防火防爆安全技術(shù),是一門為了防止火災(zāi)和爆炸事故的綜合性技術(shù),涉及多種工程技術(shù)學(xué)科,范圍廣泛,技術(shù)復(fù)雜?;馂?zāi)和爆炸是安全生產(chǎn)的大敵,一旦發(fā)生,極易造成人員的重大傷亡和財產(chǎn)損失。所以,必須貫徹“以防為主,以消為輔”的消防工作方針,嚴格控制和管理各種危險物及發(fā)火源,消除危險因素,將火災(zāi)和爆炸危險控制在最小范圍內(nèi);發(fā)生火災(zāi)事故后,作業(yè)人員能迅速撤離險區(qū),安全疏散,同時要及時有效地將火災(zāi)撲滅,防止蔓延和發(fā)生災(zāi)害。
一、燃點、自燃點和閃點 火災(zāi)和爆炸的形成,與可燃物的燃點、自然點和閃點密切有關(guān)。了解這方面的知識,有助于防止發(fā)生火災(zāi)和爆炸。
(一)燃點。燃點是可燃物質(zhì)受熱發(fā)生自燃的最低溫度。達到這一溫度,可燃物質(zhì)與空氣接觸,不需要明火的作用,就能自行燃燒。
(二)自燃點。物質(zhì)的自燃點越低,發(fā)生起火的危險性越大。但是,物質(zhì)的自燃點不是固定的,而是隨著壓力、溫度和散熱等條件的不同有相應(yīng)的改變。例如,汽油的自燃點在0.1兆帕(1公斤力/平方厘米)下為480,在1兆帕(25公斤力/平方厘米)下為250。一般壓力愈高,自燃點愈低??扇細怏w在壓縮機中之所以較容易爆炸,原因之一就是因壓力升高后自燃點降低了。 (三)閃點。閃點是易燃與可燃液體揮發(fā)出的蒸氣與空氣形成混合物后,遇火源發(fā)生內(nèi)燃的最低溫度。 閃燃通常發(fā)生藍色的火花,而且一閃即滅。這是因為,易燃和可燃液體在閃點時蒸發(fā)速度緩慢,蒸發(fā)出來的蒸氣僅能維持一剎那的燃燒,來不及補充新的蒸氣,不能繼續(xù)燃燒。從消防觀點來說,閃燃就是火災(zāi)的先兆,在防火規(guī)范中有關(guān)物質(zhì)的危險等級劃分,就是以閃點為準的。
二、燃燒和爆炸 要有效防止火災(zāi)和爆炸的發(fā)生,正確掌握防火防爆技術(shù),需要了解形成燃燒和爆炸的基本原理。
(一)燃燒。燃燒是可燃物質(zhì)與空氣或氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生放熱、發(fā)光的現(xiàn)象。在生產(chǎn)和生活中,凡是產(chǎn)生超出有效范圍的違背人們意志的燃燒,即為火災(zāi)。燃燒必須同時具備以下三個基本條件。 1.凡是與空氣中氧或其他氧化劑發(fā)生劇烈反應(yīng)的物質(zhì),都稱為可燃物。如木材、紙張、金屬鎂、金屬鈉、汽油、酒精、氫氣、乙炔和液化石油等。 2.助燃物。凡是能幫助和支持燃燒的物質(zhì),都稱為助燃物。如氧化氯酸鉀、高錳酸鉀、過氧化鈉等氧化劑。由于空氣中含有21%左右的氧,所以可燃物質(zhì)燃燒能夠在空氣中持續(xù)進行。 3.火源。凡能引起可燃物質(zhì)燃燒的熱能源,都稱為火源。如明火、電火花、聚焦的日光、高溫灼熱體,以及化學(xué)能和機械沖擊能等。 防止以上三個條件同時存在,避免其相互作用,是防火技術(shù)的基本要求。
(二)爆炸。物質(zhì)由一種狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)變成為另一種狀態(tài),并在極短的時間內(nèi)以機械功的形式放出巨大的能量,或者是氣體在極短的時間內(nèi)發(fā)生劇烈膨脹,壓力迅速下降到常溫的現(xiàn)象,都稱為爆炸。爆炸可分為化學(xué)性爆炸和物理性爆炸兩種。 1.化學(xué)性爆炸。物質(zhì)由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生出大量氣體和熱量而形成的爆炸。這種爆炸能夠直接造成火災(zāi)。根據(jù)其化學(xué)反應(yīng)又可以分為以下三種類型: (1)簡單爆炸。例如爆炸物乙炔銅和乙炔銀等受到輕微振動發(fā)生的爆炸。 (2)復(fù)雜分解爆炸。屬于這類爆炸物有炸藥、苦味酸、硝化棉和硝化甘油等。 (3)爆炸性混合性爆炸。這里指可燃氣體、蒸氣或粉塵與空氣(或氧氣)按一定比例均勻混合,達到一定的濃度,形成爆炸性混合物時遇到火源而發(fā)生的爆炸。 2.物理性爆炸。通常指鍋爐、壓力容器或氣瓶內(nèi)的物質(zhì)由于受熱、碰撞等因素,使氣體膨脹,壓力急劇升高,超過了設(shè)備所能承受的機械強度而發(fā)生的爆炸。
(三)爆炸極限??扇細怏w、蒸氣和粉塵與空氣(或氧氣)的混合物,在一定的濃度范圍內(nèi)能發(fā)生爆炸。爆炸性混合物能夠發(fā)生爆炸的最低濃度,稱為爆炸下限;能夠發(fā)生爆炸的最高濃度,稱為爆炸上限。爆炸下限和爆炸上限之間的范圍,稱為爆炸極限。可燃氣體或蒸氣的爆炸極限,通常以其在混合物中百分比來表示;可燃粉塵的爆炸極限,以其在混合物中的體積重量比(克/立方米)表示。例如,乙炔和空氣混合的爆炸極限為(2.2-81%,鋁粉法的爆炸下限為35克/立方米。顯然,可燃物質(zhì)的爆炸下限越低,爆炸極限范圍越寬,則爆炸的危險性越大。影響爆炸極限的因素很多。爆炸性混合物的溫度越高,壓力越大,含氧量越高,以及火源能量超大等,都會使爆炸極限范圍擴大。幾種可燃氣體分別與空氣、氧氣混合的爆炸極限。可燃氣體與氧氣混合的爆炸范圍都比與空氣混合的爆炸范圍寬。因而更具有爆炸的危險性。
三、化學(xué)危險物質(zhì)分類 化學(xué)危險物質(zhì)種類繁多,具有各自的物理、化學(xué)反應(yīng)。有不少化學(xué)物品在受熱、摩擦、震動、撞擊、接觸火源、日光曝曬、接觸空氣等條件下,會引起燃燒、爆炸、腐蝕和中毒等事故。這些化學(xué)危險物品視其性質(zhì)、形態(tài)和發(fā)生事故的危險程度,在我國現(xiàn)行的法規(guī)中,大致分為以下十類: 第一類,爆炸性物質(zhì)。爆炸性物質(zhì)受高熱、摩擦、撞擊、震動的影響或一定物質(zhì)的激發(fā)作用,能發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量的氣體和熱量,氣體的體積急劇增加,壓力增大,從而引起爆炸。 第二類,氧化劑。氧化劑按其化學(xué)組成可分為無機氧化劑和有機氧化劑。兩種氧化劑按其氧化性強弱分為一、二兩個級別。 第三類,可燃氣體。可燃氣體按其爆炸濃度下限,劃分為一、二兩個級別。 第四類,自燃性物質(zhì)。自燃性物質(zhì)劃分為一、二兩個級別。 第五類,遇水燃燒物質(zhì)。遇水燃燒物質(zhì)按其危險程度劃分為一、二兩個級別。 第六類,易燃和可燃液體。易燃和可燃液體按其閃點劃分為一、二兩個級別。 第七類,易燃和可燃固體。易燃和可燃固體按其危險程度劃分為一、二兩個級別。 第八類,毒害性物質(zhì)。毒害性物質(zhì)按其性質(zhì)劃分為以下4種:(1)無機劇毒物質(zhì);(2)有機劇毒物質(zhì);(3)無機有毒物質(zhì);(4)有機有毒物質(zhì)。 第九類,腐蝕性物質(zhì)。 第十類,放射性物質(zhì)。
四、易燃易爆物質(zhì) 防火防爆工作有很強的針對性,必須有的放矢地進行,才能取得成效。很重要的一點,就是要認清哪些物質(zhì)具有易燃易爆的特點。
(一)可燃氣體。是指凡遇明火、受熱或當氧化劑接觸能著火、爆炸的氣體。根據(jù)其爆炸濃度下限的不同,分為兩級。一級可燃氣體,為爆炸濃度下限低于10%的可燃氣體。例如,氫氣、甲烷、乙烯、乙炔、環(huán)氧乙烷、氯乙烯、硫化氫、水煤氣和天然等絕大多數(shù)可燃氣體。 二級可燃氣體爆炸濃度下限等于和高于10%的可燃氣體。例如,氨氣、一氧化碳和發(fā)生爐煤氣等少數(shù)可燃氣體。在實際生產(chǎn)、儲存和使用中,將一級可燃氣體歸為甲類火災(zāi)危險品,二級可燃氣體歸為乙類火災(zāi)危險品。
(二)可燃粉塵。凡是顆粒微小,遇著火源能發(fā)生燃燒、爆炸的固體物質(zhì),都稱為可燃粉塵。例如,在加工麻、煙、糖、谷物、硫、鋁等物質(zhì)的過程,粉碎、研磨、過篩等操作時所產(chǎn)生的粉塵,就其理化性質(zhì)來說,比原來生成物質(zhì)的火災(zāi)危險性要大得多,在一定條件下能夠爆炸??扇挤蹓m爆炸要具備三個條件:(1)粉塵本身具有爆炸性;(2)粉塵須懸浮在空氣中與空氣混合達到爆炸極限;(3)有足以引起粉塵爆炸的熱能源。
(三)自燃性物質(zhì)。凡是不需要外界火源的作用,本身與空氣氧化或受外界溫度、濕度的影響,即可發(fā)熱并積熱散達到自燃點而引起燃燒的物質(zhì),都稱為自燃性物質(zhì)。自燃性物質(zhì)按其發(fā)生自燃的難易程度劃分為兩個級別。一級自燃物質(zhì),化學(xué)性質(zhì)比較活潑,在空氣中易氧化分解,易于自燃,而且燃燒猛烈,危險性大。如黃磷、三乙基鉛、硝化纖維和鋁鐵溶劑等。二級自燃物質(zhì),在空氣中氧化比較緩慢,自燃點較低,在積熱不散的條件下能夠自燃。如油紙、油布等含有油脂的物品。在實際生產(chǎn)、儲存和使用中,將一級自燃物質(zhì)歸為甲類火災(zāi)危險品,二級自燃物質(zhì)歸為乙類火災(zāi)危險品。
(四)遇水燃燒物質(zhì)。凡是能與水發(fā)生劇烈反應(yīng)放出可燃氣體,同時放出大量熱量,使可燃氣體溫度猛升到自燃點,從而引起燃燒爆炸的物質(zhì),都稱為遇水燃燒物質(zhì)。遇水燃燒物質(zhì)按遇水或受潮后發(fā)生反應(yīng)的強烈程度及其危害的大小,劃分為兩個級別。 一級遇水燃燒物質(zhì),與水或酸反應(yīng)時速度快,能放出大量的易燃氣體,熱量大,極易引起自燃或爆炸。如鋰、鈉、鉀、銣、鍶、銫、鋇等金屬及其氫化物等。 二級遇水燃燒物質(zhì),與水或酸反應(yīng)時的速度比較緩慢,放出的熱量也比較少,產(chǎn)生的可燃氣體,一般需要有水源接觸,才能發(fā)生燃燒或爆炸。如金屬鈣、氫化鋁、硼氫化鉀、鋅粉等。 在實際生產(chǎn)、儲存與使用中,將遇水燃燒物質(zhì)都歸為甲類火災(zāi)危險品。
(五)燃燒液體。凡遇火、受熱或與氧化劑接觸能燃燒爆炸的液體,都稱為燃燒液體。燃燒液體按其閃點大小,劃分為易燃液體和可燃液體兩種。 1.易燃液體。系指閃點等于和低于45的燃燒液體。這類液體劃分為兩個級別。 一級易燃液體,指閃點低于28的易燃液體。如汽油、酒精、丙酮和苯等。 二級易燃液體,指閃點介于28~45的易燃液體。如煤油、松節(jié)油。醋酸等。 2.可燃液體。系指閃點高于45的燃燒液體。如丁醇、柴油、乙二醇、苯等。 在實際生產(chǎn)、儲存和使用中,將一級易燃液體歸為甲類火災(zāi)危險品;二級易燃液體和閃點低于60的可燃液體歸為乙類火災(zāi)危險品;可燃液體和閃點等于和高于60歸為丙類火災(zāi)危險品。
(六)燃燒固體。凡遇火、受熱、撞擊、摩擦或與氧化劑接觸能燃燒的固體物質(zhì),統(tǒng)稱為燃燒固體。燃燒固體按其熔點、燃點或閃點的高低不同,劃分為易燃固體和可燃固體兩種。 1.易燃固體。指高熔點固體(燃點在300以下)、低熔點固體(閃點在100以下),并作為化工原料和制品使用的燃燒固體。按其燃燒易程度劃分為兩個級別。 一級易燃固體,燃點低,易于燃燒或爆炸,且燃燒速度快,并能放出劇毒氣體。它們大體是這樣一些物品:①磷與磷的化合物,如紅磷、三硫化磷等;②硝基化合物,如二硝基甲苯、二硝基萘等;③其他,如含氮量在12.5%以下的硝化棉、氨基化鈉、重氮氨基礎(chǔ)苯、閃光粉等。 二級易燃固體,燃燒性能比一級易燃固體差,燃燒速度較慢,燃燒產(chǎn)生毒性較小。它們大體包括下列一些物品:①各種金屬粉末,如鎂粉、鋁粉、錳粉等。②堿金屬氨基化合物,如氨基化鋰、氨基化鈣等。③硝基化合物,如硝基芳烴、二硝基丙烷等。④硝化棉制品,如硝化纖維漆布、賽璐珞等。⑤萘及其衍生物,如萘、甲基萘等。⑥其他,如硫磺、生松香、聚甲醛等。 2.可燃固體。指高熔點固體(燃點在300以上)、低熔點固體(閃點在100以上),并作為化工原料和制品使用的燃燒固體,以及燃點在300以下的天然纖維及其農(nóng)副產(chǎn)品。 在實際生產(chǎn)、儲存和使用中,將一級易燃固體歸為甲類火災(zāi)危險品,二級易燃固體歸為乙類火災(zāi)危險品,可燃固體則歸為丙類火災(zāi)危險品。
五、火災(zāi)、爆炸原因 在一般情況下,發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故的原因有以下九個方面。
(一)用火管理不當。無論對生產(chǎn)用火(如焊接、鍛造、鑄造和熱處理等工藝),還是對生活用火(如吸煙、使用爐灶等),火源管理不善。
(二)易燃物品管理不善,庫房不符合防火標準,沒有根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)分類儲存。例如,將性質(zhì)互相抵觸的化學(xué)物品放在一起,滅火要求不同的物質(zhì)放在一起,遇水燃燒的物質(zhì)放在潮濕地點等。
(三)電氣設(shè)備絕緣不良,安裝不符合規(guī)程要求,發(fā)生短路,超負荷,接觸電阻過大等。
(四)工藝布置不合理,易燃易爆場所未采取相應(yīng)的防火防爆措施,設(shè)備缺乏維護、檢修,或檢修質(zhì)量低劣。
(五)違反安全操作規(guī)程,使設(shè)備超溫超壓,或在易燃易爆場所違章動火、吸煙或違章使用汽油等易燃液體。
(六)通風不良,生產(chǎn)場所的可燃蒸氣、氣體或粉塵在空氣中達到爆炸濃度并遇火源。
(七)避雷設(shè)備裝置不當,缺乏檢修或沒有避雷裝置,發(fā)生雷擊引起失火。
(八)易燃易爆生產(chǎn)場所的設(shè)備管線沒有采取消除靜電措施,發(fā)生放電火花。
(九)棉紗、油布、沾油鐵屑等放置不當,在一定條件下自燃起火。
六、防火防爆的基本措施 根據(jù)當前的科學(xué)技術(shù)條件,火災(zāi)和爆炸是可以防止的。一般采取以下五項措施。
(一)開展防火教育,提高群眾對防火意義的認識。建立健全群眾性義務(wù)消防組織和防火安全制度,開展經(jīng)常性的防火安全檢查,消除火險隱患,并根據(jù)生產(chǎn)氧氣性質(zhì),配備適用和足夠的消防器材。
(二)認真執(zhí)行建筑防火設(shè)計規(guī)范。廠房和庫房必須符合防火等級要求。廠房和庫房之間應(yīng)有安全距離,并設(shè)置消防用水和消防通道。
(三)合理布置生產(chǎn)工藝。根據(jù)產(chǎn)品原材料火災(zāi)危險性質(zhì),安排、選用符合安全要求的設(shè)備和工藝流程。性質(zhì)不同又能相互作用的物品應(yīng)分開存放。具有火災(zāi)、爆炸危險的廠房,要采用局部通風或全面通風,降低易燃氣體、蒸氣、粉塵的濃度。
(四)易燃易爆物質(zhì)的生產(chǎn),應(yīng)在密閉設(shè)備中進行。對于特別危險的作業(yè),可充裝惰性氣體或其它介質(zhì)保護,隔絕空氣。對于與空氣接觸會燃燒的應(yīng)采取特殊措施存放,例如,將金屬鈉存于煤油中,磷存于水中,二硫化碳用水封閉存放等。
(五)從技術(shù)上采取安全措施,消除火源。例如,為消除靜電,可向汽油內(nèi)加入抗靜電劑。油庫設(shè)施包括油罐、管道、卸油臺、加油柱應(yīng)進行可靠的接地,接地電阻不大于30歐;乙炔管道接地電阻不大于20歐。往容器注入易燃液體時,注液管道要光滑、接地,管口要插到容器底部。為防止雷擊,在易燃易爆生產(chǎn)場所和庫房安裝避雷設(shè)施。此外,設(shè)備管理符合防火防爆要求,廠房和庫房地面采用不發(fā)火地面等。
七、滅火的基本方法 發(fā)生了火災(zāi),要運用正確的方法進行滅火。滅火的基本原理,主要是破壞燃燒過程及維持物質(zhì)燃燒的條件。通常采用以下四種方法。
(一)隔離法。將著火點或著火物與其周圍的可燃物質(zhì)隔離或移開,燃燒會因缺少可燃物而停止。
(二)窒息法。阻止空氣進入燃燒區(qū),或者用不燃燒的物質(zhì)(氣體、干粉、泡沫等)隔絕或沖淡空氣,使燃燒物得不到足夠的氧氣而熄滅。
(三)冷卻法。將水、泡沫、二氧化碳等滅火劑噴射到燃燒區(qū)內(nèi),吸收或帶走熱量,降低燃燒物的溫度和對周圍其它可燃物的熱輻射強度,達到停止燃燒的目的。
(四)化學(xué)抑制法。用含氟、氯、溴的化學(xué)滅火劑(如1211等)噴向火焰,讓滅火劑參予燃燒反應(yīng),從而抑制燃燒過程,使火迅速熄滅。 上述四種方法有時是可以同時采用的。例如,用水或滅火器撲救火災(zāi),就同時具有兩個方面以上的滅火的作用,但是,在選擇滅火方法時,還要視火災(zāi)的原因采取適當?shù)姆椒?,不然,就可能適得其反,擴大災(zāi)害,如對電器火災(zāi),就不能用水燒的方法,而宜用窒息法;對油火,宜用化學(xué)滅火劑等等。廠礦企業(yè)要根據(jù)各自的特點預(yù)先作準備,以防一旦事發(fā)而措手不及。