆炸壓力、爆炸溫度和爆炸速度都很高。
②易燃和可燃液體:這類物品容易揮發,能引起火災和爆炸。其中閃電為45℃及以下為易燃液體,如汽油、煤油、酒精和苯等。閃點為45℃及以上的為可燃液體,如柴油和潤滑油等。
③易燃和助燃氣體:這類物品受熱、沖擊或遇到火花能發生燃燒和爆炸,當處在壓縮狀態時危險性更大。氫氣、煤氣、
天然氣屬于易燃氣體,氧氣和氯氣等屬助燃氣體。
④自然物品:這類物品不需要外來火源,在一定條件下,能自身產生熱量而燃燒。如黃磷、硝化纖維膠片等。
⑤遇水燃燒物品:這類物品遇水能分解產生可燃氣體,放出熱量,從而可引起燃燒和爆炸。如金屬鈉、磷化鈣(電石)、鋅粉和金屬鈣等。
⑥易燃固體:這類物品受熱、沖擊、摩擦或 與氧化劑接觸,能引起燃燒或爆炸。其燃點均在300℃以下,如紅磷、硝化纖維素、硫磺和樟腦等。
⑦氧化劑:這類物品有較強的氧化性能,分解溫度在500℃以下。遇酸、堿、強熱、摩擦、沖擊或與易燃物和還原劑等接觸時,能分解并引起燃燒和爆炸。如氯酸鉀、高錳酸鉀和過氧化鈉等。
易燃氣體和易燃液體的蒸汽混合后,能形成爆炸性混合物。爆炸物品和易燃固體等危險品的粉塵或纖維,在空氣混合后也能形成爆炸性混合物。
(3)爆炸性物質的有關性能參數
閃點、燃點、自燃點、爆炸極限、最小點燃電流(最小引燃能量)和傳播能力是表征爆炸性物質危險性能的重要參數。
①閃點:閃點是指易燃和可燃液體所揮發的蒸汽和空氣混合后,當有火源經閃點即燃盡空氣中的可燃蒸汽,不會繼續燃燒。當溫度超過閃點越多,火災危險性越大,物質閃點越低,火災危險性也越大,一般認為閃點是可能引起火災的最低溫度。閃點低于或等于45℃的液體稱為易燃液體,閃點高于45℃的液體稱為可燃液體,在閃點以下溫度運用這些可燃液體是安全的。
②燃點:燃點是對可燃性燃料油而言,該油品在規定條件下加熱到接觸火焰開始燃燒,持續時間不少于5S,開始燃燒時的油品溫度即為燃點。對于易燃液體,燃點比閃點僅高1~5℃,從安全角度考慮,該類液體只考慮閃點。對于易燃液體,燃點比閃點僅高1~5℃,從安全角度考慮,該類液體只考慮閃點,而不考慮燃點。而對于閃點較高的可燃液體(燃點比閃點高出30℃以上)和易燃固體,燃點才有使用價值。
③自燃溫度:自燃溫度(自燃點)是指可燃物不需要外來火源就能自己引起燃燒的最低溫度。自燃溫度除和物質本身的成分有關外,還與外界壓力和空氣中的含氧量等有關。外界壓力越高,自燃溫度越低,空氣中含氧量越高,自燃溫度亦越低。
④爆炸極限:可燃性物質與空氣混合形成可以燃燒后爆炸的物質,稱之為爆炸性混合物?;旌现斜ㄐ晕镔|含量稱為濃度,用克每立方米(g/m3)或體積比值(%)表示。爆炸性混合物能被引燃發生爆炸的最低濃度稱其為爆炸下限,能被引燃發生爆炸的最高濃度稱其為
爆炸上限,爆炸極限就是能引起爆炸性混合物燃燒爆炸濃度范圍。例如汽油的爆炸極限為1%~6%,在該范圍內遇火就會爆炸,如低于1%或高于6%都不會爆炸。這是因為當混合物濃度低于爆炸下限時,因含有過量的空氣,空氣的冷卻作用會阻止火焰的蔓延而不能引爆,當混合物濃度高于爆炸上限時,空氣非常不足,火焰也不能傳播。所以當濃度在爆炸范圍以外時,混合物就不會爆炸。爆炸下限越低,或爆炸極限范圍越大,爆炸危險性就越大。影響爆炸極限范圍的因素很多,主要因素有以下幾點。
A.原始溫度:混合物的原始溫度越高,則爆炸極限范圍越大,即下限降低,上限升高。
B.原始壓力:原始壓力增大,爆炸范圍也擴大,壓力對爆炸上限的影響十分顯著,而對下限影響較小。
C.惰性氣體的影響:混合物中所含的惰性氣體量增加,爆炸范圍就縮小,惰性氣體濃度到一定數值,混合物就不能爆炸。混合物中惰性氣體量增加,爆炸范圍就縮小,惰性氣體濃度到一定數值,混合物就不能爆炸。混合物中惰性氣體量增加,對上限影響較之對下限影響更為顯著。因為惰性氣體濃度增加,表示氧的濃度相對減小,而在上限時氧的濃度本來已經很小,故惰性氣體濃度稍微增加一點,就產生較大影響,使爆炸極限急劇下降。
D.容器的尺寸和材質:當容器、管子直徑越小,則爆炸的極限越小,這是因為火焰經過管道冷表面時被冷卻,尺寸越小,則單位體積火焰所對應的固體冷卻表面積就越大,傳出熱量也越多。當管道直徑(或火焰通道)小到一定程度時,火焰即不能通過,這一間距稱臨界直徑,也稱******滅火間距,干式滅火器即是利用此原理制成。容器的材質對爆炸極限也有影響,如氫和氟在玻璃容器中混合,甚至在液態空氣溫度下,在黑暗中也會發生爆炸。而在銀質容器中,在一般溫度下才會發生反應。
E.能源:火源的能量、熱表面的面積、火源與混合物的接觸時間等,對爆炸極限有影響。以甲烷為例,對電壓為100V、電流為1A的點火花,無論在什么濃度下都不會爆炸,若電流2A的點火則可能引起爆炸,其爆炸極限為5.9%~13.6%,若電流為3A的電火花,其爆炸極限為5.85%~14.8%。
易燃和可燃液體的爆炸極限有兩種表示形式:一種是爆炸濃度極限以體積百分比表示,另一種是爆炸溫度極限以攝氏度℃表示。由于液體蒸汽的爆炸濃度時在一定溫度下形成的,因此液體的爆炸濃度極限就體現一定的溫度極限,兩者在本質上是一致的,只是表示單位不同。例如,酒精的爆炸濃度極限是溫度極限。很明顯,爆炸溫度下限就是液體的閃點。利用液體的爆炸溫度極限來測定在儲槽或設備中蒸汽的濃度是否有爆炸危險,這種方法簡單易行,因為溫度是隨時可以測定的。
⑤最小引燃能量:構成爆炸性混合物的任何爆炸性氣體、液體、蒸汽本身都有各自的反應激發能量,要使之參與氧化反應,則必須有一定的能量激發。如果要使氫分子中的電子脫離原子核的吸引與空氣中的氧反應,發生燃燒或爆炸必須有一個量低能量。這個能量需由外界供給,能引燃爆炸性混合物的最小能量為最小引燃能量。
每種爆炸性混合物在規定條件下都有一個最小引燃能量。例如氫氣為0.019mJ,二氧化硫為0.006mJ,甲烷為0.28mj等。
⑥最小引爆電流和電壓:最小引爆電流和電壓是用來秒速爆炸性混合物最小引燃能量的一種方式,因為最小引燃能量不便測量和應用,將其轉化為電流和電壓的方式就可方便應用。最小引燃電流和電壓就是在規定的實驗條件下,能點燃爆炸性混合物的最小電流值和最小電壓值,在此值以下,爆炸性混合物不能引爆。以這種方式為出發的防爆原理,可以制造處本質安全型防爆電氣設備,廣泛應用在通信、儀表、自控等弱電領域中。
⑦******實驗安全間隙:******實驗安全間隙是指在規定的實驗條件下,實驗專用球形外殼內部爆炸性混合物被引燃后,火焰通過球形外殼法蘭結合面的間隙,不能引爆球形外殼外部空間爆炸性混合物爆炸的法蘭結合面的******間隙值。利用外殼間隙尺寸的大小(間隙的長度和寬度)來控制外殼內部爆炸性混合物爆炸后不能向殼外傳播,引起殼外爆炸性氣體爆炸的原則,制造隔爆型電氣設備。