承包商安全培训--燃烧与火灾 2010 04 02.ppt
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1、燃烧和火灾预防Combustion and Fire Prevention大鹏液化天然气有限公司HSSE部-卫国强2009年8月17日本培训材料属于知识性介绍仅供参考无意取代任何公司的现有工作程序培训内容 燃烧的本质和原理 燃烧的种类和利弊 火灾对人的生理伤害 可燃物质的分类 气/液/固燃烧的不同 可燃物的指标 中外火灾统计 国内著名火灾案例 灭火方法和原理 中外消防法规简介 天然气性质和燃烧 消防照片漫画燃烧现象的本质燃烧,是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光、发烟的现象燃烧的三要素: 燃烧,是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光、发烟的现象。物质燃烧需
2、要同时具备可燃物、助燃物和着火源这三要素。燃烧现象的本质燃烧的产物往往与可燃物的种类和数量有关,和参与燃烧的空气量(氧气量)也有关。CnH2n+2 + O2 CO2 + CO + C + H2O碳氢化合物燃烧时,根据空气供应量的大小,燃烧产物中可以有少量或大量的一氧化碳和炭粉(浓烟)产生。这就是煤气中毒和烟囱冒黑烟的原因。燃烧现象的本质 燃烧是大量放热的氧化还原反应。 可燃物(例如木材)+ 助燃剂(例如氧气) = 燃烧产物。 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O CH4 + O2 CO2 + CO + C + H2O 任何氧化-还原反应都会产生热量,都是广义的燃烧。燃烧现象的本质 广义
3、的可燃物包括金属(在周期表中靠左、靠中的元素,例如钠、钾、铝、铁)、所有的碳氢化合物(矿物燃料煤、石油、天然气)、所有的碳水化合物(植物、食物、粮食、肉、蛋白质、糖)。 广义的助燃剂包括非金属(在周期表中靠右的元素,例如氟、氯、氧、硫、氮)甚至非金属的化合物(例如:水、高锰酸钾KMnO4、硝酸铵等)。燃烧现象的本质 人类的吸入的氧气与摄取的食物也产生了氧化-还原反应,也是广义的燃烧,产生了热量和能量,维持了新陈代谢和生命活动。 钢铁的生锈也是广义的燃烧。铁屑和铝粉在高温和富氧环境里能强烈燃烧。 绝大多数的燃烧发生在碳氢化合物与空气中的氧气之间。燃烧现象的本质 碳元素在自然界的循环过程:燃烧现象
4、的本质 活化能-活化能是一个能量门槛。挡住了理论上可以进行的化学反应。反应体系需要外加能量来翻越门槛,或用催化剂来降低门槛,从而使得反应可以开始。 例如:在理论上,氢气和氧气可以剧烈反应,放出热量产生水。可是混合的氢气和氧气在常温下静置几千年也不会反应,但一个火花就搞掂。 对燃烧来说,外加的能量可以是电火花、温度、撞击等。翻越门槛降低门槛燃烧现象的本质燃烧速度 - 燃烧是复杂的物理化学过程,燃烧速度的快慢取决于:可燃物与氧的化学反应速度;氧和可燃物的接触混合程度。前者是化学条件;后者是物理条件从微观的分子运动角度来说,快速燃烧的条件如下:可燃物分子与氧分子按比例充分混合;(固体可燃物用研磨和粉
5、碎来增大表面积;液态可燃物须先充分气化)。可燃物分子和氧气分子要有一定的运动速度(宏观表现为体系的能量和温度)。增加可燃物分子和氧气分子的接触(碰撞)几率,例如增加反应体系的密度、浓度和压力,以及搅拌和扰动。燃烧的利与弊 有控制的燃烧是人类生产和生活的必需,是造福于人类,是普罗米修斯的初衷。 失控的燃烧是人类的灾难。 控制燃烧,预防火灾是我们的责任,是保护我们的家园和幸福家庭(包括不太幸福的家庭)(大笑)。火灾对人的伤害爆炸和冲击波的机械损伤;火焰、热辐射和热空气烧伤皮肤和粘膜造成致命感染;浓烟和毒气大多数因浓烟而丧命。气体的燃烧过程气体的燃烧特点: 可燃物分子与氧分子混合较充分。只要比例合适
6、就能强烈燃烧,甚至爆炸。 火团位置不固定,随风飘。火灾扩散快。 注意可燃气体与空气的相对比重,在安全防范上意义重大。 建筑物和构筑物的空间形态对气体火灾的形式和后果有很大影响,可以是爆炸或仅仅是火灾。 不同气体在同样条件下燃烧速度(火焰扩散速度)不同,速度越快越容易产生爆炸。 可燃物分子中,碳的比例越大,浓烟越多。气体的燃烧过程防范气体火灾的重要指标(与空气相对的) 比重:气体比重(空气=1)毒性分子式氢气 0.07H2甲烷(天然气)0.554CH4乙烷 1.04C2H6丙烷1.56C3H8丁烷2.05C4H10乙炔1.38 C2H2一氧化碳 0.91剧毒CO硫化氢 1.19剧毒H2S气体的燃
7、烧过程 防范气体火灾的重要指标最小点燃能量: 为了跨过活化能门槛,使得燃烧反应得以开始和维持进行,各种可燃气体都需要一个最小点燃能量。甲烷的最小点燃能量:0.29毫焦耳气体的燃烧过程 防范气体火灾的重要指标燃烧速度: 一般来讲,气体的火焰传播速度越快越容易引起爆炸。 上述数据为气体与空气混合后在直径25.4 mm的管道中实验所得。 管子的直径对火焰传播速度有明显的影响。但当达到某个极限值时,速度就不再增加。 同样,火焰传播速度随着管子直径的减小而减少,当直径减小到某个极限值时,火焰就不能传播,阻火器就是根据此原理制成的。 从表中可见,天然气(甲烷)的燃烧速度较慢,所以爆炸的可能性相对较低, 而
8、乙炔和氢气很容易爆炸。气体的燃烧过程防范气体火灾的重要指标爆炸(燃烧)下限:气体爆炸下限 (V/V %)爆炸上限 (V/V %)甲烷 5.0 15丙烷 2.2 9.5乙醇 3.4 19乙烯 2.8 32氢气 4.0 75硫化氢 4.3 45乙炔 2.2 81氨气 15 30.2苯 1.2 8一氧化碳 12.5 74 可以想到,爆炸下限越低的气体,燃烧爆炸的危险性越大。( 为什么?) 爆炸上限和爆炸下限之间的范围叫爆炸范围。从表中可以看出甲烷(天然气)的爆炸范围比较窄,从而比较安全。( 为什么?) 根据表中气体的爆炸上下限数据,指出你认为燃烧爆炸危险性高的气体。液体的燃烧过程 液体的燃烧特点:
9、一般来讲,纯液态的可燃液体是不能燃烧的。 可燃液体只有在气化后,与空气混合到一定比例(在爆炸极限范围内)时,才能燃烧或爆炸。 燃烧只能在液面以上进行,所谓的液体燃烧实质上也是气体的燃烧。 阻断液体燃烧的手段: 使容器充满液体而没有气相空间; 用物质覆盖液体表面(例如用泡沫)使其减少气化,并与空气隔绝。 降低液体的温度,使其烧完气化的分子后,气化的速度赶不上气体分子消耗的速度。气态分子耗尽后燃烧中止。液体的燃烧过程汽油的点火试验闪点:1)汽油倒入杯中,盖上杯盖,杯子浸放到恒温水浴中。2)水浴加热到某一温度,打开杯盖的同时用电火花试图点燃杯中的气相分子。未点燃。( 为什么?)汽油闪点试验器 3)用
10、水浴继续升高杯中汽油的温度(通常升高 1摄氏度),重复步骤 2。4)到达某一温度时汽油被点燃,但瞬间又熄灭。(为什么?)5)继续升高温度,再次重复步骤 4。结果可能仍然是点燃又熄灭。直到某一温度后可以点燃且不再熄灭。( 为什么?)液体的燃烧过程 上述试验中汽油被点燃又瞬间熄灭的最低温度叫汽油的闪点。这是汽油的一个非常重要的物理指标,在安全管理上意义重大。 能使汽油点燃而不再熄灭的最低温度叫汽油的燃点。 任何可燃液体都有它的闪点和燃点,包括液化天然气。 易燃液体的燃点比闪点约高15,而闪点越低,二者的差距越小。可燃液体的闪点在100以上时,燃点与闪点的差值可达30或更高。 由于易燃液体的燃点与闪
11、点很接近,所以在估计这类液体有火灾危险性时,只考虑闪点就可以了液体的燃烧过程 常见易燃液体的闪点如下表:液体名称闪点()液体名称闪点()汽 油5810甲苯4石油醚50甲醇9二硫化碳45乙醇13乙 醚45醋酸丁酯13乙 醛38石脑油25原 油35丁醇29丙 酮17氯苯29辛 烷16煤油3070苯11重油80130醋酸乙酯1乙二醇100液体的燃烧过程 润滑油的着火试验自燃点:1)将润滑油倒入杯中,敞开杯盖,杯子放入加热器中。2)将润滑油缓慢加热,到某一温度时,杯内的油开始自燃。( 为什么?)3)开始自燃的温度叫这种油品的自燃点。物质在温度达到其自燃点而发生着火燃烧的现象称作自燃。显然,自燃点越低的
12、物质越容易发生火灾。一般来说,液体燃料的密度越小,闪点越低,而自燃点越高;液体燃料的密度越大,闪点越高,而自燃点越低。液体的燃烧过程物料闪点 oC自燃点oC白磷-40纸张-130棉花-150木材-260酒精13510天然气 187590石油气 104356汽油46415煤油3070380柴油6090350重油80130300沥青-250 能引起本身自燃的物质常见的有植物产品、油脂类、煤及其他化学物质。如磷、磷化氢是自燃点低的物质 一些物质的闪点与自燃点见右表:固体的燃烧过程显然,固体只能在其表面燃烧。影响固体燃烧的一个重要的重要因素是表面积。表面积越大,固体与空气接触越多,燃烧越容易进行。固体
13、表面积的直接或间接表达方式有很多,如单位质量表面积、颗粒度、空隙率,表面粗糙度等。粉末状的可燃固体(例如面粉或煤粉)漂浮在空气中可能会引起爆炸和燃烧。可燃物的定义 顾名思义,可燃物就是可以燃烧的物质。 实验得知,绝大部分有机物和少部分无机物都是可燃物。 有人通过总结各种物质的物理化学性质,如氧化反应性、燃烧热和导热系数等,对可燃物做出如下粗略的判定: 可燃物应能与氧化合, 其燃烧热一般大于418.68KJ/mol、 导热系数一般小于4.186810-3J/cms。 上述判定指标是很粗造的,有很多例外的情况。可燃物的种类 可燃物种类繁多,不胜枚举。 根据化学结构不同,可燃物可分为无机可燃物和有机
14、可燃物两大类。 无机可燃物中的无机单质有:钾、钠、钙、镁、磷、硫、硅、氢等;无机化合物有:一氧化碳、氨、硫化氢、磷化氢、二硫化碳、联氨、氢氰酸等。 有机可燃物可分成低分子的和高分子的,又可分成天然的和合成的。 有机物中除了多卤代烃如四氯化碳、二氟-氯一溴甲烷(1211)等不燃且可作灭火剂之外,其它绝大部分有机物都是可燃物。 有机可燃物有:天然气、液化石油气、汽油、煤油、柴油、原油、酒精、豆油、煤、木材、棉、麻、纸以及三大合成材料(合成塑料、合成橡胶、合成纤维)等。可燃物的分类 根据可燃物的物态和火灾危险特性的不同,参照危险货物的分类方法,取其中有燃烧爆炸危险性的种类,再加上一般的可燃物(不属于
15、危险货物的可燃物),可将可燃物分成六大类,即爆炸性物质;自燃性物质;遇水燃烧物质;可燃气体;易燃与可燃液体;易燃、可燃和难燃固体等六大类。 危险货物分类中能够燃烧的毒害品、放射性物品及腐蚀品根据物态和性质分属于上述六大类可燃物。 应指出,氧化剂中的有机过氧化物等,因其自身能够分解并含碳氢元素,所以它们也是可燃的物质。另外,爆炸性物质一类中某些爆炸性化合物如硝化甘油等分子结构中含有氧元素,某些爆炸性混合物如黑火药等药剂中含有氧化剂,这些物质在没有氧气存在下也能够燃烧或爆炸,对此应予以注意。可燃物的分类-国内标准 国家标准建筑设计防火规范(GB50016-2006)对储存物品的火灾危险性分类如下:
16、 甲类1)闪点小于28的液体2)爆炸下限小于10%的气体,以及受到水或空气中水蒸汽的作用,能产生爆炸下限小于10%气体的固体物质3)常温下能自行分解或在空气中氧化能导致迅速自燃或爆炸的物质4)常温下受到水或空气中水蒸汽的作用,能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸的物质5)遇酸、受热、撞击、摩擦以及遇有机物或硫磺等易燃的无机物,极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂6)受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质可燃物的分类-国内标准 乙类1)闪点大于等于28,但小于60的液体2)爆炸下限大于等于10%的气体3)不属于甲类的氧化剂4)不属于甲类的化学易燃危险固体5)助燃气体6)常温下与空气接触能缓
17、慢氧化,积热不散引起自燃的物品 丙类1)闪点大于等于60的液体2)可燃固体丁类1)难燃烧物品 戊类1)不燃烧物品六大类可燃物举例 第一类 - 爆炸性物质: 点火器材有:导火索、点火绳、点火棒等; 起爆器材有:导爆索、雷管等; 炸药及爆炸性药品:环三次甲基三硝胺(黑索金)、四硝化戊四醇(泰安)、硝基胍、硝铵炸药(铵梯炸药)、硝化甘油混合炸药(胶质炸药)、硝化纤维素或硝化棉(含氮量在12.5%以上)、高氯酸(浓度超过72%)、黑火药、三硝基甲苯(梯恩梯)、三硝基苯酚(苦味酸)、迭氮钠、重氮甲烷、 四硝基甲烷等; 其它爆炸品有:小口径子弹、猎枪子弹、信号弹、礼花弹、演习用纸壳手榴弹、焰火、爆竹等。
18、第二类 - 自燃性物质: 一级自燃物质(在空气中易氧化或分解、发热引起自燃)有:黄磷、硝化纤维胶片、铝铁熔剂、三乙基铝、三异丁基铝、三乙基硼、三乙基锑、二乙基锌、651除氧催化剂、铝导线焊接药包等; 二级自燃物质(在空气中能缓慢氧化、发热引起自燃)有:油纸及其制品、油布及其制品、桐油漆布及其制品、油绸及其制品、植物油浸渍的棉、麻、毛、发、丝及野生纤维、粉片柔软云母等。六大类可燃物举例 第三类 - 遇水燃烧物质(亦称遇湿易燃物品): 一级遇水燃烧物质(与水或酸反应极快,产生可燃气体,发热,极易引起自行燃烧)有:钾、钠、锂、氢化锂、氢化钠、四氢化锂铝、氢化铝钠、磷化钙、碳化钙(电石)、碳化铝、钾汞
19、齐、钠汞齐、钾钠合金、镁铝粉、十硼氢、五硼氢等 二级遇水燃烧物质(与水或酸反应较慢,产生可燃气体,发热,不易引起自行燃烧)有:石灰氮(氰氨化钙)、保险粉(低亚硫酸钠)、金属钙、锌粉、氢化铝、氢化钡、硼氢化钾、硼氢化钠等。 第四类 - 可燃气体: 甲类可燃气体(爆炸浓度下限10%)有:氢气、硫化氢、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、乙炔、氯乙烯、甲醛、甲胺、环氧乙烷、炼焦煤气、水煤气、天然气、油田伴生气、液化石油气等 乙类可燃气体(爆炸浓度下限10%)有:氨、一氧化碳、硫氧化碳、发生炉煤气等。六大类可燃物举例 第五类 /第六类 -易燃液体 /可燃液体: 我国建筑设计防火规范中将能够燃烧的液体分
20、成甲类液体、乙类液体、丙类液体三类。比照危险货物的分类方法,可将上述甲类和乙类液体划入易燃液体类,把丙类液体划入可燃液体类。甲、乙、丙类液体按闭杯闪点划分。 甲类液体(闪点28)有:二硫化碳、氰化氢、正戊烷、正已烷、正庚烷、正辛烷、1-已烯、2-戊烯、1-已炔、环已烷、苯、甲苯、二甲苯、乙苯、氯丁烷、甲醇、乙醇、50度以上的白酒、正丙醇、乙醚、乙醛、丙酮、甲酸甲酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙腈、丙烯腈、呋喃、吡啶、汽油、石油醚等; 乙类液体(28闪点60)有:正壬烷、正癸烷、二乙苯、正丙苯、苯乙烯、正丁醇、福尔马林、乙酸、乙二胺、硝基甲烷、吡咯、煤油、松节油、芥籽油、松香水等; 丙类液体(闪点60
21、)有:正十二烷、正十四烷、二联苯、溴苯、环已醇、乙二醇、丙三醇(甘油)、苯酚、苯甲醛、正丁酸、氯乙酸、苯甲酸乙酯、硫酸二甲酯、苯胺、硝基苯、糠醇、机械油、航空润滑油、锭子油、猪油、牛油、鲸油、豆油、菜籽油、花生油、桐油、蓖麻油、棉籽油、葵花籽油、亚麻仁油等。可燃物分类总结 不论气体、液体、固体,物质按燃烧危险性从大到小分为: 甲类乙类丙类丁类戊类 气体可燃物以爆炸下限10%为界,分为: 甲类可燃气体(爆炸浓度下限10%) 乙类可燃气体(爆炸浓度下限10%) 液体可燃物以闭口杯闪点 28和 60为指标,分为: 易燃液体 甲类易燃液体(闪点28) 乙类易燃液体(28闪点60) 可燃液体 丙类可燃液
22、体(闪点60) 剩下的是固体可燃物和特殊可燃物(如爆炸性物质,自燃性物质和遇水燃烧物质)。可燃物质的分类标识 不同国家、不同标准组织造成了危险品分类标志的不统一且种类繁多,如: 联合国危险货物运输标识(略去说明)火灾和预防 Fire Prevention危险品分类和标志-标准集危险品标志(图)_南京职场论坛_西祠胡同.htm可燃物质的分类标识 美国消防协会的标识 (NFPA - National Fire Protection Association) - 见下页:Hazard Communication NFPA (National Fire Protection Association)
23、Identification Labels 140危险有害物质标识火灾危色: 点4低于22.7C 非常易燃性气体或易燃易爆液体3低于37.7C 在所有常温度下可以点燃2低于93.3C 只要适度加就可点燃1高于93.3C 充分后就可点燃0不会燃化学反危色: 黄潜在害型4可能引爆容易引爆或爆炸3受或可能引爆可能引爆或爆炸,但需要有强的外来能量或在受限空里加2强烈的化学通常不定但不会引爆1受后不定通常定;在高温和高下不定;与水混合会起化学反0通常定与水混合不起化学反健康危害色:潜在害型4致命危尽管受到医救治但仍会致死亡或重大害3极度危尽管受到医救治但仍会致重害2危会致害;需要即刻医治1度危如果未受医
24、治会引病痛0常原料无危特殊危色: 白OXY氧化ACID酸性ALK碱性CCOROR有腐性W不准用水WaterP有聚合性有放射性危险化学品的分类和标识国内 国内相关标准 : 危险货物分类和品名编号(GB 6944) 危险货物品名表 (GB 12268) 常用危险化学品的分类及标志(GB13690-92) 危险货物包装标志(GB 190-1990) 常用危险化学品贮存通则(GB15603-1995) 包装储运图示标志(GB191-90) 危险货物运输包装通用技术条件(GB12463-90) 危险货物分类和品名编号(GB6944-86) 危险货物品名表(GB12268-90)危险化学品的分类和标识国内
25、 常用危险化学品按其主要危险特性分为9大类(略去每一类的定义和规格):1)第1类 爆炸品2)第2类 压缩气体和液化气体3)第3类 易燃液体4)第4类 易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品5)第5类 氧化剂和有机过氧化物6)第6类 有毒品7)第7类 放射性物品8)第8类 腐蚀品9)第9类 杂类-危险性质不包括在上述八类危险性 中的物品 各类可分为若干项,如第3类(易燃液体)分为3项:1) 第1项 低闪点液体,闪点低于18的液体。2) 第2项 中闪点液体,闪点在18至23的液体。 3) 第3项 高闪点液体,闪点在23至61的液体。危险化学品的分类和标识国内 标志的种类-根据常用危险化学品的危险特性和类
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