週四,三月24 2011 18:22

火災隱患的來源

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燃燒 已經以各種方式定義。 就我們的目的而言,與作為一種現象的燃燒有關的最重要陳述如下:

  • 燃燒代表了由物理和化學轉化組成的一系列自我維持的反應。
  • 所涉及的材料與其周圍環境中的氧化劑發生反應,在大多數情況下,氧化劑與空氣中的氧氣發生反應。
  • 點火需要有利的啟動條件,通常是系統充分加熱,以滿足燃燒鍊式反應的初始能量需求。
  • 反應的結果通常是放熱的,這意味著在燃燒過程中會釋放熱量,並且這種現象通常伴隨著肉眼可見的火焰。

 

點火 可以認為是自持燃燒過程的第一步。 它可能發生為 先導點火 強制點火) 如果該現像是由任何外部點火源引起的,或者它可能發生為 自動點火 自燃) 如果該現像是可燃材料本身發生反應並伴有放熱的結果。

點火傾向由一個經驗參數表徵,即 點火溫度 (即材料必須加熱到的最低溫度,由試驗確定)才能點燃)。 根據是否通過使用任何點火源確定該參數(使用特殊測試方法),我們區分 引燃溫度自燃溫度.

在引燃點火的情況下,激活燃燒反應中所涉及的材料所需的能量由點火源提供。 然而,著火所需的熱量與著火溫度之間沒有直接關係,因為可燃體系中各組分的化學成分雖然是著火溫度的一個重要參數,但受材料的大小和形狀的影響很大,環境壓力,氣流條件,點火源參數,測試裝置的幾何特徵等。這就是文獻中公佈的自燃溫度和引燃溫度數據可能存在顯著差異的原因。

可以簡單地說明不同狀態下材料的著火機理。 這涉及將材料作為固體、液體或氣體進行檢查。

橋樑 固體材料 通過傳導、對流或輻射(主要通過它們的組合)從任何外部點火源吸收能量,或者由於內部發生的發熱過程開始在其表面上分解而被加熱。

為了點火發生 液體,它們必須在其表面上方形成能夠燃燒的蒸氣空間。 釋放的蒸汽和氣態分解產物與液體或固體材料表面上方的空氣混合。

混合物和/或擴散中出現的湍流幫助氧氣到達表面上和表面上方的分子、原子和自由基,這些已經適合反應。 誘導的粒子進入相互作用,導致熱量釋放。 該過程穩步加速,隨著鍊式反應的開始,材料著火併燃燒。

固體可燃物表層下的燃燒稱為 陰燃,發生在固體物質與氣體界面的燃燒反應稱為 發光. 用火焰燃燒(或 熾盛) 是燃燒放熱反應在氣相中進行的過程。 這對於液體和固體材料的燃燒都是典型的。

可燃氣體 在氣相中自然燃燒。 氣體和空氣的混合物只有在一定的濃度範圍內才能點燃,這是一個重要的經驗陳述。 這也適用於液體蒸汽。 氣體和蒸氣的可燃下限和上限取決於混合物的溫度和壓力、點火源和混合物中惰性氣體的濃度。

點火源

提供熱能的現像根據其起源可分為四個基本類別(Sax 1979):

1.化學反應時產生的熱能(氧化熱、燃燒熱、溶解熱、自熱、分解熱等)

2.電熱能(電阻加熱、感應加熱、電弧發熱、電火花、靜電放電、雷擊產生的熱量等)

3.機械熱能(摩擦熱、摩擦火花)

4.核分解產生的熱量。

以下討論針對最常遇到的點火源。

明火

明火可能是最簡單和最常用的點火源。 大量通用工具和各種類型的技術設備在明火下運行,或能夠形成明火。 燃燒器、火柴、熔爐、加熱設備、焊炬的火焰、破裂的煤氣和油管等實際上可以被認為是潛在的點火源。 因為對於明火,主要點火源本身代表存在的自持燃燒,點火機製本質上意味著燃燒蔓延到另一個系統。 只要明火的點火源具有足夠的起火能量,就會開始燃燒。

自燃

自發產生熱量的化學反應意味著作為“內部點火源”存在著火和燃燒的危險。 然而,傾向於自熱和自燃的材料可能成為二次點火源,並引起周圍可燃材料的點燃。

雖然一些氣體(例如,磷化氫、硼氫化物、氫化矽)和液體(例如,金屬羰基化物、有機金屬組合物)傾向於自燃,但大多數自燃是作為固體材料的表面反應發生的。 自燃與所有點火一樣,取決於材料的化學結構,但其發生取決於分散程度。 大的比表面積使反應熱能夠局部積聚,並有助於將材料的溫度升高到自燃溫度以上。

如果液體在比表面積大的固體材料上與空氣接觸,也會促進液體的自燃。 脂肪,尤其是含有雙鍵的不飽和油,當被纖維材料及其製品吸收時,以及當浸漬到植物或動物來源的紡織品中時,在正常大氣條件下容易自燃。 由不燃性纖維或無機材料覆蓋的大比表面積並被油污染的玻璃棉和礦棉產品的自燃引起了非常嚴重的火災事故。

觀察到的自燃主要是固體材料的粉塵。 對於具有良好導熱性的金屬,點火所需的局部熱量積累需要對金屬進行非常精細的粉碎。 隨著顆粒尺寸的減小,自燃的可能性增加,並且對於一些金屬粉塵(例如,鐵),隨之而來的是自燃。 在儲存和處理煤塵、細分佈的煙塵、漆和合成樹脂的粉塵時,以及在對其進行的工藝操作中,應特別注意防火措施,以減少自燃的危險。

傾向於自發分解的材料表現出特殊的自燃能力。 聯氨接觸任何具有大表面積的材料時,會立即燃燒起來。 塑料工業廣泛使用的過氧化物很容易自發分解,並且由於分解,它們成為危險的火源,偶爾會引發爆炸性燃燒。

某些化學物質相互接觸時發生的劇烈放熱反應可視為自燃的特例。 此類情況的例子有濃硫酸與所有有機可燃物接觸,氯酸鹽與硫或銨鹽或酸類接觸,有機鹵素化合物與鹼金屬接觸等。這些材料的特點是“不相容” (不相容材料) 需要特別注意,特別是在儲存和共同儲存它們以及製定消防規定時。

值得一提的是,在某些情況下,這種危險的高自熱可能是由於錯誤的技術條件(通風不足、冷卻能力低、維護和清潔的差異、反應過熱等)造成的,或由它們推動的。

某些農產品,例如纖維飼料、含油種子、發芽的穀物、加工業的最終產品(幹甜菜根片、肥料等),顯示出自燃的傾向。 這些材料的自發加熱有一個特點:系統的危險溫度條件會因一些不易控制的放熱生物過程而加劇。

電點火源

以電能運行的動力機械、儀表和加熱裝置,以及變電設備和照明設備,只要按照相關安全法規和要求進行安裝,通常不會對周圍環境造成任何火災隱患。標準,並且在操作過程中遵守了相關的技術說明。 定期維護和定期監督大大降低了火災和爆炸的可能性。 電氣設備和佈線中最常見的起火原因是 超載, 短路, 電火花高接觸電阻.

當佈線和電器暴露於高於其設計電流的電流時,就會出現過載。 通過線路、裝置和設備的過電流可能導致過熱,使電氣系統的過熱部件損壞或斷裂、老化或碳化,導致電線和電纜塗層熔化、金屬部件燃燒和可燃結構裝置著火,並根據情況將火勢蔓延到環境中。 最常見的過載原因是連接的消費者數量高於允許的數量或它們的容量超過規定的值。

電氣系統的工作安全最常受到短路的威脅。 它們始終是任何損壞的後果,當電線或設備處於相同電位水平或不同電位水平,彼此和大地絕緣,相互接觸或與大地接觸時,就會發生這種情況。 這種接觸可以直接作為金屬-金屬接觸產生,也可以通過電弧間接產生。 在短路的情況下,當電力系統的某些單元相互接觸時,電阻會大大降低,因此電流強度會非常高,可能低幾個數量級。 大短路時過電流釋放的熱能可能導致受短路影響的設備著火,周圍的材料和設備著火,火勢蔓延到建築物。

電火花是一種性質較小的熱能源,但經驗表明,它經常充當著火源。 在正常工作條件下,大多數電器不會釋放火花,但某些設備的運行通常會伴隨著火花。

火花首先會在其產生區域中可能出現氣體、蒸汽或粉塵爆炸濃度的地方引入危險。 因此,在操作過程中通常會釋放火花的設備只允許設置在火花不會引起火災的地方。 火花本身的能量含量不足以點燃環境中的材料或引發爆炸。

如果電氣系統在電流流過的結構單元之間沒有完美的金屬接觸,則該位置會產生高接觸電阻。 這種現像在大多數情況下是由於接頭構造錯誤或安裝不熟練造成的。 操作過程中接頭的脫離和自然磨損也可能導致高接觸電阻。 流過電阻增大的地方的電流,很大一部分會轉化為熱能。 如果這種能量不能充分消散(並且不能消除原因),則溫度的極大升高可能導致危及周圍環境的火災情況。

如果設備基於感應概念(發動機、發電機、變壓器、繼電器等)工作並且未正確計算,則在運行過程中可能會出現渦流。 由於渦流,結構單元(線圈及其鐵芯)可能會升溫,這可能導致絕緣材料著火和設備燃燒。 渦流也可能出現在高壓設備周圍的金屬結構單元中,從而產生這些有害後果。

靜電火花

靜電充電是一個過程,在此過程中,任何原本具有電中性(並且獨立於任何電路)的材料都會帶上正電或負電。 這可能以三種方式之一發生:

1.      分離充電,使得減極性的電荷同時積聚在兩個物體上

2.      通過充電,使得電荷消失後留下相反極性符號的電荷

3.      充電,這樣身體就可以從外部接收電荷。

這三種帶電方式可能來自各種物理過程,包括接觸後的分離、分裂、切割、粉碎、移動、摩擦、粉末和流體在管道中的流動、撞擊、壓力變化、狀態變化、光電離、熱電離、靜電分佈或高壓放電。

由於上述任何過程,靜電充電都可能發​​生在導電體和絕緣體上,但在大多數情況下,機械過程是造成不需要的電荷積累的原因。

從靜電帶電及其產生的火花放電的大量危害和風險中,可以特別提到兩個風險:危害電子設備(例如,用於過程控制的計算機)和火災和爆炸的危險.

如果充電產生的放電能量高到足以導致任何半導體部件的輸入端損壞,則電子設備首先會受到危害。 過去十年電子設備的發展伴隨著這種風險的迅速增加。

火災或爆炸風險的發展需要兩個條件在空間和時間上同時發生:任何可燃介質的存在和具有點火能力的放電。 這種危害主要發生在化學工業中。 可以根據所謂的估計 有害物質的火花敏感性 (最小點火能量) 並取決於充電的程度。

降低這些風險是一項重要任務,即從技術故障到致命事故災難的各種後果。 有兩種方法可以防止靜電充電的後果:

1.阻止充電過程的啟動(這是顯而易見的,但通常很難實現)

2. 限制電荷的積累以防止危險放電(或任何其他風險)的發生。

閃電是自然界中的一種大氣電現象,可被視為點火源。 雲層中產生的靜電電荷向地球均衡(雷擊) 並伴隨著高能放電。 雷擊地點及其周圍的可燃物可能著火燃燒。 在某些閃電中,會產生非常強的脈衝,能量會分幾步均衡。 在其他情況下,持久電流開始流動,有時達到 10 A 的數量級。

機械熱能

技術實踐與摩擦穩定地結合在一起。 在機械操作過程中,會產生摩擦熱,如果將熱損失限制在系統中積聚熱量的程度,其溫度可能會升高到對環境有害的值,並可能發生火災。

摩擦火花通常發生在金屬技術操作中,因為劇烈摩擦(研磨、碎裂、切割、撞擊)或金屬物體或工具掉落或掉落到硬地板上,或者在研磨操作過程中,由於研磨衝擊下材料中的金屬污染物. 產生的火花溫度通常高於常規可燃材料的著火溫度(如鋼火花,1,400-1,500°C;銅鎳合金火花,300-400°C); 然而,點火能力分別取決於被點燃的材料和物質的總熱含量和最低點火能量。 實踐證明,在存在危險濃度的可燃氣體、蒸汽和粉塵的空氣空間中,摩擦火花意味著真正的火災風險。 因此,在這些情況下,應避免使用容易產生火花的材料,以及會產生機械火花的工藝。 在這些情況下,安全由不產生火花的工具提供,即由木材、皮革或塑料材料製成,或使用產生低能火花的銅和青銅合金工具。

熱表面

實際上,設備和裝置的表面可能會正常或由於故障而升溫到危險程度。 烤爐、熔爐、乾燥裝置、廢氣出口、蒸汽管道等經常在爆炸性空氣空間引起火災。 此外,它們的熱表面可能會點燃靠近它們或接觸到的可燃材料。 為預防起見,應遵守安全距離,定期監督和維護將減少危險過熱發生的可能性。

材料和產品的火災隱患

可燃系統中可燃物質的存在代表了明顯的燃燒條件。 燃燒現象和燃燒過程的階段從根本上取決於所涉及材料的物理和化學特性。 因此,對各種材料和產品的可燃性及其特性和性能進行調查似乎是合理的。 對於本節,材料分組的排序原則由技術方面而不是理論概念決定(NFPA 1991)。

木材和木製品

木材是人類環境中最常見的材料之一。 房屋、建築結構、家具和消費品都是用木材製成的,它還廣泛用於造紙等產品以及化學工業。

木材和木製品是可燃的,當與高溫表面接觸並暴露於熱輻射、明火或任何其他點火源時,會碳化、發光、著火或燃燒,具體取決於燃燒條件。 為了拓寬它們的應用領域,需要改進它們的燃燒性能。 為了使由木材製成的結構單元不易燃,它們通常用阻燃劑處理(例如,浸透、浸漬、提供表面塗層)。

各種木材可燃性的最本質特徵是著火溫度。 它的值在很大程度上取決於木材的一些特性和測定的測試條件,即木材樣品的密度、濕度、大小和形狀,以及測試時的點火源、暴露時間、暴露強度和大氣. 有趣的是,不同測試方法確定的著火溫度不同。 經驗表明,清潔和乾燥的木製品著火的可能性極低,但由於在通風不佳的房間內存放多塵和油膩的廢木料,已知發生了幾起自燃引起的火災。 經驗證明,較高的水分含量會增加著火溫度並降低木材的燃燒速度。 木材的熱分解是一個複雜的過程,但可以清楚地觀察到它的階段如下:

  • 質量損失的熱分解在 120-200 °C 範圍內已經開始; 水分含量釋放和不可燃降解發生在燃燒空間。
  • 在200-280℃時,主要發生吸熱反應,同時吸收點火源的熱能。
  • 在 280-500 °C,分解產物的放熱反應作為主要過程穩步加速,同時可以觀察到碳化現象。 在此溫度範圍內,持續燃燒已經發展。 點火後,由於其碳化層的隔熱性好,燃燒不及時。 因此,更深層的加熱是有限且耗時的。 當可燃分解產物加速上浮時,燃燒就會完全。
  • 在超過 500 °C 的溫度下,木炭會形成殘留物。 在它的額外發光過程中,會產生含有固體無機材料的灰燼,並且該過程已經結束。

 

纖維和紡織品

在人們周圍發現的大多數由纖維材料製成的紡織品都是可燃的。 服裝、家具和建築環境部分或全部由紡織品組成。 它們所存在的危害存在於其生產、加工、儲存和佩戴過程中。

紡織品的基本材料既有天然的,也有人造的; 合成纖維可單獨使用或與天然纖維混合使用。 植物來源的天然纖維(棉、麻、黃麻、亞麻)的化學成分是纖維素,具有可燃性,並且這些纖維的著火溫度相對較高(<<400°C)。 它們燃燒的一個有利特徵是,當置於高溫下時,它們會碳化但不會熔化。 這對於燒傷傷員的醫療尤其有利。

動物源蛋白質纖維(羊毛、絲綢、毛髮)的火災危險特性甚至比植物源纖維更有利,因為它們的著火需要更高的溫度(500-600 °C),並且低於相同的條件下,它們的燃燒強度較低。

塑料工業利用聚合物產品的幾種極好的機械性能,在紡織工業中也獲得了突出地位。 在腈綸、聚酯和熱塑性合成纖維(尼龍、聚丙烯、聚乙烯)的特性中,與燃燒相關的特性是最沒有優勢的。 它們中的大多數,儘管具有很高的引燃溫度(<<400-600 °C),但遇熱會熔化、容易點燃、劇烈燃燒、燃燒時掉落或熔化並釋放大量煙霧和有毒氣體。 這些燃燒特性可以通過添加天然纖維得到改善,從而產生所謂的 混合纖維紡織品. 進一步的處理是用阻燃劑完成的。 為了製造工業用紡織品和防熱服,無機、不燃的纖維產品(包括玻璃和金屬纖維)已經被大量使用。

紡織品最重要的火災危險特性是與可燃性、火焰傳播、發熱和有毒燃燒產物相關的特性。 已經開發了特殊的測試方法來確定它們。 獲得的測試結果影響這些產品的應用領域(帳篷和公寓、家具、車輛內飾、衣服、地毯、窗簾、防熱和防風雨的特殊防護服),以及限制其使用風險的規定。 工業研究人員的一項重要任務是開發耐高溫、經阻燃劑處理(易燃、著火時間長、火焰蔓延率低、放熱速度慢)並產生少量有毒燃燒產物的紡織品,以及改善因此類材料燃燒引起的火災事故的不利影響。

可燃和易燃液體

在存在火源的情況下,可燃和易燃液體是潛在的危險源。 首先,此類液體上方的封閉或開放蒸汽空間具有火災和爆炸危險。 如果該材料以合適的濃度存在於蒸氣-空氣混合物中,則可能會發生燃燒和更頻繁的爆炸。 由此可知,如果:

  • 不包括火源、空氣和氧氣; 要么
  • 周圍存在惰性氣體而不是氧氣; 要么
  • 液體儲存在密閉容器或系統中(見圖 1); 要么
  • 通過適當的通風,可以防止產生危險的蒸汽濃度。

 

圖 1. 用於儲存易燃和可燃液體的常見類型的儲罐。

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實際上,與可燃和易燃液體的危險性有關的大量材料特性是已知的。 這些是閉杯和開杯閃點、沸點、著火溫度、蒸發速率、可燃性濃度的上限和下限(易燃或爆炸極限)、蒸氣相對於空氣的相對密度以及燃燒所需的能量蒸氣的點燃。 這些因素提供了有關各種液體著火敏感性的完整信息。

幾乎在全世界範圍內,閃點(一種在大氣條件下通過標準測試確定的參數)被用作將液體(以及在相對較低溫度下表現為液體的材料)分組為風險類別的基礎。 液體儲存的安全要求、它們的處理、工藝流程以及在其區域內設置的電氣設備應針對每一類易燃性和可燃性進行詳細說明。 還應針對每個類別確定技術設備周圍的風險區域。 經驗表明,在兩個易燃極限之間的濃度範圍內,可能會發生火災和爆炸,具體取決於系統的溫度和壓力。

氣體

儘管所有材料在特定溫度和壓力下都可能變成氣體,但實際上被視為氣態的材料是那些在常溫 (~20 °C) 和常壓 (~100 kPa) 下處於氣態的材料。

關於火災和爆炸危險,氣體可分為兩大類: 燃料不燃氣體. 根據實踐中接受的定義,可燃氣體是指在具有正常氧氣濃度的空氣中燃燒的氣體,前提是存在燃燒所需的條件。 點火只發生在一定溫度以上,具有必要的點火溫度,並且在給定的濃度範圍內。

不燃氣體是指在氧氣或任何濃度的空氣中都不會燃燒的氣體。 這些氣體的一部分支持燃燒(例如氧氣),而另一部分抑制燃燒。 不支持燃燒的不燃氣體稱為 惰性氣體 (氮氣、惰性氣體、二氧化碳等)。

為了實現經濟效益,在容器或運輸容器中儲存和運輸的氣體通常處於壓縮、液化或冷卻-冷凝(低溫)狀態。 基本上,有兩種與氣體有關的危險情況:當它們在容器中時以及當它們從容器中釋放時。

對於存儲容器中的壓縮氣體,外部熱量可能會大大增加容器內的壓力,並且極端超壓可能導致爆炸。 氣體儲存容器通常包括氣相和液相。 由於壓力和溫度的變化,液相的膨脹引起蒸氣空間的進一步壓縮,而液體的蒸氣壓隨著溫度的升高而增加。 由於這些過程,可能會產生極度危險的壓力。 儲存容器一般都需要包含超壓釋放裝置的應用。 這些能夠減輕由於較高溫度引起的危險情況。

如果儲存容器密封不充分或損壞,氣體將流出到自由空氣空間,與空氣混合,根據其數量和流動方式,可能導致形成大的爆炸性空氣空間。 洩漏的儲存容器周圍的空氣可能不適合呼吸,並且可能對附近的人造成危險,部分原因是某些氣體的毒性作用,部分原因是氧氣濃度降低。

考慮到氣體引起的潛在火災危險和安全操作的需要,必須詳細了解儲存或使用的氣體的以下特性,尤其是對於工業消費者:氣體的化學和物理特性、著火溫度、可燃性濃度的下限和上限,容器內氣體的危險參數,釋放到空氣中的氣體引起的危險情況的危險因素,必要的安全區域的範圍和要採取的特殊措施如果可能出現與消防有關的緊急情況。

化學製品

了解化學品的危險參數是安全工作的基本條件之一。 只有考慮與火災危險性有關的物理和化學特性,才能製定防火措施和要求。 在這些特性中,最重要的是: 可燃性; 可燃性; 與其他材料、水或空氣發生反應的能力; 腐蝕傾向; 毒性; 和放射性。

有關化學品特性的信息可以從製造商發布的技術數據表以及包含危險化學品數據的手冊和手冊中獲得。 這些不僅為用戶提供有關材料的一般技術特性的信息,而且還提供有關危險參數(分解溫度、著火溫度、燃燒極限濃度等)的實際值、它們的特殊行為、儲存和防火要求的信息。戰鬥,以及急救和藥物治療的建議。

化學品的毒性作為潛在的火災隱患,可能以兩種方式發揮作用。 首先,某些化學品本身俱有高毒性,遇火可能有危險。 其次,它們在火區內的存在可能會有效地限制滅火行動。

氧化劑(硝酸鹽、氯酸鹽、無機過氧化物、高錳酸鹽等),即使它們本身是不可燃的,也會在很大程度上促成可燃材料的點燃以及它們的劇烈燃燒,有時甚至是爆炸性燃燒。

不穩定物質組包括在劇烈放熱反應中自發或非常容易發生聚合或分解的化學品(乙醛、環氧乙烷、有機過氧化物、氰化氫、氯乙烯)。

對水和空氣敏感的材料極其危險。 這些物質(氧化物、氫氧化物、氫化物、酸酐、鹼金屬、磷等)與通常存在於正常大氣中的水和空氣相互作用,並開始反應並伴隨著非常高的熱量產生。 如果它們是可燃材料,它們會自燃。 然而,引發燃燒的可燃成分可能會爆炸並擴散到周圍區域的可燃材料中。

大部分腐蝕性物質(無機酸——硫酸、硝酸、高氯酸等——以及鹵素——氟、氯、溴、碘)都是強氧化劑,但同時對生物有很強的破壞作用紙巾,因此必須採取特殊的滅火措施。

放射性元素和化合物的危險特性由於它們發出的輻射可能以多種方式有害,此外這些材料本身可能是火災危險。 如果在火災中所涉及的放射性物體的結構密封受損,則可能會釋放出 λ 輻射材料。 它們可以具有非常強的電離作用,並且能夠致命地破壞生物體。 核事故可能伴隨著火災,火災的分解產物通過吸附結合放射性(α-和 β-輻射)污染物。 如果這些物質進入救援人員的身體,可能會對參與救援行動的人員造成永久性傷害。 這種材料極其危險,因為受影響的人感覺不到任何輻射,他們的總體健康狀況似乎也沒有任何惡化。 很明顯,如果放射性物質燃燒,現場的放射性、分解產物和用於滅火的水應該通過放射性信號裝置進行持續觀察。 對於乾預策略和所有其他操作,必須考慮對這些因素的了解。 用於處理和儲存放射性物質及其技術用途的建築物需要使用具有高耐火性的不燃材料建造。 同時,應提供用於檢測、信號和滅火的高質量自動設備。

炸藥和爆破劑

爆炸材料用於許多軍事和工業目的。 這些化學品和混合物在受到強機械力(撞擊、衝擊、摩擦)或開始點火時,會通過極快的氧化反應(例如 1,000-10,000 m/s)突然轉變為大體積氣體。 這些氣體的體積是已經爆炸的炸藥體積的倍數,會對周圍產生很高的壓力。 在爆炸過程中,可能會出現高溫 (2,500-4,000 °C),從而促進爆炸區域中可燃材料的點燃。

各種爆炸材料的製造、運輸和儲存都受到嚴格的要求。 一個例子是 NFPA 495,爆炸材料規範。

除了用於軍事和工業用途的爆炸材料外,感應爆破材料和煙火產品也被視為危險品。 一般情況下,經常使用爆炸性物質的混合物(苦味酸、硝化甘油、黑索金等),但也有使用能夠爆炸的物質的混合物(黑火藥、炸藥、硝酸銨等)。 在恐怖活動的過程中,塑料材料已經廣為人知,本質上是塑料和增塑材料(各種蠟、凡士林等)的混合物。

對於易爆材料,最有效的防火方法是將火源從周圍環境中排除。 一些爆炸性材料對水或各種具有氧化能力的有機材料敏感。 對於這些材料,應仔細考慮貯存條件的要求和與其他材料同處貯存的規則。

金屬

從實踐中得知,幾乎所有的金屬在一定條件下都能在大氣中燃燒。 大結構厚度的鋼和鋁,根據其在火中的行為,明確評估為不可燃。 但是,細密分佈的鋁粉塵、鐵粉塵和細金屬纖維製成的金屬棉粉塵很容易被點燃,從而引起強烈燃燒。 鹼金屬(鋰、鈉、鉀)、鹼土金屬(鈣、鎂、鋅)、鋯、鉿、鈦等以粉末、銼屑或薄帶的形式極易點燃。 一些金屬具有如此高的敏感性,以至於它們與空氣分開存放,存放在惰性氣體環境中或存放在對金屬呈中性的液體中。

可燃金屬和那些經過調節以燃燒的金屬會產生極其劇烈的燃燒反應,這是一種高速氧化過程,釋放出的熱量比從可燃和易燃液體的燃燒中觀察到的熱量要多得多。 金屬粉塵在沉降粉末的情況下,在熾熱點火的初步階段之後,可能會發展為快速燃燒。 由於可能會產生激起的粉塵和粉塵雲,可能會發生嚴重的爆炸。 一些金屬(如鎂)的燃燒活性和對氧的親和力非常高,以至於它們在被點燃後會在某些介質(如氮氣、二氧化碳、蒸汽氣氛)中繼續燃燒,這些介質用於撲滅可燃物引起的火災固體材料和液體。

撲滅金屬火災是消防員的一項特殊任務。 選擇合適的滅火劑及其應用過程非常重要。

金屬火災可以通過早期發現、消防員使用最有效的方法迅速和適當的行動來控制,如果可能的話,從燃燒區域清除金屬和任何其他可燃材料或至少減少它們數量。

放射性金屬(钚、鈾)燃燒時應特別注意防輻射。 必須採取預防措施來避免有毒分解產物滲透到生物體中。 例如,鹼金屬,因為它們能與水發生劇烈反應,所以只能用乾粉滅火劑滅火。 鎂的燃燒不能用水、二氧化碳、哈龍或氮氣撲滅,更重要的是,如果將這些藥劑用於滅火,危險情況將變得更加嚴重。 唯一可以成功應用的試劑是惰性氣體或在某些情況下是三氟化硼。

塑料和橡膠

塑料是通過合成或對天然材料進行改性而生產的大分子有機化合物。 這些由聚合、加聚或縮聚反應產生的大分子材料的結構和形狀將強烈影響它們的性能。 熱塑性塑料(聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等)的鏈分子呈直鍊或支鏈狀,彈性體(氯丁橡膠、聚硫化物、異戊二烯等)為輕度交聯,而熱固性塑料(硬質塑料:聚醇酸樹脂、環氧樹脂、聚氨酯等)緊密交聯。

橡膠工業以天然生橡膠為原料,經硫化製成橡膠。 人造橡膠的結構與天然橡膠相似,是丁二烯的聚合物和共聚物。

日常生活幾乎所有領域中使用的塑料和橡膠產品範圍正在穩步擴大。 使用這組材料的種類繁多且技術性能優異的產品可用於各種建築結構、家具、服裝、商品、車輛和機器零件等項目。

通常,作為有機材料,塑料和橡膠也被認為是可燃材料。 為了描述它們的防火性能,使用了許多可以通過特殊方法測試的參數。 有了這些參數的知識,就可以分配它們的應用領域(確定、指出、設置),並且可以詳細說明消防安全規定。 這些參數是可燃性、可燃性、產生煙霧的能力、產生有毒氣體的傾向和燃燒滴落。

在許多情況下,塑料的點燃溫度高於木材或任何其他材料,但在大多數情況下,它們更容易點燃,燃燒速度更快,強度更高。 塑料起火往往伴隨著大量濃煙的不愉快現象,會嚴重限制能見度並產生各種有毒氣體(鹽酸、光氣、一氧化碳、氰化氫、亞硝氣等)。 熱塑性材料在燃燒過程中熔化,然後流動,並根據它們的位置(如果安裝在天花板內或天花板上)產生液滴,這些液滴留在燃燒區域並可能點燃下方的可燃材料。

提高燃燒性能是一個複雜的問題,也是塑料化學的一個“關鍵問題”。 阻燃劑抑制可燃性,點火會變慢,燃燒速度會下降,火焰傳播也會減慢。 同時,煙霧的數量和光密度會更高,產生的混合氣體毒性更大。

粉塵

就物理狀態而言,粉塵屬於固體物質,但其物理化學性質不同於緻密狀態下的同類物質。 眾所周知,工業事故和災難都是由粉塵爆炸引起的。 以其通常形式不可燃的材料,例如金屬,在受到任何點火源(即使是低能量)的影響時,可能會以粉塵與空氣混合的形式引發爆炸。 爆炸的危險也存在於可燃材料的粉塵中。

灰塵不僅在漂浮在空氣中時而且在沉降時也可能具有爆炸危險。 在灰塵層中,熱量可能會積聚,並且由於顆粒反應能力增強和導熱性較低,內部可能會發生緩慢燃燒。 那麼粉塵可能會被閃光激起,粉塵爆炸的可能性就會增加。

精細分佈的漂浮顆粒會帶來更嚴重的危害。 與可燃氣體和蒸氣的爆炸特性類似,粉塵也有可能發生爆炸的特殊空氣-粉塵濃度範圍。 爆炸濃度的下限值和上限值以及濃度範圍的寬度取決於顆粒的大小和分佈。 如果粉塵濃度超過導致爆炸的最高濃度,則部分粉塵未被火燒毀並吸收熱量,因此產生的爆炸壓力保持在最大值以下。 空氣的水分含量也會影響爆炸的發生。 在較高的濕度下,粉塵雲的著火溫度將與水分蒸發所需的熱量成比例地增加。 如果在粉塵雲中混入惰性外來粉塵,則粉塵-空氣混合物的爆炸性會降低。 如果在空氣和粉塵的混合物中加入惰性氣體,效果也是一樣的,因為燃燒所需的氧氣濃度會更低。

經驗表明,所有點火源,即使是最小的點火能量,都能夠點燃粉塵雲(明火、電弧、機械或靜電火花、熱表面等)。 根據實驗室獲得的測試結果,粉塵雲點燃所需的能量比可燃蒸汽和空氣的混合物高 20 到 40 倍。

影響沉降粉塵爆炸危險性的因素有粉塵層的物理和熱工特性、粉塵的熾熱溫度和粉塵層釋放的分解產物的著火特性。

 

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