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注安技术跟学笔记:火灾事故爆炸机理(一)

作者:233网校-浪子新生 2022-04-28 17:30:01
导读:本系列跟学笔记,是根据233网校老师讲授的知识进行归纳整理和总结浓缩,适合配套课程学习~

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一、燃烧的条件

燃烧的三要素:氧化剂、可燃物、点火源。三个要素中缺少任何一个,燃烧都不能发生,三要素是燃烧发生的必要条件。在火灾防治中,阻断三要素的任何一个要素就可以防止火灾发生。

二、燃烧过程

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。

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。

可燃固体

(1)简单物质(如硫、磷)等,受热后首先熔化,蒸发成蒸气进行燃烧,没有物质的分解过程;

(2)复杂物质,受热时首先物质分解为气态或液态产物,其蒸气进行氧化分解着火燃烧;

(3)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。

三、燃烧形式

可燃物质在空气中燃烧的形式有5种:

扩散燃烧

可燃气体从管道、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。

如氢、甲烷、乙炔、苯蒸汽、酒精蒸气、汽油蒸汽。

混合燃烧

可燃气体和助燃气体在管道、容器内部等相应空间扩散混合,混合气体的浓度在爆炸范围内,遇到火源后在其分布的空间快速进行的燃烧。

如煤气、液化石油气泄漏。

蒸发燃烧

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。

如酒精、汽油、乙醚等易燃液体的燃烧。

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。

如木材、纸、油脂一类的高沸点固体可燃物燃烧。

表面燃烧

在固体表面与空气接触的部位上,会被点燃而生成“炭灰”,使燃烧持续下去。

如炭、箔状或粉状金属(铝、镁)的燃烧。

四、火灾的分类

按物质的燃烧特性将火灾分为6类:

种类

定义

举例

A类火灾

固体物质火灾

木材、棉、毛、麻、纸

B类火灾

液体和可熔化的固体物质火灾

汽油、煤油、柴油、原油、甲醇、乙醇、沥青、石蜡火灾

C类火灾

气体火灾

煤气、天然气、甲烷、乙烷、丙烷、氢气火灾

D类火灾

金属火灾

钾、钠、镁,钛、锆、锂、铝镁合金火灾

E类火灾

带电火灾

发电机、电缆、家用电器

F类火灾

烹饪器具内烹饪物火灾

动植物油脂

五、火灾基本概念及参数

参数

概念

引燃能

(最小点火能)

定义:释放能够触发初始燃烧化学反应的能量。

影响因素:温度、释放的能量、热量和加热时间。

着火延滞期

(诱导期)

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或混合气着火前自动加热的时间。

闪燃

闪燃是在一定温度下,在液体表面上能产生足够的可燃蒸气,遇火能产生一闪即灭的燃烧现象。蒸发出来的气体仅能维持一刹那的燃烧,而来不及补充新的蒸气以维持稳定的燃烧。

闪点

发生闪燃的最低温度,称为该物质的闪点。

一般情况下闪点越低,火灾危险性越大。

燃点

(着火点)

指可燃物与火源接触而燃烧,并且在火源移去后仍能继续保持燃烧的现象。

一般情况燃点(着火点)越低,火灾危险性越大。

阴燃

没有火焰和可见光的燃烧现象称为阴燃。通常会产生烟和温度升高,是处于燃烧初期的一种燃烧现象。

自燃点

自燃是指可燃物在没有外界火源的作用下,靠自热或外热而发生燃烧的现象。

总结:

(1)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;

(2)固体可燃物粉碎得越细,其自燃点越低。 

(3)一般情况下,密度越大,闪点越高而自燃点越低。

(4)油品的密度:汽油<煤油<轻柴油<重柴油<蜡油<渣油;密度依次升高,而其闪点也依次升高,但自燃点则依次降低。 (口诀:汽自高,汽闪低) 

六、典型火灾的发展规律

火灾事故发展分为初起期、发展期、最盛期、减弱至熄灭期。

时期

特征

初起期

主要特征是冒烟、阴燃。

发展期

一般采用T平方特征火灾模型描述该阶段非稳态火灾热释放速率随时间的变化。轰燃就发生在这一阶段。

最盛期

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。

减弱至熄灭期

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。 某些情况下,建筑物内可燃物、通风条件不同,火灾有可能达不到最盛期,而是缓慢发展后就熄灭了。

七、燃烧机理

理论

机理

活化能

理论

分子发生化学反应,首要条件是相互碰撞。但是参加反应的分子只是一部分,这一部分分子称为活化分子。使普通分子吸收的能量转化为活化分子的量称为活化能。温度越高,分子的运动越快。

过氧化物理论

燃烧反应中,首先是氧分子在热能下活化,并生成氧键—O—O—,氧键加在被氧化物上成为过氧化物。而后由过氧化物继续氧化其他被氧化物。

链反应

理论

气态分子之间的作用,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,新基与分子反应生成另一个新基……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。

【2021】危险物质以气体、蒸气,薄雾、粉尘、纤维等形态出现,在大气条件下能与空气形成爆炸性混合物,如遇电气火花会造成火灾爆炸事故。关于危险物质火灾危险性与其性能参数的说法,正确的是(  )。

A.活化能越氐的可燃性粉尘物质,其火灾危险性越大

B.着火点越低的可燃固体物质,其火灾危险性越小

C.闪点越高的可燃液体物质,其火灾危险性越大

D.爆炸下限越低的可燃气体物质,其火灾危险性越小

参考答案:A
参考解析:A,活化能越低的可燃性粉尘物质,其火灾危险性越大,A选项正确;燃点(着火点)越低,火灾危险性越大,B选项错;—般情况下,闪点越低,火灾危险性越大,C选项错误;爆炸下限越低的可燃气体物质,其火灾危险性越大,D选项错误。

【2021】通过对大量火灾事故的研究,火灾事故的发展阶段一般分为初起期、发展期、最盛期、减弱至熄灭期等,各个阶段具有不同的特征。下列燃然尧特征或现象中,属于火灾发展期典型特征的是(  )。

A.冒烟

B.阴燃

C.轰燃

D.压力逐渐降低

参考答案:C
参考解析:C,发展期是火势由小到大发展的阶段,一般采用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。

【2020】危险化学品燃烧爆炸事故具有严重的破坏效应,其破坏程度与危险化学品的数量和性质、燃烧爆炸时的条件以及位置等因素有关。关于燃烧爆炸过程和效应的说法,正确的是(   )。

A.火灾损失随着时间的延续迅速增加,大约与时间的平方成比例

B.爆炸过程时间很短,往往是瞬间完成,因此爆炸毁伤的范围相对较小

C.爆炸会产生冲击波,冲击波造成的破坏主要由高温气体快速升温引起

D.爆炸事故产生的有毒气体,因为爆炸伴随燃烧,会使气体毒性降低

参考答案:A
参考解析:A正确,火灾损失随着时间的延续迅速增加,大约与时间的成比例。

B错误,机械设备、装置、容器等爆炸后产生许多碎片,飞出后会在相当大的范围内造成危害。一般碎片飞散范围在100-500m。所以爆炸毁伤的范围不是相对较小。

C错误,冲击波的破坏作用主要是由其波阵面上的超压引起的。

D错误,在实际生产中,许多物质不仅是可燃的,而且是有毒的,发生爆炸事故时,会使大量有毒物质外泄。此外,有些物质本身毒性不强,但燃烧过程中可能释放出大量有毒气体和烟雾。所以爆炸伴随的燃烧会使气体毒性升高。

【2019】可燃物质在规定条件下,不用任何辅助引燃能源而达到自行燃烧的最低温度称为自燃点。关于可燃物质自燃点的说法,正确的是()。

A.液体可燃物质受热分解越快,自身散热越快,其自燃点越高

B.固体可燃物粉碎的越细,其自燃点越高

C.固体可燃物受热分解的可燃气体挥发物越多,其自燃点越低

D.一般情况下密度越小,闪点越高,其自燃点越低

参考答案:C
参考解析:C,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。

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