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防火防爆安全技术
此篇导图为注册安全工程师《安全技术基础》第四章：防火防爆安全技术相关知识要点，其内容详细全面细致精炼扼要，且通俗易懂
编辑于2022-08-17 21:12:25 山东省- 安全技术
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第四章 防火防爆安全技术
第一节 火灾爆炸事故机理
燃烧与火灾
燃烧
燃烧条件
氧化剂、可燃物、点火源为燃烧三要素
燃烧过程
结构简单的可燃气体（H2）->直接燃烧
可燃固体
融化->液态->气相燃烧
升华->气相燃烧
不能成为气态的，则无火焰
可燃液体
受热蒸发->气相燃烧
燃烧形式
扩散燃烧
容器内介质逸散后，与空气混合后稳定燃烧
混合燃烧
扩散混合后，燃烧不稳定也不均匀
蒸发燃烧
先成蒸汽再燃烧（蜡烛、油）
分解燃烧
以固体为主
表面燃烧
炭、箔状或粉状燃烧
气态可燃物通常为扩散燃烧 液态可燃物通常为蒸发燃烧
火灾
分类
A类：固体物质
B类：液体或可融化的固体物质
C类：气体火灾
D类：金属火灾（钾、钙、纳、镁、铝）
E类：带电火灾
F类：烹饪火灾
基本参数
引燃能（最小点火能）
影响其反应因素包括：温度、释放的热量、热量和加热时间
氢气=0.017mJ 乙炔=0.02mJ 甲烷=0.28mJ
着火延滞期
也称为诱导期或感应期，耐火极限。延滞期越大，危险性越小
闪燃
往往是持续燃烧的先兆
闪点
发生闪燃的最低温度，闪点越低危险性越大
石油 = -21℃ / 乙醚 = -45℃ / 乙醇 = 11℃
燃点
燃烧后去除火源能继续保持的温度，燃点越低，危险性越大
自燃点
没有外界火源的作用下，靠自热或外热发生燃烧
合并知识
液体和固体受热分解挥发物越多，自燃点越低
固体粉碎的越细，自燃点越低
一般情况下，密度越大，闪点越高，自燃点越低
汽煤柴蜡渣
阴燃
没有火焰和可见光，处于燃烧初期
典型火灾发展规律
阶段
初起期
特征：冒烟、阴燃
发展期
一般假定火灾热释放速率与时间的平方成正比，轰然发生于此阶段
最盛期
燃烧方式是通风控制火灾，火势的大小由建筑物通风情况决定
减弱至熄灭期
燃烧机理
活化能理论
化学反应的首要条件是相互碰撞，相互碰撞的分子不一定发生反应，发生反应的被称为活化分子，温度越高，反应越快，反之亦然
过氧化理论
气体分子在外界能量刺激后活化
链反应理论
链的引发
链的发展
链的终止
爆炸
特性
所有爆炸都有压升，不一定有温升
高速进行
响声
周边遭到破坏
分类
按能量来源
物理爆炸
纯物理现象，不发生化学反应
例如蒸汽锅炉爆炸、轮胎爆炸
化学爆炸
高速放热化学反应，产生大量气体，急剧膨胀发生爆炸
例如炸药、可燃气体、可燃粉尘与空气混合后爆炸
核爆炸
原子核发生裂变或聚变而形成爆炸
例如原子弹、氢弹爆炸
按爆炸反应相
气相爆炸
【纯气态或类似气态】包括可燃性气体和助燃性气体爆炸、气体分解爆炸、喷雾爆炸、飞扬悬浮于空中的可燃粉尘引起的爆炸
液相爆炸
【至少有一种物质是液态】聚合爆炸、蒸发爆炸、不同液体混合爆炸
硝酸和油脂、液氧和煤粉、熔融的矿渣与水、钢水与水
固相爆炸
爆炸性化合物及其他爆炸性物质的爆炸
乙炔铜爆炸、电流过载使金属迅速汽化爆炸、无定形锑转换为结晶锑引发的爆炸
按爆炸速度
爆燃
亚音速传播的燃烧波
爆炸
压力激增，破坏力大
爆轰
燃烧速度为1000~7000m/s，产生超音速冲击波
破坏作用
冲击波
破坏程度与冲击波能量大小、建筑物坚固程度、距冲击波中心的距离有关
碎片冲击
碎片飞散造成伤害，飞散100~500米左右
震荡作用
短暂的地震波
次生事故
可燃物库房发生火灾；高处作业人员高坠；扬尘爆炸
有毒气体
产生的CO/NO/H2S/SO2等有毒气体造成中毒
可燃气体爆炸机理
分解爆炸性气体爆炸
无氧气条件也能被点燃爆炸，分解爆炸气体有
乙炔、乙烯、甲基乙炔、乙烯基乙炔、环氧乙烷、四氟乙烯
一氧化氮、二氧化氮、丙二烯、二联氨
臭氧、氰化氢等
压力越高越易发生
可燃性混合气体爆炸
扩散阶段
扩散并接触
感应阶段
离解成自由基活性分子所需的时间
化学反应阶段
相互作用完成反应的时间
爆炸极限
概念
可燃物与氧均匀混合后遇火发生爆炸的浓度，爆炸极限随条件变化而变化
常见气体的爆炸极限
影响因素
温度越高，爆炸极限越宽
压力越大，爆炸极限越宽
点火源能量越大，爆炸极限越宽
惰性介质越多，爆炸极限越窄
爆炸容器管径越细，爆炸极限越窄
爆炸危险度
爆炸上限与下限之差与爆炸下限之比表示危险度H
H=（L上 - L下）/ 下限
粉尘爆炸
机理
不稳定的气固二相流反应
可爆炸的粉尘
金属类
煤粉、铝粉、其他金属等
煤炭类
活性炭、煤等
粮食类
面粉、淀粉、玉米粉、啤酒麦芽粉、麦糠粉、大麦粉
合成材料类
塑料、染料、合成洗剂、合成黏剂
饲料类
血粉、鱼粉、饲料粉
农副产品类
棉花、烟草、砂糖
林产品类
纸粉、木粉
不爆炸的粉尘
二氧化硅：SiO2
爆炸条件
可燃粉尘
悬浮于空中，达到一定浓度
引起爆炸的起始能量
爆炸特征
爆炸速度与爆炸压力上升速度比爆炸气体小，但时间长，能量大，破坏程度大
爆炸感应期较长，过程比气体爆炸过程复杂
有二次爆炸的可能性
有不完全燃烧情况，可分解有毒气体
爆炸机理
气相点火机理
粉尘粒子表面通过热传导和热辐射获得能量，使温度急剧升高，达到粒子加速分解的温度，形成粉尘蒸汽或分解气体
表面非均相点火机理
氧气与表面颗粒发生反应，颗粒表面发生点火
与气体爆炸区别
粉尘爆炸威力比气体爆炸大
在可燃气体爆炸中，传热方式是热传导；粉尘则是热辐射
影响因素
粉尘爆炸极限
受粉尘粒度越细、分散度越高、湿度越低、初始温度越高、点火源强度越高、可燃气与氧含量越大，那么爆炸极限越大
粉尘爆炸压力与压力上升速率
主要受粒度（影响最大，主要影响速度）、初始压力、粉尘爆炸容器和湍流度影响
燃烧与爆炸的转化
密闭状态下，燃烧的高温带来高压，转化为爆炸
燃烧面积扩大，使燃烧加速，形成冲击波
燃烧形成的高温反应区引爆炸药
第二节 防火防爆技术
点火源控制
火灾爆炸预防基本原则
控制可燃物和助燃物
当燃烧爆炸物质不可避免出现时，尽可能消除各类点火源
阻止和限制火灾爆炸的蔓延扩展
明火
加热用火控制
尽量避免使用明火设备
明火加热设备的不止，尽可能避免可燃气、液体和储罐区，并应布置在其上风向或侧风向
维修焊割用火控制
可燃可爆区或物料管线上动火前，做好隔绝，进行清洗，使用惰性气体置换，检测合格后方可作业； 同时可燃气体应符合：爆炸下限>4%，浓度应小于0.5%；爆炸下限<4%，浓度应小于0.2%
动火现场配备消防器材，可燃物品清理干净
乙炔发生器放置在安全地点
不得利用易燃易爆生产设备有联系的金属构件作为焊机地线
其他明火
存在火灾和爆炸危险的场所，如厂房、仓库、油库等，应使用防爆照明
汽车、拖拉机一般不允许进入，进入前应装设防火帽
化工厂内火炬与甲、乙、丙生产装置、油罐、隔油池应保持100m防火间距
摩擦和撞击
易燃易爆区严禁穿钉鞋、使用铁质用具
可燃气体和易燃液体的管道应做耐压试验和气密性检查
爆炸控制
惰性气体保护
主要惰性气体有N2、CO2、水蒸气、烟气，惰性气体应保证含氧量不超过2%
用量取决于最高含氧量
系统密闭和正压操作
接缝处涂抹肥皂液进行充气检测。无味气体也加入显味剂
设备内为易燃易爆介质时要采用正压操作
对爆炸危险度大的可燃气体，连接处应采用焊接接头，减少法兰连接
厂房通风
采用通风的方法保证可燃气体、蒸汽、粉尘浓度不致达到危险程度，一般控制在爆炸下限20%以下
以不燃溶剂代替可燃溶剂
防火防爆的根本措施
危险物品的储存
防火防爆装置
阻火及隔爆技术
作用机理
机械隔爆
化学抑爆
分类
工业阻火器
分为机械阻火器、液封、料封阻火器三种
常用于阻止爆炸初期火焰蔓延
一些具有复合结构的机械阻火器也可用于爆轰火焰的传播
每时每刻都起作用，对流体介质阻力较大，适用于干净、纯净气体介质
主动式隔爆装置
由传感器探测信号，放大后输出给执行机构，控制隔爆装置喷洒抑爆剂或关闭阀门
被动式隔爆装置
由爆炸推动隔爆闸口阻隔火焰
其他阻火隔爆装置
单向阀
阻火阀门
易容金属融化后，阀门受重力影响自动关闭
火星熄灭器
细管至粗管后流速下降，火星、烟尘沉降
管道中设障碍物，拦住火星或改变烟气流动方向，增加烟气流走路程
喷水或通蒸汽熄灭火星
化学抑制防爆
火焰加速初期喷洒抑爆剂
对设备强度要求较低，可用于装有气相氧化剂中可能发生爆燃的气体、油雾或粉尘的任何密闭设备
常用的有水、卤代烷、化学粉末和混合抑爆剂等
防爆泄压技术
安全阀
要求
新装安全阀应有合格证，安装前由安装单位复校加铅封，并出具校验报告
入口处有隔断阀时，隔断阀应保持常开并加铅封
可燃气体直接排入大气的，必须远离明火，通风良好，逐段装设静电导出装置
分类
作用形式
杠杆式
结构简单但笨重，限于中、低压系统
适用于温度较高的系统
不适用于连续性的系统
弹簧式
不利于阀的迅速开启，应用广泛
对振动敏感性小，可用于移动式压力容器
不适用于高温系统
脉冲式
结构复杂，成本高
只适用于安全泄放量很大的系统或高压系统
封闭程度
全封闭式
介质不外泄
用于有毒或易燃气体系统
半封闭式
部分泄出，多用于对环境无害的系统
敞开式
直接排至大气，多用于存有压缩空气和水蒸气的系统
爆破片
剧毒气体或可燃气体中含有剧毒气体的压力容器泄压装置应采用爆破片
防爆效率取决于厚度、泄爆面积、膜片材料
泄压面积一般按1m3容积取0.035~0.18m2，氢气和乙炔设备应大于0.4m2
爆破压力一般为设备最高工作压力1.15~1.3倍，6-12个月更换一次
防爆门窗
泄压面积与厂房体积比值宜为0.05~0.22，设置在人不常到的地方，高度最好不低于2m
泄压装置
有爆炸危险的厂房或部位应设置泄爆装置
泄爆装置宜采用轻质屋面板、轻质墙体和易于泄压的门窗，应采用安全玻璃
作为泄压设施的轻质屋面板和墙体质量不宜大于60kg/m2
泄压面积公式：A=10*C*V的2/3次方
第三节 烟花爆竹安全技术
成分
氧化剂
高氯酸钾、硝酸钾、硝酸钡、硝酸锶、四氧化三铅
还原剂
镁铝合金粉、铝粉、钛粉、铝渣、铁粉、木炭、硫磺、苯甲酸钾、苯二甲酸氢钾
黏合剂
树脂、淀粉、虫胶、聚乙烯醇、硝化棉、单基火药、硝基漆
添加剂
草酸钠
危险特性
能量特征
1kg火药燃烧时气体产物所做的功
燃烧特征
标志火药能量释放的能力，取决于火药的燃烧速率和燃烧表面积
力学特性
高温下保持不变形、低温下不变脆，能承受各种力的作用以保证稳定燃烧
安全性
配方设计时必须考虑火药在生产、运输、使用中的安全可靠
产品级别
A级：专业人员在特定室外空旷的地点燃放，危险性很大的产品
B级：专业人员在特定的室外空旷地点燃放，危险性较大的产品
烟花秀
C级：室外开阔空间燃放，危险性较小的产品
D级：近距离燃放，危险性很小的产品
检测项目
摩擦感度
摩擦作用下火药发生燃爆的难易程度
撞击感度
热点半径越小，临界温度越高；炸药敏感度越低，临界温度越高
静电感度
摩擦产生静电的难易程度
炸药对静电放电火花的感度
爆发点
爆发点越低，炸药对热的敏感度越高
相容性
内相容性
药剂中组分与组分之间的相容性
外相容性
药剂作为一个整体，它与相关的接触物质之间的相容性
吸湿性
吸湿率 ≤ 2%
水分测定
水分 < 1.5%
PH测定
提高感度的杂质为敏化剂；降低感度的杂质为钝化剂
安全措施
制造过程防火防爆措施
粉碎氧化剂、还原剂应分别在单独专用工房内进行，每栋工房定员2人，严禁将氧化剂和还原剂混合后粉碎筛选
黑火药制造宜采用球磨、振动筛混合，三元黑火药制造应先将炭和硫进行二元混合，混合不应使用铁质部件
机械压药，每栋工房定机1台，定员2人，人机隔离操作
直接接触烟火药的工序应按规定设置防静电装置，增加湿度
制造过程干燥要求
成品和半成品干燥应在专用场所进行，产品干燥不应与药物干燥在同一烘房进行，摩擦类产品不应与其他产品在同一晒场干燥
蒸汽烘房温度≤75℃，升温速度≤30℃/h，不宜使用肋型散热器
热风干燥成品，有药半成品室温应≤60℃，风速≤1m/s，循环干燥有除尘设备
干燥后的成品、半成品应通风散热，干燥散热时，不应翻动和收取
工房建筑要求
《烟花爆竹工程设计安全规范》将等级分为1.1和1.3级，应为单层建筑（1.1>1.3）
1.1级建筑物采取单机单栋或单人单栋独立设置，采取抗暴间室、隔离操作时可以联建，不得设置除更衣室外的辅助用室
厂房危险等级按最危险的生产工序确定
企业布置规定
同一危险性的建筑物或库房集中布置，粉尘污染大的布置在厂区边缘
危险品生产区与仓库之间应设置高度不低于2m的围墙
距离危险性建筑物外墙四周5m内宜设置防火隔离带
运输危险品的廊道应为敞开式或半敞开式，不宜与危险品生产厂房直接相连
工厂安全距离
外部距离
危险性建筑物与周围村庄、公路的外部距离
内部距离
危险性建筑物之间或与其他建筑物间距应符合内部最小允许距离要求
存放最大药量
防护屏障内的危险品药量，应计入屏障内危险性建筑物的计算用量，防爆间室的危险品药量不计入
采取分隔防护措施，相互间不会引起同时爆炸的药量可以分别计算，取最大值
厂房计算药量和停滞药量规定是生产建筑物中暂时搁置时允许存放的最大药量
危险品生产区建筑结构要求
危险建筑物选型应为钢筋混凝土结构
抗暴间室
抗暴之间不应有地沟相通
输送燃烧爆炸危险的物料在无隔火隔爆措施下不应进出抗暴间室
门的开启与室内动力系统启停进行联锁，墙高出相邻屋面不少于0.5m
防静电要求
可导电的金属设备、管道、支架应直接接地
静电接地系统应与电气设备的保护接地共用同一接地装置
不宜或不能直接接地的金属设备，应通过防静电材料间接接地
生产设施要求
A1级建筑物应有安全防护屏障
A2级建筑物应单人单栋使用
A3级建筑物应单人单间使用，每栋同时作业人数不得超过2人
C级建筑物人均使用面积不得少于3.5m2
严禁在危险场所架设临时性电气设施
1屏2栋3单间
安全管理要求
确定安全生产主管人员
1%以上或至少1名专职安全管理人员
安全区内设独立的更衣室
进行烟火药混合的设备应达到不产生火花和静电积累的要求，禁止用铁质和塑料工具
电气设备防爆
F0：经常或长期存在能形成爆炸危险的场所
F1：正常运行时可能形成爆炸危险的危险场所
F2：正常运行时能形成火灾危险，但爆炸危险小极小的危险场所
第四节 民用爆炸物品安全技术
分类
工业炸药
乳化炸药、铵油炸药、膨化炸药、水胶炸药和其他炸药
起爆器材
起爆材料
电雷管、磁电雷管、导爆管雷管、继爆管、其他雷管
传爆材料
导火索、导爆索、导爆管
专用民爆物品
听不懂的全是
危险性特征
粉状乳化炸药
危险性来自于物质危险性
硝酸铵储存过程中会发生自然分解，放出热量，达到爆发点时引起硝酸铵燃烧或爆炸
油相材料都是易燃危险品，遇到高温、氧化剂时，易发生燃烧
乳化炸药运输时的碰撞、摩擦会导致其爆炸
炸药特征
能量特征
1kg炸药燃烧时气体产物所做的功
燃烧特性
标志炸药能量释放的能力，取决于燃烧速率和燃烧表面积
力学特性
具有相应的强度，拉不断、压不爆的特性
安定性
长期储存时保持其物理化学性质的相对稳定性
安全性
安全措施
安全距离
内部距离
生产区、仓库区、销毁场等区域内建筑物的距离
外部距离
与村长、居民建筑、工厂城镇、运输线路、输电线路的安全防护距离
危险品的生产和储存的爆炸性危险建筑物，应实施总等电位连接
《民用爆破器材工程设计安全规范》 GB50089 适用于新建、改建、扩建和技术改造工程
第五节 消防设施与器材
消防设施
火灾自动报警系统
组成
触发装置
输入模块
手动报警按钮
火灾探测器
火灾报警装置
控制模块
火灾报警控制器
显示器
火灾警报装置
声光报警器
消防广播
警笛警铃
电源
具有自动检测、联动控制、打印输出、图形显示和通信广播等功能
适用范围
除某些特殊场所和生产和储存火药、炸药、弹药、火工品等场所外均适用
自动灭火系统
水灭火系统
气体自动灭火系统
泡沫灭火系统
低倍数泡沫
20倍以下
中倍数泡沫
21~200倍
高倍数泡沫
201~1000倍
防排烟与通风空调系统
火灾应急广播与警报装置
消防器材
灭火器
灭火剂
水和水系灭火剂
不适用的情况
密度小于水和不溶于水的易燃液体火灾
遇水产生燃烧物的火灾
硫酸、盐酸和硝酸引发的火灾
未切断电源的电气火灾
高温状态下的化工设备火灾
气体灭火剂
窒息作用灭火
适用范围
精密仪器和一般电气火灾
可燃气体和固体火灾
不宜扑灭钾、镁、钠、铝及金属过氧化物、有机过氧化物、氯酸盐、硝酸盐、高锰酸盐等
泡沫灭火剂
高倍数泡沫灭火剂特别适用于大空间火灾，例如冶金、地下工程、油罐区等
低倍数泡沫灭火剂无法扑灭液化烃的流淌火灾
干粉灭火器
化学抑制作用灭火
灭火器
泡沫灭火器
灭火机理
隔氧窒息
阻隔热辐射
冷却
范围
蛋白泡沫灭火剂
扑救石油、油脂等不溶于水的可燃液体火灾
水成膜泡沫灭火剂
扑救非水溶性可燃、易燃液体火灾
抗溶性泡沫灭火剂
扑救水溶性可燃液体火灾
干粉灭火器
灭火机理
化学抑制
烧爆作用
冷却和窒息的浓度
隔离
分类
普通干粉灭火剂/BC类干粉
扑灭B C E火灾
多用途干粉灭火剂/ABC类干粉
扑灭 A B C 火灾
D类干粉
只能扑灭D火灾
火灾探测器
感光式
适合没有阴燃阶段的燃料火灾早期报警
红外线波长较长、误报少、响应快、抗干扰能力强，适合有机化合物燃烧的场合
紫外线适合有机化合物燃烧的场合，特别适用于火灾初期不产生烟雾的场所
感烟式
点型
离子感烟
核电子技术
光电式感烟
线型
感温式
其他消防器材