火灾爆炸事故机理

【教材内容】：P175

第四章 防火防爆安全技术

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

燃烧是物质与氧化剂之间的放热反应，它通常同时释放出火焰或可见光。 2．火灾定义

《消防基本术语：第一部分》(GB5907—1986)将火灾定义为：在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。以下情况也列入火灾的统计范围；

(1)民用爆炸物品引起的火灾。

(2)易燃或可燃液体、可燃气体、蒸气、粉尘以及其他化学易燃易爆物品爆炸翱爆炸引起的火灾(地下矿井部分发生的爆炸，不列入火灾统计范围)。

(3)破坏性试验中引起非实验体燃烧的事故。

(4)机电设备因内部故障导致外部明火燃烧需要组织扑灭的事故，火灾引起其他物件燃烧的事故。

(5)车辆、船舶；飞机以及其他交通工具发生的燃烧事故、火灾由此引起的其他物件燃烧的事故(飞机因飞行事故而导致本身燃烧的除外)。

3．燃烧和火灾发生的必要条件

同时具备氧化剂、可燃物、点火源，即火的三要素。这三个要素中缺少任何一个，燃烧都不能发生或持续。获得三要素是燃烧的必要条件。在火灾防治中，阻断三要素的任何一个要素就可以扑灭火灾。

(二)燃烧和火灾过程和形式 1．燃烧过程

1页

可燃物质的聚集状态不同，其受热后所发生的燃烧过程也不同。除结构简单的可燃气体(如氢气)外，大多数可燃物质的燃烧并非是物质本身在燃烧，而是物质受热分解出的气体或液体蒸气在气相中的燃烧。

由可燃物质燃烧过程可以看出，可燃气体最容易燃烧，其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；

可燃液体首先蒸发成蒸气，其蒸气进行氧化分解后达到自燃点而燃烧。

在固体燃烧中，如果是简单物质硫、磷等，受热质首先熔化，蒸发成蒸气进行燃烧，没有分解过程；

如果是复杂物质，在受热时首先分解为气态或液态产物，其气态和液态产物的蒸气进行氧化分解着火燃烧。

有的可燃固体如焦炭等，不能分解为气态物质，在燃烧时则呈炽热状态，没有火焰产生。 可燃物质的燃烧过程包括许多吸热、放热的化学过程和传热的物理过程。在燃烧发生的整个过程中，热量通过热传导、热辐射和热对流三种方式进行传播。在凝聚相中，主要是吸热过程，而在气相燃烧中则是放热过程。大多数情况下，凝聚相中发生的过程是靠气相燃烧放出的热量来实现的，在所有反应区域内，若放热量大于吸热量，燃烧则持续进行，反之燃烧则中断。

可燃物质燃烧过程中，温度变化是很复杂的。最初一段时间，加热的大部分热量用于对燃烧物质的熔化、蒸发或分解，可燃物质的温度上升缓慢。当温度达到氧化开始温度时，可燃物质开始进行氧化反应。此时由于温度尚低，氧化反应速度不快，氧化所产生的热量还不足以抵消系统向外界的散热，此时停止加热，可燃物质温度会降低,不会发生燃烧。继续加热，温度的上升则很快，到氧化产生的热量和系统向外界散失的热量相等，温度再稍升高一点，则打破了这种平衡状态，这时即使停止加热，可燃物质温度亦会自行升高，达到某个温度，就会出现火焰并燃烧起来。因此，这个温度可视为可燃物质理论上的自燃点，是开始出现火焰的温度，即通常实际测得的自燃点。

2．燃烧形式

气态可燃物通常为扩散燃烧，即可燃物和氧气边混合边燃烧；液态可燃物．(包括受热后先液化后燃烧的固态可燃物)通常先蒸发为可燃蒸气，可燃蒸气与氧化剂发生燃烧；固态可燃物先是通过热解等过程产生可燃气体，可燃气体与氧化剂再发生燃烧。

根据可燃物质的聚集状态不同，燃烧可分为以下4种形式：

2页

(1)扩散燃烧。可燃气体(氢、甲烷、乙抉以及苯、酒精、汽油蒸气等)从管道、容器的裂缝流向空气时，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，称为扩散燃烧。

(2)混合燃烧。可燃气体和助燃气体在管道、容器和空间扩散混合，混合气体的浓度在爆炸范围内，遇到火源即发生燃烧，混合燃烧是在混合气体分布的空间快速进行的，称为混合燃烧。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，失去控制的混合燃烧往往能造成重大的经济损失和人员伤亡。

(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，称为蒸发燃烧。

(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，称为分解燃烧。

(三)火灾的分类

《火灾分类》(GB／T4968—2008)按物质的燃烧特性将火灾分为6类：

A类火灾：指固体物质火灾，这种物质通常具有有机物质，一般在燃烧时能产生灼热灰烬，如木材、棉、毛、嘛、纸张火灾等；

B类火灾：指液体火灾和可熔化的固体物质火灾，如汽油、煤油、柴油、原油、甲醇、乙醇、沥青、石蜡火灾等；

C类火灾：指气体火灾，如煤气、天然气、甲烷、乙烷、丙烷、氢气火灾等； D类火灾：指金属火灾，如钾、钠、镁，钦、错、锉、铝镁合金火灾等； E类火灾：指带电火灾，是物体带电燃烧的火灾，如发电机、屯缆、家用电器等； F类火灾：指烹饪器具内烹饪物火灾，如动植物油脂等。

2．按照一次火灾事故造成的人员伤亡、受灾户数和财产直接损失金额，火灾划分为3类： (1)具有以下情况之一的为特大火灾：死亡10人以上(含本数；下同)；重伤20人以上；死亡、重伤20人以上；受灾户数50户以上；烧毁财物损失100万元以上。

(2)具有以下情况之一的为重大火灾：死亡3人以上；重伤10人以上；死亡、重伤10人以上；受灾户30户以上；烧毁财产损失30万元以上。

(3)不具有前商项情形的燃烧事故，为一般火灾。

(四)火灾基本概念及参数 1．闪燃

3页

可燃物表面或可燃液体上方在很短时间内重复出现火焰一闪即灭的现象。闪燃往往是持续燃烧的先兆。

2．阴燃

没有火焰和可见光的燃烧。 3．爆燃

伴随爆炸的燃烧波，以亚音速传播。 4，自燃

是指可燃物在空气中没有外来火源的作用下，靠自热或外热而发生燃烧的现象。根据热源的不同，物质自燃分为自热自燃和受热自燃两种。

5．闪点

在规定条件下，材料或制品加热到释放出的气体瞬间着火并出现火焰的最低温度。闪点是衡量物质火灾危险性的重要参数。一般情况下闪点越低，火灾危险性越大。

6．燃点

在规定的条件下，可燃物质产生自燃的最低温度。燃点对可燃固体和闪点较高的液体具有重要意义，在控制燃烧时，需将可燃物的温度降至其燃点以下。一般情况下燃点越低，火灾危险性越大。

7．自燃点

在规定条件下，不用任何辅助引燃能源而达到引燃的最低温度。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。一般情况下，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，自燃点则依次降低。

8．引燃能、最小点火能

引燃能是指释放能够触发初始燃烧化学反应的能量，也叫最小点火能，影响其反应发生的因素包括温度、释放的能量、热量糊加热时间。

9．着火延滞期(诱导期)

对着火延滞期时间一般有下列2种描述：着火延滞期时间指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；混合气着火前自动加热的时间称为诱导期，在燃烧过程中又称为着火延滞期或着火落后期，单位用ms表示 。

(五)典型火灾的发展规律

通过对大量的火灾事故的研究分析得出，典型火灾事故的发展分为初起期(冒烟、阴燃)、

4页

发展期(轰燃就发生在这一阶段)、最盛期(通风控制火灾)、减弱期()和熄灭期()。

初起期是火灾开始发生的阶段，这一阶段可燃物的热解过程至关重要，主要特征是冒烟、阴燃；

发展期是火势由小到大发展的阶段，下般采用T平方特征火灾模型来简化描述该阶段非稳态火灾热释放速率随时间的变化，即假定火灾热释放速率与时间的平方成正比，轰燃就发生在这一阶段；

最盛期的火灾燃烧方式是通风控制火灾，火势的大小由建筑物的通风情况决定；熄灭期是火灾由最盛期开始消减直至熄灭的阶段，熄灭的原因可以是燃料不足、灭火系统的作用等。

由于建筑物内可燃物、通风等条件的不同，建筑火灾有可能达不到最盛期，而是缓慢发展后就熄灭了。典型的火灾发展过程如图4—1所示。

(六)燃烧机理

燃烧作为一种化学反应，对反应物的组分浓度、引燃能的大小及反应的温度和压力均有一定的要求。在这些情况下，若可燃物没有达到一定浓度，或氧化剂的量不足，或引燃能不够大，燃烧反应也不会发生。例如，氢气在空气中的浓度低于4％时便不能点燃，当空气中氧气含量低于14％时常见可燃物不会燃烧，而一根火柴的能量不足以点燃大煤块。

实际上，当可燃物和氧化剂开始发生燃烧后，为了使化学反应能够持续下去，反应区内还必须能够不断生成活性基团。因为可燃物，与氧化剂之间的反应不是直接发生的，而是经过生成活性基团和原子等中间物质，通过链反应进行。如果除去活性基团，链反应中断，连续的燃烧也会停止。

1．活化能理论

物质分子间发生化学反应。首要的条件是相互碰撞。在标准状态下，单位时间、单位体积内气体分子相互碰撞约102a次。但相互碰撞的分子不一定发生反应，而只有少数具有一定能量的分子相互碰撞才会发生反应，这种分子称为活化分子。活化分子所具有的能量要比普通分子高，这一能量超出值可使分子活化并参加反应。使普通分子变为活化分子所必需的能量称为活化能。

气体分子总是按直线轨迹不断地运动，其运动速度取决于温度；温度越高。气体分子运动

5页

越快，反之，温度越低，气体分子运动也越慢。在任一气流中，都有大量的气体分子，当它们进行无规律运动时，许多分子会互相碰撞、弹开和改变方向，随着气体温度和能级的提高，这些碰撞会变得更加频繁和剧烈。

2．过氧化物理论

气体分子在各种能量(例如热能、辐射能、电能、化学反应能等)作用下可被活化。在燃烧反应中，首先是氧分子在热能作用下活化，被活化的氧分子形成过氧键—0—0—，这种基团加在被氧化物的分子上成为过氧化物。此种过氧化物是强氧化剂，不仅能氧化形成过氧化物的物质，而且也能氧化其他较难氧化的物质。例如在氢和氧的反应中，先生成过氧化氢，而后过氧化氢再与氢反应生成H2O；其反应式如下：

H2+O2=H2O2 H2O2+H2=2H2O

有机过氧化物，通常可看作是过氧化氢H—O—O—H的衍生物，即其中有一个或两个氢原子被烷基所取代而生成R—O—O—H。所以过氧化物是可燃物质被氧化的最初产物，是不稳定的化合物，能在受热、撞击、摩擦等情况分解甚至引起燃烧或爆炸。如蒸馏乙醚的残渣中，常由于形成过氧化醚(C2H5—O—O—C2H5)而引起自燃或爆炸。

烃类氧化时是以破坏氧的一个键而不是破坏氧的两个键而进行的，因为要同时破坏两个氧的键需489kj的能盛，而破坏一个键只需要293～334KJ的能量。因此，烃类氧化首先生成的是烃的过氧化物或过氧化物自由基R－O－0－，而过氧化物也会分解为自由基。随着自由基的产生，反应具有链反应性质，因而可以自动延续并且由于出现分支而自动加速。整个燃烧前的氧化过程是一连串有自由基参加的链反应。

3．链反应理论

根据上述原理，一个活化分子(基)只能与一个分子起作用。但为什么在知道氯化氢的反应过程中，引入一个光子能生成十万个氯化氢分子呢?这就是由于连锁反应(链反应)的结果。链式反应理论也称连锁反应理论。该理论认为：气态分子之间的作用，不是两个分子直接作用生成最后产物，而是活性分子先离解成自由基(游离基)，然后自由基与另一分子作用产生一个新的自由基，新基又与分子反应生成另上新基......如此延续下去形成一系列的反应，直至反应物耗尽或因某种因素使链中断而造成反应终止。

链反应通常分直链反应与支链反应两种。直链反应的基本特点是：每个自由基与其他分子反应后只生成一个新自由基。氯与氢的反应就是典型的直链反应，其主要反应式如下：

CI2+hr(光量子)→2CI· 链的引发 CI·+H2→HCI+H· 链的发展 H·+CI2→HCI+CI· 链的传递

6页

CI·+H2→HCI+H· H·+CI2→HCI+CI· 依次类推 C1·+C1·=C12 H·+H·=H2

支链反应是指在反应中一个游离基能生成一个以上的新的游离基，如氢和氧的连锁反应属于此类反应，其反应历程为：

H2+O2=20H· OH·+H2=H20+H·

链式反应一般可以分为链的引发，链的发展(含链的传递)及链的终止三个阶段。 (1)引发阶段，需有外界能量(如本例中的光子，其他加热、催化，射线照射等)使分子键破坏生成第一批自由基，使链反应开始。

(2)发展阶段，自由基很不稳定，易与反应物分子作用生成燃烧产物分子和新的自由基，使链式反应得以持续下去。

(3)终止阶段，自由基减少、消失，使链反应终止。造成自由基消失的原因有：自由基相互碰撞生成分子卜自由基撞击器壁将能量散失或被吸附等。在压力较高时，以前者为主；压力较低时，则以后者为主。

二、爆炸

(一)爆炸及其分类

广义地讲，爆炸是物质系统的一种极为迅速的物理的或化学的能量释放或转化过程，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。在这种释放和转化的过程中，系统的能量将转化为机械功以及光和热的辐射等。

一般说来，爆炸现象具有以下特征： ·爆炸过程高速进行；

·爆炸点附近压力急剧升高，多数爆炸伴有温度升高； ·发出或大或小的响声；

·周围介质发生震动或邻近的物质遭到破坏。 爆炸最主要的特征是爆炸点及其周围压力急剧升高。

爆炸可以由不同的原因引起，但不管是何种原因引起的爆炸，归根结底必须有一定的能量。按照能量的来源，爆炸可分为三类：物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。

按照爆炸反应相的不同，爆炸可分为以下3类。

7页

1．气相爆炸

包括可燃性气体和助燃性气体混合物的爆炸；气体的分解爆炸；液体被喷成雾状物在剧烈燃烧时引起的爆炸，称喷雾爆炸；飞扬悬浮于空气中的可燃粉尘引起的爆炸等。

2．液相爆炸

包括聚合爆炸、蒸发爆炸以及由不同液体混合所引起的爆炸。例如硝酸和油脂，液氧和煤粉等混合时引起的爆炸；熔融的矿渣与水接触或钢水包与水接触时，由于过热发生快速蒸发引起的蒸汽爆炸等。液相爆炸举例见表4--2。

3．固相爆炸

包括爆炸性化合物及其他爆炸性物质的爆炸(如乙炔铜的爆炸)；导线因电流过载，由于过热，金属迅速气化而引起的爆炸等。固相爆炸举例见表4--2。

类别 混合气体爆炸 爆炸机理 举例 可燃性气体和助燃气体以适当的浓度混合，由 空气和氢气、丙烷、乙醚等混于燃烧波或爆炸的传播而引起的爆炸 合气的爆炸 气体的分解爆炸 单一气体由于分解反应产生大量的反应热引起 乙炔、乙烯、氯乙烯等在分解的爆炸 时引起的爆炸 粉尘爆炸 空气中飞散的易燃性粉尘，由于剧烈燃烧引起空气中飞散的铝粉、镁粉、亚的爆炸 麻、玉米淀粉等引起的爆炸 喷雾爆炸 空气中易燃液体被喷成雾状物，在剧烈的燃烧油压机喷出的油雾、喷漆作业引时引起的爆炸 起的爆炸

爆炸过程表现为两个阶段：在第一阶段中，物质的(或系统的)潜在能以一定的方式转化为强烈的压缩能；第二阶段，压缩物质急剧膨胀，对外做功，从而引起周围介质的变化和破坏。

8页

不管由何种能源引起的爆炸，它们都同时具备两个特征，即能源具有极大的密度和极大的能量释放速度。

(二)爆炸破坏作用 1．冲击波

爆炸形成的高温、高压、高能量密度的气体产物，以极高的速度向周围膨胀，强烈压缩周围的静止空气，使其压力、密度和温度突跃升高，像活塞运动一样推向前进，产生波状气压向四周扩散冲击。这种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的大小有关，与建筑物的坚固程度及其与产生冲击波的中心距离有关。

2．碎片冲击

爆炸的机械破坏效应会使容器、设备、装置以及建筑材料等的碎片，在相当大的范围内飞散而造成伤害。碎片的四处飞散距离一般可达数十道到数百米。

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。例如，某市的亚麻发生麻尘爆炸时，有连续三次爆炸，结果在该市地震局的地震检测仪上，记录子在7s之内的曲线上出现有三次高峰。在爆炸波及的范围内，这种地震波会造成建筑物的震荡、开裂、松散倒塌等危害。

4．次生事故

发生爆炸时，如果车间、库房(如制氢车间、汽油库或其他建筑物)里存放有可燃物，会造成火灾；高空作业人员受冲击波或震荡作用，会造成高处坠落事故；粉尘作业场所轻微的爆炸冲击波会使积存在地面上的粉尘扬起，造成更大范围的二次爆炸等。

可燃气体爆炸、爆炸浓度极限

【教材内容】：P182

(三)可燃气体爆炸 1．分解爆炸性气体爆炸

某些气体如乙炔、乙烯、环氧乙烷等，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。除上述气体外，分解爆炸性气体还有臭氧、联氨、丙二烯、甲基乙炔、乙烯基乙炔、一氧化氮、二氧化氮、氰化氢、四氟乙烯等。

分解爆炸性气体在温度和压力的作用下发生分解反应时，可产生相当数量的分解热，这为爆炸提供了能量。一般说来，分解热在80KJ·mol-1，以上的气体，在一定条件(温度和压力)

9页

下遇火源即会发生爆炸。分解热是引起气体爆炸的内因，一定的温度和压力则是外因。

以乙炔为例，当乙炔受热或受压时，容易发生聚合、加成、取代或爆炸性分解等反应。当温度达到200—300℃时，乙炔分子开始发生聚合反应，形成较为复杂的化合物(如苯)并放出热量，参见下式。

3C2H2=C6H6+630J·mol-1

放出的热量使乙炔温度升高，又加速了聚合反应，放出更多的热量??如此循环下去，当温度达到700℃时，未聚合的乙炔就会发生爆炸性分解，碳与氢元素化合为乙炔时需要吸收大量热量，当乙炔分解时则放出这部分热量，分解时生成细微固体碳及氢气，参见下式。

C2H2=2C+H2+226.04J·mol-1

如果乙炔分解是在密闭容器(如乙炔储罐、乙炔发生器或乙炔瓶等)内发生的，则由于温度的升高，使压力急剧增大10～13倍而引起爆炸。由此：可知，如果在此过程中能设法及时导出大量的热，则可避免分解爆炸的发生。

乙炔是常见的分解爆炸气体，因火焰、火花引起分解爆炸情况较多，也有因开关阀门所伴随的绝热压缩产生热量或其他情况下发火爆炸的案例。当乙炔压力较高时，应加入氮气等惰性气体加以稀释。此外。乙炔易与铜、银、汞等重金属反应生成爆炸性的乙炔盐，这些乙炔盐只需轻微的撞击便能发生爆炸而使乙炔着火。如某化工厂一个乙炔发生器出气接头损坏后，焊工用紫铜做成接头使用；一次因出气孔被堵塞，工人用铁丝去捅，捅时发生爆炸，该工人当场被炸死。经调查确认事故原因是由于铁丝与接头出气孔内壁的乙炔铜相互摩擦，引起乙炔铜分解爆炸。所以为防止乙炔分解爆炸，安全规程中规定：不能用含铜量超过70％的铜合金制造盛乙炔的容器；在用乙炔焊接时，不能使用含银焊条。

分解爆炸的敏感性与压力有关。分解爆炸所需的能量，随压力升高而降低。在高压下较小的点火能量就能引起分解爆炸，而压力较低时则需要较高的点火能量才能引起分解爆炸，当压力低于某值时，就不再产生分解爆炸，此压力值称为分解爆炸的极限压力(临界压力)。

乙烯分解爆炸所需的发火能比乙炔的要大，所以低压下未曾发生过事故，但用高压法工艺制造聚乙烯时。由于压力高达200MPa以上，分解爆炸事故却屡有发生。

环氧乙烷分解爆炸的临界压力为40kPa,所以对环氧乙烷的生产与储运都要严加小心。 2．可燃性混合气体爆炸

一般说来；可燃性混合气体与爆炸性混台气体难以严格区分。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。那么决定反应速度的条件是什么呢?

燃烧反应过程一般可以分为三个阶段

10页

(1)扩散阶段。可燃气分子和氧气分子分别从释放源通过扩散达到相互接触。所需时间称为扩散时间；

(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。

三段时间相比；扩散阶段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。

例如：煤气由管道喷出后在空气中燃烧，是典型的扩散燃烧。如图4---2所示。火焰的明亮层是扩散区，火焰中心发暗的锥形空间叫燃料锥。空气中的氧分子由火焰外围空间向内扩散，煤气分子由燃料锥向：外扩散，煤气分子与氧分子在扩散区相遇，完成化学反应。由于化学反应速度比扩散速度快得多，没有多余的氧气分子窜入燃料管道口内，煤气分子也不能逃出扩散区而散到外部空间，所以火焰只能在管道口附近平稳燃烧。这时火焰传播速度较低，一般不到0．5m·s-1

如果煤气和空气一定比例混合均匀，那么燃烧反应的扩散阶段在点燃前已经完成，此时整个空间充满子预混气，一遇火源，整个空间立目燃烧起来，由于反应速度很快，热量来不及散失，温度急剧上升，气体因高热而急剧膨胀，即形成爆炸。 如图4--3所示。爆炸时火焰传播速度每秒可达几十至几百米。

在工业生产及日常生产中，很多爆炸事故都是由可燃气体与空气形成爆炸性混合物引起的。如可燃气体从工艺装置、设备管线泄漏到空气中；或空气渗入存有可燃气体的设备管线中，都会形成爆炸性混合物，遇到点火源就会发生爆炸事故。，这类爆炸事故应当作为预防工作的重点。

3.爆炸反应历程

许多可燃混合气的爆炸可以用热着火机理解释，燃烧和爆炸都是可燃物与氧化物之间的化

11页

学反应，当系统的温度升高到一定程度时，反应的速度将迅速加快，于是便引起了燃烧和爆炸。不过有一些爆炸现在用热着火理论是无法解释的，而根据着火的链式反应理论则可以给出合理的说明。至于什么情况下发生热反应，什么情况下发生链式反应，需根据具体情况而定，甚至同一爆炸性混合物在不同条件下有时也会有所不同。图4--4所示为氢和氧按完全反应的浓度(2H2+O2)组成的混合气发生爆炸的温度和压力区间。从图中可以看出，当压力很低且温度不高时(如在温度500℃和压力不超过200 Pa时)，由于游离基很容易扩散到器壁上销毁，此时连锁中断速度超过支链产生速度，因而反应进行较慢，混合物不会发生爆炸；当温度为500℃，压力升高到200Pa和6666 Pa之间时(如图中的a和b点之间)，由于产生支链速度大于销毁速度，链反应很猛烈，就会发生爆炸；当压力继续提高，超过b点(大于6666 Pa)以后，由于混合物内分子的浓度增高，容易发生链中断反应，致使游离基销毁速度又超过链产生速度，链反应速度趋于缓和，混合物又不会发生爆炸了。

图4--4中a和b点时的压力，即200Pa和6666 Pa，分别是混合物在低限和爆炸高限。随着温度增加，爆炸极限会变宽。

（四）物质爆炸浓度极限

12页

1.爆炸极限的基本理论及其影响因素

爆炸极限是表征可燃气体、蒸汽和可燃粉尘危险性的主要示性数。当可燃性气体、蒸气或可燃粉尘与空气(或氧)在一定浓度范围内均匀混合，遇到火源发生爆炸的浓度范围称为爆炸浓度极限，简称爆炸极限。

将这一浓度范围的混合气体(或粉尘)称作爆炸性混合气体(或粉尘)。可燃性气体、蒸气的爆炸极限一般用可燃气体或蒸气在混合气体中的所占体积分数来表示；可燃粉尘的爆炸极限是以在混合物中的质量浓度(g／m3)来表示。

可燃性气体的体积分数及质量浓度比在20℃时的换算公式如下： L 1000M 273 M

Y = ——×————×———— = L× —— （4—1） 100 22.4 273+20 2.4 式中L——体积分数， Y——质量浓度，g／m3。

M——可燃性气体或蒸气的相对分子质量；

22.4——标准状态下(0℃，l atm) l mol物质气化时的体积。

例如，某空气中甲烷气体的体积浓度是10%，则换算为质量浓度为：

Y = L×M/2.4 = 10×16/2.4 = 66.67 g／m3

把能够爆炸的最低浓度称作爆炸下限；能发生爆炸的最高浓度称作爆炸上限。用爆炸上限与下限浓度之差与爆炸下限浓度之比值表示其危险度H，即：

H = (L上—L下)/ L下 或 H = (Y上—Y下)/ Y下 (4—2) 例如，甲烷气体的危险度为：

H 甲烷 = (L甲烷上—L甲烷下)/ L甲烷下 =（15－4.9）/4.9 = 2.06 乙炔气体的危险度为：

H 乙炔 = (L乙炔上—L乙炔下)/ L乙炔下 =（80－2.55）/2.55 = 30.37

一般情况下，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。 可燃性气体、蒸气或粉尘在爆炸极限范围内，遇到热源(明火或温度)，火焰瞬间传播于整个混合气体(或混合粉尘)空间化学反应速度极快，同时释放大量的热，生成很多气体，气体受热膨胀，形成很高的温度和很大的压力，具有很强的破坏力。

13页

可燃性气体、蒸气或粉尘爆炸极限的概念可以用热爆炸理论来解释。当可燃性气体、蒸气或粉尘的浓度小于爆炸下限时，由于在混合物中含有过量的空气，过量空气的冷却作用及可燃物浓度的不足，导致系统得热小于失热，反应不能延续下去；同样，当可燃性气体(或粉尘)的浓度大于爆炸上限时，则会有过量的可燃物，过量的可燃物不仅因缺氧而不能参与反应、放出热量，反而起冷却作用，阻止了火焰的蔓延。当然，也还有爆炸上限达100％的可燃气体和蒸气(如环氧乙烷、硝化甘油等)，可燃性粉尘(如火炸药粉尘)。这类物质在分解时会自身供氧，使反应持续进行下去。随着气体压力和温度的升高，越容易引起分解爆炸。

爆炸极限值不是一个物理常数，它是随实验条件的变化而变化，在判断某工艺条件下的爆炸危险性时，需根据危险物品所处的条件来考虑其爆炸极限，如在火药、起爆药、炸药烘干工房内可燃蒸气的爆炸极限与其他工房在正常温度下的极限是不一样的，在受压容器和在正常压力下的爆炸极限亦有所不同；其他因素如点火源的能量，容器的形状、大小，火焰的传播方向，惰性气体与杂质的含量等均对爆炸极限有影响。 （1）温度的影响

混合爆炸气体的初始温度越高，爆炸极限范围越宽(越宽危险性越大)，则爆炸下限降低，上限增高，爆炸危险性增加。这是因为在温度增高的情况下，活化分子增加，分子和原子的动能也增加，使活化分子具有更大的冲击能量，爆炸反应容易进行，使原来含有过量空气(低于爆炸下限)或可燃物(高于爆炸上限)而不能使火焰蔓延的混合物浓度变成可以使火焰蔓延的浓度，从而扩大了爆炸极限范围。例如丙酮的爆炸极限受温度影响的情况见表4—3。 （2）压力的影响

混合气体的初始压力对爆炸极限的影响较复杂，在0.1～2.0 MPa的压力下，对爆炸下限影响不大，对爆炸上限影响较大；当大于2.0 MPa时，爆炸下限变小，爆炸上限变大，爆炸范围扩大。这是因为在高压下混合气体的分子浓度增大，反应速度加快，放热量增加，且在高气压下，热传导性差，热损失小，有利于可燃气体的燃烧或爆炸。甲烷混合气初始压力对爆炸极限的影响见表4 —4。

值得重视的是当混合物的初始压力减小时，爆炸极限范围缩小，当压力降到某一数值时，则会出现下限与上限重合，这就意味着初始压力再降低时，不会使混合气体爆炸。把爆炸极限范围缩小为零的压力称为爆炸的临界压力。甲烷在3个不同的初始温度下，爆炸极限随压力下降而缩小的情况如图4—5所示。因此，密闭设备进行减压操作对安全是有利的。

3．惰性介质的影响

若在混合气体中加入惰性气体(如氮、二氧化碳、水蒸气、氩、氦等)，随着惰性气体含量的增加，爆炸极限范围缩小。当惰性气体的浓度增加到某一数值时，使爆炸上下限趋于一致，使混合气体不发

14页

生爆炸。这是因为加入惰性气体后，使可燃气体的分子和氧分子隔离，它们之间形成一层不燃烧的屏障，而当氧分子冲击惰性气体时，活化分子失去活化能，使反应键中断。若在某处已经着火，则放出热量被惰性气体吸收，热量不能积聚，火焰不能蔓延到可燃气分子上去，可起到抑制作用。惰性气体氩、氦，阻燃性气体CO2及水蒸气、四氯化碳的浓度对甲烷气体爆炸极限的影响如图4—6所示。

由图4—6可知混合气体中惰性气体浓度的增加，使空气的浓度相对减少，在爆炸上限时，可燃气体浓度大，空气浓度小，混合气中氧浓度相对减少，故惰性气体更容易把氧分子和可燃性气体分子隔开，对爆炸上限产生较大的影响，使爆炸上限剧烈下降。同理混合气体中氧含量的增加，爆炸极限范围扩大，尤其对爆炸上限提高得更多。可燃气体在空气中和纯氧中的爆炸极限范围比较见表4—5。

表4—5可燃气体在空气和纯氧中的爆炸极限范围

物质名称 在空气中的爆炸极限／％ 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 乙烯 乙炔 4.9～15 3～15 2.1～9.5 1.5～8.5 2.75～34 1.53～34 10.1 12.0 7.4 7.0 31.25 79.7

范围 在纯氧的爆炸极限／％ 5～61 3～66 2.3～55 1.8～49 3～80 2.8～9.3 范围 56.0 63.0 52.7 47.8 77.0 90.2 15页

氢 氨 一氧化碳 4～75 15～28 12～74.5 71.0 13.0 62.5

4～95 13.5～79 15.5～94 91.0 65.5 78.5 4．爆炸容器对爆炸极限的影响

爆炸容器的材料和尺寸对爆炸极限有影响，若容器材料的传热性好，管径越细，火焰在其中越难传播，爆炸极限范围变小。当容器直径或火焰通道小到某一数值时，火焰就不能传播下去，这一直径称为临界直径或最大灭火间距。如甲烷的临界直径为0.4～0.5mm，氢和乙炔为0.1～0.2 mm。目前一般采用直径为50 mm的爆炸管或球形爆炸容器。

5．点火源的影响

当点火源的活化能量越大，加热面积越大，作用时间越长，爆炸极限范围也越大。图4—7是电点火能量对甲烷、空气混合气体爆炸极限的影响。从图中可以看出，当火花能量达到某一值时，爆炸极限范围受点火能量的影响较小，如图4—7中，当点火能量为l0J时，其爆炸极限范围趋于稳定值，为6％～15％。所以，一般情况下，爆炸极限均在较高的点火能量下测得，如测甲烷与空气混合气体的爆炸极限时，用10J以上的点火能量，其爆炸极限为5％～15％。

【例题】：以下有关爆炸极限影响因素说法错误的是（ ） 。 A. 混合爆炸气体的初始温度越高，爆炸极限范围越宽

B. 当混合气体的初始压力小于2.0 MPa时，爆炸下限变小，爆炸上限变大，爆炸范围扩大 C. 随着惰性气体含量的增加，爆炸极限范围缩小

16页

D. 点火源的活化能量越大，爆炸极限范围也越大

【答案】：B (当大于2.0 MPa时，爆炸下限变小，爆炸上限变大，爆炸范围扩大)

(二)爆炸反应浓度、爆炸温度和压力的计算 1．爆炸完全反应浓度计算

爆炸混合物中的可燃物质和助燃物质完全反应的浓度也就是理论上完全燃烧时在混合物中可燃物的含量，根据化学反应方程式可以计算可燃气体或蒸气的完全反应浓度。现举例如下：

[例]求乙炔在氧气中完全反应的浓度。 [解]写出乙炔在氧气中的燃烧反应式： 2C2H2+502 = 4C02+2H20+Q

根据反应式得知，参加反应物质的总体积为2+5 = 7。若以7这个总体积为100，则2个体积的乙炔在总体积中占：

Xo = 2/7 = 28．6％

答：乙炔在氧气中完全反应的浓度为28．6％。

可燃气体或蒸气的化学当量浓度，也可用以下方法计算。

燃气体或蒸气分子式一般用CαHβOγ表示，设燃烧1 mol气体所必需的氧的物质的量为n，则燃烧反应式可写成：

CαHβOγ+ nO2 → 生成气体

如果把空气中氧气的浓度取为20．9％，则在空气中可燃气体完全反应的浓度x(％)一般可用下式表示：

又设在氧气中可燃气体完全反应的浓度为 X0(％)，即：

式(2—4)和式(2—5)表示出X和X。与n或2n之间的关系(2n表示反应中氧的原子数)。 在完全燃烧的情况下，燃烧反应式为： CαHβOγ+ nO2 →αCO2 + 1/2βH2O

17页

式中2n = 2α+1/2β-γ，对于石蜡烃β=2a+2。因此，2n = 3a+1-γ。根据2n的数值，从表中可直接查出可燃气体或蒸气在空气(或氧气)中完全反应的浓度。

[例]试分别求H2、CH3OH、C3H8、C6H6在空气中和氧气中完全反应的浓度。 [解] (1)公式法：

(2)查表法：根据可燃物分子式，用公式2n = 2α+1/2β-γ，求出其2n值。由2n数值，直接从表4—6中分别查出它们在空气(或氧)中完全反应的浓度。

由式2n = 2α+1/2β-γ，依分子式分别求出2n值如下： H2 2n=1 CH30H 2n=3 C3H8 2n=10 C6H6 2n=15

由2n值直接从表2--4分别查出它们的X和Xo值： X(H2)=29.5％ X。(H2)=66.7％ X(CH30H)=12％ X。(CH30H)=40％ X(C3H8)=4％ X。(C3H8)=16．7％ X(C6H6)=2．7％ X。(C6H6)=11.76％ 表4—6可燃气体(蒸气)在空气和氧气中完全反应的浓度

18页

完全反应的浓度／ 在空气中 20.9 氧分子数 氧原子数2n X = ———— % 0.209+ n 1 0.5 1.0 1.5 2.0 2 2.5 3.0 3.5 4.0 3 4.5 5.0 5.5 6.0 4 6.5 7.0 7.5 8.0 5 8.5 9.0 45.5 29.5 11.8 17.3 14.3 12.2 10.7 9.5 8.5 7.7 7.1 6.5 6.1 5.6 5.3 5.0 4.7 4.5

在氧气中 100 X0 = —— % 可燃物举例 1+n 80.0 66.7 57.2 50.0 44.5 40.0 36.4 33.3 30.8 28.6 26.7 25.0 23.5 22.2 21.1 20.0 19.0 18.2 氧气、一氧化碳 甲醇、二硫化碳甲烷、醋酸 乙炔、乙醛 乙烷、乙醇 氯乙烷 乙烷、甲酸乙酯、丙酮 丙烯、丙醇 丙烷、乙酸乙酯 19页

9.5 10.0 6 10.5 11.0 11.5 12.0 7 12.5 13.0 13.5 14.0 8 14.5 15.0 15.5 16.0 9 16.5 17.0 17.5 18.0 10 18.5 19.0 19.5 20.0

4.2 4.0 3.23 3.72 3.50 3.36 3.23 3.10 3.00 2.89 2.80 2.70 2.62 2.54 2.47 2.39 2.33 2.26 2.20 2.15 2.10 2.05 17.4 16.7 16.0 15.4 14.8 14.3 13.8 13.3 12.9 12.5 12.12 11.76 11.42 11.10 10.81 10.52 10.26 10.0 9.76 9.52 9.30 9.09 甲苯胺 己烷、丙酸丁酯 甲基环己醇 苯甲醇、甲酚 环己烷、庚烷 澳苯、氯苯 苯、戊醇 戊烷、乙酸丁酯 丁烷、甲酸丁酯 二氯苯 丁酮 乙醚、丁烯、丁醇

爆炸极限计算、粉尘爆炸

3. 爆炸极限计算

（1）爆炸上限和下限的计算

1)根据完全燃烧反应所需氧原子数，估算碳氢化合物的爆炸下限和上限，其经验公式如下：

20页

式中L下 ——碳氢化合物的爆炸下限； L上——碳氢化合物的爆炸上限；

N——每摩尔可燃气体完全燃烧所需氧原子数。 [例]试求乙烷在空气中的爆炸下限和上限。 [解]写出乙烷的燃烧反应式，求出N值： C2H6+3.502 = 2C02+2H20 则N = 7。

将N值分别代入式(4—7)及式(4—8)，得；

【例题】．根据经验公式

计算乙烷在空气中的爆炸下限和上限分别是（ ）。 A．3.38% 10.7% B．5.38% 21.7% C．10.7% 21.38% D．3.0% 15.0% 【答案】A

乙烷在空气中的爆炸下限浓度为3．38％，爆炸上限浓度为10．7％。

实验测得乙烷的爆炸下限为3．0％，爆炸上限为12．5％，对比上述估算结果，可知用此方法估算的爆炸上限值小于实验测得的值。

21页

2)根据爆炸性混合气体完全燃烧时摩尔分数，确定有机物的爆炸下限及上限。计算公式如下：

式中X。为可燃气体摩尔分数，也就是完全燃烧时在混合气体中该可燃气体的含量。 （2）多种可燃气体组成的混合物的爆炸极限计算

由多种可燃气体组成爆炸性混合气体的爆炸极限，可根据各组分的爆炸极限进行计算。其计算公式如下：

式中 Lm——爆炸性混合气的爆炸极限，％； L1、L2、L3——组成混合气各组分的爆炸极限，％； V1、V2、V3——各组分在混合气中的浓度，％。 V1+ V2+ V3+? = 100％

例如，某种天然气的组成如下：甲烷80％，乙烷15％，丙烷4％，丁烷1％。各组分相应的爆炸下限分别为5％，3.22％，2.37％和1.86％，则天然气的爆炸下限为；

将各组分的爆炸上限代入式(4一11)，可求出天然气的爆炸上限。

式(4一14)用于煤气、水煤气、天然气等混合气爆炸极限的计算比较准确，而对于氢与乙烯、氢与硫化氢、甲烷与硫化氢等混合气及一些含二硫化碳的混合气体，计算的误差较大。 3．含有惰性气体组成混合物的爆炸极限计算

如果爆炸性混合气体中含有惰性气体如氮、二氧化碳等，计算爆炸极限时，可先求出混合物中由可燃气体和惰性气体分别组成的混合比，再从图4—8和图4—9中找出它们的爆炸极限，并分别代入式(4—11)中求得。

22页

[例]求某回收煤气的爆炸极限，其组分为：CO 58％，C02 19.4％，N2 20.7％，02 0.4％，H2 1.5％。 [解]将煤气中的可燃气体和惰性气体组合为两组： (1)C0和C02，即58(C0)+19．4(C02) = 77．4％(C0+ C02) 其中， 惰性气体／可燃气体 = C02／C0 = 19．4／58 = O．33 由图4—8中查得， L上 =70％， L下= 17％。 (2)N2和H2，即1.5(H2)+ 20.7(N2)= 22．2％(N2+H2) 其中， 惰性气体／可燃气体 = N2／H2 =20.7／1.5 = 13.8 从图4 —8查得 L上 = 76％，L下 = 64％ 将上述数据代入式(4—11)即可求得煤气的爆炸极限：

1

L下 = ———————————— = 20.3 %

0.774/17 + 0.222/64

1

L上 = ———————————— = 71.5 %

0.774/70 + 0.222/76

23页

该煤气的爆炸极限为20.3％～71.5％。 (五)粉尘爆炸

1. 粉尘爆炸的机理和特点

当可燃性固体呈粉体状态，粒度足够细，飞扬悬浮于空气中，并达到一定浓度，在相对密闭的空间内，遇到足够的点火能量，就能发生粉尘爆炸。具有粉尘爆炸危险性的物质较多，常见的有金属粉尘(如镁粉、铝粉等)、煤粉、粮食粉尘、饲料粉尘、棉麻粉尘、烟草粉尘、纸粉、木粉、火炸药粉尘及大多数含有C，H元素、与空气中氧反应能放热的有机合成材料粉尘等。

粉尘爆炸是一个瞬间的连锁反应，属于不定的气固二相流反应，其爆炸过程比较复杂，它将受诸多因素的制约。所以，有关粉尘爆炸的机理至今尚在不断研究和不断完善之中。日本安全工学协会编的《爆炸》一书阐述了一种比较典型的粉尘爆炸机理。这种观点认为从最初的粉尘粒子形成到发生爆炸的过

24页

程，粉尘粒子表面通过热传导和热辐射，从火源获得能量，使表面温度急剧升高，达到粉尘粒子加速分解的温度和蒸发温度，形成粉尘蒸气或分解气体，这种气体与空气混合后就容易引起点火(气相点火) 如图4—10所示。。另外，粉尘粒子本身相继发生熔融气化，进发出微小火花，成为周围未燃烧粉尘的点火源，使之着火，从而扩大了爆炸范围，这一过程与气体爆炸相比就复杂得多。 从粉尘爆炸过程可以看出粉尘爆炸有如下特点：

(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延烧的过程，所以感应期比气体长得多。

(3)有产生二次爆炸的可能性。因为粉尘初次爆炸产生的冲击波会将堆积的粉尘扬起，悬浮在空气中，在新的空间形成达到爆炸极限浓度范围内的混合物，而飞散的火花和辐射热成为点火源，引起第二次爆炸，这种连续爆炸会造成严重的破坏。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。 【例题】．粉尘爆炸危险性的主要特征参数是____ 。

A．爆炸极限 B．最小点火能量 C．最低着火温度 D．粉尘分散度 E．粉尘爆炸压力及压力上升速率

【答案】： ABCE解析：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、最低着火温度、粉尘爆炸压力及压力

上升速率。

2．粉尘爆炸的条件及爆炸过程 (1)粉尘爆炸的条件 1)粉尘本身具有可燃性。

2)粉尘虚浮在空气中并达到一定浓度。 3)有足以引起粉尘爆炸的起始能量。

(2)爆炸过程。与可燃气体(蒸气)与空气的混合物一样，可燃粉尘与空气混合物也遇点火源也可能发生爆炸；其也具有爆炸极限，包括上限及下限，但有实际应用意义的主要是下限。可燃粉尘的爆炸极限一般以其单位体积混合物中的质量(g·cm-3)来表示：如铝粉在空气中的爆炸极限为40g·cm-3。粉尘爆炸同样是一种链式连锁反应，当外界热量足够时，火焰传播速度将越来越快，最后引起爆炸；若热量不足，火焰则会熄灭。

25页

粉尘爆炸时粉尘粒子表面分子与氧气分子发生化学反应引起的。具体过程如图4—10。 1)供给粒子表面以热能，使其稳定上升，见图4——10(a)。

2)粒子表面的分子由于热分解或干馏作用，而生成气体分布在粒子周围，见图4—10(b)。 3)分解(或干馏)气体与空气混合生成爆炸性混合气体，遇火产生火焰(发生反应)，见图4—10(c)。

4)由于反应产生的热，加速了粉尘粒子的分解，放出气体，与空气混合，继续发火传播见图4—10(d)。

粉尘爆炸过程与可燃气爆炸相似，但有两点区别：一是粉尘爆炸所需的发火能要得的多；二是

26页

在可燃气爆炸中，促使稳定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。 3．粉尘爆炸的特性及影响因素

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、最低着火温度、粉尘爆炸压力及压力上升速率。

粉尘爆炸极限不是固定不变的，它的影响因素主要有粉尘粒度、分散度、湿度、点火源的性质、可燃气含量、氧含量、惰性粉尘和灰分温度等。一般来说，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。

粉尘爆炸压力及压力上升速率(dP／dc)主要受粉尘粒度、初始压力、粉尘爆炸容器、湍流度等因素的影响。粒度对粉尘爆炸压力上升速率的影响比粉尘爆炸压力大得多。

当粉尘粒度越细，比表面越大，反应速度越快，爆炸上升速率就越大。随初始压力的增大，对密闭容器的粉尘爆炸压力及压力上升速率也增大，当初始压力低于压力极限时(如数十毫巴)，粉尘则不再可能发生爆炸。与可燃气爆炸一样，容器尺寸会对粉尘爆炸压力及压力上升速率有很大的影响。大量可燃粉尘的试验研究证明，当容积≥0.04m[时，粉尘爆炸强度遵循如下规律：

3

粉尘爆炸在管道中传播碰到障碍片时，因湍流的影响，粉尘呈漩涡状态，使爆炸波阵面不断加速。当管道长度足够长时，甚至会转化为爆轰。 (六)燃烧、爆炸的转化

爆炸的最主要特征是压力的急剧上升，并不一定着火(发光、放热)；而燃烧一定有发光放热现象，但与压力无特别关系。化学爆炸，其中绝大多数是氧化反应引起的爆炸，与燃烧现象本质上都属氧化反应，也同样有温度与压力的升高现象。但两者反应速度、放热速率不同，火焰传播速度也不同，前者比后者快得多。

无论是固体或液体爆炸物，还是气体爆炸混合物，都可以在一定的条件下进行燃烧，但当条件变化时，它们又可转化为爆炸。这种转化，有时候人们要加以有益的利用，但有时候却应加以制止。

固体或液体炸药燃烧转化为爆炸的主要条件有三条：

①炸药处于密闭的状态下，燃烧产生的高温气体增大了压力，使燃烧转化为爆炸；②燃烧面积不断扩大，使燃速加快，形成冲击波，从而使燃烧转化为爆炸；③药量较大时，炸药

27页

燃烧形成的高温反应区将热量传给了尚未反应的炸药，使其余的炸药受热爆炸。

由以上的分析可知，燃烧与爆炸是爆炸物具有的紧密相关的两个特性。从安全技术角度来讲，防止爆炸物发生火灾与爆炸事故就成了紧密相关的问题。一般来说，火灾与爆炸两类事故往往连续发生。大的爆炸之后常伴随有巨大的火灾；存在有爆炸物质和燃爆混合物的场所，大的火灾往往创造了爆炸的条件。因此，了解燃烧与爆炸的关系，从技术上杜绝一切由燃烧转化为爆炸的可能性，则是防火防爆技术的一个重要方面。

第二节 消防设施与器材

新《消防法》中规定消防设施是指火灾自动报警系统、自动灭火系统、消火栓系统、可提式灭火器系统、灭火器防烟排烟系统以及应急广播和应急照明、安全疏散设施等。消防器材是指灭火器等移动灭火器材和工具。 一、消防设施

(一)火灾自动报警系统

自动消防系统应包括探测、报警、联动、灭火、减灾等功能。火灾自动报警系统主要完成探测和报警功能，控制和联动等功能主要由联动控制系统来完成。联动控制系统是由联动控制器与现场的主动型设备和被动型设备组成。现场主动型设备是指在火灾参数的作用下，设备启主执行某种动作；现场被动型设备是指在控制器或人为的控制下才能动作。 所以消防系统中有三种控制方式：自动控制、联动控制、手动控制.

火灾自动报警系统是由触发装置、火灾报警装置、火灾警报装置和电源等部分组成的通报火灾发生的全套设备，如图4—11所示，复杂系统还包括消防控制设备。

在火灾自动报警系统中，自动或手动产生火灾报警信号的器件称为触发器件，主要包括火灾探测器和手动火灾报警按钮；用以接收、显示和传递火灾报警信号，并能发出控制信号和具有其

28页

他辅助功能的控制指示称为火灾报警装置，火灾报警控制器就是其中最基本的一种；用以发出区别于环境声、光的火灾警报信号的装置称为火灾警报装置，火灾警报器就是一种最基本的火灾警报装置，它以声、光音响方式向报警区域发出火灾警报信号，以警示人们采取安全疏散、灭火救灾措施；在火灾自动报警系统中，当接收到来自触发器件的火灾报警信号，能自动或手动启动相关消防设备并显示其状态的设备，称为消防控制设备。 1．系统分类

根据工程建设的规模、保护对象的性质、火灾报警区域的划分和消防管理机构的组织形式，将火灾自动报警系统划分为三种基本形式：区域火灾报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统。区域报警系统一般适用于二级保护对象；集中报警系统一般适用于一、二级保护对象；控制中心报警系统一般适用于特级、一级保护对象。

区域报警系统包括火灾探测器、手动报警按钮、区域火灾报警控制器、火灾警报装置和电源等部分。这种系统比较简单，但使用很广泛，例如行政事业单位，工矿企业的要害部门和娱乐场所均可使用；

集中报警系统由一台集中报警控制器；两台以上的区域报警控制器、火灾警报装置和电源等组成。高层宾馆、饭店、大型建筑群一般使用的都是集中报警系统。集中报警控制器设在消防控制室，区域报警控制器设在各层的服务台处。对于总线控制火灾报警控制系统，区域报警控制器就是重复显示屏。

控制中心报警系统除了集中报警控制器、区域报警控制器、火灾探测器外，在消防控制室内增加了消防联动控制设备。被联动控制的设备包括火灾警报装置、火警电话、火灾应急照明、火灾应急广播、防排烟、通风空调、消防电梯和固定灭火控制装置等。也就是说集中报警系统加上联动的消防控制设备就构成控制中心报警系统。控制中心报警系统用于大型宾馆、饭店、商场、办公室、大型建筑群和大型综合楼工程等。 2．火灾报警控制器

火灾报警控制器(以下简称控制器)是火灾自动报警系统中的主要设备，它除了具有控制、记忆、识别和报警功能外，还具有自动检测、联动控制、打印输出、图形显示、通信广播等功能。当然，控制器功能的多少也反映出火灾自动报警系统的技术构成、可靠性、稳定性和性能价格比等因素，是评价火灾自动报警系统先进与否的一项重要指标。火灾报警控制器按其用途不同，可分为区域火灾报警控制器、集中火灾报警控制器和通用火灾报警控制器三种基本类型。 3．火灾自动报警系统的适用范围

火灾自动报警系统是一种用来保护生命与财产安全的技术设施。理论上讲，除某些特殊场所如生产和储存火药、炸药、弹药、火工品等场所外，其余场所应该都能适用。由于建筑，特别是

29页

工业与民用建筑，是人类的主要生产和生活场所，因而也就成为火灾自动报警系统的基本保护对象。从实际情况看，国内外有关标准规范都对建筑中安装的火灾自动报警系统作了规定，我国现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范》明确规定：“本规定适用于工业与民用建筑和场所内设置的火灾自动报警系统，不适用于生产和储存火药、炸药、弹药、火工品等场所设置的火灾自动报警系统。” (二)自动灭火系统 1．水灭火系统

水灭火系统包括室内外消火栓系统、自动喷水灭火系统、水幕和水喷雾灭火系统。 2．气体自动灭火系统

以气体作为灭火介质的灭火系统称为气体灭火系统。气体灭火系统的使用范围是由气体灭火剂的灭火性质决定的。灭火剂应当具有的特性是：化学稳定性好、耐储存、腐蚀性小、不导电、毒性低、蒸发后不留痕迹、适用于扑救多种类型火灾。 3．泡沫灭火系统

泡沫灭火系统指空气机械泡沫系统。按发泡倍数泡沫系统可分为低倍数泡沫灭火系统、中倍数泡沫灭火系统和高倍数泡沫灭火系统。发泡倍数在20倍以下的称低倍数，发泡倍数21-200倍之间的称中倍数泡沫，发泡倍数在201～1000倍之间的称高倍数泡沫。 (三)防排烟与通风空调系统

火灾产生的烟气是十分有害的。火场的烟气，包括烟雾、有毒气体和热气，不但影响到消防人员的扑救，而且会直接威胁人身安全。火灾时，水平和垂直分布的各种空调系统、通风管道及竖井、楼梯间、电梯井等是烟气蔓延的主要途径。要把烟气排出建筑物外，就要设置防排烟系统，机械排烟系统可以减少吹层烟气及其向其他部位的扩散，利用加压进风有可能建立无烟区空间广可防止烟气越过挡烟屏障进入压力较高的空间。因此，防排烟系统能改善着火地点的环境，使建筑内的人员能安全撤离现场，使消防人员能迅速靠近火源，用最短的时间抢救濒危的生命，用最少的灭火剂在损失最小的情况下将火扑灭。此外，它还能将未燃烧的可燃性气体在尚未形成易燃烧混合物之前力拟驱散，避免轰燃或烟气爆炸的产生；将火灾现场的烟和热及时排去，减弱火势的蔓延，排除灭火的障碍，是灭火的配套措施。

排烟有自然排烟和机械排烟两种形式。排烟窗、排烟井是建筑物中常见的自然排烟形式，它们主要适用于烟气具有足够大的浮力、可能克服其他阻碍烟气流动的驱动力的区域。机械排烟可克服自然排姆的局限，有效地排出烟气。 (四)火灾应急广播与警报装置

30页

火灾警报装置(包括警铃、警笛、警灯等)；是发生火灾时向人们发出警告的装置，即告诉人们着火了；或者有什么意外事故。火灾应急广播，是火灾时(或意外事故时)指挥现场人员进行疏散的设备。为了及时向人们通报火灾，指导人伤安全、迅速地疏散。火灾事故广播和警报装置按要求设置是非常必要的。 二、消防器材

消防器材主要包括灭火器、火灾探测器等。 (一)灭火器 1.灭火剂

灭火剂是能够有效地破坏燃烧条件，中止燃烧的物质。一切灭火措施都是为了破坏已经产生的燃烧条件，并使燃烧的连锁反应中止。灭火剂被喷射到燃烧物和燃烧区域后，通过一系列的物理、化学作用，可使燃烧物冷却、燃烧物与氧气隔绝、，燃烧区内氧的浓度降低、燃烧的连锁反应中断，最终导致维持燃烧的必要条件受到破坏，停止燃烧反应，从而起到灭火作用。 (1)水和水系灭火剂。水是最常用的灭火剂，它既可以单独用来灭火，也可以在其中添加化学物质配制成混合液使用，从而提高灭火效率，减少用水量。这种在水中加入化学物质的灭火剂称为水系灭火剂。水能从燃烧物中吸收很多热量；使燃烧物的温度迅速下降，使燃烧中止。水在受热汽化时，体积增大1700多倍，当大量的水蒸气笼罩于燃烧物的周围时，可以阻止空气进入燃烧区。从而大大减少氧的含量，使燃烧因缺氧而窒息熄灭。在用水灭火时，加压水能喷射到较远的地方，具有较大的冲击作用，能冲过燃烧表面而进人内部，从而使未着火的部分与燃烧区隔离开来，防止燃烧物继续分解燃烧。同时水能稀释或冲淡某些液体或气体，降低燃烧强度；能授湿未燃烧的物质，使之难以燃烧；还能吸收某些气体、蒸气和烟雾，有助于灭火。 不能用水扑灭的火灾主要包括：

1)密度小于水和不溶于水的易燃液体的火灾，如汽油、煤油、柴油等。苯类、醇类、醚类、酮类、酯类及丙烯腈等大容量储罐；如用水扑救；则水会沉在液体下层，被加热后会引起爆沸，形成可燃液体的飞溅和溢流，使火势扩大。

2)遇水产生燃烧物的火灾，如金属钾、钠、碳化钙等，不能用水，而应用砂土灭火。

3)硫酸、盐酸和硝酸引发的火灾，不能用水流冲击，因为强大的水流能使酸飞溅，流出后遇可燃物质，有引起爆炸的危险。酸溅在人身上，能灼伤人。

4)电气火灾未切断电源前不能用水扑救，因为水是良导体，容易造成触电。

5)高温状态下化工设备的火灾不能用水扑救，以防高温设备遇冷水后骤冷，引起形变或爆裂。

31页

(2)气体灭火剂。气体灭火剂的使用始于19世纪末期。由于气体灭火剂具有释放后对保护设备无污染、无损害等优点，其防护对象逐步向各种不同领域扩充。由于二氧化碳的来源较广，利用隔绝空气后的窒息作用可成功抑制火灾，因此早期的气体灭火剂主要采用二氧化碳。由于二氧化碳不含水、不导电、无腐蚀性，对绝大多数物质无破坏作用，所以可以用来扑灭精密仪器和一般电气火灾。它还适于扑救可燃液体和固体火灾，特别是那些不能用水灭火以及受到水、泡沫、干粉等灭火剂的玷污容易损坏的固体物质火灾。但是二氧化碳不宜用来扑灭金属钾、镁、钠、铝等及金属过氧化物(如过氧化钾、过氧化钠)、有机过氧化物、氯酸盐、硝酸盐、高锰酸盐、亚硝酸盐、重铬酸盐等氧化剂的火灾。因为二氧化碳从灭火器中喷射出时，温度降低，使环境空气中的水蒸气凝聚成小水滴，上述物质遇水即发生反应，释放大量的热量，同时释放出氧气，使二氧化碳的窒息作用受到影响。因此，上述物质用二氧化碳灭火效果不佳。

在研究二氧化碳灭火系统的同时，国际社会及一些西方发达国家不断地开发新型气体灭火剂，卤代烷1211、1301灭火剂具有优良的灭火性能，因此在一段时间内卤代烷灭火剂基本统治了整个气体灭火领域。后来，人们逐渐发现释放后的卤代烷灭火剂与大气层的臭氧发生反应，致使臭氧层出现空洞，使生存环境恶化。因此，国家环保局于1994年专门发出《关于非必要场所停止再配置卤代烷灭火器的通知》。

淘汰卤代烷灭火剂，促使人们寻求新的环保气体替代。被列为国际标准草案IS014520的替代物有14种。综合各种替代物的环保性能及经济分析，七氟丙烷灭火剂最具推广价值。该灭火剂属于含氢氟烃类灭火剂，国外称为FM—200，具有灭火浓度低、；灭火效率高、对大气无污染的优点。另外，混合气体IC—541灭火剂同样对大气层具有无污染的特点，现已逐步开始使用。由于其是由氮气、氩气、二氧化碳自然组合的÷种混合物，平时以气态形式储存，所以喷放时，不会形成浓雾或造成视野不清，使人员在火灾时能清楚地分辨逃生方向，且它对人体基本无害。

(3)泡沫灭火剂。泡沫灭火剂有两大类型，即化学泡沫灭火剂和空气泡沫灭火剂。化学泡沫是通过硫酸铝和碳酸氢钠的水溶液发生化学反应，产生二氧化碳，而形成泡沫。空气泡沫是由含有表面活性剂的水溶液在泡沫发生器中通过机械作用而产生的，泡沫中所含的气体为空气。空气泡沫也称为机械泡沫。

空气泡沫灭火剂种类繁多，根据发泡倍数的不同可分为低倍数泡沫、中倍数泡沫和高倍数泡沫灭火剂。高倍数泡沫灭火系统替代低倍数泡沫灭火系统是当今的发展趋势。高倍数泡沫的应用范围远比低倍数泡沫广泛得多。高倍数泡沫灭火剂的发泡倍数高(201-l000倍)，能在短时间内迅速充满着火空间，特别适用于大空间火灾，并具有灭火速度快的优点；而低倍数泡沫则与此不同，它主要靠泡沫覆盖着火对象表面，将空气隔绝而灭火，且伴有水渍损失，所以它对液化烃的流淌火灾和地下工程、船舶、贵

32页

重仪器设备及物品的灭火无能为力。高倍数泡沫灭火技术已被各工业发达国家应用到石油化工、冶金、地下工程、大型仓库和贵重仪器库房等场所，尤其在近10年来，高倍数泡沫灭火技术多次在油罐区：液化烃罐区、地下油库、汽车库；抽轮、冷库等场所扑救失控性大大起到决定性作用。

(4)干粉灭火剂。干粉灭火剂由一种或多种具有灭火能力的细微无机粉末组腐，主要包括活性灾火组分、疏水成分；惰性填料，粉末的粒轻大小及其分布对灭火效果有很大的影响。窒息、冷却、辐射及对有焰燃烧的化学抑制作用是干粉灭火效能的集中体现，其中化学抑制作用是灭火的基本原理，起主要灭火作用。干粉灭火荆中的灭火组分是燃烧反应的非活性物质，当进入燃烧区域火焰中时，捕捉并终止燃烧反应产生的启由基，降低燃烧反应的速率，当火焰中干粉浓度足够高广与火焰的接触面积足够大，自由基中止速率大于燃烧反应生成的速率，链式燃烧友应被终止，从而火焰熄灭。

干粉灭火剂与水、泡沫、二氧化碳等相比，在灭火速率、灭火面积、等效单位灭火成本效果三个方面有—定优越性，因其灭火速率快，制作工艺过程不复杂，使用温度范围宽广，对环境无特殊要求，以及使用方便，不需外界动力、水源，无毒、无污染；安全等特点，目前在手提式灭火器和固定式灭火系统上得到广泛的应用，是替代哈龙灭火剂的理想环保灭火产品。

灭火器种类及其使用范围、防火防爆技术

【教材内容】：P203 2．灭火器种类及其使用范围

灭火器由筒体、器头；喷嘴等部件组成，借助驱动压力可将所充装的厌火剂喷出，达到灭火目的；灭火器由于结构简单，操作方便；轻便灵活，使用面广，是扑救初起火灾的重要消防器材。

灭火器的种类很多，按其移动方式分为手提式、推车式和悬挂式；按驱动灭火剂的动力来源可分为储气瓶式；储压式、化学反应式；按所充装的灭火剂则又可分为清水、泡沫、酸碱、二氧化碳、卤代烷、干粉、7150等。

(1)清水灭火器。清水灭火器充装的是清洁的水，并加入适量的添加剂；采用储气瓶加压的方式，利用二氧化碳钢瓶中的气体作动力，将灭火剂喷射到着火物上，达到灭火的目的。其主要由筒体、筒盖、喷射系统及二氧化碳储气瓶等部件组成。清水灭火器适用于扑救可燃固体物质火灾，即A类火灾。

(2)泡沫灭火器。泡沫灭火器包括化学泡沫灭火器和空气泡沫灭火器两种，分别是通过筒内酸性溶液与碱性溶液混合后发生化学反应或借助气体压力，喷射出泡沫覆盖在燃烧物的表面上，隔绝空气起到窒息灭火的僚用。泡沫灭火器适合扑救脂类、石油产品等B类火灾以及木材等A类物质的初起火

33页

灾，但不能扑救B类水溶性火灾，也不能宇瞰带电设备及C类和-D类火灾。 固 液 气 金属 电 烹饪

化学泡沫灭火器内充装有酸性和碱性两种化学药剂的水溶液，使用时，两种溶液混合引起化学反应生成泡沫，并在压力的作用下，喷射出去灭火。按使用操作可分为手提式、舟车式、推车式。值得注意的是，随着《化学泡沫灭火器用灭火剂》(哪4395—1992)标准的颁布实施，原YP型化学泡沫灭火剂因其泡抹黏稠，流动性差，灭火性能差而被淘汰，目前开发和使用的化学泡沫灭火剂产品是由硫酸铝、碳酸氢钠及复合添加剂和水组成的，因此，原产品一律禁止生产、销售和使用。

空气泡沫灭火器充装的是空气泡沫灭火剂，具有良好的热稳定性，抗烧时间长，灭火能力比化学泡沫高3～4倍，性能优良，保存期长，使用方便，是取代化学泡沫灭火器的更新换代产品。它可根据不用需要分别充装蛋白泡沫、氟蛋白泡沫、聚合物泡沫、轻水(水成膜)泡沫和抗溶泡沫等，用来扑救各种油类及极性溶剂的初起火灾。

(3)酸碱灭火器。

酸碱灭火器是一种内部装有65％的工业硫酸和碳酸氢钠的水溶液作灭火剂的灭火器。 使用时，两种药液混合发生化学反应，产生二氧化碳压力气体，灭火剂在二氧化碳气体压力下喷出进行灭火。该类灭火器适用于扑救A类物质的初起火灾，如木、竹、织物、纸张等燃烧的火灾。它不能用于扑救9类物质燃烧的火灾，也不能用于扑救C类可燃气体或D类轻金属火灾，同时也不能用于带电场合火灾的扑救。

(4)二氧化碳灭火器。二氧化碳灭火器是利用其内部充装的液态二氧化碳的蒸氕压将二氧化碳喷出灭火的一种灭火器具，其利用降低氧气含量，造成燃烧区窒息而灭火。一般当氧气的含量低于12%或二氧化碳浓度达30%～35%时，燃烧中止。1kg的二氧化碳液体，在常温常压下能生成500L左右的气体，这些足以使,lm2空间范围内的火焰熄灭。由于二氧化碳是广种无色的气体，灭火不留痕迹，并有一定的电绝缘性能等特点，因此，更适宜于扑救600V以下带电电器、贵重设备、图书档案、精密仪器仪表的初起火灾，以及一般可燃液体的火灾。

(5)卤代烷灭火器。凡内部充人卤代烷灭火剂的灭火器，统称为卤代烷灭火器。卤代烷灭火剂主要通过抑制燃烧的化学反应过程，使燃烧中断达到灭火目的。其作用是通过除去燃烧连锁反应中的活性基因来完成，这一过程称抑制灭火。卤代烷灭火剂的种类较多，按其种类不同，相应地可分为1211、灭火器、1301灭火器、2402灭火器、1202灭火器等等。由于2402灭火剂和1202灭火剂的毒性较大，对金属筒体的腐蚀性亦大，因此在我国不推广使用。我国只生产1211和1301灭火器。

34页

1211厌火器主要用于扑救易燃、可燃液体、气体及带电设备的初起火灾，也能对固体物质如竹、木、纸、织物等的表面火灾进行补救。尤其适用于扑救精密仪器、计算机、珍贵文物及贵重物资仓库等处的初起火灾．也能用于扑救飞机、汽车、轮船、宾馆等场所的初起火灾。

(6)干粉灭火器。干粉灭火器以液态二氧化碳或氮气作动力小将灭火器内干粉灭火剂喷出进行灭火。该类灭火器主要通过抑制作用灭火，按使用范围可分为普通干粉和多用干粉两大类。普通干粉也称BC干粉，是指碳酸氢钠干粉；．改性钠盐、氨基于粉等，主要用于扑灭可燃液体、可燃气体以及带电设备火灾；多用干粉也称ABC干粉，是指磷酸铵盐干粉、聚磷酸铵干粉等，它不仅适用于扑救可燃液体、可燃气体和带电设备的火灾，还适用于扑救一般固体物质火灾，但都不能扑救轻金属火灾。

(二)火灾探测器

物质在燃烧过程中，通常会产生烟雾。同时释放出称之为气溶胶的燃烧气体，它们与空气中的氧发生化学反应，形成含有大量红外线和紫外线的火焰，导致周围环境温度逐渐升高。这些烟雾、温度、火焰和燃烧气体称为火灾参量；

火灾探测器的基本功能就是对烟雾、温度、火焰和燃烧气体等火灾参量作出有效反应，通过敏感元件，将表征火灾参量的物理量转化为电信号，送到火灾报警控制器。根据对不同的火灾参量响应和不同的响应方法，分为若干种不同类型的火灾探测器。主要包括感光式火灾探测器、感烟式火灾探测器、感温式火灾探测器-、复合式火灾探测器和可燃气体火灾探测器等。

1．感光式火灾探测器

感光探测器适用于监视有易燃物质区域的火灾发生，如仓库、燃料库、变电所、计算机房等场所，特别适用于没有阴燃阶段的燃料火灾(如醇类、汽油、’煤气等易燃液、气体火灾)的早期检测报警。按检测火灾光源的性质分类，有红外火焰火灾探测器和紫外火焰火灾探测器两种。

红外线波长较长，烟粒对其吸收和衰减能力较弱，致使有大量烟雾存在的火场，在距火焰一定距离内，仍可使红外线敏感元件(Pbs红外光敏管)感应，发出报警信号。因此这种探测器误报少，响应时间快，、抗干扰能力强；工作可靠。

紫外火焰探测器适用于有机化合物燃烧的场合，例如油井、输油站、飞机库、，可燃气罐、液化气罐、易燃易爆品仓库等，特别适厨于火灾初期不产生烟雾的场所，(如生产储存酒精、石油等场所)。有机化合物燃烧时，辐射出波长约为250nm的紫外光。火焰温度越高，火焰强度越大，紫外光辐射强度也越高。

2．感烟式火灾探测器

感烟火灾探测器是一种感知燃烧和热解产生的固体或液体微粒的火灾探测器。用于探测火灾初期的烟雾，并发出火灾报警讯号的火灾探测器。它具有能早期发现火灾、灵敏度高、响

35页

应速度快、使用面较广等特点。

感烟火灾探测器分为点型感烟火灾探测器和线型感烟火灾探测器。

(1)点型感烟火灾探测器。点型感烟火灾探测器是对警戒范围中某千点周围的烟参数响应的火灾探测器，分为离子感烟火灾探测器和光电感烟火灾探测器两种。

离子感烟火灾探测器是核电子学与探测技术的结晶，应用烟雾粒子改变探测器中电离室原有电离电流。离子感烟火灾探测器最显著的优点是它对黑烟的灵敏度非常高，特别是能对早期火警反应特别快而受到青睐。但因为其内必须装设放射性元素，特别是在制造、运输以及弃置等方面对环境造成污染，威胁着人的生命安全。因此，这种产品在欧洲现已开始禁止使用，在我国也终将成为淘汰产品。

光电式感烟火灾探测器是利用烟雾粒子对光线产生散射、吸收原理的感烟火灾探测器。光电式感烟火灾探测器有一个很大的缺点就是对黑烟灵敏度很低，对白烟灵敏度较高，因此，这种探测器适用于火情中所发出的烟为白烟的情况，而大部分的火情早期所发出的烟都为黑烟，所以大大地限制了这种探测器的使用范围。

(2)线型感烟火灾探测器。目前生产和使用的线型感烟火灾探测器都是红外光束型的感烟火灾探测器，它是利用烟雾粒子吸收或散射红外线光束的原理对火灾进行监测。

3．感温式火灾探测器

感温火灾探测器是对警戒范围中的温度进行监测的一种探测器，物质在燃烧过程中释放出大量热，使环境温度升高，探测器中的热敏元件发生物理变化，将物理变化转变成的电信号传输给火灾报警控制器，经判别发出火灾报警信号。感温火灾探测器种类繁多，根据其感热效果和结构型式，可分为定温式、差温式和差定温组合式三类。

(1)定温火灾探测器。定温火灾探测器是在火灾现场的环境温度达到预定值及其以上时，即能响应动作，发出火警信号的火灾探测器。这种探测器有较好的可靠性和稳定性，保养维修也方便，只是响应过程长些，灵敏度低些。根据工作原理的不同，定温火灾探测器又可分为双金属片定温探测器、热敏电阻定温探测器、低熔点合金探测器等。

(2)差温火灾探测器。差温探测器是一种环境升温速率超过预定值，即能响应的感温探测器。根据工作原理不同，可分为屯子差温探测器、膜盒感温探测器等。

(3)差定温火灾探测器。差定温火灾探测器是一种既能响应预定温度报警，又能响应预定温升速率报警的火灾探测器。

4-可燃气体火灾探测器

可燃性气体包括天然气、煤气、烷、醇、醛、炔等，当其在某场所的浓度超过一定值时，偶遇明火便会发生燃烧或爆炸(轰燃)，是非常危险的。可燃物质燃烧时除有大量烟雾、热量和火光之外，还有许多可燃性气体产生，如一氧化碳、氢气、甲烷、乙醇、乙炔等。利用可燃气

36页

体探测器监视这些可燃气体浓度值，及时发出火灾报警信号，·-及时采取灭火措施，是非常必要的。

可燃性气体探测器主要应用在有可燃气体存在或可能发生泄漏的易燃易爆场所，或应用于居民住宅(有煤气或天然气存在或易发生泄漏的地方)。

安装使用可燃气体探测器应注意以下几点?

(1)应按所监测的可燃气体的密度选择安装位置。监测密度大于空气的可燃气体 (如石油液化气、汽油、丙烷、丁烷等)时，探测器应安装在泄漏可燃气体处的下部，距地面不应超过0．5m。监测密度小于空气的可燃气体(如煤气、天然气、一氧化碳、氨气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、苯等)’时，探测器应安装在可能泄漏处的上部或屋内顶棚上。总之，探测器应安装在经常容易泄漏可燃气体处的附近，或安装在泄漏出来的气体容易流过、滞留的场所。

(2)对于经常有风速0．5m/s以上气流存在、可燃气体无法滞留的场所；或经常有热气、水滴、油烟的场所，或环境温度经常超过40℃的场所，不适宜安装可燃气体探测器。

有铅离子(Pb)：存在的场所，或有硫化氢气体存在的场所，不能使用可燃气体探测器，否则会出现气敏元件中毒而失效。在有酸、碱等腐蚀性气体存在的场所’，也不宜使用可燃气体探测器；

(3)应至少每季检查一次可燃气体探测器是否工作正常。例如可用棉球蘸酒精去靠近探测99检测。

5．复合式火灾探测器

复合式火灾探测器包括复合式感温感烟火灾探测器、复合式感温感光火灾探测器、复合式感温感烟感光火灾探测器、分离式红外光束感温感光火灾探测器。

(三)消防梯

消防梯是消防队队员扑救火灾时，登高灭火，救人或翻越障碍物的工具。目前普通使用的有单杠梯、挂钩梯、拉梯三种。按使用的材料分为木梯、竹梯、铝合金梯等。

(四)消防水带

消防水带是火场供水或输送泡沫混合液的必备器材，广泛应用于各种消防车消防泵消火栓等消防设备上。按材料不同分为麻织、锦织涂胶、尼龙涂胶。按口径不同分为50mm、65mm、75mm、90mm；按承压不同分为甲、乙、丙、丁四级各承受的水压强度不同，水带承受工作压力分别为大于1MPa、0．8～0．6MPa、0。6—0。7MPa、小于0．6MPa几种。按照水带长度不同分为15m、20m、25m、30m。

(五)消防水枪

消防水枪是灭火时用来射水的工具。其作用是加快流速，增大和改变水流形状。按照

37页

水枪口径不同分为13mm、16／mm、19mm、22／lqm、25mm?；按照水枪开口形式不同分为直流水枪、开花水枪、喷雾水枪、开花直流水枪几种。

(六)消防车

目前我国的消防车有水罐泵浦车、泡沫消防车、干粉消防车、CO2消防车、干粉泡沫水罐泵浦联用消防车、火灾照明车、曲臂登高消防车。

第三节 防火防爆技术 一、火灾爆炸预防基本原则 1．防火基本原则

根据火灾发展过程的特点，应采取如下基本技术措施： (1)以不燃溶剂代替可燃溶剂。 (2)密闭和负压操作。 (3)通风除尘。 (4)惰性气体保护。 (5)采用耐火建筑材料。 (6)严格控制火源。 (7)阻止火焰的蔓延。

(8)抑制火灾可能发展的规模。

(9)组织训练消防队伍和配备相应消防器材。

2．防爆基本原则

防爆的基本原则是根据对爆炸过程特点的分析采取相应的措施，防止第一过程的出现，控制第二过程的发展，削弱第三过程的危害。主要应采取以下措施：

(1)防止爆炸性混合物的形成。 (2)严格控制火源。

(3)及时泄出燃爆开始时的压力。 (4)切断爆炸传播途径。

(5)减弱爆炸压力和冲击波对人员、设备和建筑的损坏。 (6)检测报警。 二、点火源及其控制’

工业生产过程中，存在着多种引起火灾和爆炸的着火源，例如化工企业中常见的着火源有明火、化学反应热、化工原料的分解自燃、热辐射、高温表面、摩擦和撞击、绝热压缩、电气设备及线路的过热和火花、静电放电、雷击和日光照射等。消除着火源是防火和防爆的最基本措施，控制着火源对防止火灾和爆炸事故的发生具有极其重要的意义。。

38页

1．明火

明火是指敞开的火焰、火星和火花等，如生产过程中的加热用火、维修焊接用火及其他火源是导致火灾爆炸最常见的原因。

(1)加热用火的控制。加热易燃物料时，要尽量避免采用明火设备，而宜采用热水或其他介质间接加热，如蒸汽或密闭电气加热等加热设备，不得采用电炉、火炉、煤炉等直接加热。明火加热设备的布置，应远离可能泄漏易燃气体或蒸气的工艺设备和储罐区，并应布置在其上风向或侧风向。对于有飞溅火花的加热装置，应布置在上述设备的侧风向。

如果存在一个以上的明火设备，应将其集中于装置的边缘。如必须采用明火，设备应密闭且附近不得存放可燃物质。熬炼物料时，不得装盛过满，应留出一定的空间。工作结束时，应及时清理不得留下火种。

(2)维修焊割用火的控制。焊接切割时，飞散的火花及金属熔融碎粒低的温度高达1500—2000cC，高空作业时飞散距离可达20m远。此类用火除用于正常停工、检修外，还往往被用来处理生产过程中临时堵漏，或在生产现场增加必要的设施，所以这类作业多为临时性的，容易成为起火原因。因此，在焊割时必须注意以下几点：

1)在输送、盛装易燃物料的设备、管道上，或在可燃可爆区域内动火时，应将系统和环境进行彻底的清洗或清理。如该系统与其他设备连通时，应将相连的管道拆下断开或加堵金属盲板隔绝，再进行清洗。然后用惰性气体进行吹扫置换，气体分析合格后方可动焊。同时可燃气体应符合爆炸下限大于4％(体积百分数)的可燃气体或蒸气，浓度应小于0．5％；爆炸下限小于4％的可燃气体或蒸气，浓度应小于0．2％的标准。

2)动火现场应配备必要的消防器材，并将可燃物品清理干净。在可能积存可燃气体的管沟、电缆沟、深坑、下水道内及其附近，应用惰性气体吹扫干净，再用非燃体，如石棉板进行遮盖。

3)气焊作业时，应将乙炔发生器放置在安全地点，以防回火爆炸伤人或将易燃物引燃。 4)电杆线破残应及时更换或修理，不得利用与易燃易爆生产设备有联系的金属构件作为电焊地线，以防止在电路接触不良的地方产生高温或电火花。

(3)其他明火。存在火灾和爆炸危险的场所，如厂房、仓库、油库等地，不得使用蜡烛、火柴或普通灯具照明；汽车、拖拉机一般不允许进入，如确需进入，其排气管上应安装火花熄灭器。在有爆炸危险的车间和仓库内，禁止吸烟和携带火柴、打火机等，为此，应在醒目的地方张贴警示标记以引起注意。明火与有火灾爆炸危险的厂房和仓库相邻时，应保证足够的安全距离，例如化工厂内的火炬与甲、乙、丙生产装置、油罐和隔油池应保持100m的防火间距。

2．摩擦和撞击

39页

摩擦和撞击往往是可燃气体、蒸气和粉尘、爆炸物品等着火爆炸的根源之一。例如机器轴承的摩擦发热、铁器和机件的撞击、钢铁工具的相互撞击、砂轮的摩擦等都能引起火灾；甚至铁桶容器裂开时，亦能产生火花，引起逸出的可燃气体或蒸气着火。

在易燃易爆场合应避免这种现象的发生，如工人应禁止穿钉鞋，不得使用铁器制品。 搬运储存可燃物体和易燃液体的金属容器时，应当用专门的运输工具，禁止在地面上滚动、拖拉或抛掷，并防止容器的互相撞击，以免产生火花，引起燃烧或容器爆裂造成事故。吊装可燃易爆物料用的起重设备和工具，应经常检查，防止吊绳等断裂下坠发生危险。如果机器设备不能用不发生火花的各种金属制造，”应当使其在真空中或惰性气体中操作。

在有爆炸危险的生产中，机件的运转部分应该用两种材料制作，其中之一是不发生火花的有色金属材料(如铜、铝)。机器的轴承等转动部分，应该有良好的润滑，并经常清除附着的可燃物污垢。敲打工具应用铍铜合金或包铜的钢制作。地面应铺沥青、菱苦土等较软的材料。输送可燃气体或易燃液体的管道应做耐压试验和气密性检查，以防止管道破裂、接口松脱而跑漏物料，引起着火。

3．电气设备

电气设备或线路出现危险温度、电火花和电弧时，就成为引起可燃气体、蒸气和粉尘着火、爆炸的一个主要着火源。电气设备发生危险温度是由于在运行过程中设备和线路的短路、接触电阻过大、超负荷或通风散热不良等造成的。发生上述情况，设备的发热量增加，温度急剧上升，出现大大超过允许温度范围，不仅能使绝缘材料、可燃物质和积落的可燃灰尘燃烧，而且能使金属熔化，酿成电气火灾。

电火花可分为工作火花和事故火花两类，前者是电气设备(如直流电焊机)正常丁作时产生的火花，后者是电气设备和线路发生故障或错误作业出现的火花。电火花一般具有较高的温度，特别是电弧的温度可达5000—6000℃，不仅能引起可燃物质燃烧，还能使金属熔化飞溅，构成危险的火源。电气设备或线路出现危险温度、电火花和电弧时，便成为引起可燃气体、蒸气和粉尘着火、爆炸的一个主要火源。

保证电气设备的正常运行，防止出现事故火花和危险温度，对防火防爆有着重要意义。要保证电气设备的正常运行，则需保持电气设备的电压、电流、温升等参数不超过允许值，保持电气设备和线路绝缘能力以及良好的连接等。电气设备和电线的绝缘，不得受到生产过程中产生的蒸气及气体的腐蚀，因此电线应采用铁管线，电线的绝缘材料要具有防腐蚀的性能。在运行中，应保持设备及线路各导电部分连接的可靠，活动触头的表面要光滑，并要保证足够的触头压力，以保证接触良好。固定接头时，特别是铜、铝接头要接触紧密，保持良好的导电性能。在具有爆炸危险的场所，可拆卸的连接应有防松措施。铝导线间的连接应采用压接、熔焊或钎焊，不得简单地采用缠绕接线。电气设备应保持清洁，因为灰尘堆积和其他脏污既降低电

40页

气设备的绝缘，又妨碍通风和冷却，还可能由此引起着火。因此，应定期清扫电气设备，以保持清洁。具有爆炸危险的厂房内，应根据危险程度的不同，采用防爆型电气设备。按照防爆结构和防爆性能的不同特点，防爆电气设备可分为隔爆型、充油型、充砂型、通风充气型、本质安全型、无火花型等。隔爆型是指在电气设备发生爆炸时，其外壳能承受爆炸性混合物在壳内爆炸时产生的压力，并能阻止爆炸火焰传播到外壳的周围，不致引起外部爆炸性混合物爆炸的电气设备，如隔爆型电动机。

充油型是指可能产生火花的电气设备、电弧或危险温度的带电部分浸在绝缘油里，从而不会引起油面上爆炸性混合物爆炸的电气设备。

通风充气型是指向设备内通人新鲜空气或惰性气体，并使其保持正压强，能阻止外部爆炸性混合物进入内部引起爆炸的电气设备。

本质安全型是在正常工作或故障情况下产生电火花，其电流值均小于所在场所爆炸性混合物的最小引爆电流，而不会引起爆炸的电气设备。

应根据爆炸危险区域的特征选择防爆电气设备的类型；根据危险区域内危险物品的理化性能选择防爆电气设备的级别。

有可燃气体或蒸气爆炸危险的场所，防爆电气设备外壳的表面最高温度(极限温度和极限温升)不得超过表4--9的规定。在有粉尘或纤维爆炸性混合物的场所内，电气设备外壳的表面温度不应超过125℃。如必须采用超过该温度的电气设备时，则其温度必须比粉尘或纤维混合物的自燃点低，即低于75℃或低于自燃点的2／3，所用防爆型设备外壳的表面温度不得超过200℃。工厂用防爆电气设备的环境温度为40℃，煤矿用的为35℃。

表4--9爆炸危险场所电气设备的极限温度和极限温升

防爆电气设备的外壳表面及可能与爆炸性混合爆炸性混合物直接接触的零部件 物的组别 极限温度 TI T2 T3 T4 T5 4．静电放电

生产工艺过程中产生的静电有时会带来严重的危害，有些甚至造成巨大的灾害。防止和消除静电危险十分重要。生产过程中产生的静电电压可达到几万伏以上，静电除可能引起多

充油型的油面 极限温度 100 100 100 100 80 极限温升 60 60 60 60 40 极限温升 320 200 120 70 40 360 240 160 110 80 41页

种爆炸性混和物发生爆炸外还可能造成电击。

为防止静电放电火花引起的燃烧爆炸，可根据生产过程中的具体情况采取相应的防静电措施。如以下几种措施：

(1)控制流速。流体在管道中的流速必须加以控制，例如易燃液体在管道中的流速不宜超过4—5m／s，可燃气体在管道中的流速不宜超过6—8m／s。灌注液体时，应防止产生液体飞溅和剧烈的搅拌现象。向储罐输送液体的导管，应放在液面之下或将液体沿容器的内壁缓慢流下，以免产生静电。易燃液体灌装结束时，不能立即进行取样等操作，因为在液面上积聚的静电荷不会很快消失，易燃液体蒸气也比较多，因此应经过——段时间，待静电荷松弛后，再进行操作，以防静电放电火花引起着火爆炸。

(2)保持良好接地。接地是消除静电危害最为常用的方法之一。下列生产设备应有可靠的接地装置：输送可燃气体和易燃液体的管道以及各种阀门、灌油设备和油槽车(包括灌油桥台、铁轨、油桶、加油用鹤管和漏斗等)；通风管道上的金属网过滤器；生产或加工易燃液体和可燃气体的设备储罐；输送可燃粉尘的管道和生产粉尘的设备以及其他能够产生静电的生产设备。为消除各部件的电位差，可采用等电位措施。例如在管道法兰之间加装跨接导线，既可以消除两者之间的电位差，又可以造成良好的电气通路，以防止静电放电火花。

(3)采用静电消散技术。工艺过程中产生的静电总是伴随着产生和消散两个区域，静电电荷在这里依照电荷守恒定律进行着交换。在静电产生区域是把静电分离成相等的正、负电荷，在静电消散区，带电物体上的电荷经过泄漏而消散。显然，通过增强消散过程可以使静电危害得以减轻和消除。

流体在管道输送过程中，一般来说管道部分是产生静电的区域，管道末端的容器(对液体输送而言)或料斗、料仓(对粉体输送而言)等接受容器则是静电消散区域。我们已经在管道上采取了一些静电接地措施，消散了部分静电电荷，为进一步提高安全系数，在有条件的情况下，如果在管道的末端再加装一直径较大的“松弛容器”，还可大大地消除流体在管内流动时所积累的静电。当液体输送管线上装有过滤器时，甲、乙类液体输送自过滤器至装料之间应有30s的缓冲时间。如满足不了缓冲时间，可配置缓和器或采取其他防静电措施。

(5)人体静电防护。在静电场中，人体是一个活动的静电导体，很容易由静电感应而导致火花放电，因此要特别注意防止其他人员过分接近正在操作有爆炸危险品的工作人员，以避免不必要的静电放电现象的发生。生产和工作人员应尽量避免穿尼龙或的确良等易产生静电的工作服，而且为了导除人身上积累的静电，最好穿布底鞋或导电橡胶底胶鞋。工作地点宜采用水泥地面。

⑤其他技术。在具有爆炸危险的厂房内，一般不允许采用平皮带传动，可以采用三角皮带传动。但最好的方法是安设单独的防爆式电动机，即电动机和设备之间用轴直接传动或经

42页

过减速器传动。采用皮带传动时，为防止传动皮带在运转中产生静电发生危险时，可每隔3-5天在皮带上涂抹一次防静电的涂料。此外，还应防止皮带下垂，皮带与金属接地物的距离不得小于20-30cm，以减小对接地金属物放电的可能性。

增高厂房或设备内空气的湿度，也是防止静电的基本措施之一。当相对湿度在65％—70％以上时，能防止静电的积累。对于不会因空气湿度而影响产品质量的生产，可用喷水或喷水蒸气的方法增加空气湿度。

5．化学能和太阳能

有些物质在常温下能与空气发生氧化反应放出热量而引起自燃，因此，，应保存在水中(液封)，避免与空气接触；有些物质与水作用能够分解放出可燃气体，如电石与水作用可分解放出乙炔气体，金属钠与水作用分解放出氢气，五硫化磷与水作用分解放出硫化氢等，这类物质应特别注意采用防潮措施；有的物质受热升温能分解放出具有催化作用的气体，如硝化棉、赛璐珞等受热能放出氧化氮和热量，氧化氮对其进一步分解有催化作用，以至发生燃烧和爆炸。对上述各类物质要特别注意防热、通风。直射的太阳光通过凸透镜、圆形玻璃瓶、有气泡的玻璃等会聚焦形成高温焦点，能够点燃易燃易爆物质。有爆炸危险的厂房和库房必须采取遮阳措施，窗户采用磨砂玻璃，以避免形成点火源。

三、爆炸控制

爆炸造成的后果大多非常严重。在化工生产作业中，爆炸的压力和火灾的蔓延不仅会使生产设备遭受损失，而且使建筑物破坏，甚至致人死亡。因此，科学防爆是非常重要的项工作。防止爆炸的一般原则：一是控制混合气体中的可燃物含量处在爆炸极限以外；二是使用惰性气体取代空气；三是使氧气浓度处于其极限值以下。为此应防止可燃气向空气中泄漏，或防止空气进入可燃气体中；控制、监视混合气体各组分浓度；装设报警装置和设施。

在生产过程中，应根据可燃易燃物质的燃烧爆炸特性，以及生产工艺和设备等的条件，采取有效的措施，预防在设备和系统里或在其周围形成爆炸性混合物。这类措施主要有设备缶密闭、厂房通风、惰性介质保护、以不燃溶剂代替可燃溶剂、危险物品隔离储存等。

1．惰性气体保护

由于爆炸的形成需要有可燃物质、氧气以及一定的点火能量，用惰性气体取代空气，避免空气中的氧气进入系统，就消除了引发爆炸的一大因素，从而使爆炸过程不能形成。

在化工生产中，采取的惰性气体(或阻燃性气体)主要有氮气、二氧化碳、水蒸气、烟道气等。如下情况通常需考虑采用惰性介质保护：

(1)可燃固体物质的粉碎、筛选处理及其粉末输送时，采用惰性气体进行覆盖保护。 (2)处理可燃易爆的物料系统，在进料前用惰性气体进行置换，以排除系统中原有的气体，防止形成爆炸性混合物。

43页

(3)将惰性气体通过管线与火灾爆炸危险的设备、储槽等连接起来，在万一发生危险时使用。

(4)易燃液体利用惰性气体充压输送。

(5)在有爆炸性危险的生产场所，对有可能引起火灾危险的电器、仪表等采用充氮正压保护。

(6)易燃易爆系统检修动火前，使用惰性气体进行吹扫置换。

(7)发现易爆易爆气体泄漏时，采用惰性气体(水蒸气)冲淡。发生火灾时，用惰性气体进行灭火。

向可燃气体、蒸气或粉尘与空气的混合物中加入惰性气体，可以达到两种效果，一是缩小甚至消除爆炸极限范围，二是将混合物冲淡。例如，易燃固体物质的压碎、研磨、筛分、混合以及粉状物料的输送，可以在惰性气体的覆盖下进行；当厂房内充满可燃性物质而具有危险时(如发生事故使车间、库房充满有爆炸危险的气体或蒸气)，应向这一地区放送大量惰性气体加以冲淡；在生产条件允许的情况下，可燃混合物在处理过程中亦应加入惰性气体作为保护气体；还有用惰性介质充填非防爆电气、仪表；在停车检修或开工生产前，用惰性气体吹扫设备系统内的可燃物质等。总之，合理利用惰性气体，对防火防爆具有很大的实际作用。采用烟道气时应经过冷却，并除去氧及残余的可燃组分：氮气等惰性气体在使用前应经过气体分析，其中含氧量不得超过2％。

惰性气体的需用量取决于允许的最高含氧量(氧限值)。可燃物质与空气的混合物中加入氮或二氧化碳，成为无爆炸性混合物时氧的浓度，见表4—10。

44页

在向有爆炸危险的气体或蒸气中加入惰性气体时，应避免惰性气体的漏失以及空气渗入其中。

2.系统密闭和正压操作

装盛可燃易爆介质的设备和管路，如果气密性不好，就会由于介质的流动性和扩散性，造成跑、冒、滴、漏现象，逸出；的可燃易爆物质，在设备和管路周围空间形成爆炸性混合物。同样的道理，当设备或系统处于负压状态时，空气就会渗入，使设备或系统内部形成爆炸性混合物。设备密闭不良是发生火灾和爆炸事故的主要原因之一。

45页

容易发生可燃易燃物质泄漏的部位主要有设备的转轴与壳体或墙体的密封处，设备的各种孔(人孔、手孔、清扫孔)盖及封头盖与主体的连接处，以及设备与管道、管件的各个连接处等。

为保证设备和系统的密闭性；在验收新的设备时，在设备修理之后及在使用过程小，必须根据压力计的读数用水压试验来检查其密闭性，测定其是否漏气并进行气体分析。此外，可于接缝处涂抹肥皂液进行充气检测。为了检查无味气体(氢、甲烷等)是否漏出，可在其中加入显味剂(硫醇、氨等)。

当设备内部充满易爆物质时，要采用正压操作，以防外部空气渗入设备内。设备内的压力必须加以控制，不能高于或低于额定的数值。压力过高，轻则渗漏加剧，重则破裂导致大量可燃物质排出；压力过低，就有渗入空气、发生爆炸的可能。通常町设置压力报警器，在设备内压力失常时及时报警。

对爆炸危险度大的可燃气体(如乙炔、氢气等)以及危险设备和系统，在连接处应尽量采用焊接接头，减少法兰连接。

3．厂房通风

要使设备达到绝对密闭是很难办到的，总会有一些可燃气体、蒸气或粉尘从设备系统中泄漏出来，而且生产过程中某些工艺(如喷漆)会大量释放可燃性物质。因此，必须用通风的方法使可燃气体、蒸气或粉尘的浓度不致达到危险的程度，一般应控制在爆炸下限1／5以下。如果挥发物既有爆炸性又对人体有害，其浓度应同时控制到满足《工业企业没计卫生标准》的要求。

在设计通风系统时，应考虑到气体的相对密度。某些比空气重的可燃气体或蒸气，即使是少量物质，如果在地沟等低洼地带积聚，也可能达到爆炸极限。此时，车间或厂房的下部亦应设通风口，使可燃易爆物质及时排出。从车间排出含有可燃物质的空气时，应设防爆的通风系统，鼓风机的叶片应采用碰击时不会产生火花的材料制造，通风管内应没有防火遮板，使一处失火时迅速隔断管路，避免波及他处。

4．以不燃溶剂代替可燃溶剂．

以不燃或难燃的材料代替可燃或易燃材料，是防火与防爆的根本性措施。因此，在满足生产工艺要求的条件下，应当尽可能地用不燃溶剂或火灾危险性小的物质代替易燃溶剂或火灾危险性较大的物质，这样可防止形成爆炸性混合物，为生产创造更为安全的条件。

常用的不燃溶剂主要有甲烷和乙烷的氯衍生物，如四氯化碳、三氯甲烷和三氯乙烷等。使用汽油、丙酮、乙醇等易燃溶剂的生产，可以用四氯化碳、三氯乙烷或丁醇、氯苯等不燃溶剂或危险性较低的溶剂代替。又如四氯化碳用于代替溶解脂肪、沥青、橡胶等所采用的易燃溶剂。但这类不燃溶剂具有毒性，在发生火灾时能分解放出光气，因此应采取相应的安全措施。例如，为避免泄漏，必须保证设备的气密性，严格控制室内的蒸气浓度，使之不得超过卫生标准规定的浓度等。

46页

评价生产中所使用溶剂的火灾危险性时，饱和蒸气压和沸点是很重要的参数。饱和蒸气压越大，蒸发速度越快，闪点越低，则火灾危险性越大；沸点较高(例如沸点在1l0℃以上)的液体，在常温(18-20℃)时所挥发出来的蒸气是不会达到爆炸危险浓度的。危险性较小的液体的沸点和蒸气压见表4—11。

5．危险物品的储存

性质相互抵触的危险化学物品如果储存不当，往往会酿成严重的事故。例如，无机酸本身不可燃，但与可燃物质相遇能引起着火及爆炸；铝酸盐与可燃的金属相混时能使金属着火或爆炸；松节油、磷及金属粉末在卤素中能自行着火等。由于各种危险化学品的性质不同，因此，他们的储存条件也不相同。为防止不同性质物品在储存中相互接触而引起火灾和爆炸事故，禁止一起储存的物品见表4—12。

47页

6．防止容器或室内爆炸的安全措施

(1)抗爆容器。对已知的爆炸结果做系统的评定表明，在符合一定结构要求的前提下，即使容器和设备没有附加的防护措施，也能承受一定的爆炸压力。若选择这种结构形式的设备在剧烈爆炸下没有被炸碎，而只产生部分变形，那么设备的操作人员就可以安然无恙，这也就达到了最重要的防护目的。

(2)爆炸卸压。通过固定的开口及时进行泄压，则容器内部就不会产生高爆炸压力， 因而也就不必使用能抗这种高压的结构。把没有燃烧的混合物和燃烧的气体排放到大气里去，就可把爆炸压力限制在容器材料强度所能承受的某一数值。卸压装置可分为一次性(如爆破膜)和重复使用的装置(如安全阀)。

(3)房间泄压。它主要是用来保护容器和装置的，能使被保护设备不被炸毁和使用人员不受伤害。它可用卸压措施来保护房间，但不能保护房间里的人。这种情况下，房间内的设施必须是遥控的，并在运行期间严禁人员进入房间。一般可以通过窗户、外墙和建筑物的房顶来进行卸压。

7．爆炸抑制

爆炸抑制系统由能检测初始爆炸的传感器和压力式的灭火剂罐组成，灭火剂罐通过传感装置动作。在尽可能短的时间内，把灭火剂均匀地喷射到应保护的容器里，于是，爆炸燃烧被扑灭，控制住爆炸的发生。爆炸燃烧能自行进行检测，并在停电后的一定时间里仍能继续进行工作。

48页

四、防火防爆安全装置及技术

为防止火灾爆炸的发生，阻止其扩展和减少破坏，已研制出许多防火防爆和防止火焰、爆炸扩展的安全装置，并在实际生产中广泛使用，取得了良好的安全效果。防火防爆安全装置可以分为阻火隔爆装置与防爆泄压装置两大类。下面分别加以介绍。

1．阻火及隔爆技术

阻火隔爆是通过某些隔离措施防止外部火焰窜人存有可燃爆炸物料的系统、设备、容器及管道内，或者阻止火焰在系统、设备、容器及管道之间蔓延。按照作用机理，可分为机械隔爆和化学抑爆两类。机械隔爆是依靠某些固体或液体物质阻隔火焰的传播；化学抑爆主要是通过释放某些化学物质来抑制火焰的传播。

机械阻火隔爆装置主要有工业阻火器、主动式隔爆装置和被动式隔爆装置等。其中工业阻火器装于管道中，形式最多，应用也最为广泛。

(1)工业阻火器。工业阻火器分为机械阻火器、液封和料封阻火器。工业阻火器常用于阻止爆炸初期火焰的蔓延。一些具有复合结构的机械阻火器也可阻止爆轰火焰的传播。

(2)主动式隔爆装置。主动式、被动式隔爆装置是靠装置某一元件的动作来阻隔火焰，这与工业阻火器靠本身的物理特性来阻火是不同的。另一方面工业阻火器在工业生产：过程中时刻都在起作用，对流体介质的阻力较大，而主、被动式隔爆装置只是在爆炸发生时才起作用，因此他们在不动作时对流体介质的阻力小，有些隔爆装置甚至不会产生任何压力损失。另外，工业阻火器对于纯气体介质才是有效的，对气体中含有杂质(如粉尘、易凝物等)的输送管道，应当选用主、被动式隔爆装置为宜。

主动式(监控式)隔爆装置由一灵敏的传感器探测爆炸信号，经放大后输出给执行机构，控制隔爆装置喷洒抑爆剂或关闭阀门，从而阻隔爆炸火焰的传播。被动式隔爆装置是由爆炸波来推动隔爆装置的阀门或闸门来阻隔火焰。

(3)被动式隔爆装置。被动式隔爆装置主要有自动断路阀、管道换向隔爆等形式。 (4)其他阻火隔爆装置。

1)单向阀。单向阀又称止逆阀，止回阀。它的作用是仅允许液体(气体或液体)向一个方向流动，遇到倒流时即自行关闭，从而避免在燃气或燃油系统中发生液体倒流，或高压窜入低压造成容器管道的爆裂，或发生回火时火焰倒吸和蔓延等事故。

在工业生产上，通常在系统中流体的进口和出口之间，与燃气或燃油管道及设备相连接的辅助管线上、高压与低压系统之间的低压系统上，或压缩机与油泵的出口管线上安置单向阀。生产中用的单向阀有升降式、摇板式、球式等几种。

2)阻火阀门。阻火阀门是为了阻止火焰沿通风管道或生产管道蔓延而设置的阻火装置。在正常情况下，阻火闸门受环状或者条状的易熔金属的控制，处于开启状态。一旦着火，温度升

49页

高，易熔金属即会熔化，此时闸门失去控制，受重力作用自动关闭，将火阻断在闸门一边。易熔金属元件通常由铋、铅、锡、汞等金属按一定比例组成的低熔点金属制成。由于赛璐珞、尼龙、塑料等有机材料在高温时也容易燃烧或者失去强度，所以也有用这类材料代替易熔合金来控制阻火阀门。

3)火星熄灭器(防火罩、防火帽)。由烟道或车辆尾气排放管飞出的火星也可能引起火灾。因此，通常在可能产生火星设备的排放系统，如加护热炉的烟道，汽车、拖拉机的尾气排放管上等，安装火星熄灭器，用以防止飞出的火星引燃可燃物料。

火星熄灭器熄火的基本方法主要有以下几种：

①当烟气由管径较小的管道进入管径较大的火星熄灭器中，气流由小容积进人大容积，致使流速减慢、压力降低，烟气中携带的体积、质量较大的火星就会沉降下来，不会从烟道飞出。

②在火星熄灭器中设置网格等障碍物，将较大、较重的火星挡住；或者采用设置旋转叶轮等方法改变烟气流动方向，增加烟气所走的路程，以加速火星的熄灭或沉降。

③用喷水或通水蒸气的方法熄灭火星。

(5)化学抑制防爆(简称化学抑爆、抑制防爆)装置。化学抑爆是在火焰传播显著加速的初期通过喷洒抑爆剂来抑制爆炸的作用范围及猛烈程度的一种防爆技术。它可用于装有气相氧化剂中可能发生爆燃的气体、油雾或粉尘的任何密闭设备。例如：加工设备(如反应容器、混合器、搅拌器、研磨机、干燥器、过滤器及除尘器等)、储藏设备(如常压或低压罐、高压罐等)、装卸设备(如气动输送机、螺旋输送机、斗式提升机等)、试验室和中间试验厂的设备(如通风柜、试验台等)以及可燃粉尘气力输送系统的管道等。

爆炸抑制系统主要由爆炸探测器、爆炸抑制器和控制器三部分组成。其作用原理是：高灵敏度的爆炸探测器探测到爆炸发生瞬间的危险信号后，通过控制器启动爆炸抑制器，迅速将抑爆剂喷人被保护的设备中，将火焰扑灭从而抑制爆炸进一步发展。

化学抑爆技术可以避免有毒或易燃易爆物料以及灼热物料、明火等窜出设备，对设备强度的要求较低。适用于泄爆易产生二次爆炸，或无法开设泄爆口的设备以及所处位置不利于泄爆的设备。常用的抑爆剂有化学粉末、水、卤代烷和混合抑爆剂等。

2．防爆泄压技术

生产系统内一旦发生爆炸或压力骤增时，可通过防爆泄压设施将超高压力释放出去，以减少巨大压力对设备、系统的破坏或者减少事故损失。防爆泄压装置主要有安全阀、爆破片、防爆门等。

(1)安全阀。安全阀的作用是为了防止设备和容器内压力过高而爆炸，包括防止物理性爆炸(如锅炉、蒸馏塔等的爆炸)和化学性爆炸(如乙炔发生器的乙炔受压分解爆炸等)。当容器和设备内的压力升高超过安全规定的限度时，安全阀即自动开启，泄出部分介质，降低压力至安

50页