防火防爆技术讲稿1

防火防爆技术讲稿一、课程介绍随着社会经济的发展，大型现代化的石油化工、钢铁、煤炭等企业不断建成。由于其生产规模日益扩大和自动化程度的提高，在涉及爆炸性物质的储存、运输以及物料的生产、加工和处理工序的生产过程中，将不可避免地存在爆炸性危险物质。同时诸如选用、安装、检修、操作规范等人为因素也都构成了至关重要的防爆安全问题。据资料介绍，煤矿井下约有三分之二的场所属于爆炸性危险场所;石油开采现场和炼油厂约60%一80%的场所属于危险区域;在化学工业中约80%以上的生产车间为危险区域。另按国际电工委员会的定义，凡涉及防爆安全问题的领域有:炼油、化工企业、燃油燃气充装、制药业、气体管线和输配、分析实验室、表面喷涂工业、印刷工业、电子器件制造业、地下煤矿工业、污水处理厂、医院手术室、制糖业、木材加工、粮食处理与储存、金属表面研磨等。在这些生产领域中，爆炸性危险物质的泄漏是不可避免的，它与空气混合将形成爆炸性混合物，生产现场一旦出现危险点燃源，将不可避免地导致灾难性爆炸事故。例如,下面是近年来我国发生的几起工业爆炸事故：Ø 2005年11月27日21时22分，黑龙江龙煤矿业集团有限责任公司七台河分公司东风煤矿发生一起特别重大煤尘爆炸事故，造成171人死亡，48人受伤，直接经济损失4293万元。事故直接原因，违规放炮处理主煤仓堵塞，导致煤仓给煤机垮落、煤仓内的煤炭突然倾出，带出大量煤尘并造成巷道内的积尘飞扬达到爆炸界限，放炮火焰引起煤尘爆炸。Ø 年月日，山西省临汾市洪洞县瑞之源煤业有限公司发生特别重大瓦斯爆炸事故，造成人死亡、人受伤，直接经济损失万元。Ø 2008年8月26日6时45分，广西河池市维尼纶厂有机车间发生爆炸事故。截止27日17时，事故造成20人死亡，60人受伤。发生爆炸的车间主要生产尿素，车间存储有生产物料，主要成分为乙醇、甲醇和醋酸乙烯。爆炸导致车间坍塌，3处起火。出动数支专业队伍和专家加强救援力量，周边厂矿企业职工8000余人、周边群众3000余人进行了撤离和疏散至安全地带；同时，还转移了厂区周边的液氯罐。Ø 2009年9月8日0时55分，河南省平顶山市新华区四矿“98”特别重大瓦斯爆炸事故，造成76人死亡、14人受伤，直接经济损失3986.4万元。造成事故的直接原因是，违法违规开采己组煤层，其201机巷顶板冒落导致局部通风机停风后，造成201掘进工作面内积聚大量高浓度瓦斯；违章排放瓦斯过程中致使瓦斯浓度达到爆炸界限；巷道内破损的煤电钻电缆短路产生高温火源引起瓦斯爆炸。Ø 2010年7月28日9时30分，江苏南京市原塑料四厂的一条丙烯管道发生泄漏引起爆炸，事故已造成13人死亡，14人重伤。Ø 2010年7月16日18时10分，位于大连市大孤山新港码头的大连中石油国际储运有限公司保税油库发生爆炸，大约有1500吨原油流入海中。事故原因是，在油轮已暂停卸油的情况下，继续向输油管道中注入含有强氧化剂的原油脱硫剂，造成输油管道内发生化学爆炸。Ø 1987年3月15 凌晨 2时39分，哈尔滨亚麻厂的梳麻、前纺、准备三个车间的联合厂房突然发生粉尘爆炸。事故导致1.3万平方米厂房遭受不同程度的破坏，伤亡253人，其中死亡58人，重伤65人，轻伤112人，直接经济损失1014万元。首爆后产生的冲击波引起布袋式除尘机组中的尘层脱落，运行的机内负压则吸入爆炸产生的高温气流，引起燃烧和爆炸，然后通过除尘管通行地沟加速爆炸（地沟100米断面4.5平方米），进入梳麻车间，再次引起爆炸。地震记录表明：这次爆炸事故是一组由几个压力峰值的爆炸，总的持续时间7.3秒，表明是一连串爆炸组成的多次爆炸，现场勘查也表明由多个几种破坏的地点。尤其是近年来随着城市中心区域的拓展、企业数量的增多、生产规模的增大、危险化学品使用量的增加，这无疑对人民生命、城市安全、国民经济生产安全构成重大潜在危险。防火防爆技术就是讲解工业过程中的火灾与爆炸危险及其预防与控制，是安全工程专业在学习完热力学、传热学和燃烧学后的一门重要的专业课程。1、工业火灾爆炸危险与控制的主要内容：（1）燃烧爆炸现象的物理化学过程与本质（此部分内容应该是燃烧学的基本内容，但由于大家尚未学习燃烧学，故做简要介绍）。（2）工业过程中产生或伴随产生的可燃气体、蒸气或粉尘爆炸的基本过程、规律与特征，爆炸参数的测定方法，以及各种防护措施（包括预防与控制措施）。注：火灾爆炸事故涉及诸多工业行业，事故过程各不相同，但过去已发生的许多火灾爆炸事故表明，主要是气云爆炸，这类爆炸事故与致密相炸药爆炸在爆炸传播特性、破坏效应上有明显的不同（如爆源特征、受空间约束状态的影响等）。虽然致密相炸药爆炸问题也是工业爆炸灾害中的一个重要问题，但是由于教学学时数的关系，本课程未涉及，只是在教学中做穿插讲解。（3）危险化学品的存储与运输。（4）防爆电气设备的基本知识。 在防爆措施上，主要是从点火源、爆源物质的控制（预防事故的发生），以及爆炸事故发生后如何尽可能地降低或减少事故损失的程度和范围入手。当前，为防止爆炸事故的发生，在爆炸危险场所广泛采取防爆电气设备的作法，因此防爆电气设备的基本知识也是本课程的重要内容之一。（5）同时，也对建筑防火问题进行了介绍。（6）防火与防爆管理。2、教材与参考文献 国内教材、国外教材的比较。教材是以Rolf.K.Eckhoff在Norway Bergen University的教材Explosion Hazards in Process Industries. Rolf.K.Eckhoff. Gulf Publishing House 2005.为主。参考文献包括： (1)爆炸安全环境评价与最新防爆技术及设备选用维护标准实务全书，王军主编，中国科学技术出版社 2003.11。包括了爆炸环境安全评价、防爆技术、防爆电气设备选用与维护、行业防爆以及防爆管理、防爆电气标准化等内容。 （2）Chemical Process Safety Foundamental with Applications 2nd edition. Daniel A. Crowl. Joseph F. Louvar. Prentice Hall PTR. 化学工业出版社已有中译本，南京工业大学蒋军成编译。 （3）Dust Explosion Prevention and Protection Practical Guide. John Barton. Gulf Professional Publishing. 2002. (4) Explosion Protection Heinrich Groh Elsevier Butterworth-Heineman. First Edition 2004. 主要是化工油气以及煤矿电气防爆设备与系统。3、教学方式与考核课堂教学为主，部分内容采取学生自学，课堂讨论的方式。考核方式：平时成绩加期末考试。平时成绩指平时作业、课堂讨论与出勤情况，占总成绩的40%，期末考试占总成绩的60%。二、绪言1、什么是爆炸？爆炸现象（声响、光热、破片、爆风、压力冲击等）爆炸的定义或概念：爆炸过程实际上是指物理或化学能的快速突然释放过程，在爆炸过程中，释放出来的能量转化为机械功、光、热等能量形态对周围人员、设备或建筑等产生破坏作用。2、爆炸现象的分类一般地，按照爆炸发生的成因（能量及其释放过程）的不同可以分为三大类：物理爆炸物理成因，如蒸汽锅炉、高压气瓶、火山爆发、地震、强火花放电（闪电）、高速碰撞、液体的大量汽化（钢水与水接触时）、高压电流通过细小金属丝等。核爆炸核裂变或核聚变过程中能放出的能量极大、而且集中，温度达数千万度，数百万大气压，还有强烈的热辐射、光辐射、放射性粒子引起的放射性污染等。化学爆炸由物质发生快速放热反应，产生高温高压气体而发生的爆炸。按照所发生的化学变化不同，此类爆炸又可以详细分为三类：简单分解爆炸：如叠氮化铅、雷汞、乙炔银、乙炔酮、碘化氮、三氯化氮等物质在受到震荡情况下，很容易发生分解，并释放出热量，使附近空气迅速被灼热，形成高温高压气体从而发生爆炸。有些气体如乙炔、乙烯、丙烯、臭氧、环氧乙烷、四氯乙烷、NO以及NO2等也可以发生分解爆炸。气体分解爆炸的特点：分解时会释放分解热，一般在80KJ/mol以上；低于某临界压力时一般不会发生爆炸，压力越高越危险；引起爆炸的初始能量（如震动）随压力的升高而降低。特点：不一定需要发生燃烧反应，其爆炸所需能量是由爆炸物分解时释放的分解热，而且这类物质极不稳定，轻微的震荡即可引起爆炸，在受压的情况下更容易发生爆炸。复杂分解反应：如含氧炸药、烟花爆竹、TNT、硝化棉、苦味酸等大多数炸药和一些有机过氧化物，在外界强度较大的激发能的作用下，能够发生高速放热反应，同时形成高压气体。特点：爆炸时伴随有强烈的燃烧反应，燃烧所需氧由爆炸物质本身分解时产生，爆炸时往往将附近的可燃物质点燃形成大面积的火灾。与简单分解爆炸物相比，这类爆炸物通常对外界的敏感性较低。爆炸性混合物爆炸：通常是指可燃气体、可燃液体的蒸汽、可燃粉尘等与空气的混合物发生的爆炸。这类爆炸物质发生爆炸需要一定的条件，如一定强度的点火源、一定的浓度和氧含量，外界约束状态等。统计资料表明，大多数恶性爆炸事故都属于此类化学爆炸，实际上这类爆炸物质涉及的行业部门是最广泛的，其危险性也容易被忽视，因而造成的事故也是最多的，在某些条件下，爆炸产生的损失也很大，因此，这是本课程研究和讨论的重点。3、化学爆炸的特征反应过程的放热性是能否成为爆炸反应的最重要的基础条件，也是爆炸过程的能量来源，否则根本不可能发生爆炸。实例讲解。反应过程的高速度混合爆炸物质爆炸前已经过充分混合、许多炸药的氧化剂和还原剂共存一个分子，能发生快速的逐层传递的化学反应，致使爆炸过程能以很快的速度进行，由于爆炸反应速度极快，可以认为爆炸反应释放出的热量来不及向周围传递，全部聚集在爆炸物质爆炸前所占据的体积内，因而具有很高的能量密度。许多化学反应放出的热量比爆炸反应放出的热量多，但是未能形成爆炸，其根本原因就是其反应速度太慢。举例：1kg木材与TNT的燃烧（速度不同）、煤块与煤粉空气混合物燃烧，表明爆炸过程的高速度和相应的释放反应热的高速度是爆炸过程的主要特征之一。反应过程必须有气体产物爆炸瞬间产生的大量气体产物来不及膨胀扩散，被压缩在爆炸物质原来所占有的体积内，同时由于爆炸反应释放放出大量的热量，这些热量也来不及向周围传递，全部用于加热生成气体，导致形成高温高压气体。这种高温高压气体向外膨胀做功，对周围人员、设备和建筑具有很大的破坏性。可见，爆炸过程中必须有气体产物生成是爆炸的基本条件之一。举例，铝热剂反应虽然具有很大的热效应，而且反应速度也很快，但由于没有气体产物而不具备爆炸能力。4、燃烧模式及其爆炸的关系（简要介绍燃烧的基本概念）（1）燃烧现象前面讲到化学爆炸，尤其是爆炸性混合物的爆炸涉及到可燃物质在气体中的燃烧，那么什么是燃烧呢？简单地说，燃烧就是具有发光发热的快速放热化学反应，是可燃物质（氧化剂）与空气或氧气（还原剂）之间的快速发热反应，明亮的燃烧火焰区域实际上就是快速化学反应的区域。发生燃烧的三个基本要素是可燃物、氧化剂和点火源。燃烧除了具有发光发热的特征外，还具有自行传播的特征，电离特征（尤其是碳氢化合物燃烧）等特征。根据燃烧前，可燃物质与空气的状态可以分为扩散燃烧和预混燃烧两种类型。在预混燃烧中，化学反应区（也称为反应阵面）可以逐层传递，直到将整个可燃混合物反应完毕。反应区在混合物中有三种不同的传播模式，即：正常缓慢燃烧（也称爆燃）稳定的传播过程。爆炸加速过程爆轰燃烧稳定的传