第四章 防火防爆安全技術(shù)
第一節(jié) 火災(zāi)爆炸事故機(jī)理
一、燃燒與火災(zāi)
(一)燃燒和火災(zāi)的定義、條件
1．燃燒的定義
燃燒是物質(zhì)與氧化劑之間的放熱反應(yīng)，它通常同時(shí)釋放出火焰或可見(jiàn)光。
2．火災(zāi)定義
《消防基本術(shù)語(yǔ)：第一部分》(GB5907—1986)將火災(zāi)定義為：在時(shí)間和空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害。以下情況也列入火災(zāi)的統(tǒng)計(jì)范圍；
(1)民用爆炸物品引起的火災(zāi)。
(2)易燃或可燃液體、可燃?xì)怏w、蒸氣、粉塵以及其他化學(xué)易燃易爆物品爆炸翱爆炸引起的火災(zāi)(地下礦井部分發(fā)生的爆炸，不列入火災(zāi)統(tǒng)計(jì)范圍)。
(3)破壞性試驗(yàn)中引起非實(shí)驗(yàn)體燃燒的事故。
(4)機(jī)電設(shè)備因內(nèi)部故障導(dǎo)致外部明火燃燒需要組織撲滅的事故，火災(zāi)引起其他物件燃燒的事故。
(5)車(chē)輛、船舶；飛機(jī)以及其他交通工具發(fā)生的燃燒事故、火災(zāi)由此引起的其他物件燃燒的事故(飛機(jī)因飛行事故而導(dǎo)致本身燃燒的除外)。
3．燃燒和火災(zāi)發(fā)生的必要條件
同時(shí)具備氧化劑、可燃物、點(diǎn)火源，即火的三要素。這三個(gè)要素中缺少任何一個(gè)，燃燒都不能發(fā)生或持續(xù)。獲得三要素是燃燒的必要條件。在火災(zāi)防治中，阻斷三要素的任何一個(gè)要素就可以撲滅火災(zāi)。
(二)燃燒和火災(zāi)過(guò)程和形式
1．燃燒過(guò)程
可燃物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，其受熱后所發(fā)生的燃燒過(guò)程也不同。除結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的可燃?xì)怏w(如氫氣)外，大多數(shù)可燃物質(zhì)的燃燒并非是物質(zhì)本身在燃燒，而是物質(zhì)受熱分解出的氣體或液體蒸氣在氣相中的燃燒。
由可燃物質(zhì)燃燒過(guò)程可以看出，可燃?xì)怏w最容易燃燒，其燃燒所需要的熱量只用于本身的氧化分解，并使其達(dá)到自燃點(diǎn)而燃燒；
可燃液體首先蒸發(fā)成蒸氣，其蒸氣進(jìn)行氧化分解后達(dá)到自燃點(diǎn)而燃燒。
在固體燃燒中，如果是簡(jiǎn)單物質(zhì)硫、磷等，受熱后首先熔化，蒸發(fā)成蒸氣進(jìn)行燃燒，沒(méi)有分解過(guò)程；
如果是復(fù)雜物質(zhì)，在受熱時(shí)首先分解為氣態(tài)或液態(tài)產(chǎn)物，其氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物的蒸氣進(jìn)行氧化分解著火燃燒。
有的可燃固體如焦炭等，不能分解為氣態(tài)物質(zhì)，在燃燒時(shí)則呈熾熱狀態(tài)，沒(méi)有火焰產(chǎn)生。
可燃物質(zhì)的燃燒過(guò)程包括許多吸熱、放熱的化學(xué)過(guò)程和傳熱的物理過(guò)程。在燃燒發(fā)生的整個(gè)過(guò)程中，熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)、熱輻射和熱對(duì)流三種方式進(jìn)行傳播。在凝聚相中，主要是吸熱過(guò)程，而在氣相燃燒中則是放熱過(guò)程。大多數(shù)情況下，凝聚相中發(fā)生的過(guò)程是靠氣相燃燒放出的熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在所有反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，若放熱量大于吸熱量，燃燒則持續(xù)進(jìn)行，反之燃燒則中斷。
可燃物質(zhì)燃燒過(guò)程中，溫度變化是很復(fù)雜的。最初一段時(shí)間，加熱的大部分熱量用于對(duì)燃燒物質(zhì)的熔化、蒸發(fā)或分解，可燃物質(zhì)的溫度上升緩慢。當(dāng)溫度達(dá)到氧化開(kāi)始溫度時(shí)，可燃物質(zhì)開(kāi)始進(jìn)行氧化反應(yīng)。此時(shí)由于溫度尚低，氧化反應(yīng)速度不快，氧化所產(chǎn)生的熱量還不足以抵消系統(tǒng)向外界的散熱，此時(shí)停止加熱，可燃物質(zhì)溫度會(huì)降低,不會(huì)發(fā)生燃燒。繼續(xù)加熱，溫度的上升則很快，到氧化產(chǎn)生的熱量和系統(tǒng)向外界散失的熱量相等，溫度再稍升高一點(diǎn)，則打破了這種平衡狀態(tài)，這時(shí)即使停止加熱，可燃物質(zhì)溫度亦會(huì)自行升高，達(dá)到某個(gè)溫度，就會(huì)出現(xiàn)火焰并燃燒起來(lái)。因此，這個(gè)溫度可視為可燃物質(zhì)理論上的自燃點(diǎn)，是開(kāi)始出現(xiàn)火焰的溫度，即通常實(shí)際測(cè)得的自燃點(diǎn)。
2．燃燒形式
氣態(tài)可燃物通常為擴(kuò)散燃燒，即可燃物和氧氣邊混合邊燃燒；液態(tài)可燃物．(包括受熱后先液化后燃燒的固態(tài)可燃物)通常先蒸發(fā)為可燃蒸氣，可燃蒸氣與氧化劑發(fā)生燃燒；固態(tài)可燃物先是通過(guò)熱解等過(guò)程產(chǎn)生可燃?xì)怏w，可燃?xì)怏w與氧化劑再發(fā)生燃燒。
根據(jù)可燃物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，燃燒可分為以下4種形式：
(1)擴(kuò)散燃燒?？扇?xì)怏w(氫、甲烷、乙炔以及苯、酒精、汽油蒸氣等)從管道、容器的裂縫流向空氣時(shí)，可燃?xì)怏w分子與空氣分子互相擴(kuò)散、混合，混合濃度達(dá)到爆炸極限范圍內(nèi)的可燃?xì)怏w遇到火源即著火并能形成穩(wěn)定火焰的燃燒，稱為擴(kuò)散燃燒。
(2)混合燃燒。可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w在管道、容器和空間擴(kuò)散混合，混合氣體的濃度在爆炸范圍內(nèi)，遇到火源即發(fā)生燃燒，混合燃燒是在混合氣體分布的空間快速進(jìn)行的，稱為混合燃燒。煤氣、液化石油氣泄漏后遇到明火發(fā)生的燃燒爆炸即是混合燃燒，失去控制的混合燃燒往往能造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。
(3)蒸發(fā)燃燒?？扇家后w在火源和熱源的作用下，蒸發(fā)出的蒸氣發(fā)生氧化分解而進(jìn)行的燃燒，稱為蒸發(fā)燃燒。
(4)分解燃燒?？扇嘉镔|(zhì)在燃燒過(guò)程中首先遇熱分解出可燃性氣體，分解出的可燃性氣體再與氧進(jìn)行的燃燒，稱為分解燃燒。
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