化工防火防爆技术

化工生产使用的反应器、压力容器的爆炸,以及燃烧传播速度超过音速的爆轰,都会造成破坏力极强的冲击波,冲击波超压达0.2atm时会使砖木结构建筑物部分倒塌、墙壁崩裂。如果爆炸发生在室内,压力一般会增加7倍,任何坚固的建筑物都承受不了这样大的压力。化工管道破裂或设备损坏,大量易燃气体或液体瞬间泄放,便会迅速蒸发形成蒸气云团,并且与空气混合达到爆炸下限,随风漂移。据估算,50吨易燃气体泄漏会造成直径700米的云团,

防火防爆技术（待续）

一、燃烧与燃烧条件

1、燃烧：是可燃物质（气体、液体或固体）与氧或氧化剂发生伴有放热和发光的一种激烈的化学反应。

不仅可燃物质与氧化合的反应属于燃烧，要某些情况下，没有氧参加的反应，也是燃烧，如金属钠在氯气中燃烧、炽热的铁在氯气中燃烧所发生的激烈氧化反应，并伴有光和热发生因此也是燃烧。

2、燃烧条件：燃烧三要素，

（1）有可燃物质存在（固体燃料如煤、液体燃料如汽油、气体燃料如甲烷等）。 （2）有助燃物质存在，通常的助燃物质有空气、氢、氧、氯等。

（3）有点火源（即导致燃烧的能源）的存在。如撞击、摩擦、明火、高温表面、发热自燃、绝热压缩、电火花、光和射线等。

燃烧三要素缺少任何一个，燃烧便不能发生。有时即使这三要素都存在，但其中某些条件达不到一定程度，如可燃物未达到 一定的深度、助燃物数量不够、点火源不具备足够的温度或热量，也不会发生燃烧。（如氢气在空气中的深度低于4%时，便不能点燃；一般可燃物质在含氧量低于14%的空气中不能燃烧；一根火柴点不燃一堆煤等。）

二、燃烧的过程和形式 可燃气体最易燃烧，只要达到其本身氧化分解所需要的热量，便能燃烧，燃烧速度很快。 液体可燃物在火源的作用下，首先发生蒸发，然后蒸气再氧化分解，进行燃烧。 固体燃烧物分为简单物质和复杂物质。 1.燃烧的形式

简单物质，如硫、磷等，受热后首先熔化，然后蒸发、燃烧。

复杂物质在受热时先分解成气态和液态产物，然后气态产物和液态产物的蒸气着火燃烧。

按参与燃烧反应相态的不同，燃烧可分为均一系燃烧和非均一系燃烧； 均一系燃烧指燃烧反应在同一相中进行；

非均一系燃烧指在不同相内进行的燃烧，固体的燃烧均属于非均一系燃烧。 根据可燃气体的燃烧过程不同，分

混合燃烧;将可燃气体预先同助燃剂—空气或氧气混合，然后进行的燃烧。

扩散燃烧；可燃性气体分子与助燃气体（氧）分子由于扩散，边混合边燃烧，这种形式叫做扩散燃烧。

混合燃烧反应迅速，温度高，火焰传播速度快。通常的爆炸反应即属于这一类。 蒸发燃烧，在可燃液体燃烧中，通常不是液体本身燃烧而是由液体产生的蒸气进行燃烧。这种形式的燃烧叫做蒸发燃烧。像硫磺、萘等一类可燃性固体的燃烧是先受热熔融成液体，液体再蒸发成气体而后燃烧，这类燃烧也叫蒸发燃烧。

蒸发燃烧和分解燃烧均有火焰产生，属于火焰型燃烧。当可燃固体燃烧到最后，分解不出可燃气体时，只剩下碳，此时没有可见火焰，燃烧转为表面燃烧。这种燃烧又叫均热型燃烧。金属的燃烧就是一种表面燃烧。

2.闪燃与闪点

当火焰或炽热物体接近易燃或可燃液体时，液面上的蒸气与空气混合物会发生瞬间火苗或闪光，这种现象称为闪燃。

闪点是易燃液体表面挥发出的蒸气足以引起闪燃时的最低温度。闪点与物质的浓度，物质的饱和蒸气压有关。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。

化工生产使用的反应器、压力容器的爆炸,以及燃烧传播速度超过音速的爆轰,都会造成破坏力极强的冲击波,冲击波超压达0.2atm时会使砖木结构建筑物部分倒塌、墙壁崩裂。如果爆炸发生在室内,压力一般会增加7倍,任何坚固的建筑物都承受不了这样大的压力。化工管道破裂或设备损坏,大量易燃气体或液体瞬间泄放,便会迅速蒸发形成蒸气云团,并且与空气混合达到爆炸下限,随风漂移。据估算,50吨易燃气体泄漏会造成直径700米的云团,

两种可燃液体的混合物的闪点，一般在这两种液体闪点之间，并低于这两种物质闪点的平均值。

3.自燃与自燃点

自燃是可燃物质自发着火的现象。可燃物质在没有外界为源的直接作用下，常温中自行发热，或由于物质内部的物理（如幅射、吸附等）、化学（如分解、化合）、生物（如细菌的腐败作用）反应过程所提供的热量聚积起来，使其达到自燃温度，从而发生自行燃烧。

可燃物质在没有外界火花或火焰的直接作用下能自行燃烧的最低温度称为该物质的自燃点。自燃点是衡量可燃性物质火灾危险性的又一个重要参数，可燃物的自燃点越低越易引起自燃，其火灾危险性越大。

自燃又分为受热自燃和自热自燃。

受热自燃是可燃物质在外界热源作用下，温度升高，当达到其自燃点时，即着火燃烧。在化工生产中，可燃物由于接触高温表面、加热和烧烤过度、冲击摩擦，均可导致自燃。

自热自燃的原因有氧化热、分解热、聚合热、发酵热等。自热燃烧的物质可分为四类： ⑴自燃点低的物质，如磷、磷化氢等在常温下即可自燃。

⑵遇空气、氧气会发生自燃的物质，如油脂类。浸渍在棉纱、木屑中的油脂，很容易发热自燃。又如金属粉尘及金属硫化物（像硫化铁）极易在空气中自燃。在化工厂和炼油厂里，由于有硫化物（H2S）的存在，铁制的设备和窗口易受到腐蚀而生成硫化铁，硫化铁与空气接触便能自燃。如果有可燃气体存在，则容易形成火灾和爆炸。

⑶自然分解发热物质，如硝化棉。

⑷产生聚合、发酵热的物质，如潮湿的稻草、木屑堆积在一起，由于细菌作用，产生热量，若热量不能及时散发，则温度逐渐升高，最后达到自燃点而自燃。

影响物质自燃点的因素很多。如压力、浓度、催化剂等。

压力对物质的自燃点影响大且成反比，压力越高，自燃点越低。如苯在常压下自燃点为680℃，在10个大气压下为590℃，在25个大气压下为490℃。

可燃气体与空气混合时的自燃点随其浓度的变化而变化。当混合物的比例符合该物质氧化反应的化学计算量（理论量）时，其自燃点最低。混合气体中氧的浓度增高，其自燃点降低。

活性催化剂（正催化剂）能降低物质的自燃点，而钝性催化剂（负催化剂）却能提高物质的自燃点。例如，汽油中加入的抗震剂四乙基铅，就是一种钝性催化剂。

液体和固体可燃物受热后分解并析出来的可燃气体挥发物愈多，其自燃点愈低。固体可燃物粉碎的愈细，其自燃点愈低。

一般情况下，液体密度越大，闪点越高而自燃点越低。比如下列油品的密度：汽油∠煤油∠轻柴油∠重柴油∠蜡油∠渣油，而其闪点依次升高，自燃点依次降低，

表一、几种液体燃料自燃点和闪点比较表

有机物的自燃点有以下几个特点：

⑴同系物的第一个化合物具有比其他化合物高的自燃点。同系物中自燃点随相对分子质量增加而降低，如甲烷的自燃点高于乙烷、丙烷。

化工生产使用的反应器、压力容器的爆炸,以及燃烧传播速度超过音速的爆轰,都会造成破坏力极强的冲击波,冲击波超压达0.2atm时会使砖木结构建筑物部分倒塌、墙壁崩裂。如果爆炸发生在室内,压力一般会增加7倍,任何坚固的建筑物都承受不了这样大的压力。化工管道破裂或设备损坏,大量易燃气体或液体瞬间泄放,便会迅速蒸发形成蒸气云团,并且与空气混合达到爆炸下限,随风漂移。据估算,50吨易燃气体泄漏会造成直径700米的云团,

⑵正位结构物的自燃点低于其异构物的自燃点，如正丙醇和自燃点为540℃，而异丙醇的自燃点则为620℃，

⑶饱和碳氢化合物的自燃点比与它相应的不饱和碳氢化合物的自燃点为高，如乙烯的自燃点425℃，乙烷的自燃点515℃，乙炔的自燃点305℃。

⑷苯系低碳氢化合物的自燃点高于有相同碳原子数的脂肪族碳氢化合物的自燃点，如苯（C6H6）和甲苯（C7H8）的自燃点分别高于已烷（C6H14）和庚烷（C7H16）的自燃点。

自燃点的值与测定的仪器、步骤、条件有很大关系。因此，测定的条件不同，其结果也不相同。

表二、 某些气体及液体的自燃点

（摘自《物性定数》1968年第六期（日本化学工学协会编））

表三、某些常见物品的自燃点

化工生产使用的反应器、压力容器的爆炸,以及燃烧传播速度超过音速的爆轰,都会造成破坏力极强的冲击波,冲击波超压达0.2atm时会使砖木结构建筑物部分倒塌、墙壁崩裂。如果爆炸发生在室内,压力一般会增加7倍,任何坚固的建筑物都承受不了这样大的压力。化工管道破裂或设备损坏,大量易燃气体或液体瞬间泄放,便会迅速蒸发形成蒸气云团,并且与空气混合达到爆炸下限,随风漂移。据估算,50吨易燃气体泄漏会造成直径700米的云团,

4.燃点

燃点也叫着火点，也有称之为火焰点的。可燃物被加热到超过闪点温度时，其蒸汽与空气的混合气与火焰接触即着火，并能持续燃烧五秒钟以上时的最低温度，称为该物质的燃点。在燃点温度下可燃物不只是闪燃，而是持续燃烧。一般说来，燃点比闪点高出5～20℃，但闪点在100℃以下时，二者往往是相同的。

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