培训模块三-燃烧和火灾基本知识（二）

发布于：2020-11-10

培训模块三-燃烧和火灾基本知识（二）

培训项目1 燃烧基础知识

第二，可燃液体的引燃。液体蒸气欲形成可点燃的混合气，液体应当处在或高于它的闪点温度条件下。但由于引火源能够产生一个局部加热区，对于大多数液体即使在稍低于其闪点时，也可以引燃。另外，雾化的液体，由于其具有较大的比表面积，因此更容易被引燃。

第三，可燃气体的引燃。无论是石油化工企业生产中使用可燃气体作原料，还是日常生活中使用液化石油气、天然气作燃料，这些气体与空气混合后遇合适的引火源，不但可以燃烧，甚至可能产生爆炸。

2）自燃

①自燃的定义。可燃物在没有外部火源的作用时，因受热或自身发热并蓄热所产生的燃烧，称为自燃。

②自燃的类型。根据热源不同，自燃分为两种类型。一种是自热自燃。可燃物在没有外来热源作用的情况下，由于其本身内部的物理作用（如吸附、辐射等）、化学作用（如氧化、分解、聚合等）或生物作用（如发酵、腐败等）而产生热，热量积聚导致升温，当可燃物达到一定温度时，未与明火直接接触而发生燃烧，这种现象称为自热自燃。例如煤堆、油脂类、赛璐珞、黄磷等物质自燃就属于自热自燃。另一种是受热自燃。可燃物被外部热源间接加热达到一定温度时，未与明火直接接触就发生燃烧，这种现象叫作受热自燃。例如，油锅加热、沥青熬制过程中，受热介质因达到一定温度而着火，就属于受热自燃。自热自燃和受热自燃的本质是一样的，都是可燃物在不接触明火的情况下自动发生的燃烧。它们的区别在于导致可燃物升温的热源不同，前者是物质本身的热效应，后者是外部加热的结果。

③物质的自燃点。在规定的条件下，可燃物质产生自燃的最低温度，称为自燃点。自燃点是衡量可燃物受热升温形成自燃危险性的依据，可燃物的自燃点越低，发生火灾的危险性就越大。不同的可燃物有不同的自燃点，同一种可燃物在不同的条件下自燃点也会发生变化。

④易发生自燃的物质及自燃特点。某些物质具有自然生热而使自身温度升高的性质，物质自然生热达到一定温度时就会发生自燃，这类物质称为易发生自燃的物质。易发生自燃的物质种类较多，按其自燃的方式不同，分为以下类型：

第一类是氧化放热物质。主要包括：油脂类物质（如动植物油类、棉籽、油布、涂料、炸油渣、骨粉、鱼粉和废蚕丝等），低自燃点物质（如黄磷、磷化氢、氢化钠、还原铁、还原镍、铂黑、苯基钾、苯基钠、乙基钠、烷基铝等），其他氧化放热物质（如煤、橡胶、含油切屑、金属粉末及金属屑等）。

这类物质能与空气中的氧发生氧化放热，当散热条件不好时，物质内部就会发生热量积累，使温度上升。当达到物质自燃点时，物质就会因自燃而着火，引起火灾或爆炸。例如，含硫、磷成分较高的煤，遇水常常发生氧化反应释放热量。如果煤层堆积过高，时间过长，通风不好的话，使得缓慢氧化释放出的热量散发不出去，煤堆就会产生热量积累，从而导致煤堆温度升高，当内部温度超过60℃时，就会发生自燃。再如：烷基铝，能在常温下与空气中的氧反应放热自燃，遇空气中的水分会产生大量的热和乙烷，从而产生自燃，引起火灾。

第二类是分解放热物质。主要包括硝化棉、赛璐珞、硝化甘油、硝化棉漆片等。这类物质的特点是化学稳定性差，易发生分解而生热自燃。例如，硝化棉又称硝酸纤维素，它是由硫酸和硝酸经不同配比混合，混合的酸作用于棉纤维而制成的。强硝化棉可用于制造无烟火药，与硝化甘油混合可制造黄色炸药；弱硝化棉可用于生产涂料、胶片、赛璐珞、油墨及指甲油、人造纤维、人造革等制品。

该物质为白色或微黄色棉絮状物，易燃且具有爆炸性，化学稳定性较差，常温下能缓慢分解并放热，超过40℃时会加速分解。放出的热量若不能及时散失，就会使硝化棉温升加剧，经过一段时间的热量积累，当达到180℃时，硝化棉便发生自燃。硝化棉通常加乙醇或水作湿润剂，一旦湿润剂散失，极易引发火灾。试验表明，去除湿润剂的干硝化棉在40℃时发生放热反应，达到174℃时发生剧烈失控反应及质量损失，自燃并释放大量热量。如果在绝热条件下进行试验，去除湿润剂的硝化棉在35℃时即发生放热反应，达到150℃时即发生剧烈的分解燃烧。

第三类是发酵放热物质。主要包括植物秸秆、果实等。这类物质发生自燃的原因是微生物作用、物理作用和化学作用，它们是彼此相连的三个阶段。

第一，生物阶段。由于植物中含有水分，在适宜的温度下，微生物大量繁殖，使植物腐败发酵而放热，这种热量称为发酵热，从而导致植物温度升高。若热量散发不出去，当温度上升到70℃左右时，微生物就会死亡，生物阶段结束。

第二，物理阶段。随着环境温度的持续上升，植物中不稳定的化合物（果酸、蛋白质及其他物质）开始分解，生成黄色多孔炭，吸附蒸气和氧气并析出热，继续升温到100-130℃，可引起新的化合物不断分解炭化，促使温度不断升高。这就是物理阶段吸附生热，化合物分解炭化过程。

第三，化学阶段。当温度升到150-200℃，植物中的纤维素就开始分解、焦化、炭化，并进入氧化过程，生成的炭能够剧烈地氧化放热。温度继续升高到250-300℃时，若积热不散就会自燃着火，这就是该阶段氧化自燃的过程。例如，稻草呈堆垛状态时，因含水量较多或因遮盖不严使雨雪漏入内层，致使其受潮，并在微生物的作用下发酵生热升温，由于堆垛保温性好、导热性差，在物理作用和化学作用下，温度不断升高，当达到物质的自燃点时便会产生自燃现象。

第四类是吸附生热物质。主要包括活性炭末、木炭、油烟等炭粉末。这类物质的特点是具有多孔性，比表面积较大，表面具有活性，对空气中的各种气体成分产生物理和化学吸附，既能吸附空气生热，又能与吸附的氧进行氧化反应生热。在吸附热和氧化热共同作用下，若蓄热条件较好，就会发生自燃。例如，炭粉的挥发成分占10%-25%，燃点为200-270℃。当炭粉在制造过程中，如果不经充分散热，大量堆积到仓库，由于室内蓄热良好再加上炭粉本身产生的吸附热，则会发生自燃而引发火灾。

第五类是聚合放热物质。主要包括聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等。这类物质的特点是单体在缺少阻聚剂或混入活性催化剂、受热光照射时，会自动聚合生热。例如，聚氨酯泡沫塑料密度小，比表面积大，吸氧量多，导热系数低，不易散热。在生产过程中，原料多异氰酸酯与多元醇反应能放出热，多异氰酸酯与水反应也能放出热。而且生产用水量越大，放热就越多，越易发生自燃；多异氰酸酯用量越大，放热就越多，同样越易发生自燃，由此导致聚氨酯泡沫塑料在生产时因聚合发热而自燃。

第六类是遇水发生化学反应放热物质。主要包括活泼金属（如钾、钠、镁、钛、锆、锂、铯、钾钠合金等），金属氢化物（如氢化钾、氢化钠、氢化钙、氢化铝、四氢化锂铝等），金属磷化物（如磷化钙、磷化锌），金属碳化物（如碳化钾、碳化钠、碳化钙、碳化铝等），金属粉末（如镁粉、铝粉、锌粉、铝镁粉等），硼烷等。这类物质的特点是遇水发生剧烈反应，产生大量反应热，引燃自身或反应产物，导致火灾或爆炸发生。例如，活泼金属与水发生剧烈反应，生成氢气，并放出大量热，使氢气在局部高温环境中发生自燃，并使未来得及反应的金属发生燃烧起火或爆炸。另外，生成的氢氧化物对金属等材料有腐蚀作用，会使容器破损而泄漏造成次生灾害。

第七类是相互接触能自燃的物质。强氧化性物质和强还原性物质混后，由于强烈的氧化还原反应而自燃，由此引发火灾或者爆炸。氧化性物质包括硝酸及其盐类、氯酸及其盐类、次氯酸及其盐类、重铬酸及其盐类、亚硝酸及其盐类、溴酸盐类、碘酸盐类、高锰酸盐类、过氧化物等。还原性物质主要有炔类、胺类、醇类、醛类、醚类、苯及其衍生物、石油产品、油脂等有机还原性物质，磷、硫、锑、金属粉末、木炭、活性炭、煤等无机还原性物质。

⑤影响自燃发生的因素。主要有以下三种：

一是产生热量的速率。自燃过程中热量产生的速率很慢，若发生自燃，自燃性物质产生热量的速率就应快于物质向周围环境散热或传热的速率。当自燃性物质的温度升高时，升高的温度会导致热量产生速率的增加。

二是通风效果。自燃需要有适量的空气可供氧化，因为良好的通风条件又会造成自燃产生的热量损失，从而阻断自燃。

三是物质周围环境的保温条件。

（2）爆炸

1）爆炸的定义。在周围介质中瞬间形成高压的化学反应或状态变化，通常伴有强烈放热、发光和声响的现象，称为爆炸。

2）爆炸的分类。爆炸按照产生的原因和性质不间，分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。化学爆炸，按照爆炸物质不同，分为气体爆炸、粉尘爆炸和炸药爆炸；按照爆炸传播速率不同，又分为爆燃、爆炸和爆轰。

①物理爆炸。装在容器内的液体或气体，由于物理变化（温度、体积和压力等因素的变化）引起体积迅速膨胀，导致容器压力急剧增加，因超压或应力变化使容器发生爆炸，且在爆炸前后物质的性质及化学成分均不改变的现象，称为物理爆炸。例如，锅炉爆炸就是典型的物理爆炸，其原因是过热的水迅速蒸发出大量蒸汽，使蒸汽压力不断升高，当压力超过锅炉的耐压强度时，就会发生爆炸。再如，液化石油气钢瓶受热爆炸以及油桶或轮胎爆炸等均属于物理爆炸。物理爆炸本身虽没有进行燃烧反应，但由于气体或蒸气等介质潜藏的能量在瞬间释放出来，其产生的冲击力可直接或间接地造成火灾。

【案例3-1】2012年3月6日18时15分，辽宁省某烧烤店因液化石油气钢瓶过量充装，且将其从环境温度-0.3℃的场所放直到环境温度为20℃的场所，随着温度的升高，瓶内液体体积逐渐膨胀，使压力不断升高，当压力升高至6MPa时，超过了该钢瓶所能承受的最大允许压力，导致钢瓶发生爆炸事故，造成4人死亡、22人受伤。爆炸冲击波和火灾将烧烤店和相邻的店铺一、二层完全冲毁和烧毁。

②化学爆炸。由于物质在瞬间急剧氧化或分解（即物质本身发生化学反应）导致温度、压力增加或两者同时增加而形成爆炸，且爆炸前后物质的化学成分和性质均发生了根本的变化的现象，称为化学爆炸。化学爆炸反应速度快，爆炸时能发出巨大的声响，产生大量的热能和很高的气体压力，具有很大的火灾危险性，能够直接造成火灾，是消防工作中预防的重点。

【案例3-2】2015年8月31日23时18分，山东省某化学有限公司新建年产20000t改性型胶黏新材料联产项目二胺车间混二硝基苯装直在投料试车过程中发生重大爆炸事故，导致硝化装置殉爆，框架厂房彻底损毁，爆炸中心形成南北14.5m、东西18m、深3.2m的椭圆状锥形大坑。爆炸造成北侧苯二胺加氢装置倒塌，南侧甲类罐区带料苯储罐爆炸破裂，苯、混二硝基苯空罐倾倒变形。爆炸后产生的冲击波，造成周边建（构）筑物的玻璃受到不同程度损坏，并造成13人死亡、25人受伤，直接经济损失达4326万元。据事故调查组认定，该车间负责人违章指挥，安排操作人员违规向地面排放硝化再分离器内含有混二硝基苯的物料，混二硝基苯在硫酸、硝酸以及硝酸分解出的二氧化氮等强氧化剂存在的条件下，自高处排向一楼水泥地面，在冲击力的作用下起火燃烧，火焰炙烤附近的硝化机、预洗机等设备，使其中含有二硝基苯的物种温度升高，引起爆炸事故。

③核爆炸。由于原子核发生裂变或聚变反应，释放出核能所形成的爆炸，称为核爆炸。例如，原子弹、氢弹、中子弹的爆炸就属于核爆炸。

【案例3-3】1986年4月26日1点23分，苏联境内切尔诺贝利核电站的第四号核子反应堆发生爆炸。连续的爆炸引发了大火并散发出大量高能辐射性物质到大气层中，这些辐射尘覆盖了大面积的区域。这次灾难所释放出的辐射线剂量是“第二次世界大战“时期爆炸于广岛的原子弹的400倍以上。这场灾难总共造成经济损失大约2000亿美元，由于辐射危害严重，导致事故后3个月内有31人死亡，之后15年内有6万~8万人死亡，13.4万人遭受各种程度的辐射疾病折磨，方圆30km地区的11.5万民众被迫疏散。

④气体爆炸。物质以气体、蒸气状态发生的爆炸，称为气体爆炸。按爆炸原理不同，气体爆炸分为混合气体爆炸（指可燃气体或液体蒸气和助燃性气体的混合物在引火源作用下发生的爆炸）和气体单分解爆炸（指单一气体在一定压力作用下发生分解反应并产生大量反应热，使气态物质膨胀而引起的爆炸）。可燃气体与空气组成的混合气体遇火源能否发生爆炸，与气体中的可燃气体浓度有关。而气体单分解爆炸的发生需要满足一定的压力和分解热的要求。能使单一气体发生爆炸的最低压力称为临界压力。单分解爆炸气体物质压力高于临界压力且分解热足够大时，才能维持热与火焰的迅速传播而造成爆炸。

气体爆炸具有的主要特征：

一是现场没有明显的炸点；

二是击碎力小，抛出物块大、量少、抛出距离近，可以使墙体外移、开裂，门窗外凸、变形等；

三是爆炸燃烧波作用范围广，能烧伤人、畜呼吸道；

四是不易产生明显的烟熏；五是易产生燃烧痕迹。

【案例3-4】2017年6月5日凌晨1时左右，山东省某石化有限公司储运部装卸区的一辆液化石油气运输罐车在卸车作业过程中发生液化气泄漏，引起重大爆炸着火事故，造成10人死亡、9人受伤，直接经济损失达4468万元。经现场勘查，事故造成企业内外500m范围内的建（构）筑物及其门窗不同程度损坏。其中，控制室、机柜间、配电室、办公室、化验室、仓库等厂区内建筑物墙体断裂或坍塌，装卸区夷为平地，水泥地面被烧成琉璃状，车辆铝合金轮毂被熔融，现场到处是散落的车体、罐体、管道、零散金属构件和部件。事故罐车及周边多台车辆完全解体，装卸设施、厂内管廊、压缩机等设备设施变形烧毁，装直设备外保温全部撕开、悬挂。受运输罐车罐体爆炸飞出的残片、残骸、飞火等影响，距离装卸区爆炸中心160m处一台1000m³液化气球坍塌，180m处3台停运的液化气运输半挂车烧毁，205m处5000m³消防水罐被砸坏，312m处两台2000m³异辛烷储罐烧毁，6台1000m³液化气球罐全部过火。除此之外，周边500m以外的建筑物也受到爆炸冲击波的影响。经计算，本次事故释放的爆炸总能量为31.29t的TNT当量，产生的破坏当量为8.4t的TNT当量。

⑤粉尘爆炸。

粉尘是指在大气中依其自身重量可沉淀下来，但也可持续悬浮在空气中一段时间的固体微小颗粒。

a.粉尘的种类。粉尘按照动力性能不同，分为悬浮粉尘（又称粉尘云）和沉积粉尘（又称粉尘层）。悬浮粉尘具有爆炸危险性，沉积粉尘具有火灾危险性。粉尘按照来源不同，分为粮食粉尘、农副产品粉尘、饲料粉尘、木材产品粉尘、金属粉尘、煤炭粉尘、轻纺原料产品粉尘、合成材料粉尘八类。粉尘按性质不同，分为无机粉尘、有机粉尘和混合性粉尘。粉尘按照燃烧性能不同，分为可燃性粉尘和难燃性粉尘。