化学品的火灾与爆炸危害
发布时间: 2010-09-13 浏览次数: 93

近几年来,我国化工系统所发生的各类事故中,由于火灾爆炸导致的人员死亡为各类事故之首,由此导致的直接经济损失也相当可观。如1997年北京东方化工厂油品罐区发生特大火灾爆炸事故,在较短的时间内,整个罐区一片火海,死亡9人,伤37人,直接经济损失高达亿元以上。1993年深圳清水河化学危险品仓库发生特大火灾爆炸事故,死亡15人,200多人受伤,其中重伤25人,直接经济损失超过2.5亿元。这些事故都是由于化学品自身的火灾爆炸危险性造成的。因此了解化学品的火灾与爆炸危害,正确进行危险性评价,及时采取防范措施,对搞好安全生产,防止事故发生具有重要意义。
1、化学品的燃烧与爆炸危险性
化学品的燃烧与爆炸危险性,根据其状态不同有不同的评价方法。
1.1可燃气体、可燃液体蒸气、可燃粉尘的燃爆危险性
(1)爆炸极限
可燃气体、可燃液体蒸气或可燃粉尘与空气组成的混合物,并非任何混合比例下都可以爆炸,而是固定浓度范围的,不同可燃物有不同的固定浓度范围。这一固定范围通常叫该物质的爆炸范围或爆炸极限,通常用可燃气体、可燃液体蒸气、可燃物粉尘在空气中的体积百分数表示。能够产生爆炸的最低浓度称为爆炸下限,最高浓度为爆炸上限。例如:乙醇爆炸范围为4.3%~19.O%。4.3%称为爆炸下限,19.0%称为爆炸上限。汽油的爆炸极限是1.0%~6.0%;天然气的爆炸极限是4.8%~13.46%;氢气的爆炸极限是4.0%~75%;一氧化碳的极限是12.5%~74.2%;氨气的爆炸极限是15.5%~27%等等。爆炸极限的数值越宽,爆炸下限越低,爆炸危险性越大。
爆炸极限是在常温、常压等标准条件下测定出来的,这一范围随着温度、压力的变化而有变化。
(2)最小点火能
最小点火能是指能引起爆炸性混合物燃烧爆炸时所需的最小能量。如氢的最小点火能为0.019mJ,甲烷为0.25mJ,乙烷为0.25mJ,环氧乙烷为0.065mJ,乙烯为0.096mJ。
最小点火能数值愈小,说明该物质愈易被引燃。
(3)爆炸压力
可燃气体、可燃液体蒸气或可燃粉尘与空气的混合物、爆炸物品在密闭容器中着火爆炸时所产生的压力称爆炸压力。爆炸压力的最大值称最大爆炸压力。
爆炸压力通常是测量出来的,但也可以根据燃烧反应方程式或气体的内能进行计算。物质不同,爆炸压力也不同,即使是同一种物质因周围环境、原始压力、温度等不同,其爆炸压力也不同。
最大爆炸压力愈高,最大爆炸压力时间愈短,最大爆炸压力上升速度愈高,说明爆炸威力愈大,该混合物或化学品愈危险。
1.2易燃或可燃液体的燃爆危险性
1)闪燃与闪点
液体燃烧时,液体在点火源的作用下,先蒸发成蒸气,然后蒸气氧化分解而燃烧。每种液体表面,都有一定量的蒸气存在,随着液体温度的升高,蒸气浓度也随之增大,当蒸气浓度高于其爆炸极限下限时,遇火焰则会引起燃烧。在一定温度下,可燃液体饱和蒸气与空气的混合物在与火焰接触时,能闪出火花,发生瞬间燃烧,这种现象称为闪燃。引起闪燃时的温度称作闪点。当可燃液体温度高于其闪点时则随时都有被火焰点燃的危险。
闪点愈低,该化学品愈易引起燃烧与爆炸。
(2)燃点
可燃物质在空气充足条件下,达到某一温度与火焰接触即行着火(出现火焰或灼热发光),并在移去火焰之后仍能继续燃烧的最低温度称为该物质的燃点或着火点。
(3)自燃点
指可燃物质在没有火焰、电火花等火源的作用下,在空气或氧气中被加热而引起燃烧的最低温度称为自燃点(或引燃温度)。
自燃有两种情况:
受热自燃:可燃物质在外部热源作用下温度升高,达到自燃点而自行燃烧。
自热自燃:可燃物在无外部热源影响下,其内部发生物理的、化学的或生化过程而产生热量,并经长时间积累达到该物质的自燃点而自行燃烧的现象。
引起物质自然发热的原因有:分解热(如赛璐珞]、氧化热(如不饱和油脂),吸附热(如活性碳)、聚合热(如液体氰化氢)、发酵热(如干草)等。自热自燃是化工产品贮存运输中较常见的现象,危害性极大。
1.3固体的燃烧爆炸危险性
固体燃烧分两种情况,对于硫、磷等简单物质,受热时首先熔化,继之蒸发变为蒸气进行燃烧,无分解过程;对于复杂物质,受热时首先分解为物质的组成部分,生成气态和液态产物,然后,气态液态产物蒸发着火燃烧。
评价固体物质的燃烧、爆炸危险性指标主要有燃点、自燃点、撞击感度、摩擦感度、静电火花感度、火焰感度、冲击波感度、最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速度等。
燃点与自燃点愈低,说明该固体物质愈易燃。
撞击感度、摩擦感度、静电火花感度、火焰感度、冲击波感度等是评价化学品爆炸危险性的重要指标,分别指该物品对撞击、摩擦、静电火花、火焰、冲击波等因素的敏感程度。如有机过氧化物对撞击、摩擦敏感,当受外来撞击或摩擦时,很容易引起物品的燃烧爆炸,故对有机过氧化物进行操作时,要轻拿轻放,切忌摔、碰、拖、拉、抛、掷等。
最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速度,则体现了爆炸物品爆炸时的爆炸威力大小。
氧化性固体物与还原性固体物接触后,在大气中水分参与下激烈反应、放热,甚至燃烧,因此强调危险化学品要分类储存。
2、火灾与爆炸的破坏作用
火灾与爆炸都会带来生产设施的重大破坏和人员伤亡,但两者的发展过程显著不同。火灾是在起火后火场逐渐蔓延扩大,随着时间的延续,损失数量迅速增长,损失大约与时间的平方成比例,如火灾时间延长一倍,损失可能增加四倍。爆炸则是淬不及防。可能仅在一秒种内爆炸过程已经结束,设备损坏、厂房倒塌、人员伤亡等巨大损失也将在瞬间发生。
爆炸通常伴随发热、发光、压力上升、真空和电离等现象,具有很大的破坏作用。它与爆炸物的数量和性质、爆炸时的条件以及爆炸位置等因素有关。主要破坏形式有以下几种:
2.1直接的破坏作用;
机械设备、装置、容器等爆炸后产生许多碎片,飞出后会在相当大的范围内造成危害。一般碎片在100~500米内飞散.
2.2冲击波的破坏作用
爆炸物质爆炸时,产生的高温高压气体以极高的速度膨胀,象活塞一样挤压周围空气,把爆炸反应释放出的部分能量传递给这压缩的空气层,空气受冲击而发生扰动,使其压力、密度等产生突变,这种扰动在空气中传播就称为冲击波。冲击波的传播速度极快,在传播过程中,可以对周围环境中的机械设备和建筑物产生破坏作用,使人员伤亡。冲击波还可以在它的作用区域内产生震荡作用,使物体因震荡而松散,甚至破坏。
冲击波的破坏作用主要是由其波阵面上的超压引起的。在爆炸中心附近,空气冲击波波阵面上的超压可达几个甚至十几个大气压,在这样高的超压作用下,建筑物被摧毁,机械设备、管道等也会受到严重破坏。
当冲击波大面积作用于建筑物时,波阵面超压在20kPa~30kPa内,就足以使大部分砖木结构建筑物受到强烈破坏。超压在100kPa以上时,除坚固的钢筋混凝土建筑外,其余部分将全部破坏。
2.3造成火灾
爆炸发生后,爆炸气体产物的扩散只发生在极其短促的瞬间,对一般可燃物来说,不足以造成起火燃烧,而且冲击波造成的爆炸风还有灭火作用。但是爆炸时产生的高温高压,建筑物内遗留大量的热或残余火苗,会把从破坏的设备内部不断流出的可燃气体、易燃或可燃液体的蒸气点燃,也可能把其它易燃物点燃引起火灾。 2 i$ z* {4 }9 Z% R+ u0 H
当盛装易燃物的容器、管道发生爆炸时,爆炸抛出的易燃物有可能引起大面积火灾,这种情况在油罐、液化气瓶爆破后最易发生。正在运行的燃烧设备或高温的化工设备被破坏,其灼热的碎片可能飞出;点燃附近储存的燃料或其它可燃物,也能引起火灾。