一、爆炸概述
可燃物質(zhì)引起燃燒和爆炸的條件是：
① 可燃物質(zhì)在空氣中的濃度在著火濃度(或爆炸極限)之內(nèi)；
② 有點(diǎn)火源。
在一定的著火濃度下，閃點(diǎn)越低，越易發(fā)生燃燒，其火災(zāi)危險(xiǎn)性就越大。根據(jù)閃點(diǎn)高低，油品的閃點(diǎn)(珞)分為二類四級(jí)。即
??? 一類一級(jí)??? ??tF＜28℃
??? 一類二級(jí)????? tF=29～45℃
??? 二類三級(jí)?? ???tF=46～120℃
??? 二類四級(jí)????? tF≥121℃
??? 一類油品叫做易燃液體，二類油品叫做可燃液體。
《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GN 16—87)對(duì)生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類已做出明確規(guī)定，根據(jù)液化石油氣的主要特征(表4-24)，表明液化石油氣儲(chǔ)配站火災(zāi)危險(xiǎn)性屬于甲類。因此，從事這項(xiàng)工作的工人和工程技術(shù)人員，必須嚴(yán)格掌握安全防火、防爆基本知識(shí)，并制定預(yù)防事故發(fā)生的必要措施。
表4-24 低級(jí)烴的著火特性
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序號(hào) | 介質(zhì)分子式 | 大氣壓下液體沸點(diǎn)/℃ | 液體的閃點(diǎn)/℃ | 氣體自動(dòng)著火溫度/℃ | 在空氣中的爆炸極限/% |
1 | CH4 | -161.5 | -175 | 595 | 5.3～14 |
2 | C2H6 | -88.6 | -125 | 510 | 3.1～12.5 |
3 | C3H8 | -42.3 | -105 | 468 | 2.1～9.5 |
4 | nC4H10 | -0.5 | -60 | 365 | 1.8～8.5 |
5 | iC4H10 | -11.7 | -83 | 500 | 1.8～8.5 |
6 | C3H6 | -47.7 | -180 | 453 | 2～11.1 |
7 | aC4H8 | -6.1 | -80 | 440 | 1.6～9.3 |
8 | γC4H8 | -6.9 | -72 | 465 | 1.8～8.8 |
如果將油品預(yù)熱到很高的溫度，然后使它與空氣接觸，即使在無火源的情況下，它也可能劇烈地氧化而發(fā)生燃燒，其自燃時(shí)的最低溫度稱為自動(dòng)著火溫度(或自燃點(diǎn))。油品的沸點(diǎn)愈低則愈難自燃，即其自動(dòng)著火溫度愈高。通常測定可燃液體的燃點(diǎn)時(shí)，是使可燃液體表面上的蒸汽和空氣混合物與火接觸，能使之燃燒不少于5s的溫度稱作其燃點(diǎn)。由于液化石油氣的比重大于1，容易積聚于低洼或死角處，與空氣混合形成爆炸性混合氣體，加之閃點(diǎn)及燃點(diǎn)較低，所以遇明火而發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性極大。
火災(zāi)往往都是由于燃燒失控而引起的。若火勢較大而又急救不及時(shí)，就可能產(chǎn)生次生災(zāi)害。如由于燃燒傳熱量過大，溫度急劇上升使容器內(nèi)液化石油氣液相體積極度膨脹導(dǎo)致容器破裂，或容器內(nèi)壓升高到安全閥，氣態(tài)液化石油氣大量釋放，事故就必然蔓延。
顯然，消防工作的重點(diǎn)應(yīng)放在平時(shí)消除隱患，并分區(qū)設(shè)防、配備精干機(jī)動(dòng)靈活的滅火設(shè)備，以便盡可能在局部范圍內(nèi)控制火源，避免火勢蔓延成災(zāi)。
爆炸和燃燒可相伴而生，以燃燒的角度來看，爆炸是可燃物在一定條件下，發(fā)生迅速的氧化反應(yīng)，發(fā)出高熱和火光，反應(yīng)的氣體受高熱作用下，體積猛烈膨脹，產(chǎn)生強(qiáng)而有力的沖擊波，繼而發(fā)出巨響，其破壞力甚至足以摧毀建筑物。例如，液化石油氣由液體汽化成氣體，其體積膨脹近250倍。然后可能與空氣混合形成爆炸下限為2%的混合氣。由此推算，該爆炸混合物的體積可達(dá)原液態(tài)液化石油氣體積的12500倍，若外加由于燃燒溫度急劇升高引起體現(xiàn)膨脹的因素在內(nèi)，爆炸所產(chǎn)生的后果將是災(zāi)難性的。雖然爆炸事故的發(fā)生難以預(yù)料，但是可以采取一定措施，消除引起爆炸的誘發(fā)因素，從而有效避免爆炸事故的發(fā)生。
二、液化石油氣的爆炸特性
1. 爆炸
物質(zhì)從一種狀態(tài)驟然轉(zhuǎn)變成另一種狀態(tài)，并在瞬間釋放出大量的能量，同時(shí)產(chǎn)生巨大聲響的現(xiàn)象稱為爆炸。液化石油氣爆炸可分為物理性爆炸和化學(xué)性爆炸兩種。
(1) 物理性爆炸?這種爆炸是由物理變化引起的。爆炸原因往往是由于容器內(nèi)部介質(zhì)的壓力超過了容器所能承受的強(qiáng)度，致使容器破裂，內(nèi)部介質(zhì)在瞬間膨脹，并以高速度釋放出內(nèi)在能量。物質(zhì)在發(fā)生物理性爆炸前后的成分和性質(zhì)均不改變。儲(chǔ)罐或鋼瓶內(nèi)的液化石油氣，受高溫膨脹而引起的容器脹裂爆炸；鍋爐超壓爆炸等都屬于物理性爆炸。
(2) 化學(xué)性爆炸?這種爆炸是由于物質(zhì)發(fā)生極迅速的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生高溫、高壓反應(yīng)混合物而引起的爆炸。當(dāng)儲(chǔ)罐或鋼瓶破裂時(shí)，內(nèi)部的液化石油氣迅速蒸發(fā)、膨脹，并與周圍的空氣相混合，形成可燃性混合氣體，極易達(dá)到爆炸極限，一旦遇到火源，便立即發(fā)生化學(xué)性爆炸。其實(shí)質(zhì)是高速度的燃燒，從而產(chǎn)生出大量的高溫燃?xì)庀蛩闹軘U(kuò)散，并引起附近的可燃物質(zhì)燃燒。化學(xué)性爆炸常常伴隨火災(zāi)的發(fā)生，破壞力更為巨大。物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)性爆炸前后的成分和性質(zhì)均發(fā)生了根本的變化。
2. 爆炸極限
液化石油氣各組分的爆炸極限見表4-25。
表4-25 液化石油氣各組分的爆炸極限??? 單位：%，體積分?jǐn)?shù)
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名稱 | 爆炸下限 | 爆炸上限 | 在空氣中完全燃燒時(shí)理論含量 | 名稱 | 爆炸下限 | 爆炸上限 | 在空氣中完全燃燒時(shí)理論含量 |
丙烷 | 2.37 | 9.50 | 4.02 | 丁烷 | 1.86 | 8.41 | 3.12 |
丙烯 | 2.00 | 11.10 | 4.44 | 丁烯 | 1.70 | 9.00 | 3.37 |
確定爆炸濃度極限的實(shí)用意義如下所述。
① 評(píng)定氣體或液體蒸汽的火災(zāi)危險(xiǎn)性大小?？扇?xì)怏w或液體蒸汽的爆炸下限越低，爆炸范圍越大，則火災(zāi)危險(xiǎn)性愈大。例如，汽油的爆炸極限約為1.7%～7.2%，液化石油氣爆炸極限約為1.5%～9.5%，氨氣的爆炸極限為15%～27%，火災(zāi)危險(xiǎn)性的順序則為：液化石油氣＞汽油＞氨氣。
② 劃分可燃?xì)怏w等級(jí)的依據(jù)。爆炸濃度下限低于10%的可燃?xì)怏w屬于一級(jí)可燃?xì)怏w，爆炸濃度下限高于10%的可燃?xì)怏w屬于二級(jí)可燃?xì)怏w。如液化石油氣屬一級(jí)可燃?xì)怏w，氨氣屬二級(jí)可燃?xì)怏w。
③ 評(píng)定氣體生產(chǎn)、儲(chǔ)存，火災(zāi)危險(xiǎn)性類別，選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。
三、液化石油氣站用電場所爆炸危險(xiǎn)等級(jí)和范圍的劃分
爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)場所的等級(jí)，按其物質(zhì)狀態(tài)的不同和發(fā)生事故的可能性及危險(xiǎn)程度劃分為三類八級(jí)。根據(jù)發(fā)生事故的可能性和后果及危險(xiǎn)程度，在《電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》中，將爆炸火災(zāi)危險(xiǎn)場所劃分三類八級(jí)，見表4-26。
表4-26 爆炸火災(zāi)危險(xiǎn)場所等級(jí)劃分
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類別 | 分類場所 | 級(jí)別 | 分級(jí)場所 |
第一類 | 氣體或蒸汽爆炸性混合物的場所 | O-1級(jí) | ? 在正常情況下能形成爆炸性混合物場所 |
O-2級(jí) | ? 正常情況下不能形成，僅在不正常情況下才能形成爆炸性混合物場所 |
Q-3級(jí) | ? 在不正常情況下整個(gè)空間形成爆炸性混合物的可能性較小，爆炸后果較輕的場所 |
第二類 | 粉塵或纖維爆炸性混合物的場所 | G-1級(jí) | ? 正常情況下能形成爆炸性混合物(如鎂粉、鋁粉、煤粉等與空氣的混合物)的場所 |
G-2級(jí) | ? 正常情況下不能形成，僅在不正常情況下能形成爆炸性混合物的場所 |
第三類 | 火災(zāi)危險(xiǎn)場所 | H-1級(jí) | ? 在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生，使用、加工儲(chǔ)存或轉(zhuǎn)運(yùn)閃點(diǎn)高于場所環(huán)境溫度的可燃物體，而它們的數(shù)量和配置能引起火災(zāi)危險(xiǎn)的場所 |
H-2級(jí) | ? 在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的懸浮狀、堆積可燃粉塵或可燃纖維，它們雖然不會(huì)形成爆炸性混合物，但在數(shù)量上與配置上能引起火災(zāi)危險(xiǎn)的場所 |
H-3級(jí) | ? 有固體可燃物質(zhì)，在數(shù)量上和配置上能引起火災(zāi)危險(xiǎn)的場所 |
液化石油氣站屬于第一類，即可燃?xì)怏w、易燃或可燃液體的蒸汽與空氣形成的爆炸性混合物場所。
液化石油氣站用電場所爆炸危險(xiǎn)等級(jí)和范圍，主要根據(jù)其液化石油氣場所配置設(shè)備情況、設(shè)備泄漏和擴(kuò)散情況以及自然通風(fēng)條件等因素劃分。
1. Q-1級(jí)場所
在正常情況下，爆炸性混合氣體連續(xù)地、短時(shí)間頻繁地出現(xiàn)或長期存在的場所。
在液化石油氣站Q-1級(jí)場所原則上是不存在的。只有Q-2級(jí)場所中比地面低洼，易積存液化石油氣的部位，可視為Q-1級(jí)場所。
2. Q-2級(jí)場所
在正常情況下，爆炸性混合氣體可能出現(xiàn)的場所。
① 封閉式的灌瓶間及附屬瓶庫、壓縮機(jī)室、烴泵房、汽車槽車庫、儲(chǔ)罐室氣化間、混氣間、調(diào)壓室。瓶裝供應(yīng)站的瓶庫、瓶組間等建筑物的內(nèi)部空間。
② 敞開式或半敞開式灌瓶間的內(nèi)部空間，以及敞開面向外水平距離15m以內(nèi)和敞開面高度以下的空間。
③ 敞開式或半敞開式的灌瓶間附屬瓶庫、壓縮機(jī)室、烴泵房汽車槽車庫、儲(chǔ)罐室、氣化間、混氣間、調(diào)壓室、瓶裝供應(yīng)站的瓶庫、瓶組間等內(nèi)部空間，以及敞開面向外水平距離7.5m以內(nèi)和敞開面高度以下的空間。
④ 鐵路槽車和汽車槽車裝卸口以外水平距離15m和裝卸口2m以下的空間。
⑤ 儲(chǔ)罐和容器安全閥口和排污閥口以外以3m為半徑的空間。
⑥ 儲(chǔ)罐、容器和管道上閥門1m以內(nèi)的空間。
⑦ Q-2級(jí)場所中比地面低洼，易積聚液化石油氣的部位。
消防防火安全措施方案
