易燃液体火灾成灾机制及危险性控制技术.pdf

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1、河南工业职业技术学院 毕业论文 题目：易燃液体火灾成灾机制及危险性控制技术 摘要 火灾是一种特殊的燃烧现象，可以用燃烧的基本规律对火灾和蔓延做出分 析。火灾及其控制是我们学习化学者最需要深入了解及应用的课程之一，是安全 工程的一门专业课。它主要研究燃烧的特性、条件、性质及着火理论，并在此基 础上研究易燃液体（石油）的成灾机制、火灾的蔓延及火灾的控制。本课题还涉 及到了我们在生活中怎样防止火灾的发生和了解基本的火灾常识，对我们的生产 及生活都会起到积极的作用。 本课题通过研究火灾的产生、特性和规律， 对火灾 的研究和防治都具有重要的意义。 关键词： 燃烧机理、石油、火灾蔓延、火灾控制 目录 摘要

2、 1 绪论 1.1 引言 1.2 课题研究的目的和意义 1.3 课题研究内容 2 燃烧理论 2.1 燃烧内容. 2.2着火原理 . 3 石油燃烧过程理论分析 3.1 概述 3.2 基本概念 3.3 石油燃烧 4 火灾的发生及蔓延 4.1 可燃液体起火 4.2 可燃液体火灾蔓延. 5 火灾蔓延过程分析 5.1火灾种类 5.2石油罐火灾及其蔓延. 6 燃烧理论应用 6.1 可燃液体防火原理. 6.2可燃液体防火技术 . 7 结论与展望 7.1 结论 7.2展望 致谢 参考文献 毕业设计任务书 1 绪 论 1.1 引言 燃烧实质上就是可燃物质与氧或氧化剂发生激烈的氧化反应，反应时伴随着 放热和发光或

3、发烟的现象。 燃烧时，燃烧产物不断地离开燃烧区，反应物燃料流 和氧化剂不断地进入燃烧区， 使得燃烧能够持续进行下去。 但燃烧要同时具备三 个条件：可燃物、氧或氧化剂、点火源，即只有当可燃物质和氧化剂的组成、浓 度、压力、状态和点火能量都达到一定极限值时才能发生燃烧。通常把可燃物在 一定条件下， 形成非控制的火焰称为起火，失去控制的燃烧称为火灾， 在实际生 产中，许多情况都能使易燃液体例如：石油达到燃烧，此时若有点火源存在，但 又失去控制，就能造成灾害。 1.2 课题研究的目的和意义 火灾事故造成的后果，通常都比较严重，它会造成重大的财产和人员事故， 火灾事故的原因是很复杂的， 但生产中发生这类

4、事故主要是由操作失误、设备缺 陷、环境和物料的不安全状态、 管理不善等引起的。 火灾事故具有很大的破坏作 用，工业企业发生火灾事故， 会造成严重的后果。 所以认真研究火灾的基本知识， 掌握事故的一般规律，采用有效地防火措施，对国民经济具有非常的重要意义。 （1）保护劳动者和广大群众的人身安全，发生火灾事故不仅会造成操作者伤亡， 而且还会危及在场的其他生产人员，甚至会使周围居民遭受灾难。 工厂企业做好 防火，对保护生产力、促进生产发展是显而易见的。 （2）保护国家财产，火灾事故往往会造成设备损坏，建筑物倒塌、大量物资化 为乌有，使国家蒙受巨大损失， 所以防火是实现工矿企业的重要条件。发生火灾 和

5、爆炸往往会打破企业的正常秩序。此外，防火研究是安全工程学的重要基本理 论之一。 通过本课程的学习， 要求我们能熟悉掌握燃烧的有关理论，并能用有关理论分析 各种生产过程中发生火灾的原因，采取正确的防火技术等。 1.3 课题研究内容 在时间上和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害，叫做火灾。 火灾的发生对我们的生活 既有好的一面也有坏的一面，本课题通过对燃烧基本知识了解和对火灾发生理论的基本阐 述，用石油为例子来进一步了解易燃液体火灾成灾机制及危险控制技术。 2 燃烧理论 2.1 燃烧内容 各种可燃液体的表面都有一定的蒸汽存在，蒸汽的浓度取决于可燃物的温 度。在一定温度下，可燃液体的表面蒸气达到一定浓

6、度，与空气混合，遇着火源 而发生一闪即灭的燃烧现象， 称为闪然。闪然时的最低温度称为闪点。 闪点越低， 侧火灾危险性越大。 闪点不是一个固定常数， 它是在一定条件下， 通过标准仪器 测定的相对数据。 应当指出，可燃液体之所以会发生一闪即灭的闪然现象，是应为它在闪点的 温度下蒸发速度较慢，所蒸发出来的蒸气2仅能维持短时间的燃烧，而来不及补 充足够的蒸气维持稳定的燃烧。也就是说， 在闪点温度时， 燃烧的仅仅是可燃液 体所蒸发的那些蒸气， 而不是液体自身在燃烧， 既还没有达到使液体能燃烧的温 度，所以燃烧表现为一闪即灭的现象。闪点是衡量可燃液体火灾危险性的重要依 据。液体水溶液的闪点会随水溶液浓度的

7、降低而升高， 可燃物受热升温而不需明火作用就能自行燃烧的现象称为自然。既物质的缓 慢氧化作用放出热量， 或靠近热源等原因使物质的温度升高， 由于散热受到阻碍， 造成热量积蓄， 当达到一定温度时而引起的燃烧。这是物质的自发着火现象。 由 于自然是物质在没有明火作用下的自行燃烧，所以引起火灾的危险性很大。 引起 物质发生自然的最低温度称为自然点。自然点越低，火灾危险性越大。 可燃物在空气被加热时， 先是开始缓慢氧化并放出热量， 提高可燃物质的温 度，促使氧化还原反应加快， 同时也存在着向周围的散热损失，亦即同时存在着 产热和散热两种情况。 当可燃物质氧化产生的热量小于散失的热量时，氧化反应 速度小

8、，产生热量多， 且周围的散热条件又较好的情况下，可燃物的温度不能自 行上升达到自然点，可燃物便不能自行燃烧。如果可燃物被加热至较高温度， 反应速度加快， 或由于散热条件不良， 产生热量不断聚积， 温度升高而加快氧化 速度，以既当热的产量超过散失量时，反应速度的不断加快使温度不断升高，直 至达到可燃物的自然点而发生自然。 自然点一般受加热物质容器的表面状态和加 热速度等环境条件影响。 所谓着火火就是可燃物与火源接触而燃烧，并且在火源移去后仍然能保持继 续燃烧的现象。 可燃液体的闪点与着火点的区别：在着火点时燃烧的不只是蒸气， 而且还有 液体。另外，在闪点时移去火源后闪然即熄灭， 而在着火点时液体

9、则能继续燃烧。 一般来讲，着火点温度比闪点高，而易燃液体的着火点和闪点仅相差1.5。 着火点具有很重要的意义，是研究和制定防火的重要依据之一。 2.2 着火原理 2.2.1链式反应着火理论 着火反应的压力限：链式反应分为支链和直链，一个自由基在生成产物 的同时，产生两个或两个以上自由基的反应叫支链连锁反应；自由基的数目保持 不变的连锁反应叫直链连锁反应。式反应理论认为物质的燃烧经历以下过程；可 燃物或助燃物先吸收能量而离解为游离基，与其他分子相互作用形成一系列连锁 反应，将燃烧热释放出来。 这可以用氢和氧的反应作用来说明。氢在热运动或某 种外界因素的的作用下被活化成活性分子，构成一连串的反应：

10、 (1) H2+O2=2OH * 链引发 (2) OH +H 2=H2O+H * 链传递 (3) H +O 2=OH+O * 链分支 (4) O +H 2=OH +H* 链分支 (5) M+H +O 2=M+HO2 (6) HO2墙上销毁断链 (7) HO2+H2H2O+OH * 链产生 (8) H 墙上销毁断链 (9) OH 墙上销毁断链 销毁后生成了 H2、O2等，M 为任何分子 上述过程中（ 1）式是反应的开始， OH 由分子热运动或某种外因激发形成， 它与后面产生的O，H 等都是能量极高非常活泼的游离基或原子团；（2）式是 直链式传递反应，消耗一个活心又产生一个活心；（3）、（4）式则

11、是消耗一个 活心同时产生两个活心。反应呈树杈式发展下去，越来越快，有可能导致着火。 事实上没消耗一个H 能产生三个 H 和两个 H2O；（5）、（ 6）、（ 8）、（ 9） 式是链销毁中心，使反应终止。当它们比链分支占优势时系统就不能引起着火。 随着起决定作用的步骤不同， 就有不同的着火临界极限。 下面我们先来解释连锁 反应引起火的临界条件，再从化学动力角度讨论不同极限的产生。 销毁分气相销毁和液相销毁。 连锁着火理论的基本知识： 连锁自动着火理论的基本观点是： 燃气在外界热源缓慢而均匀地加热到某个 温度时发生了链锁反应， 若连锁分支数大于断裂数， 则反应速度不断加速而着火。 假定：燃气处于一

12、个无限大容器中，燃气温度和温度恒定。 单位时间单位体积内热运动产生的活化分子数为常数 由于连锁分支反应为 :M1+CC1+ 则反应速度为： k1C M1=fC 式中， f=k1M1；k1为速度常数； M1为反应浓度； C为活化中心浓度。 连锁断裂反应为： C+M2销毁 其反应速度为： k2CM2=GC 式中。 g=k2M2；M2为反应浓度； k2为速度常数。 则总的活化中心生成速率： 式中， f、g 分别为燃气连锁反应的分支和断裂系数。 令 （1）化学化工原料及溶剂 （2）硅的有机物 （3）各种易燃性漆类 （4）各种树脂和黏合剂 （5）各种油墨和调色由 （6）含有易燃液体的物品 （7）盛放于易

13、燃液体中的物品 （8）胶棉液 6.1.3液体的燃烧速度 燃烧速度有两种方法表示： 一种是液体的燃烧直线速度， 即单位时间被燃烧 消耗的液层厚度，单位为另一种是液体的燃烧质量速度，及 单位时间内美单位面积上被燃烧消耗的液体质量，单位为min）或 kg/h) 6.1.4可燃液体的燃烧极限 可燃液体的燃烧极限有两种： 一是可燃蒸气的燃烧浓度极限，有上、下限之 分，以% （体积分数） 表示：二是可燃液体的燃烧温度极限，也有上、下之分以 表示。 6.1.5评价液体火灾危险性的主要技术参数 （1）饱和蒸气压 （2）燃烧极限 （3）闪点 （4）受热膨胀系数 （5）其他燃爆性质 沸点、相对密度、流动扩散性、带

14、电性、相对分子质量 6.2可燃液体防火技术 防火技术主要从以下几方面采取技术措施： （1）消除着火源，防火的基本原则应建立在消除着火源的基础之上。人们 不管是在自己家中或办公室里还是在生产现场，都经常处在或多或少的各种可 燃物质包围之中， 而这些物质又存在于人们生活所必不可少的空气中，这就是说 具备了引起火灾燃烧的三个基本条件中的两个条件。结论很简单：消除着火源。 只有这样，才能在绝大多数情况下满足预防火灾和爆炸的基本要求。 （2）控制可燃物。 防止燃烧三个基本条件中的任何一条，都可防止火灾的发 生。如果采取消除燃烧条件中的两条，就更具安全可靠性。例如：在点石库防火 条件中，通常采用消除着火源

15、和防止产生可燃物乙炔的各种有关措施。 控制可燃物的措施主要有： 在生活中和生产的可能条件下， 以难燃材料代替可燃 材料，如用水泥替代木材建筑房屋；降低可燃物质在空气中的浓度，如在车间或 库房采取全面通风或局部排风， 是可燃物不易聚集，从而不会超过最高允许浓度， 防止可燃物的跑、冒、滴、漏；对于那些相互作用能产生可燃气体或蒸汽的物品 应加以隔开，分开存放。 （3）隔绝空气。 必须时可以使生产在真空条件下进行，在设备容器中充装惰 性介质保护。例如，水入电石式乙炔发生器在加料后，应采用惰性介质氮气吹扫； 燃料容器在检修焊补前，用惰性介质置换等。 （4）防止形成新的燃烧条件，阻止火灾范围的扩大。设置阻

16、火装置，如在乙 炔发生器上设置水封回火装器， 或水下气割时在割炬与胶管之间设置阻火器，一 旦发生回火，可阻止火焰进入乙炔罐内，或阻止火焰在管道里蔓延。 综上所述，一切防火技术措施都包括两个方面：一是防止燃烧基本条件的产 生；二是避免燃烧基本条件的相互作用。 7 凯氏定氮法测定大豆蛋白的方法 7.1 本文总结 我们前面提到总共有四类火灾类型，下面我们就对每一种火灾类型的灭火措 施进行讨论。 不同类型火灾，具有不同特点，应采取不同的灭火措施： 对 A 类火灾，一般可采取水冷却法， 但对于忌水物质，如布、纸等应尽量减 少水渍所造成的损失；对珍贵图书，档案资料应使用二氧化碳、卤代烷、干粉灭 火剂灭火。

17、 对 B类火灾，应及时使用泡沫灭火剂进行扑救，同时用水冷却容器壁， 以减 慢液体蒸发速度； 关闭阀门， 切断可燃液体来源， 并把燃烧区域内容器中的可燃 液体通过管道抽至安全地区； 要采取措施，防止燃烧区内的可燃液体在地上流散； 在扑球原油油罐火灾时，若出现火焰增大，发亮，变白，烟色由浓变淡，金属原 油罐壁发生颤抖并伴有强烈的噪声等喷溅苗头时，应及时将人员撤离火灾现场， 以避免不必要的人员牺牲。 对 C类火灾，因气体燃烧速度快，极易造成爆炸，一旦发现可燃气着火应 立即关闭阀门，切断可燃气来源，同时使用干粉灭火剂将气体燃烧火焰扑灭。 对 D 类火灾，如镁、铝燃烧时温度很高，水及其它普通灭火剂在高温

18、下会因 发生分解而失去作用，应使用特殊灭火剂，例如用7 1 5 0 灭火剂扑球镁、铝、 镁铝合金、 海绵状钛等轻金属火灾， 用原位膨胀石墨灭火剂扑球钠、钾等碱金属 以及镁等轻金属火灾。少量金属燃烧时可用干砂、干的食盐、石粉等扑球。 火灾现场若有电器设备， 在进行火灾扑球时， 应首先切断电源， 但对于商场， 影剧院等人员集中的场所， 照明线路则应在人民群众撤离以后再切断；对精密仪 器、贵重电器设备，要用二氧化碳扑球，因为二氧化碳不导电，不含水，灭火后 很快散逸，不留痕迹，不污染仪器设备。 7.2 展望 毕业论文成绩评定表 专业班级化工 0801 姓名 论文 题目 凯氏定氮法在测量大豆蛋白的不确定度分析 指导教师 初审成绩 评定 内容 论文 选题 资料 利用 学术 造诣 知识 掌握 科研 能力 论文完 成情况 写作 能力 写作 规范 总成绩成绩 评分 标准 10 分10 分20 分20 分10 分10 分10 分10 分100 分 实际 评分 答辩成绩 评定 内容 仪态 仪表 语言 答辩 效果 知识 掌握 科研 能力 论文完 成情况 写作 能力 写作 规范 总成绩 评分 标准 10 分10 分20 分20 分10 分10 分10 分10 分100 分 实际 评分 评语 指导教师评语： 答辩小组评语： 指导教师_ 年月日 评审教师_ 年月日 答辩负责人 _ 年月日