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标题:【讨论帖】实验事故的预防及处理之火灾

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四氯化碳灭火器

由于四氯化碳有毒,遇高温可形成剧毒的光气.操作时应防中毒。在室内使用时,应注意通风。在室外使用时,操作者应站在上风向,并应注意因风吹减效。使用手轮式四氯化碳灭火器时,将喷嘴对向火焰,向开字方向旋松手轮,药液即可喷出。灭火器在使用、运输、贮存过程中,均应垂直放置。每三个月应采用压力表检验,气压不足时应及时加足。其余注意事项可参照“1211”灭火器。
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储存物品的火灾危险性分类举例

储存物品类别        举                例
甲        1.已烷、戊烷,石脑油,环戊烷,二硫化碳,苯,甲苯,甲醇,乙醇,乙醚,蚁酸甲酯、醋酸甲酯、硝酸乙酯、汽油、丙酮,丙烯,乙醚、乙醛,60度以上的白酒 2.乙炔,氢,甲烷,乙烯,丙烯,丁二烯,环氧乙烷,水煤气,硫化氢,氯乙烯,液化石油气,电石,碳化铝 3.硝化棉,硝化纤维胶片,喷漆棉,火胶棉,赛璐珞棉,黄磷 4.金属钾,钠,锂,钙,锶,氢化锂,四氢化锂铝,氢化钠 5.氯酸钾,氯酸钠,过氧化钾,过氧化钠,硝酸铵 6.赤磷,五硫化磷,三硫化磷
乙        1.煤油,松节油,丁烯醇,异戊醇,丁醚,醋酸丁酯,硝酸戊酯,乙酰丙酮,环已胺,溶剂油,冰醋酸,樟脑油,蚁酸 2.氨气、液氯 3.硝酸铜,铬酸,亚硝酸钾,重铬酸钠,铬酸钾,硝酸,硝酸泵,硝酸钴,发烟硫酸,漂白粉 4.硫磺,镁粉,铝粉,赛璐珞板(片),樟脑,萘,生松香,硝化纤维漆布,硝化纤维色片 5.氧气,氟气 6.漆布及其制品,油布及其制品,油纸及其制品,油绸及其制品
丙        1.动物油、植物油,沥青,蜡,润滑油,机油,重油,闪点≥60℃的柴油,糠醛,>50度至<60度的白酒 2.化学、人造纤维及其织物,纸张,棉、毛、丝、麻及其织物,谷物,面粉,天然橡胶及其制品,竹、木及其制品,中药材,电视机、收录机等电子产品,计算机房已录数据的磁盘储存间,冷库中的鱼、肉间
丁        自熄性塑料及其制品,酚醛泡沫塑料及其制品,水泥刨花板
戊        钢材,铝材,玻璃及其制品,搪瓷制品,陶瓷制品,不燃气体,玻璃棉,岩棉,陶瓷棉,硅酸铝纤维,矿棉,石膏及其无纸制品,水泥,石,膨胀珍珠岩
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爆炸

爆炸是某一物质系统在发生迅速的物理变化或化学反应时,系统本身的能量借助于气体的急剧膨胀而转化为对周围介质做机械功,通常同时伴随有强烈放热、发光和声响的效应。

      极短时间内(一定空间)急速燃烧,短时间内聚集大量的热,使气体体积迅速膨胀,就会引起爆炸。

      爆炸是一种极为迅速的物理或化学的能量释放过程。在此过程中,空间内的物质以极快的速度把其内部所含有的能量释放出来,转变成机械功、光和热等能量形态。所以一旦失控,发生爆炸事故,就会产生巨大的破坏作用,爆炸发生破坏作用的根本原因是构成爆炸的体系内存有高压气体或在爆炸瞬间生成的高温高压气体。爆炸体系和它周围的介质之间发生急剧的压力突变是爆炸的最重要特征,这种压力差的急剧变化是产生爆炸破坏作用的直接原因。

      爆炸是某一物质系统在发生迅速的物理变化或化学反应时,系统本身的能量借助于气体的急剧膨胀而转化为对周围介质做机械功,通常同时伴随有强烈放热、发光和声响的效应。

      爆炸的定义主要是指在爆炸发生当时产生的稳定爆轰波,也就是有一定体积的气体在短时间内以恒定的速率辐射性高速胀大(压力变化),没有指明一定要有热量或光的产生,例如一种叫熵炸药TATP(三聚过氧丙酮炸药),其爆炸只有压力变化和气体生成,而不会有热量或光的产生。而爆炸音的产生,主要是源自于爆炸时所产生的气体膨胀速度高于音速所致。

      空气和可燃性气体的混合气体的爆炸、空气和煤屑或面粉的混合物爆炸等,都由化学反应引起,而且都是氧化反应。但爆炸并不都与氧气有关。如氯气与氢气混合气体的爆炸,且爆炸并不都是化学反应,如蒸汽锅炉爆炸、汽车轮胎爆炸则是物理变化。

      可燃性气体在空气中达到一定浓度时,遇明火都会发生爆炸。
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物质的爆炸

爆炸的定义  
  物质由一种状态迅速地转变为另一种状态,并瞬间以机械功的形式放出大量能量的现象,称为爆炸。爆炸时由于压力急剧上升而对周围物体产生破坏作用,爆炸的特点是具有破坏力、产生爆炸声和冲击波。   

  爆炸的分类

  常见的爆炸可分为物理性爆炸和化学性爆炸两类,见如下所示。


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 爆炸与燃烧的关系


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粉尘爆炸

  1.粉尘爆炸的条件:(1)粉尘本身必须是可燃性的;(2)粉尘必须具有相当大的比表面积;(3)粉尘必须悬浮在空气中,与空气混合形成爆炸极限范围内的混合物;(4)有足够的点火能量。
  2.影响粉尘爆炸的因素:(1)颗粒的尺寸;(2)粉尘浓度;(3)空气的含水量;(4)含氧量;(5)可燃气体含量。颗粒越小其比表面积越大,氧吸附也越多,在空气中悬浮时间越长,爆炸危险性越大。空气中含水量越高、粉尘越小、引爆能量越高。随着含氧量的增加,爆炸浓度范围扩大。有粉尘的环境中存在可燃性气体时,会大大增加粉尘爆炸的危险性。
  3.粉尘爆炸的特点:(1)多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点;(2)粉尘爆炸所需的最小点火能量较高,一般在几十毫焦耳以上。(3)与可燃性气体爆炸相比,粉尘爆炸压力上升较缓慢,较高压力持续时间长,释放的能量大,破坏力强。

  一些评价爆炸与火灾的指标如下:

  闪 点

    易燃、可燃液体(包括具有升华性的可燃固体)表面挥发的蒸气与空气形成的混合气,当火源接近时会产生瞬间燃烧。这种现象称为闪燃。引起闪燃的最低温度称闪点。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。就火灾和爆炸来说,化学物质的闪点越低,危险性越大。   

  燃 点

     可燃物质在空气充足的条件下,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。易燃液体的燃点,约高于其闪点1~5℃。  

  自燃点  

     指可燃物质在没有火焰、电火花等明火源的作用下,由于本身受空气氧化而放出热量,或受外界温度、湿度影响使其温度升高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:易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。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。自燃点越低,自燃的危险性越大

  爆炸极限  

     可燃气体、可燃液体蒸气或可燃粉尘与空气混合并达到一定浓度时,遇火源就会燃烧或爆炸。这个遇火源能够发生燃烧或爆炸的浓度范围,称为爆炸极限。通常用可燃气体在空气中的体积百分比(%)表示。     

      可燃气体、可燃液体蒸气的爆炸极限分下限和上限,即在空气中含量的最低浓度和最高浓度,爆炸极限又称燃烧极限。浓度低于爆炸下限,遇到明火既不会燃烧,也不会爆炸;高于爆炸上限,也不会爆炸,但是会燃烧;只有在下限和上限之间时才会发生爆炸。而可燃粉尘的爆炸上限很高,一般达不到,所以通常只标明爆炸下限,而且用克/米3来表示。当浓度超过爆炸下限时,遇到明火即发生爆炸。爆炸极限范围越宽,下限越低,爆炸危险性也就越大。

  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。最小点火能数值愈小,说明该物质愈易被引燃。

  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。
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化学品的火灾爆炸危险性评价

闪 点
   易燃、可燃液体(包括具有升华性的可燃固体)表面挥发的蒸气与空气形成的混合气,当火源接近时会产生瞬间燃烧。这种现象称为闪燃。引起闪燃的最低温度称闪点。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。就火灾和爆炸来说,化学物质的闪点越低,危险性越大。   
燃 点
   可燃物质在空气充足的条件下,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。易燃液体的燃点,约高于其闪点1~5℃。  
自燃点
   指可燃物质在没有火焰、电火花等明火源的作用下,由于本身受空气氧化而放出热量,或受外界温度、湿度影响使其温度升高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:易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。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。自燃点越低,自燃的危险性越大
爆炸极限   
   可燃气体、可燃液体蒸气或可燃粉尘与空气混合并达到一定浓度时,遇火源就会燃烧或爆炸。这个遇火源能够发生燃烧或爆炸的浓度范围,称为爆炸极限。通常用可燃气体在空气中的体积百分比(%)表示。     
   可燃气体、可燃液体蒸气的爆炸极限分下限和上限,即在空气中含量的最低浓度和最高浓度,爆炸极限又称燃烧极限。浓度低于爆炸下限,遇到明火既不会燃烧,也不会爆炸;高于爆炸上限,也不会爆炸,但是会燃烧;只有在下限和上限之间时才会发生爆炸。而可燃粉尘的爆炸上限很高,一般达不到,所以通常只标明爆炸下限,而且用克/米3来表示。当浓度超过爆炸下限时,遇到明火即发生爆炸。爆炸极限范围越宽,下限越低,爆炸危险性也就越大。
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。最小点火能数值愈小,说明该物质愈易被引燃。
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。
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爆炸与火灾的破坏作用

    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。
  爆炸则是猝不及防的。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:

 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.冲击波的破坏作用

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和使人员伤亡。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。
    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内,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。
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,引起火灾。

    4.造成中毒和环境污染

在实际生产中,许多物质不仅是可燃的,而且是有毒的,发生爆炸事故时,会使大量有害物质外泄,造成人员中毒和环境污染。
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实验室中的防爆措施
(一)仪器防爆   

  1、器壁应坚实,材质均一,具有足够的强度,无划痕瑕疵,无微孔、微观裂缝或小气泡。

  2、尽可能采用球形器皿。

    进行减压蒸馏,应采用克氏蒸馏瓶,用圆底烧瓶作接受器、不得用平底烧瓶蒸馏或用锥形瓶接受。需知,烧瓶的坚固性次序是:圆底烧瓶>平底烧瓶>锥形瓶。

  3、真空装置的玻璃器皿在使用之前,应作检查(如用偏光镜)。

  4、根据安全操作的需要,设置压力调节阀或安全阀。

  5、使用高压气瓶时,必需严格遵守安全操作规则。

  6、高压釜,氢化釜等有爆炸危险性的高压设备,必需设立专门的防爆操作室,操作时应采取严格的安全措施。

  7、对于高速液相色谱仪等使用易燃液体的仪器,应采取必要的防火、防爆措施,必要时,或仪器台数较多时,应设专室操作,室内结构应符合防火、防爆安全要求。

(二)设备防爆
   1、发热设备应采取加强散热的措施以降低表面温度,避免引起事故。对于一些在正常条件下较稳定的热交换器,如道生油等,仍应沙意防止因过热引起燃、爆危险。近来此类事故已发生多起。

  2.对于产生可燃气体或蒸气的装置,应在其进、出口处安装阻火器。如有爆炸发生,可使其限制在安全区内。室内应加强通风,以使爆炸物浓度控制在爆炸下限值以下,若气体有毒(如氨、硫化氢),则应控制在最大容许浓度以下。

  3.设备内部若充满易爆物,则应采用正压操作,并设置压力报警器,不使外部空气侵入。正压消失时,可自动报警。

  4.下列设备应设压力保护装置:

  物料倒流可能致爆者;

  压力过高会引起分解产生爆炸者;

  其它可因压力过高产生爆炸的设备。

  5.有爆炸危险性的设备(如带易燃溶剂的球磨机),可使用抑爆剂,或在设备(或管道系统)内设置防爆膜和泄压阀。防爆膜也称爆破片或爆破板。当设备体系达到预定的压力、温度或发生爆炸时,防爆膜首先遭到破坏,可将爆炸压力释放,使设备不被爆破。防爆膜具有结构简单、密封性好等优点,可以单独使用,也可与安全泄压阀组合使用。膜片只能使用一次,当爆破后,应予更换。防爆膜应符合下列要求:

 (1)耐腐蚀;

  (2)材质均一,

  (3)断裂强度不宜过高,但刚度要大,耐疲劳性能和塑性要好,易于加工成片,在接近强度极限时,蠕变要小;

(4)爆破压力不因温度而显著变化。常用防爆膜材料为金、铝、铜、银等。压力较低时,可用铝、尼龙、石棉橡胶等材料。常用抑爆剂为:氨气、二氧化碳、卤代烷烃。必要时可用氩气。将上述惰性气体充灌设备,使空气隔绝。往往能收到较好的防爆效果。高压液相色谱仪也应设置泄压阀或其它类的压力释放保护装置,如遇管路发生故障,可及时将高压下的易燃液体排出设备体系,并由废液接受器承接,从而可避免产生爆炸事故。

6.在有粉尘爆炸危险的场所,可设自动保护装置,利用粉尘爆炸感胶期较长的特点,在爆炸压力尚未达到危险程度之前,设法将爆炸限制在较小的范闭内。

7.对于有爆炸火源的装置,可设置抑爆系统.由爆炸压力波探测仪、信号放大器和抑爆剂发射器等部分组成。利用爆炸被传布速度比火焰传布速度快约10倍的特点,使抑爆剂及时喷出,从而将爆炸抑制在较小的范围内。   
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(三) 个人防护
    1.对于有爆炸危险性的仪器,应使用安全罩保护,常用金属或塑料(如有机玻璃)制作,可取板状、块状或网状。

    2.操作者应酌情使用个人防护用品,如防护眼镜,防护面罩等。

    3.在仪器与操作者之间应酌情设置防护屏。

    4.在通风柜内进行爆炸危险性工作时,应采用安全玻璃或有机玻璃为窗户材料。

    5.在仪器上加设泄压装置,当内部压力达到一定数值时,可首先遭受破坏,将高压气体泄出,以免在仪器炸裂时炸伤人体。泄压装置不得对向操作者。
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