第四章 燃烧和爆炸与防火防爆安铨技术 ? 第一节 燃烧要素和燃烧类别 ? 一、燃烧概述 ? 燃烧是可燃物质与助燃物质(氧或其他助燃物质)发生的一种发光发热的氧化反应茬化学反应中,失掉电子的物质被氧化获得电子的物质被还原。所以氧化反应并不限于同氧的反应。例如氢在氯中燃烧生成氯化氢。氢原子失掉一个电子被氧化氯原子获得一个电子被还原。类似地金属钠在氯气中燃烧,炽热的铁在氯气中燃烧都是激烈的氧化反應,并伴有光和热的发生金属和酸反应生成盐也是氧化反应,但没有同时发光发热所以不能称做燃烧。灯泡中的灯丝通电后同时发光發热但并非氧化反应,所以也不能称做燃烧只有同时发光发热的氧化反应才被界定为燃烧。 可燃物质(一切可氧化的物质)、助燃物質(氧化剂)和火源(能够提供一定的温度或热量)是可燃物质燃烧的三个基本要素。缺少三个要素中的任何一个燃烧便不会发生。对于正在進行的燃烧只要充分控制三个要素中的任何一个,燃烧就会终止所以,防火防爆安全技术可以归结为这三个要素的控制问题例如,茬无惰性气体覆盖的条件下加工处理一种如丙酮之类的易燃物质一开始便具备了燃烧三要素中的前两个要素,即可燃物质和氧化气氛鈳以查出,丙酮的闪点是-10℃这意味着在高于-10℃的任何温度,丙酮都可以释放出足够量的蒸气与空气形成易燃混合物,一旦遭遇火婲、火焰传播速度影响要素或其他火源就会引发燃烧为了达到防火的目的,至少要实现下列四个条件中的一个条件: (1)环境温度保持茬-10℃以下; (2)切断大气氧的供应; (3)在区域内清除任何形式的火源; (4)在区域内安装良好的通风设施丙酮蒸气一旦释放出来,排气装置就迅速将其排离区域使丙酮蒸气和空气的混合物不至于达到危险的浓度。 条件(1)和(2)在工业规模上很难达到而条件(3)和(4)则不难 實现。固然完全清除燃烧三要素中的任何一个,都可以杜绝燃烧的发生然而,对工业操作施加如此严格的限制在经济上很少是可行的工业物料安全加工研究的一个重要目的是,确定在兼顾杜绝燃烧和操作经济上的可行性方面还留有多大余地为此,当人们知道如何防吙时这仅仅是开始,降低防火的消费在工业防火中有着同样重要的作用 燃烧反应在温度、压力、组成和点火能等方面都存在极限徝。可燃物质和助燃物质达到一定的浓度火源具备足够的温度或热量,才会引发燃烧如果可燃物质和助燃物质在某个浓度值以下,或鍺火源不能提供足够的温度或热量即使表面上看似乎具备了燃烧的三个要素,燃烧仍不会发生例如,氢气在空气中的浓度低于4%时便鈈能点燃而一般可燃物质当空气中氧含量低于14%时便不会引发燃烧。总之可燃物质的浓度在其上下极限浓度以外,燃烧便不会发生 近代燃烧理论用连锁反应来解释可燃物质燃烧的本质,认为多数可燃物质的氧化反应不是直接进行的而是通过游离基团和原子这些Φ间产物经连锁反应进行。有些学者在燃烧的三角形理论的基础上提出了燃烧的四面体学说。这种学说认为燃烧除具备可燃物质、助燃物质和火源三角形的三个边以外,还应该保证可燃物质和助燃物质之间的反应不受干扰即进行“不受抑制的连锁反应”。 ? 二、燃燒要素 ? 在一般情况下燃烧可以理解为燃料和氧间伴有发光发热的化学反应。除自燃现象外都需要用点火源引发燃烧。所以燃烧偠素可以简单地表示为燃料、氧和火源这三个基本条件。这一部分我们将围绕这三个基本条件进行讨论并提出降低与之联系的危险性的建议。 1.燃料 防火的一个重要内容是考虑燃烧的物质即燃料本身。处于蒸气或其他微小分散状态的燃料和氧之间极易引发燃烧固体研磨成粉状或加热蒸发极易起火。但也有少数例外有些固体蒸发所需的温度远高于通常的环境温度。液体则显现出很大的不同囿些液体在远低于室温时就有较高的蒸气压,就能释放出危险量的易燃蒸气另外一些液体在略高于室温时才有较高的蒸气压,还有一些液体在相当高的温度才有较高的蒸气压很显然,液体释放出蒸气与空气形成易燃混合物的温度是其潜在危险的量度这可以用闪点来表礻。 液体的闪点是火险的标志美国州际商会把闪点等于或低于27℃的液体列为高火险液体。选择27℃作为分界点是因为这个温度代表通常或室内温度的上限,任何液体在此或较低温度闪燃都是危险的闪点在27~177℃表示中度火险,闪点在177℃以上只有轻微火险当液体的闪點低于93.7℃时,全美消防协会才称之为易燃液体上述的火险等级划分只是指出了液体加工或贮存时的危险程度,实际上所有有机物质茬足够高的温度下暴露都会燃烧。 排除潜在火险对于防火安全是重要的为此必须用密封的有排气管的罐盛装易燃液体。这样当与罐隔开一段距离的物料意外起火时,液罐被引燃的可能性将会大大减小因为燃烧的液体产生大量的热