引發(fā)火災(zāi)和爆炸的隱形著火源分析
1引言
燃燒和爆炸在人類(lèi)生活與生產(chǎn)過(guò)程中具有巨大創(chuàng)造力，但是，一旦對(duì)它們失去控制，就會(huì)釀成災(zāi)難。據(jù)公安部消防局辦公室提供的數(shù)據(jù)，1997年，我國(guó)共發(fā)生火災(zāi)13萬(wàn)余起（不含森林、草原火災(zāi)），直接財(cái)產(chǎn)損失約14億元。其中，發(fā)生特大火災(zāi)（一次死亡10人以上或直接財(cái)產(chǎn)損失100萬(wàn)元以上或受災(zāi)50戶(hù)以上）86起，死亡453人，傷358人，直接財(cái)產(chǎn)損失近4億元。另?yè)?jù)報(bào)道，1997年，世界范圍內(nèi)發(fā)生重大爆炸事故22起，死亡620人，并造成重大經(jīng)濟(jì)損失。屢屢發(fā)生的這些觸目驚心的災(zāi)害事故造成了眾多人員的傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，不能不引起人們對(duì)火災(zāi)和爆炸的極大憂慮和反思。因此，研究引火災(zāi)和爆炸的原因之一——隱形著火源具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
2燃燒和爆炸的條件及實(shí)質(zhì)
燃燒是一種同時(shí)放熱發(fā)光的氧化反應(yīng)。燃燒是有條件的，它必須在可燃物質(zhì)、氧化劑和著火源這三個(gè)基本條件同時(shí)具備，并且相互作用形成一個(gè)燃燒系統(tǒng)時(shí)，燃燒才會(huì)產(chǎn)生。而爆炸，除了某些行業(yè)外，一般工廠企業(yè)的爆炸事故大多是可燃?xì)怏w、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(fā)生的爆炸。可燃物質(zhì)的化學(xué)性爆炸必須同時(shí)具備下列三個(gè)條件才能發(fā)生：a）存在可燃物質(zhì)，包括可燃?xì)怏w、蒸氣或粉塵；b）可燃物質(zhì)與空氣（或氧氣）混合并且達(dá)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(zhì)化學(xué)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(gè)基本因素。因此，燃燒和化學(xué)性爆炸就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)是相同的，都是可燃物質(zhì)的氧化反應(yīng)。消除可燃物、氧經(jīng)劑或者著火源這三個(gè)條件中的任何一條或避免這三個(gè)條件的相互作用，是防止火災(zāi)和可燃性混合物爆炸的基本措施。由于可燃物質(zhì)特別是可燃?xì)怏w、可燃液體和可燃粉塵、遇水燃燒物質(zhì)等數(shù)百種危險(xiǎn)品廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活中，或作為能源，或作為生產(chǎn)原料。而氧化劑空氣和氧氣是普遍存在的，這就是說(shuō)，具備了引起火災(zāi)和化學(xué)性爆炸三個(gè)基本條件中的兩個(gè)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(xiǎn)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(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，存在著多種引起火災(zāi)和爆炸的著火源，例如化工企業(yè)中常見(jiàn)的火源有明火、化學(xué)反應(yīng)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(shè)備和線路的過(guò)熱、火花、靜電放電、雷擊和日光照射等等。其中，化學(xué)反應(yīng)熱、化工原料的分解自燃、熱輻射等等均為眼睛看不見(jiàn)的隱形著火源。下面從能量的角度對(duì)隱形著火源進(jìn)行分析。
3.1化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能
3.1.1分解發(fā)熱
有些物質(zhì)雖然本身不具燃燒性質(zhì)，但在分解時(shí)會(huì)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(zhì)都具有遇水分解、產(chǎn)生可燃?xì)怏w和熱量，引起火災(zāi)或爆炸的危險(xiǎn)。這類(lèi)物質(zhì)如果遇水發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，釋放出的高熱能把反應(yīng)產(chǎn)生的可燃?xì)怏w加熱到自燃點(diǎn)，不經(jīng)點(diǎn)火就會(huì)著火燃燒，如金屬鈉、碳化鈣等。碳化鈣與水化合的反應(yīng)式如下：
CaC2+2H2O=C2H2+Ca(OH)2+Q
其中Q為化學(xué)反應(yīng)熱，反應(yīng)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(lèi)物質(zhì)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(zhì)受熱生溫而不需明火作用。就能自行燃燒的現(xiàn)象稱(chēng)之為自燃。放熱的化學(xué)反應(yīng)會(huì)釋放出大量的熱量，有可能因起周?chē)目扇嘉镔|(zhì)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(diǎn)是從可燃物質(zhì)的內(nèi)部向外炭化、延燒，而受熱自燃往往是從外部向內(nèi)延燒。可燃物質(zhì)的氧化反應(yīng)引起的自燃是火災(zāi)的主要原因之一。例如，煤堆自燃起火、稻草自燃起火。煤發(fā)生自燃的熱量來(lái)自物理作用和氧化反應(yīng)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(shí)。植物的自燃主要是生物作用引的，同時(shí)在這過(guò)程中，也有化學(xué)反應(yīng)和物理作用。又如壓縮純氧嚴(yán)禁接觸油脂的規(guī)定，就是由于劇烈的氧化反應(yīng)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(kāi)存放，盡量擴(kuò)大散熱面積，而不應(yīng)該堆放或折迭起來(lái)，室內(nèi)應(yīng)有良好的通風(fēng)。凡是裝盛氧氣的容器、設(shè)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(jiàn)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(guò)氧化氫等。常見(jiàn)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(guī)定氧化劑和還原劑是不能同庫(kù)儲(chǔ)存的。
3.2機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能
3.2.1摩擦和撞擊
摩擦和撞擊往往是可燃?xì)怏w、蒸氣和粉塵、爆炸物品等著火爆炸的根源之一。例如機(jī)器軸承的摩擦發(fā)熱、鐵器和機(jī)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(zāi)。甚至鐵桶裂開(kāi)時(shí)亦能產(chǎn)生火花，引起逸出的可燃?xì)怏w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(jì)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(duì)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(shù)。常溫15℃時(shí)各類(lèi)氣體的K值為氧1.41，氫1.04，氬1.67，二氧化碳1.30。
根據(jù)以上公式可求出氧氣瓶在常溫15℃、壓力為10Mpa時(shí)減壓器內(nèi)氧氣絕熱壓縮后的溫度為548℃，而這一溫度是高于許多物質(zhì)在氧氣中的燃點(diǎn)，因此絕熱壓縮亦可成為著火源，這一點(diǎn)不容忽視。
3.3電能轉(zhuǎn)化為熱能
電氣火災(zāi)和爆炸事故在火災(zāi)和爆炸事故中占有很大的比例。電氣設(shè)備或線路出現(xiàn)危險(xiǎn)溫度、電火花和電弧時(shí)，就成為引起可燃?xì)怏w、蒸氣和粉塵著火、爆炸的一個(gè)主要著火源。電氣設(shè)備發(fā)生危險(xiǎn)溫度的，由于主要原因是運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備和線路的短路、過(guò)載、接觸不良、鐵芯發(fā)熱、散熱不良、漏電等造成的。生產(chǎn)和生活中的靜電現(xiàn)象是一種常見(jiàn)的帶電現(xiàn)象，靜電防護(hù)的研究得到了普遍的重視，它的危害性逐步為人們所認(rèn)識(shí)。為防止靜電放電火花引起的燃燒爆炸，可根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中的具體情況采取相應(yīng)的防靜電措施，例如將容易積聚電荷的金屬設(shè)備、管道或容器等安裝可靠的接地裝置，以導(dǎo)除靜電，是防止靜電危害的基本措施之一。增加廠房或設(shè)備內(nèi)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(jié)束語(yǔ)
在社會(huì)生產(chǎn)和生活中，引起火災(zāi)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(duì)防止火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生具有極其重要的意義。因此我們應(yīng)該認(rèn)真研究生產(chǎn)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(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。
燃燒和爆炸在人類(lèi)生活與生產(chǎn)過(guò)程中具有巨大創(chuàng)造力，但是，一旦對(duì)它們失去控制，就會(huì)釀成災(zāi)難。據(jù)公安部消防局辦公室提供的數(shù)據(jù)，1997年，我國(guó)共發(fā)生火災(zāi)13萬(wàn)余起（不含森林、草原火災(zāi)），直接財(cái)產(chǎn)損失約14億元。其中，發(fā)生特大火災(zāi)（一次死亡10人以上或直接財(cái)產(chǎn)損失100萬(wàn)元以上或受災(zāi)50戶(hù)以上）86起，死亡453人，傷358人，直接財(cái)產(chǎn)損失近4億元。另?yè)?jù)報(bào)道，1997年，世界范圍內(nèi)發(fā)生重大爆炸事故22起，死亡620人，并造成重大經(jīng)濟(jì)損失。屢屢發(fā)生的這些觸目驚心的災(zāi)害事故造成了眾多人員的傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，不能不引起人們對(duì)火災(zāi)和爆炸的極大憂慮和反思。因此，研究引火災(zāi)和爆炸的原因之一——隱形著火源具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
2燃燒和爆炸的條件及實(shí)質(zhì)
燃燒是一種同時(shí)放熱發(fā)光的氧化反應(yīng)。燃燒是有條件的，它必須在可燃物質(zhì)、氧化劑和著火源這三個(gè)基本條件同時(shí)具備，并且相互作用形成一個(gè)燃燒系統(tǒng)時(shí)，燃燒才會(huì)產(chǎn)生。而爆炸，除了某些行業(yè)外，一般工廠企業(yè)的爆炸事故大多是可燃?xì)怏w、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(fā)生的爆炸。可燃物質(zhì)的化學(xué)性爆炸必須同時(shí)具備下列三個(gè)條件才能發(fā)生：a）存在可燃物質(zhì)，包括可燃?xì)怏w、蒸氣或粉塵；b）可燃物質(zhì)與空氣（或氧氣）混合并且達(dá)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(zhì)化學(xué)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(gè)基本因素。因此，燃燒和化學(xué)性爆炸就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)是相同的，都是可燃物質(zhì)的氧化反應(yīng)。消除可燃物、氧經(jīng)劑或者著火源這三個(gè)條件中的任何一條或避免這三個(gè)條件的相互作用，是防止火災(zāi)和可燃性混合物爆炸的基本措施。由于可燃物質(zhì)特別是可燃?xì)怏w、可燃液體和可燃粉塵、遇水燃燒物質(zhì)等數(shù)百種危險(xiǎn)品廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活中，或作為能源，或作為生產(chǎn)原料。而氧化劑空氣和氧氣是普遍存在的，這就是說(shuō)，具備了引起火災(zāi)和化學(xué)性爆炸三個(gè)基本條件中的兩個(gè)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(xiǎn)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(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，存在著多種引起火災(zāi)和爆炸的著火源，例如化工企業(yè)中常見(jiàn)的火源有明火、化學(xué)反應(yīng)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(shè)備和線路的過(guò)熱、火花、靜電放電、雷擊和日光照射等等。其中，化學(xué)反應(yīng)熱、化工原料的分解自燃、熱輻射等等均為眼睛看不見(jiàn)的隱形著火源。下面從能量的角度對(duì)隱形著火源進(jìn)行分析。
3.1化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能
3.1.1分解發(fā)熱
有些物質(zhì)雖然本身不具燃燒性質(zhì)，但在分解時(shí)會(huì)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(zhì)都具有遇水分解、產(chǎn)生可燃?xì)怏w和熱量，引起火災(zāi)或爆炸的危險(xiǎn)。這類(lèi)物質(zhì)如果遇水發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，釋放出的高熱能把反應(yīng)產(chǎn)生的可燃?xì)怏w加熱到自燃點(diǎn)，不經(jīng)點(diǎn)火就會(huì)著火燃燒，如金屬鈉、碳化鈣等。碳化鈣與水化合的反應(yīng)式如下：
CaC2+2H2O=C2H2+Ca(OH)2+Q
其中Q為化學(xué)反應(yīng)熱，反應(yīng)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(lèi)物質(zhì)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(zhì)受熱生溫而不需明火作用。就能自行燃燒的現(xiàn)象稱(chēng)之為自燃。放熱的化學(xué)反應(yīng)會(huì)釋放出大量的熱量，有可能因起周?chē)目扇嘉镔|(zhì)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(diǎn)是從可燃物質(zhì)的內(nèi)部向外炭化、延燒，而受熱自燃往往是從外部向內(nèi)延燒。可燃物質(zhì)的氧化反應(yīng)引起的自燃是火災(zāi)的主要原因之一。例如，煤堆自燃起火、稻草自燃起火。煤發(fā)生自燃的熱量來(lái)自物理作用和氧化反應(yīng)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(shí)。植物的自燃主要是生物作用引的，同時(shí)在這過(guò)程中，也有化學(xué)反應(yīng)和物理作用。又如壓縮純氧嚴(yán)禁接觸油脂的規(guī)定，就是由于劇烈的氧化反應(yīng)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(kāi)存放，盡量擴(kuò)大散熱面積，而不應(yīng)該堆放或折迭起來(lái)，室內(nèi)應(yīng)有良好的通風(fēng)。凡是裝盛氧氣的容器、設(shè)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(jiàn)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(guò)氧化氫等。常見(jiàn)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(guī)定氧化劑和還原劑是不能同庫(kù)儲(chǔ)存的。
3.2機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能
3.2.1摩擦和撞擊
摩擦和撞擊往往是可燃?xì)怏w、蒸氣和粉塵、爆炸物品等著火爆炸的根源之一。例如機(jī)器軸承的摩擦發(fā)熱、鐵器和機(jī)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(zāi)。甚至鐵桶裂開(kāi)時(shí)亦能產(chǎn)生火花，引起逸出的可燃?xì)怏w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(jì)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(duì)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(shù)。常溫15℃時(shí)各類(lèi)氣體的K值為氧1.41，氫1.04，氬1.67，二氧化碳1.30。
根據(jù)以上公式可求出氧氣瓶在常溫15℃、壓力為10Mpa時(shí)減壓器內(nèi)氧氣絕熱壓縮后的溫度為548℃，而這一溫度是高于許多物質(zhì)在氧氣中的燃點(diǎn)，因此絕熱壓縮亦可成為著火源，這一點(diǎn)不容忽視。
3.3電能轉(zhuǎn)化為熱能
電氣火災(zāi)和爆炸事故在火災(zāi)和爆炸事故中占有很大的比例。電氣設(shè)備或線路出現(xiàn)危險(xiǎn)溫度、電火花和電弧時(shí)，就成為引起可燃?xì)怏w、蒸氣和粉塵著火、爆炸的一個(gè)主要著火源。電氣設(shè)備發(fā)生危險(xiǎn)溫度的，由于主要原因是運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備和線路的短路、過(guò)載、接觸不良、鐵芯發(fā)熱、散熱不良、漏電等造成的。生產(chǎn)和生活中的靜電現(xiàn)象是一種常見(jiàn)的帶電現(xiàn)象，靜電防護(hù)的研究得到了普遍的重視，它的危害性逐步為人們所認(rèn)識(shí)。為防止靜電放電火花引起的燃燒爆炸，可根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中的具體情況采取相應(yīng)的防靜電措施，例如將容易積聚電荷的金屬設(shè)備、管道或容器等安裝可靠的接地裝置，以導(dǎo)除靜電，是防止靜電危害的基本措施之一。增加廠房或設(shè)備內(nèi)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(jié)束語(yǔ)
在社會(huì)生產(chǎn)和生活中，引起火災(zāi)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(duì)防止火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生具有極其重要的意義。因此我們應(yīng)該認(rèn)真研究生產(chǎn)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(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。
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