在備考2025年注安技術(shù)科目時(shí)，“火災(zāi)爆炸事故機(jī)理”這一考點(diǎn)需掌握燃燒與火災(zāi)、爆炸等內(nèi)容。

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

可燃物與氧化劑發(fā)生的放熱反應(yīng)，通常伴有火焰、發(fā)光和發(fā)煙。

2.火災(zāi)定義

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。

3.燃燒(火災(zāi))發(fā)生的必要條件—前提條件，基本知識(shí)

同時(shí)具備氧化劑、可燃物、點(diǎn)火源，即燃燒三要素。從現(xiàn)代燃燒理論的角度分析，燃燒的必要條件除了燃燒三要素外，還必須保持參與燃燒物質(zhì)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(活性基因)未受到抑制。

在火災(zāi)防治中，只要消除4個(gè)必要條件之一就可以撲滅。

4.物質(zhì)燃燒(火災(zāi))發(fā)生的充分條件—附加要求(量)

物質(zhì)發(fā)生燃燒并得到發(fā)展，除了上述4個(gè)必要條件外，還必須具備3個(gè)充分條件：①一定量的可燃劑濃度，如甲烷在空氣中的體積分?jǐn)?shù)必須在5%~15%;②一定量的氧含量，如汽油燃燒最低含氧量為14.4%;③一定量的點(diǎn)火能，必須達(dá)到可燃物最小點(diǎn)火能以上。

可燃物系統(tǒng)具備上述4個(gè)必要條件或者3個(gè)充分條件時(shí)，燃燒才能發(fā)生和繼續(xù)。

(二)燃燒(火災(zāi))過(guò)程和形式★★★★

2.燃燒形式

燃燒形式有6種，(氣態(tài)可燃物)擴(kuò)散燃燒、混合燃燒;(液態(tài)可燃物)蒸發(fā)燃燒、分解燃燒;(固態(tài)可燃物)分解燃燒和表面燃燒和陰燃。

(1)擴(kuò)散燃燒?？扇?xì)怏w從管道、容器的裂縫(閥門)流向空氣，可燃物與空氣分子互相擴(kuò)散、混合，達(dá)到爆炸極限范圍內(nèi)的可燃?xì)怏w遇到火源著火并能形成穩(wěn)定火焰的燃燒，如天然氣井口發(fā)生的井噴燃燒、打火機(jī)的燃燒、放空火炬。

擴(kuò)散燃燒—燃燒前，可燃性氣體先經(jīng)過(guò)擴(kuò)散、混合的過(guò)程，通常僅集中在泄漏的裂縫、閥門處，屬于穩(wěn)定的擴(kuò)散燃燒焰，不會(huì)發(fā)生回火的現(xiàn)象，最常見的就是氣體類介質(zhì)泄漏火災(zāi)，此類火災(zāi)在沒(méi)有封堵措施的前提基礎(chǔ)上，切忌壓滅火勢(shì)。

(2)預(yù)混燃燒?？扇?xì)怏w和助燃?xì)怏w在管道、容器內(nèi)混合，混合氣體的濃度在爆炸極限范圍內(nèi)，遇到火源后快速進(jìn)行的燃燒，煤氣、液化石油氣泄露并與空氣混合后遇到明火發(fā)生的燃燒為混合燃燒。如家用燃?xì)庠罨鹧?、接力用火炬的火焰、氣體切割焊接、氣體爆炸等。

混合燃燒—可燃性氣體在一定空間(設(shè)備內(nèi)、空間內(nèi))內(nèi)已經(jīng)得到充分混合后遇到點(diǎn)火源形成的瞬間轟爆型燃燒，燃燒充分但是及其危險(xiǎn)，混合燃燒實(shí)際實(shí)質(zhì)上就是受控型爆炸。一旦供氣速度小于燃燒速度，供氣設(shè)備會(huì)發(fā)生回火現(xiàn)象最終導(dǎo)致設(shè)備整體爆炸，類似于氣體切割焰。

混合燃燒供氣設(shè)備上應(yīng)設(shè)置防回火裝置—阻火器、單向閥。

(3)蒸發(fā)燃燒(液體燃燒的典型形式)，可燃液體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。如酒精、汽油、乙醚等易燃液體的燃燒。

(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。如木材、紙張及高分子材料的燃燒。(特征—黑煙)

應(yīng)注意液體類火災(zāi)切忌直接噴射帶壓力的滅火劑，防止液體沖出后形成流散類火災(zāi)。

(5)表面燃燒。如炭、箔狀或粉狀金屬(鋁、鎂)的燃燒。

(6)陰燃，固體可燃物在空氣不流通、加熱溫度較低或含水較多等條件下發(fā)生的只冒煙、無(wú)火焰的燃燒現(xiàn)象。如大量堆放的煤、雜草、濕木材。

(三)火災(zāi)的分類

(1)按可燃物的類型和燃燒特性將火災(zāi)分為6類。

A類火災(zāi)：固體物質(zhì)火災(zāi)，這種物質(zhì)通常具有有機(jī)物性質(zhì)。

B類火災(zāi)：液體或可熔化的固體物質(zhì)火災(zāi)，瀝青、石蠟火災(zāi)等。

C類火災(zāi)：氣體火災(zāi)。

D類火災(zāi)：金屬火災(zāi)，鉀、鈉、鎂、鈦、鋯、鋰、鋁鎂合金火災(zāi)等。

E類火災(zāi)：帶電火災(zāi)，如發(fā)電機(jī)、電纜、家用電器等。

F類火災(zāi)：指烹飪器具內(nèi)烹飪物火災(zāi)，如動(dòng)植物油脂等。

(四)火災(zāi)基本概念及參數(shù)

1.引燃能(最小點(diǎn)火能)—數(shù)值越低越易被引燃，危險(xiǎn)性越大

釋放能夠觸發(fā)初始燃燒化學(xué)反應(yīng)的能量，也叫最小點(diǎn)火能。

2.著火遲滯期(誘導(dǎo)期)—誘導(dǎo)期越短，危險(xiǎn)性越大

高溫作用下從開始暴露到起火的時(shí)的時(shí)間，單位用 ms表示。

3.閃燃(一閃即滅)和閃點(diǎn)—閃點(diǎn)越低、危險(xiǎn)性越大

4.燃點(diǎn)(著火點(diǎn))—燃點(diǎn)越低、危險(xiǎn)性越大

5.自燃和自燃點(diǎn)—不依靠外部熱源、自行燃燒★★

(1)液體和固體受熱分解的可燃?xì)怏w揮發(fā)物越多，自燃點(diǎn)越低。

(2)固體可燃物粉碎得越細(xì)，自燃點(diǎn)越低。

(3)一般情況下，密度越大，閃點(diǎn)越高而自燃點(diǎn)越低。

下列油品的密度：汽油<煤油<輕柴油<重柴油<蠟油<渣油，閃點(diǎn)依次升高，自燃點(diǎn)則依次降低。

密度和閃點(diǎn)：汽煤柴蠟渣

汽油<煤油<輕柴油<重柴油<蠟油<渣油

自燃點(diǎn)：

渣油<蠟油<重柴油<輕柴油<煤油<汽油

6.熱分解溫度

熱分解溫度是指可燃物質(zhì)受熱發(fā)生分解的初始溫度。它是評(píng)價(jià)可燃固體的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要指標(biāo)之一，固體的熱分解溫度越低，燃點(diǎn)也低，火災(zāi)的危險(xiǎn)性越大。

(五)典型火災(zāi)的發(fā)展規(guī)律

典型火災(zāi)事故的發(fā)展分為初起期、發(fā)展期、最盛期、減弱至熄滅期。初起期是火災(zāi)開始發(fā)生的階段，這一階段可燃物的熱解過(guò)程至關(guān)重要，主要特征是冒煙、陰燃。

發(fā)展期是火勢(shì)由小到大發(fā)展的階段，一般采用T平方特征火災(zāi)模型來(lái)簡(jiǎn)化描述該階段非穩(wěn)態(tài)火災(zāi)熱釋放速率隨時(shí)間的變化，即假定火災(zāi)熱釋放速率與時(shí)間的平方成正比，轟燃就發(fā)生在這階段。

典型火災(zāi)事故的發(fā)展分為初起期、發(fā)展期、最盛期、減弱至熄滅期。最盛期的火災(zāi)燃燒方式是通風(fēng)控制火災(zāi)，火勢(shì)的大小由建筑物的通風(fēng)情況決定。

減弱至熄滅期是火災(zāi)由最盛期開始消減直至熄滅的階段，熄滅的原因可以是燃料不足、滅火系統(tǒng)的作用等。

二、爆炸★★★★

(一)爆炸及其分類

1.爆炸的定義

迅速的物理的或化學(xué)的能量釋放或轉(zhuǎn)化過(guò)程，是系統(tǒng)蘊(yùn)藏的或瞬間形成的大量能量在有限的體積和極短的時(shí)間內(nèi)，驟然釋放或轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象。爆炸最主要的特征是爆炸點(diǎn)及其周圍壓力急劇升高。

2.爆炸的分類

1)按照爆炸的能量來(lái)源分類

爆炸可分為物理爆炸、化學(xué)爆炸和核爆炸。

(1)物理爆炸。純物理過(guò)程，只發(fā)生物態(tài)變化，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，例如蒸汽鍋爐爆炸、輪胎爆炸、水的大量急劇氣化。

(2)化學(xué)爆炸。高速放熱化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體急劇膨脹形成的爆炸現(xiàn)象。炸藥，可燃?xì)怏w、粉塵與空氣形成的爆炸性混合物的爆炸。(產(chǎn)生新物質(zhì))

(3)核爆炸(原子爆炸)。如原子彈、氫彈的爆炸。

2)按照爆炸反應(yīng)相分類—爆炸前的相態(tài)

爆炸可分為氣相爆炸、液相爆炸和固相爆炸。

(1)氣相爆炸，包括可燃性氣體和助燃性氣體混合物的爆炸;氣體的分解爆炸;液體被噴成霧狀物在劇烈燃燒時(shí)引起的爆炸(噴霧爆炸);飛揚(yáng)懸浮于空氣中的可燃性粉塵引起的爆炸。

(2)液相爆炸，包括聚合爆炸、蒸發(fā)爆炸以及由不同液體混合引起的爆炸。例如硝酸和油脂混合時(shí)引起的爆炸;熔融的礦渣與水接觸或澆包與水接觸時(shí)，由于過(guò)熱發(fā)生快速蒸發(fā)引起的蒸汽爆炸。

(3)固相爆炸，包括爆炸性混合物及其他爆炸性物質(zhì)的爆炸(乙炔銅);導(dǎo)體因電流過(guò)載，由于過(guò)熱，金屬迅速氣化引起的爆炸。

(三)可燃?xì)怏w爆炸(三乙、臭氧、聯(lián)胺)

1.分解爆炸性氣體爆炸—不一定燃燒，不需要氧氣，體積壓力迅速增加

乙炔、乙烯、環(huán)氧乙烷等，在沒(méi)有氧氣的條件下，也能被點(diǎn)燃爆炸，其實(shí)質(zhì)是一種分解爆炸。除上述氣體外，分解爆炸性氣體還有臭氧、聯(lián)氨、丙二烯、甲基乙炔、乙烯基乙炔、一氧化氮、二氧化氮、氰化氫、四氟乙烯等。當(dāng)乙炔受熱或受壓時(shí)，容易發(fā)生聚合、加成、取代或爆炸性分解等反應(yīng)。當(dāng)乙炔壓力較高時(shí)，應(yīng)加入氮?dú)獾榷栊詺怏w加以稀釋。此外，乙炔易與銅、銀、汞等重金屬反應(yīng)生成爆炸性的乙炔鹽;不能用含銅量超過(guò)65%的銅合金制造盛乙炔的容器;在用乙炔焊接時(shí)，不能使用含銀焊條。

2.可燃性混合氣體爆炸—一定發(fā)生燃燒，一定需要氧氣

(1)擴(kuò)散階段?？扇?xì)夥肿雍脱鯕夥肿臃謩e從釋放源通過(guò)擴(kuò)散達(dá)到相互接觸，所需時(shí)間稱為擴(kuò)散時(shí)間。

(2)感應(yīng)階段?？扇?xì)夥肿雍脱趸肿咏邮茳c(diǎn)火源能量，離解成自由基或活性分子，所需時(shí)間稱為感應(yīng)時(shí)間。

(3)化學(xué)反應(yīng)階段。自由基與反應(yīng)物分子相互作用，生成新的分子和新的自由基，完成燃燒反應(yīng)。

三段時(shí)間相比，擴(kuò)散階段時(shí)間遠(yuǎn)大于其他兩階段時(shí)間，因此是否經(jīng)歷擴(kuò)散過(guò)程，就成了決定可燃?xì)怏w燃燒或爆炸的主要條件。

(四)物質(zhì)爆炸濃度極限★★★★

當(dāng)可燃性氣體、蒸氣或可燃粉塵與空氣(或氧)在一定濃度范圍內(nèi)均勻混合，遇到火源發(fā)坐爆炸的濃度范圍稱為爆炸濃度極限，簡(jiǎn)稱爆炸極限。能夠爆炸的最低濃度稱為爆炸下限;能發(fā)生爆炸的最高濃度稱為爆炸上限。

用爆炸上限、下限之差與爆炸下限濃度之比值表示危險(xiǎn)度H，H值越大，表示可燃性混合物的爆炸極限范圍越寬，爆炸危險(xiǎn)性越大。

爆炸極限值不是一個(gè)物理常數(shù)，隨條件的變化而變化。

1.溫度的影響

混合爆炸氣體的初始溫度越高，爆炸極限范圍越寬，則爆炸下限越低，上限越高，爆炸危險(xiǎn)性增加。

2.壓力的影響

一般而言，初始?jí)毫υ龃?，爆炸極限也變大，危險(xiǎn)性增加。壓力減小時(shí)，爆炸極限范圍縮小，當(dāng)壓力降到某一數(shù)值時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)下限與上限重合。把爆炸極限范圍縮小為零的壓力稱為爆炸的臨界壓力。

3.惰性介質(zhì)的影響

混合氣體中加入惰性氣體，隨著惰性氣體含量增加，爆炸極限范圍縮小。當(dāng)惰性氣體增加到某一數(shù)值時(shí)，爆炸上下限趨于一致，不發(fā)生爆炸。惰性氣體更容易把氧分子和可燃?xì)怏w分子隔開，對(duì)爆炸上限產(chǎn)生較大的影響，使爆炸上限迅速下降。 同理，混合氣體中氧含量的增加爆炸極限擴(kuò)大，尤其對(duì)爆炸上限提高得更多。

4.爆炸容器對(duì)爆炸極限的影響

容器材料的傳熱性好，管徑越細(xì)，爆炸極限范圍變小。當(dāng)容器直徑或火焰通道小到某一數(shù)值時(shí)，火焰就不能傳播下去，這一直徑稱

為臨界直徑或最大滅火間距。

5.點(diǎn)火源的影響

點(diǎn)火源的活化能量越大，加熱面積越大，作用時(shí)間越長(zhǎng)，爆炸極限范圍也越大。

6.爆炸極限的計(jì)算

2)多種可燃?xì)怏w混合物的爆炸極限計(jì)算

由多種可燃?xì)怏w組成爆炸性棍合氣體的爆炸極限，可根據(jù)各組分的爆炸極限進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算公式為：

以天然氣為例，若其組分為甲烷80%、乙烷15%、丙烷4%和丁烷1%，各組分相應(yīng)的爆炸下限分別為5.00%、3.22%、2.37%和1.86%。

(五)粉塵爆炸(可燃性粉塵)

當(dāng)可燃性固體呈粉體狀態(tài)，懸浮于空氣中，并達(dá)到一定濃度，遇到足夠的點(diǎn)火能量，就能發(fā)生粉塵爆炸。

粉塵爆炸危險(xiǎn)性的物質(zhì)大體可分為七類：①金屬類(如鎂粉、鋁粉、其他金屬等);②煤炭類(如活性炭、煤等);③糧食類(如面粉、淀粉、玉米粉、啤酒麥芽粉、麥糠、大麥粉等);④合成材料類(如塑料、染料、合成洗劑、合成如結(jié)劑等);⑤飼料類(如血粉、魚粉、飼料粉等);⑥農(nóng)副產(chǎn)品類(如棉花、煙草、砂糖等);⑦林產(chǎn)品類(如紙粉、木粉等)。

發(fā)生粉塵爆炸的一定是可燃性粉塵。

2.粉塵爆炸的特點(diǎn)

(1)粉塵爆炸速度或爆炸壓力上升速度比爆炸氣體小，但燃燒時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生的能量大，破壞程度大;(2)爆炸感應(yīng)期較長(zhǎng);(3)有產(chǎn)生二次爆炸的可能性;(4)有不完全燃燒現(xiàn)象;

3.粉塵爆炸的條件

(1)粉塵本身具有可燃性;(2)粉塵懸浮在空氣(或助燃?xì)怏w)中并達(dá)到一定濃度;(3)有足以引起粉塵爆炸的起始能量。

4.粉塵爆炸過(guò)程

可燃粉塵與空氣混合物遇點(diǎn)火源發(fā)生爆炸，也具有爆炸極限，包括上限及下限，但有實(shí)際應(yīng)用意義的主要是下限。

粉塵爆炸過(guò)程與可燃?xì)獗ㄏ嗨疲袃牲c(diǎn)區(qū)別：一是粉塵爆炸所需的發(fā)火能要大得多;二是在可燃?xì)獗ㄖ?，促使溫度上升的傳熱方式主要是熱傳?dǎo);在粉塵爆炸中，熱輻射的作用大。

5.粉塵爆炸的特性及影響因素

一般來(lái)說(shuō)，粉塵粒度越細(xì)，分散度越高，可燃?xì)怏w和氧的含量越大，火源強(qiáng)度、初始溫度越高，濕度越低，惰性粉塵及灰分越少，爆炸極限范圍越大。

粉塵爆炸壓力及壓力上升速度受粉塵粒度、初始?jí)毫?、粉塵爆炸容器、湍流度的影響，粒度對(duì)粉塵爆炸壓力上升速度的影響比其對(duì)爆炸壓力的影響大得多。