引發火災和爆炸的隱形著火源分析
發布時間：2011-09-30 共1頁
1引言
燃燒和爆炸在人類生活與生產過程中具有巨大創造力，但是，一旦對它們失去控制，就會釀成災難。據公安部消防局辦公室提供的數據，1997年，我國共發生火災13萬余起（不含森林、草原火災），直接財產損失約14億元。其中，發生特大火災（一次死亡10人以上或直接財產損失100萬元以上或受災50戶以上）86起，死亡453人，傷358人，直接財產損失近4億元。另據報道，1997年，世界范圍內發生重大爆炸事故22起，死亡620人，并造成重大經濟損失。屢屢發生的這些觸目驚心的災害事故造成了眾多人員的傷亡和巨大的經濟損失，不能不引起人們對火災和爆炸的極大憂慮和反思。因此，研究引火災和爆炸的原因之一——隱形著火源具有重大的現實意義。
2燃燒和爆炸的條件及實質
燃燒是一種同時放熱發光的氧化反應。燃燒是有條件的，它必須在可燃物質、氧化劑和著火源這三個基本條件同時具備，并且相互作用形成一個燃燒系統時，燃燒才會產生。而爆炸，除了某些行業外，一般工廠企業的爆炸事故大多是可燃氣體、可燃液體和蒸氣和可燃粉塵與空氣（或氧氣）的混合物遇著火源而發生的爆炸。可燃物質的化學性爆炸必須同時具備下列三個條件才能發生：a）存在可燃物質，包括可燃氣體、蒸氣或粉塵；b）可燃物質與空氣（或氧氣）混合并且達到爆炸極限，形成爆炸性混合物；c）爆炸性混合物在火源作用下。
分析和比較燃燒與可燃物質化學性爆炸的條件可以看出，兩者都需具備可燃物氧化劑和火源這三個基本因素。因此，燃燒和化學性爆炸就其本質來說是相同的，都是可燃物質的氧化反應。消除可燃物、氧經劑或者著火源這三個條件中的任何一條或避免這三個條件的相互作用，是防止火災和可燃性混合物爆炸的基本措施。由于可燃物質特別是可燃氣體、可燃液體和可燃粉塵、遇水燃燒物質等數百種危險品廣泛應用于生產和生活中，或作為能源，或作為生產原料。而氧化劑空氣和氧氣是普遍存在的，這就是說，具備了引起火災和化學性爆炸三個基本條件中的兩個條件。因此，消除著火源是防火與防爆基本措施中最基本的措施。要想消除著火源，首先要了解究竟哪些是著火源。“隱患險于明火”，尤其要了解哪些是隱形著火源。
3隱形著火源分析
著火源是指具有一定溫度和熱量的能源。工業生產過程中，存在著多種引起火災和爆炸的著火源，例如化工企業中常見的火源有明火、化學反應熱、化工原料的分解自燃、熱輻射、高溫表面、摩擦和撞擊、絕熱壓縮、電氣設備和線路的過熱、火花、靜電放電、雷擊和日光照射等等。其中，化學反應熱、化工原料的分解自燃、熱輻射等等均為眼睛看不見的隱形著火源。下面從能量的角度對隱形著火源進行分析。
3.1化學能轉化為熱能
3.1.1分解發熱
有些物質雖然本身不具燃燒性質，但在分解時會釋放大量的熱量，因此也是一種潛在的著火源。遇水燃燒物質都具有遇水分解、產生可燃氣體和熱量，引起火災或爆炸的危險。這類物質如果遇水發生劇烈的化學反應，釋放出的高熱能把反應產生的可燃氣體加熱到自燃點，不經點火就會著火燃燒，如金屬鈉、碳化鈣等。碳化鈣與水化合的反應式如下：
CaC2+2H2O=C2H2+Ca(OH)2+Q
其中Q為化學反應熱，反應熱在積熱不散的條件下，能引起乙炔自然爆炸。
2C2H2+5O2=4CO2+2H2O+Q
屬于這類物質的主要有活潑金屬（如鋰、鈉、鉀等等）及其氫化物，硫的金屬化合物、磷化物和硼等等。
3.1.2自燃
可燃物質受熱生溫而不需明火作用。就能自行燃燒的現象稱之為自燃。放熱的化學反應會釋放出大量的熱量，有可能因起周圍的可燃物質受熱自燃，例如在建筑工地上由于生石灰遇水放熱，引起可燃材料的著火事故等。
自燃可分為本身自燃和受熱自燃。本身自燃的起火特點是從可燃物質的內部向外炭化、延燒，而受熱自燃往往是從外部向內延燒。可燃物質的氧化反應引起的自燃是火災的主要原因之一。例如，煤堆自燃起火、稻草自燃起火。煤發生自燃的熱量來自物理作用和氧化反應并積聚熱量而引起。防止煤自燃的主要措施是限制高度并將煤堆壓實。植物的自燃主要是生物作用引的，同時在這過程中，也有化學反應和物理作用。又如壓縮純氧嚴禁接觸油脂的規定，就是由于劇烈的氧化反應釋放的熱量能引起油脂的自燃起火。防止油脂自燃的主要方法是將涂油品（如油布、油棉紗等）散開存放，盡量擴大散熱面積，而不應該堆放或折迭起來，室內應有良好的通風。凡是裝盛氧氣的容器、設備、氣瓶和管理等均不得粘附油脂。
3.1.3氧化劑和還原劑
最廣泛存在的氧化劑是氧氣（包括空氣中的氧）。除此之外，常見的氧化劑還有高錳酸鹽（如高錳酸鉀）、氯酸鹽和亞氯酸鹽、次氯酸鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽以及過氧化氫等。常見的還原劑有鋅粉、硫化氫、鉀醛、氯化亞錫等。在防火條例中，明確規定氧化劑和還原劑是不能同庫儲存的。
3.2機械能轉化為熱能
3.2.1摩擦和撞擊
摩擦和撞擊往往是可燃氣體、蒸氣和粉塵、爆炸物品等著火爆炸的根源之一。例如機器軸承的摩擦發熱、鐵器和機件的撞擊、鋼鐵工具的相互撞擊、砂輪的摩擦等都能引起火災。甚至鐵桶裂開時亦能產生火花，引起逸出的可燃氣體或蒸氣著火。
3.2.2絕熱壓縮
氧氣絕熱壓縮引起溫度變化的計算公式為：
T2=T1(P2/P1)(k-1)k
其中T1、T2分別為絕熱壓縮前、后的絕對溫度，P1為絕熱壓縮前局部空間的壓力，P2為高壓氧氣瓶的壓力，K為絕熱指數。常溫15℃時各類氣體的K值為氧1.41，氫1.04，氬1.67，二氧化碳1.30。
根據以上公式可求出氧氣瓶在常溫15℃、壓力為10Mpa時減壓器內氧氣絕熱壓縮后的溫度為548℃，而這一溫度是高于許多物質在氧氣中的燃點，因此絕熱壓縮亦可成為著火源，這一點不容忽視。
3.3電能轉化為熱能
電氣火災和爆炸事故在火災和爆炸事故中占有很大的比例。電氣設備或線路出現危險溫度、電火花和電弧時，就成為引起可燃氣體、蒸氣和粉塵著火、爆炸的一個主要著火源。電氣設備發生危險溫度的，由于主要原因是運行過程中設備和線路的短路、過載、接觸不良、鐵芯發熱、散熱不良、漏電等造成的。生產和生活中的靜電現象是一種常見的帶電現象，靜電防護的研究得到了普遍的重視，它的危害性逐步為人們所認識。為防止靜電放電火花引起的燃燒爆炸，可根據生產過程中的具體情況采取相應的防靜電措施，例如將容易積聚電荷的金屬設備、管道或容器等安裝可靠的接地裝置，以導除靜電，是防止靜電危害的基本措施之一。增加廠房或設備內空氣的溫度，也是防止靜電的基本措施之一。
3.4高溫表面
由于各種原因造成的高溫表面也是著火源之一。
3.5其它能源
除了以上討論的幾種著火源之外，象日光、熱輻射、聲波等也可以成為燃爆的著火源。
4結束語
在社會生產和生活中，引起火災和爆炸的著火源是很多的。消除著火源是防火與防爆的最基本措施，控制著火源對防止火災和爆炸事故的發生具有極其重要的意義。因此我們應該認真研究生產和生活中可能存在的所有各種著火源，尤其是隱形著火源，避免“意外”的火災和爆炸事故的發生。
燃燒和爆炸在人類生活與生產過程中具有巨大創造力，但是，一旦對它們失去控制，就會釀成災難。據公安部消防局辦公室提供的數據，1997年，我國共發生火災13萬余起（不含森林、草原火災），直接財產損失約14億元。其中，發生特大火災（一次死亡10人以上或直接財產損失100萬元以上或受災50戶以上）86起，死亡453人，傷358人，直接財產損失近4億元。另據報道，1997年，世界范圍內發生重大爆炸事故22起，死亡620人，并造成重大經濟損失。屢屢發生的這些觸目驚心的災害事故造成了眾多人員的傷亡和巨大的經濟損失，不能不引起人們對火災和爆炸的極大憂慮和反思。因此，研究引火災和爆炸的原因之一——隱形著火源具有重大的現實意義。
2燃燒和爆炸的條件及實質
燃燒是一種同時放熱發光的氧化反應。燃燒是有條件的，它必須在可燃物質、氧化劑和著火源這三個基本條件同時具備，并且相互作用形成一個燃燒系統時，燃燒才會產生。而爆炸，除了某些行業外，一般工廠企業的爆炸事故大多是可燃氣體、可燃液體和蒸氣和可燃粉塵與空氣（或氧氣）的混合物遇著火源而發生的爆炸。可燃物質的化學性爆炸必須同時具備下列三個條件才能發生：a）存在可燃物質，包括可燃氣體、蒸氣或粉塵；b）可燃物質與空氣（或氧氣）混合并且達到爆炸極限，形成爆炸性混合物；c）爆炸性混合物在火源作用下。
分析和比較燃燒與可燃物質化學性爆炸的條件可以看出，兩者都需具備可燃物氧化劑和火源這三個基本因素。因此，燃燒和化學性爆炸就其本質來說是相同的，都是可燃物質的氧化反應。消除可燃物、氧經劑或者著火源這三個條件中的任何一條或避免這三個條件的相互作用，是防止火災和可燃性混合物爆炸的基本措施。由于可燃物質特別是可燃氣體、可燃液體和可燃粉塵、遇水燃燒物質等數百種危險品廣泛應用于生產和生活中，或作為能源，或作為生產原料。而氧化劑空氣和氧氣是普遍存在的，這就是說，具備了引起火災和化學性爆炸三個基本條件中的兩個條件。因此，消除著火源是防火與防爆基本措施中最基本的措施。要想消除著火源，首先要了解究竟哪些是著火源。“隱患險于明火”，尤其要了解哪些是隱形著火源。
3隱形著火源分析
著火源是指具有一定溫度和熱量的能源。工業生產過程中，存在著多種引起火災和爆炸的著火源，例如化工企業中常見的火源有明火、化學反應熱、化工原料的分解自燃、熱輻射、高溫表面、摩擦和撞擊、絕熱壓縮、電氣設備和線路的過熱、火花、靜電放電、雷擊和日光照射等等。其中，化學反應熱、化工原料的分解自燃、熱輻射等等均為眼睛看不見的隱形著火源。下面從能量的角度對隱形著火源進行分析。
3.1化學能轉化為熱能
3.1.1分解發熱
有些物質雖然本身不具燃燒性質，但在分解時會釋放大量的熱量，因此也是一種潛在的著火源。遇水燃燒物質都具有遇水分解、產生可燃氣體和熱量，引起火災或爆炸的危險。這類物質如果遇水發生劇烈的化學反應，釋放出的高熱能把反應產生的可燃氣體加熱到自燃點，不經點火就會著火燃燒，如金屬鈉、碳化鈣等。碳化鈣與水化合的反應式如下：
CaC2+2H2O=C2H2+Ca(OH)2+Q
其中Q為化學反應熱，反應熱在積熱不散的條件下，能引起乙炔自然爆炸。
2C2H2+5O2=4CO2+2H2O+Q
屬于這類物質的主要有活潑金屬（如鋰、鈉、鉀等等）及其氫化物，硫的金屬化合物、磷化物和硼等等。
3.1.2自燃
可燃物質受熱生溫而不需明火作用。就能自行燃燒的現象稱之為自燃。放熱的化學反應會釋放出大量的熱量，有可能因起周圍的可燃物質受熱自燃，例如在建筑工地上由于生石灰遇水放熱，引起可燃材料的著火事故等。
自燃可分為本身自燃和受熱自燃。本身自燃的起火特點是從可燃物質的內部向外炭化、延燒，而受熱自燃往往是從外部向內延燒。可燃物質的氧化反應引起的自燃是火災的主要原因之一。例如，煤堆自燃起火、稻草自燃起火。煤發生自燃的熱量來自物理作用和氧化反應并積聚熱量而引起。防止煤自燃的主要措施是限制高度并將煤堆壓實。植物的自燃主要是生物作用引的，同時在這過程中，也有化學反應和物理作用。又如壓縮純氧嚴禁接觸油脂的規定，就是由于劇烈的氧化反應釋放的熱量能引起油脂的自燃起火。防止油脂自燃的主要方法是將涂油品（如油布、油棉紗等）散開存放，盡量擴大散熱面積，而不應該堆放或折迭起來，室內應有良好的通風。凡是裝盛氧氣的容器、設備、氣瓶和管理等均不得粘附油脂。
3.1.3氧化劑和還原劑
最廣泛存在的氧化劑是氧氣（包括空氣中的氧）。除此之外，常見的氧化劑還有高錳酸鹽（如高錳酸鉀）、氯酸鹽和亞氯酸鹽、次氯酸鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽以及過氧化氫等。常見的還原劑有鋅粉、硫化氫、鉀醛、氯化亞錫等。在防火條例中，明確規定氧化劑和還原劑是不能同庫儲存的。
3.2機械能轉化為熱能
3.2.1摩擦和撞擊
摩擦和撞擊往往是可燃氣體、蒸氣和粉塵、爆炸物品等著火爆炸的根源之一。例如機器軸承的摩擦發熱、鐵器和機件的撞擊、鋼鐵工具的相互撞擊、砂輪的摩擦等都能引起火災。甚至鐵桶裂開時亦能產生火花，引起逸出的可燃氣體或蒸氣著火。
3.2.2絕熱壓縮
氧氣絕熱壓縮引起溫度變化的計算公式為：
T2=T1(P2/P1)(k-1)k
其中T1、T2分別為絕熱壓縮前、后的絕對溫度，P1為絕熱壓縮前局部空間的壓力，P2為高壓氧氣瓶的壓力，K為絕熱指數。常溫15℃時各類氣體的K值為氧1.41，氫1.04，氬1.67，二氧化碳1.30。
根據以上公式可求出氧氣瓶在常溫15℃、壓力為10Mpa時減壓器內氧氣絕熱壓縮后的溫度為548℃，而這一溫度是高于許多物質在氧氣中的燃點，因此絕熱壓縮亦可成為著火源，這一點不容忽視。
3.3電能轉化為熱能
電氣火災和爆炸事故在火災和爆炸事故中占有很大的比例。電氣設備或線路出現危險溫度、電火花和電弧時，就成為引起可燃氣體、蒸氣和粉塵著火、爆炸的一個主要著火源。電氣設備發生危險溫度的，由于主要原因是運行過程中設備和線路的短路、過載、接觸不良、鐵芯發熱、散熱不良、漏電等造成的。生產和生活中的靜電現象是一種常見的帶電現象，靜電防護的研究得到了普遍的重視，它的危害性逐步為人們所認識。為防止靜電放電火花引起的燃燒爆炸，可根據生產過程中的具體情況采取相應的防靜電措施，例如將容易積聚電荷的金屬設備、管道或容器等安裝可靠的接地裝置，以導除靜電，是防止靜電危害的基本措施之一。增加廠房或設備內空氣的溫度，也是防止靜電的基本措施之一。
3.4高溫表面
由于各種原因造成的高溫表面也是著火源之一。
3.5其它能源
除了以上討論的幾種著火源之外，象日光、熱輻射、聲波等也可以成為燃爆的著火源。
4結束語
在社會生產和生活中，引起火災和爆炸的著火源是很多的。消除著火源是防火與防爆的最基本措施，控制著火源對防止火災和爆炸事故的發生具有極其重要的意義。因此我們應該認真研究生產和生活中可能存在的所有各種著火源，尤其是隱形著火源，避免“意外”的火災和爆炸事故的發生。
