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燃烧性物质的危险性概述 | 2010-5-12 8:30:00
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了解燃烧过程，特别是燃烧扩散的概念，有助于燃烧性物质危险性的理解。可燃物质的燃烧历程一般解释为，物质蒸发并被加热至自燃点，在极短的时间内以包含许多自由基的链反应的形式与氧化合。所以，燃料、氧和热构成了燃烧的三个基本要素。燃烧三要素中任意两个共存，如果没有第三要素的加入，都不会引发燃烧。因为，几乎所有的活动都是在有氧的气氛中进行的，防火安全的普通做法是把燃烧性物质与所有的火源隔离。即使很小的火焰在环境温度20℃的甲醇开口容器上方通过，甲醇液面上的蒸气会立即起火。在同样条件下冰醋酸和萘却不会起火。但是，如果醋酸稍微加热，产生足够量的蒸气，便会引燃。而萘则需要进一步加热才会引燃。液体和固体只有释放出足够量的蒸气或气体，与空气混合成为燃烧混合物时才会引燃。很显然，物质的挥发性是其形成燃烧混合物的决定因素。沸点和蒸气压可用来表征物质的挥发性，虽然两者根据其定义与燃烧并不直接有关。
闪点经验地、但是相当满意地描述了液体的燃烧性能。闪点是液面上的蒸气混合物能够引燃的最低温度。在解释闪点信息时必须考虑混合物的组成。氯代烃与低闪点的烃类物质混合，能够相当大地提高闪点，但是经过部分蒸发，不燃组分极易失去，留下的依然是低闪点组分。醇和其他极性溶剂的水溶液在低浓度下也有确定的闪点，比如，5％乙醇水溶液的闪点为62℃。高闪点物质的烟雾易于引燃，泡沫的起火温度要比预期的低得多。可燃物质当其温度加热至闪点以上时就变成了易燃物质，这是粗心的操作者容易忽略的事实。少量挥发性物质加入高沸点液体，会极大地降低液体的闪点，使液体的燃烧爆炸性危险显著增加。可燃固体粉尘具有严重的爆炸危险。微细分散状态的聚合物、金属和非金属元素，煤、谷物、糖等天然产物的粉尘，棉花的纤维都有严重的爆炸危险。化学工业中的一个典型事故案例是，一次微小的爆炸扬起了平台上积累的粉尘，引发了第二次严重得多的爆炸。
易燃蒸气在空气中的浓度低于燃烧下限时，蒸气分子间的距离较大，有效碰撞次数锐减，释放出的反应热减少，而且过量的空气还吸收部分反应热，这样就不足以把没有燃烧的易燃物质引燃。当其浓度高于燃烧上限时，易燃气体过量而不能完全燃烧，也不足以把周围的易燃物质引燃。易燃气体或蒸气的燃烧范围包括燃烧上下限之间的所有浓度点。当蒸气浓度在燃烧上下限附近时，燃烧扩散很慢。当浓度接近燃烧范围的中点，特别是达到反应式的化学计量浓度时，燃烧传播速率加快，能量释放加剧。如果把易燃液体贮存于封闭容器中，容器自由空间中蒸气的浓度取决于贮存温度下液体的蒸气压。了解自由空间中的蒸气浓度是在燃烧范围之下、之上、还是之中，对安全管理有着重要意义。
在空气或其他氧化性气氛中，燃料只有被加热到足以诱发连锁反应时，燃烧才会发生。火焰、热表面和电火花是三种最常见的火源。对于任意给定的燃料-氧系统，只要火源有足够高的温度和足够多的能量，都能引发燃烧。自燃点是指物质没有明显火源自发燃烧的最低温度。易燃混合物与热表面接触，当其温度达到自燃点时，便产生冷燃烧。冷燃烧是有机物质低温氧化伴生的可视现象。冷燃烧的反应速率随着温度和压力的升高而加速，如果是在绝热条件下，反应速率高到一定程度，冷燃烧就会转化成为失控的热爆炸。事后一些年发现，许多以前无法解释的工业火灾和爆炸都是由于冷燃烧随后转变为热燃烧引起的。
着火点表示的是纸张、木材一类固体必须加热至能够引燃并持续燃烧的最低温度。对于一定的物质，大小、形状、纯度、湿度和空气运动影响着着火点的测定数据。焊枪和火柴的火焰，或者炉火，有足够的温度和能量点燃气体、液体或固体。在有易燃物质的区域，必须严禁明火，排除各种生火设备。
加热器或破损电灯泡的电热丝，只要能产生2 mJ的能量，便成为有效的点火源。一些研究指出，点燃大量易燃物质所需要的电热丝的温度与电热丝的直径成反比。对于烃类蒸气以大的金属热表面作为点火源的研究结果表明，大热表面的温度要远高于文献报道的自燃点才能引发燃烧。人们用蒸气运动缺少限制和对流来解释需要较高的温度。干燥的、配置较差的轴承和密封圈会产生摩擦热。如果恰逢易燃液体、蒸气或气体的泄漏点，就有可能引发燃烧。仅有0．2 mJ能量的电火花便能点燃易燃气体或蒸气与空气的混合物。转换开关操作或电动机整流器运行时会产生电火花，导线的偶然破损或电接地松动也会产生电火花。电焊弧则是很强的点火源。在易燃物质的应用和贮存区，电气设备应该是防爆的，工房应该能够承受化学计量浓度的蒸气和空气混合物的内部爆炸，热气体的温度必须冷却到其着火点以下才能排出。静电是潜在的点火源。在干燥气候中穿戴合成纤维织物能够产生大量的静电荷；有些绝缘体运动表面的摩擦可以产生较大的静电势。液体、气体或粉尘在流动时，会产生静电荷，并在系统中与地绝缘的金属部件中聚集，由于金属部件间静电势的差异，在其间隙中容易进发出高能电火花，可以引燃存在的任何易燃气体或蒸气。泵送相当纯净的有机流体，产生的静电荷会聚集在接受容器中液体的表面。一些研究结果表明，高速喷射泵送易燃液体，在液面上的蒸气空间会发生爆炸。
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