一、火灾与爆炸原因
(一) 燃烧与火灾
1.燃烧的定义
燃烧是物质与氧化剂之间的放热反应，它通常会同时释放出火焰或可见光。
2.燃烧的条件
燃烧必须同时具备三个条件：可燃物、助燃物、点火源，每个条件要有一定量，并相互作用时才会发生。
⑴可燃物 棉花、木材、纸、油类、酒精等
⑵助燃物 空气、氧气等 吸烟流动性大，极易造成火灾、爆炸事故，因此公司严禁吸烟
⑶点火源 ①明火：焊接与切割、喷灯、烟头火（表面200～300℃、中心700～800℃）
②电火花： 电闸刀、短路 ③磨擦冲击产生火花
④静电火花 ⑤雷击产生电荷 ⑥化学反应热
⑦危险温度： 一般指80℃以上，电炉、烙铁、熔融金属
3.燃烧的类型
⑴ 闪燃 可燃液体（包括少量可直接气化的固体，如萘、樟脑等）蒸气与空气混合后，达到一定浓度时，遇点火源产生的一闪即灭的燃烧，叫做闪燃。闪燃现象的产生，是因为可燃性液体在闪燃温度下，蒸发速度不快，蒸发出来的气体仅能维持一刹那的燃烧，而来不及补充新的蒸气以维持稳定的燃烧，故燃一下就灭。发生闪燃的最低温度称为闪点。闪点越低，危险性越大。 汽油-43℃、苯-11℃、甲苯4.4℃、乙醚-41℃、乙醇13℃
⑵ 着火 可燃物质在有足够助燃物的情况下，与点火源接触发生燃烧，并在点火源移开后仍能继续燃烧，这种持续燃烧的现象叫做着火。发生着火的最低温度称为燃点。
⑶ 自燃 可燃物在没有外部火花、火焰等点火源的作用下，因受热或自身发热并蓄热而发生的自然燃烧现象，叫做自燃。使可燃物发生自燃的最低温度叫做自燃点。自燃现象按热的来源不同，又分为受热自燃和本身自燃。
可燃物虽未与明火接触，但在外界热源的作用下，使温度达到自燃点而发生的自燃现象，叫做受热自燃。如在生产中，可燃物质如果接触高温设备、管道，受到加热就可能导致自燃。
某些可燃物在没有外界热源的作用下，由于物质本身发生物理、化学或生物变化而产生热量，这些热量在一定的条件下会积蓄，使物质的温度达到并超过自燃点所发生的自燃现象，叫做本身自燃。如白磷遇空气所发生的自燃就属于此类。
4.火灾及其分类
凡在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害，都为火灾。根据物质燃烧特性将火灾分为四类：A类火灾，指固体物质火灾，一般在燃烧时能产生灼热的余烬，如木材、棉、毛、纸张火灾等；B类火灾，指液体火灾和可熔化的固体物质的火灾，如汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、沥青火灾等；C类火灾，指气体火灾，如煤气、天然气、甲烷、乙烷、丙烷、氢气火灾等；D类火灾，指金属火灾，如钾、镁、钠、锂、铝镁合金等。
5.典型火灾的发展规律
建筑火灾的发展分为初起期、发展期、最盛期、减弱期和熄灭期。初起期：一般固体物质燃烧时，10-15分钟内，火灾的面积不大，烟和气体的流动速度比较缓慢，辐射热较低，火势向周围发展蔓延比较慢，燃烧一般还没有突破房屋建筑外壳。初起期是火灾开始发生的阶段，这一阶段可燃物的热解过程至关重要，主要特征是冒烟、阴燃；发展期：燃烧强度增大、温度升高、气体对流增强、燃烧速度加快、燃烧面积扩大，为控制火势发展和扑灭火灾，需一定灭火力量才能有效扑灭。发展期是火势由小到大发展的阶段；最盛期：燃烧发展达到高潮，燃烧温度最高，辐射热最强，燃烧物质分解出大量的燃烧产物，温度和气体对流达到最高限度，建筑材料和结构的强度受到破坏，使其发生变形或倒塌。最盛期的火灾燃烧方式是通风控制火灾，火势的大小由建筑物的通风情况决定；减弱和熄灭期：火场火势被控制以后,由于灭火剂的作用或燃烧材料已烧至殆尽,火势逐渐减弱直到熄灭这一过程.减弱期是火灾由最盛期开始消减直至熄灭的阶段，熄灭的原因可以是燃料不足、灭火系统的作用等。由于建筑物内可燃物、通风等条件的不同，建筑火灾有可能达不到最盛期，而是缓慢发展后就熄灭了。灭火器在火灾初起期最有效。
(二) 爆炸
1.爆炸的概念 爆炸是物质系统的一种极为迅速的物理的或化学的能量释放或转化过程，是系统蕴藏的或瞬间形成的大量能量在有限的体积和极短的时间内，骤然释放或转化的现象。在这种释放和转化的过程中，系统的能量将转化为机械功以及光和热的辐射等。
2.爆炸的分类
按照能量的来源，爆炸可以分为三类：物理爆炸、化学爆炸和核爆炸
①物理爆炸
物理爆炸是由系统释放物理能引起的爆炸。例如高压蒸汽锅炉当过热蒸汽压力超过锅炉能承受的程度时，锅炉破裂，高压蒸汽骤然释放出来，形成爆炸。陨石落地对目标的撞击等物体高速碰撞时，物体高速运动产生的动能，在碰撞点的局部区域内迅速转化为热能，使受碰撞部位的压力和温度急剧升高，碰撞部位材料发生急剧变形，伴随巨大响声，形成爆炸现象。高压电流通过细金属丝时，温度可达2×104℃，使金属丝瞬间化为气态而引起爆炸现象。此外，雷电、地震和火山爆发等现象也属于物理爆炸。总之，物理爆炸是机械能或电能的释放和转化过程，参与爆炸的物质只是发生物理状态或压力的变化，其性质和化学成分不发生改变。
②化学爆炸
化学爆炸是由于物质在瞬间的化学变化引起的爆炸。化学爆炸分为：
简单分解爆炸 其爆炸所需的热量是由爆炸物本身分解产生的，属这类爆炸的物质只要受到轻微震动即可引爆，如乙炔银、碘化氮、三氯化氮等都属此类，是最危险的爆炸物。
复杂分解爆炸 这类爆炸的爆炸物较简单分解爆炸物的危险性稍低。主要是爆炸过程中伴有燃烧现象，燃烧所需的氧由本身分解产生，氮的氧化物、苦味酸、炸药等都属此类。
爆炸性混合物爆炸 它是可燃气体或蒸气预先按一定比例与空气混合均匀，点燃以后发生异常激烈的燃烧甚至达到爆炸的程度。在煤矿井内发生的瓦斯爆炸，以及化工生产中的爆炸多属此类。
化学爆炸是通过化学反应，将物质内潜在的化学能在极短的时间内释放出来，使其化学反应产物处于高温、高压状态的结果。一般气体爆炸和粉尘爆炸的压力可以达到2×106Pa，高能炸药爆炸时的爆轰压可达2×1010Pa以上，二者爆炸时产物的温度均可达到3×103～5×103K，使爆炸产物急剧向周围膨胀，产生强冲击波，造成对周围介质的破坏。化学爆炸时，参与爆炸的物质在瞬间发生分解或化合，变成新的爆炸产物。
③核爆炸
核爆炸是核裂变(如原子弹是用铀235、钚239裂变)、核聚变(如氢弹是用氘、氚或锂核聚变)反应所释放出的巨大核能引起的。核爆炸反应释放的能量比炸药爆炸时放出的化学能大得多，核爆炸中心温度可达107K数量级以上，压力可达1015Pa以上，同时产生极强的冲击波、光辐射和粒子的贯穿辐射等，比炸药爆炸具有更大的破坏力。化学爆炸和核爆炸都是在微秒量级的时间内完成的。
综上所述，爆炸过程表现为两个阶段：在第一阶段中，物质的(或系统的)潜在能以一定的方式转化为强烈的压缩能；第二阶段，压缩急剧膨胀，对外做功，从而引起周围介质的变形、移动和破坏。不管由何种能源引起的爆炸，它们都同时具备两个特征，即能源具有极大的能量密度和极大的能量释放速度。
按反应相态的不同，爆炸可分为以下三类：
①气相爆炸 它包括可燃性气体和助燃性气体混合物的爆炸、气体的分解爆炸、液体被喷成雾状物在剧烈燃烧时引起的爆炸等。
②液相爆炸 它包括聚合爆炸、蒸气爆炸以及不同液体混合所引起的爆炸。
③固相爆炸 它包括爆炸性化合物和混合危险物质的爆炸。
3.爆炸极限及其影响因素
当可燃性气体、蒸气或可燃粉尘与空气(或氧)在一定浓度范围内均匀混合，遇到火源发生爆炸的浓度范围称为爆炸浓度极限，简称爆炸极限。
将这一浓度范围的混合气体(或粉尘)称作爆炸性混合气体(或粉尘)。可燃性气体、蒸气的爆炸极限一般用可燃气体或蒸气在混合气体中的所占体积分数来表示；可燃粉尘的爆炸极限用混合物的质量浓度(ｇ/ｍ3)来表示。
把能够爆炸的最低浓度称作爆炸下限；能发生爆炸的最高浓度称作爆炸上限。爆炸极限范围越宽，爆炸危险性越大。
可燃性气体、蒸气或粉尘在爆炸极限范围内，遇到热源(明火或温度)，火焰瞬间传播于整个混合气体(或混合粉尘)空间，化学反应速度极快，同时释放大量的热，生成很多气体，气体受热膨胀，形成很高的温度和很大的压力，具有很强的破坏力。
爆炸极限值不是一个物理常数，它随条件的变化而变化。其主要影响因素有：
①温度的影响 混合爆炸气体的初始温度越高，爆炸极限范围越宽，即爆炸下限降低，上限增高，爆炸危险性增加。这是因为，在温度增高的情况下，活化分子增加，分子和原子的动能也增加，使活化分子具有更大的冲击能量，爆炸反应容易进行，使原来含有过量空气(低于爆炸下限)或可燃物(高于爆炸上限)而不能使火焰蔓延的混合物浓度变成可以使火焰蔓延的浓度，从而扩大了爆炸极限范围。
②压力的影响 混合气体的初始压力增高，爆炸极限范围扩大。这是因为，在高压下混合气体的分子浓度增大，反应速度加快，放热量增加，且在高气压下，热传导性差，热损失小，有利于可燃气体的燃烧或爆炸。当混合物的初始压力减小时，爆炸极限范围缩小；当压力降到某一数值时，则会出现下限与上限重合，这就意味着初始压力再降低时，不会使混合气体爆炸。把爆炸极限范围缩小为零的压力称为爆炸的临界压力。
③惰性介质的影响 若在混合气体中加入惰性气体(如氮、二氧化碳、水蒸气、氩、氦等)，随着惰性气体含量的增加，爆炸极限范围缩小。当惰性气体的浓度增加到某一数值时，爆炸上下限趋于一致，使混合气体不发生爆炸。这是因为，加入惰性气体后，使可燃气体的分子和氧分子隔离，它们之间形成一层不燃烧的屏障，而当氧分子冲击惰性气体时，活化分子失去活化能，使反应键中断。若在某处已经着火，则放出热量被惰性气体吸收，热量不能积聚，火焰不能蔓延到可燃气体分子上去，可起到抑制作用。同理，混合气体中氧含量增加，爆炸极限扩大，尤其对爆炸上限提高得更多。
④爆炸容器对爆炸极限的影响 爆炸容器的材料和尺寸对爆炸极限有影响。若容器材料的传热性好，管径越细，火焰在其中越难传播，爆炸极限范围变小。当容器直径或火焰通道小到某一数值时，火焰就不能传播下去。这一直径称为临界直径或最大灭火间距。如甲烷的临界直径为0.4～0.5mm，氢和乙炔为0.1～0.2mm。
⑤点火源的影响 点火源的活化能量越大，加热面积越大，作用时间越长，爆炸极限范围也越大。当火花能量达到某一值时，爆炸极限范围受点火能量的影响较小。所以，一般情况下，爆炸极限均在较高的点火能量下测得。
4.爆炸的破坏作用
①冲击波 物质爆炸时，产生的高温、高压气体以极高的速度膨胀，像活塞一样挤压周围空气，把爆炸反应释放出的部分能量传递给压缩的空气层，空气受冲击而发生扰动，使其压力、密度等产生突变，这种扰动在空气中传播就称为冲击波。冲击波的传播速度极快，在传播过程中，可以对周围环境中的机械设备和建筑物产生破坏作用和使人员伤亡。冲击波还可以在它的作用区域内产生震荡作用，使物体因震荡而松散，甚至破坏。
②碎片冲击 机械设备爆炸后产生许多碎片，飞出后会在相当大的范围内造成危害。
③火灾 爆炸后由于从设备中流散到空气中的可燃气体或液体的蒸气遇到其它火源而被点燃，或设备爆炸飞出的灼热碎片点燃附近储存的燃料或其它可燃物，引起火灾。
④中毒和环境污染 在实际生产中，许多物质不仅是可燃的，而且是有毒的，发生爆炸事故时，会使大量有毒物质外泄，造成人员中毒和环境污染。此外，有些物质本身毒性不强，但在燃烧过程中可能释放出大量有毒气体和烟雾，造成人员中毒和环境污染。例如2005年11月13日吉林石化公司双苯厂发生爆炸事故，造成大量苯类污染物进入松花江水体，引发了重大水环境污染事件，波及中俄两国。
5.爆炸事故的特点
(1) 突发性 爆炸往往在瞬间发生，难以预料；
(2) 复杂性 爆炸事故发生的原因、灾害范围及后果各异，相差悬殊；
(3) 严重性 爆炸事故的破坏性大，往往是摧毁性的，造成惨重损失。
(三) 火灾与爆炸事故的区别
火灾与爆炸事故的主要区别在于发展过程有显著不同。一般情况下，火灾在起火后火场逐渐蔓延扩大，随着时间的延续，损失急剧增加。经验规律是：火灾损失大约与火灾持续时间的平方成正比关系。因此，要重视初起灭火，即在火灾初起时，一个人或几个人就能将火灾扑灭。否则在火灾进入发展期和最盛期再进行扑救的话，将投入大量的人力和物力。而爆炸则是猝不及防的，在大多数情况下，爆炸过程在瞬间完成，人员伤亡及物质损失也在瞬间造成。因此，对于爆炸事故，更应当强调对其的预防。
(四) 火灾与爆炸事故的原因
发生火灾、爆炸事故的原因有以下几个方面：
1.管理不善 如生产用火(如焊接、锻造、铸造和热处理等工艺)过程中，火源管理不当；对易燃物品缺乏科学的管理，库房不符合防火标准，没有根据物质的性质分类储存，将性质相互抵触的化学物品或灭火要求不同的物质放在一起，将遇水燃烧的物质放在潮湿地点等。
2.违反操作规程 生产过程中，使设备超温超压运行，或在易燃易爆场所违章动火、吸烟或违章使用汽油等易燃液体。
3.绝缘不良 电器设备安装不符合安全要求，出现短路、超负荷、接触电阻过大等事故隐患。易燃易爆生产场所的设备、管线没有采取消除静电措施，发生放电火花。
4.工艺布置不合理 易燃易爆生产场所未采取相应的防火防爆措施，如应采用密闭式或防爆式的电气设备，没有按要求选用；设备缺乏维护、检修，或检修质量低劣。
5.通风不良 生产场所的可燃蒸气、气体或粉尘在空气中达到爆炸浓度并遇火源。
6.工作环境零乱 如棉纱、油布、沾油铁屑等放置不当，在一定条件下自燃起火。
二、预防火灾爆炸事故的基本措施
预防火灾爆炸事故，必须坚持“预防为主，防消结合”的方针，严格控制和管理各种危险物及点火源，消除危险因素。具体来说，我们把预防性措施分为两类：
1.消除导致火灾爆炸事故的物质条件
(1) 尽量不使用或少使用可燃物 通过改进生产工艺或者改进技术，以不燃物或者难燃物代替可燃物或者易燃物，以燃爆危险性小的物质代替危险性大的物质，这是防火防爆的一条基本性措施。
(2) 生产设备及系统尽量密闭化 已密闭的正压设备或系统要防止泄漏，负压设备及系统要防止空气渗入。
(3) 采取通风除尘措施 对于因某些生产系统或设备无法密闭或者无法完全密闭，可能存在可燃气体、蒸气、粉尘的生产场所，要设置通风除尘装置以降低空气中可燃物浓度。
(4) 合理选择生产工艺 根据产品原材料火灾危险性质，安排、选用符合安全要求的设备和工艺流程。性质不同但能相互作用的物品应分开存放。
(5) 惰性气体保护 在存有可燃物料的系统中加入惰性气体，使可燃物及氧气浓度下降，可以降低或消除燃爆危险性。
2.消除或者控制点火源
(1) 防止撞击、摩擦产生火花 在爆炸危险场所应采取相应措施，如严禁穿带钉鞋进入；严禁使用能产生冲击火花的工、器具，而应使用防爆工、器具或者铜制、木制工、器具；机械设备中凡会发生撞击、磨擦的两部分都应采用不同的金属；火炸药工房应铺设不发火地面等。
(2) 防止高温表面引起着火 对一些自燃点较低的物质尤其需要注意。为此，高温表面应当有保温或隔热措施；可燃气体排放口应远离高温表面；禁止在高温表面烘烤衣物；注意清除高温表面的油污，以防其受热分解、自燃。
(3) 消除静电 消除静电有两条途径：其一是控制工艺过程，抑制静电的产生。应当尽量选用在起电序列中位置相近的物质，但要完全抑制静电的产生是很难的；其二是加速所产生静电的泄放或者中和，限制静电的积累，使之不超过安全限度。为此，在爆炸场所，所有可能发生静电的设备、管道、装置、系统都应当接地。此外，在绝缘材料中添加导电填料(如在炼制橡胶过程中掺入一定数量的石墨粉)；在容易产生静电的物质中加入抗静电剂；增加工作场所空气的湿度；使用静电中和器等，都是防静电的基本措施。
(4) 预防雷电火花引发火灾事故 设置避雷装置是防止或减少雷击事故的最基本措施。
(5) 防止明火 生产过程中的明火主要是指加热用火、维修用火以及其它火源。加热可燃物时，应避免采用明火，宜使用水蒸汽、热水等间接加热。如果必须使用明火加热，加热设备应当严格密闭。对于维修用火，应当制定严格的管理规定，并严格遵守。此外，要特别注意，在生产场所因烟头、火柴引起的火灾也时有发生，应提起人们的警惕。
三、灭火的基本方法
灭火的原理，是破坏燃烧过程中维持物质燃烧的条件，只要失去其中任何一个条件，燃烧就会停止。但由于在灭火时，燃烧已经开始，控制火源已经没有意义，主要是消除另外两个条件，即可燃物和助燃物。通常采用以下四种方法：
1.窒息灭火法
此法即阻止空气流入燃烧区，或用惰性气体稀释空气，使燃烧物质因得不到足够的氧气而熄灭。在火场上运用窒息法灭火时，可采用石棉布、浸湿的棉被、帆布、沙土等不燃或难燃材料覆盖燃烧物或封闭孔洞；将水蒸气、惰性气体通入燃烧区域内；在万不得已而条件又许可的情况下，也可采取用水淹没的方法灭火。用水灭火一定要先切断火场电源，以防触电事故
窒息灭火法适用于扑救燃烧部位空间较小，容易堵塞或封闭的房间、生产及储运设备内发生的火灾。灭火后，要严防因过早打开封闭的房间或设备，新鲜空气流入，导致死灰复燃。
通常使用的二氧化碳、氮气、水蒸气等的灭火机理主要是窒息作用。
2.冷却灭火法
将水、泡沫、二氧化碳等灭火剂直接喷洒在燃烧着的物体上，将可燃物的温度降到燃点以下来终止燃烧。也可用灭火剂喷洒在火场附近未燃的可燃物上起冷却作用，防止其受辐射热影响升温而起火。
3.隔离灭火法
将燃烧物质与附近未燃的可燃物质隔离或疏散开，使燃烧因缺少可燃物质而停止。这种方法适用于扑救各种固体、液体和气体火灾。隔离灭火法采用的具体措施有：将可燃、易燃、易爆物质和氧化剂从燃烧区移出至安全地点；关闭阀门，阻止可燃气体、液体流入燃烧区；用泡沫覆盖已着火的可燃液体表面，把燃烧区与可燃液体表面隔开，阻止可燃蒸气进入燃烧区。
4.化学抑制灭火法
用含氟、氯、溴的化学灭火剂喷向火焰，让灭火剂参与燃烧反应，从而抑制燃烧过程，使火迅速熄灭。目前常用的1211、1201、1301都属于起抑制燃烧反应作用的灭火剂。干粉灭火剂的主要灭火机理也是化学抑制作用。
四、常用灭火剂的灭火原理及适用范围
1.水灭火原理
冷却、窒息。有些火灾不适宜用水扑救，如过氧化物、轻金属、高温黏稠的可燃液体、遇水燃烧物质(如电石ＣａＣ２)等火灾，以及其它用水扑救会使对象遭受严重破坏的火灾。
2.泡沫灭火剂灭火原理 AL2（SO4）3+6NａHCO3=3Na2SO4+2AL（OH）3+6CO2↑
冷却、窒息。泡沫灭火剂（化学泡沫和空气泡沫）是通过化学反应或机械方法与水混合产生灭火泡沫的药剂。其灭火原理是，泡沫比重远小于一般可燃、易燃液体比重，因此它可以漂浮于液体表面，形成覆盖层。对于固体可燃物可粘附于表面，使燃烧物与空气隔绝、阻断火焰热辐射以及燃烧物与附近可燃物的蒸发。同时，泡沫析出，液体蒸发又可使燃烧温度下降，其水蒸气又能降低燃烧物附近的氧气含量。
低倍数泡沫灭火系统适用于开采、提炼加工、储存运输、装卸和使用甲、乙、丙类液体的场所。不适用于船舶、海上石油平台以及储存液化烃的场所。中、高倍数适用于汽油、煤油、柴油、工业苯等B类火灾，木材、纸张、橡胶、纺织品等A类火灾，封闭带电设备场所的火灾，液化石油气流淌火灾。抗溶泡沫灭火器还可以扑救水溶性易燃、可燃液体火灾。泡沫灭火剂不适宜扑救忌水化学物品、电气和C、D类火灾。
3.干粉灭火剂灭火原理
干粉灭火剂是一种干燥、易于流动的细微固体粉末（碳酸氢钠、碳酸氢钾、磷酸铵盐等）。它是靠加压气体（液态二氧化碳或氮气）的压力将干粉从喷嘴喷出，形成一股加压气体的雾状粉流，当干粉与火焰接触便发生一系列物理化学作用而把火扑灭。
干粉灭火剂适用于扑救石油及其制品、可燃液体、可燃气体、可燃固体物质的初起火灾。由于干粉有5万V以上的电绝缘性能，因此也能扑救带电设备火灾。
4.卤代烷灭火剂的灭火原理
卤代烷灭火原理主要是通过氟、氯和溴等卤素氢化物的化学催化作用和化学净化作用大量捕捉、消耗火焰中的自由基，抑制燃烧的链式反应，迅速将火焰扑灭。
适用范围：电气、油类、有机溶剂、精密仪器、天然气、文物档案等火灾。不适宜扑救活泼金属、金属氧化物和能在惰性介质中自身供氧燃烧物质火灾。
5.二氧化碳灭火原理
二氧化碳灭火剂主要是应用稀释氧浓度、窒息燃烧和冷却等物理机理。
二氧化碳灭火剂适用于扑救600V以下的带电电器、贵重设备、图书资料、仪器仪表等场所的初起火灾，以及一般可燃液体的火灾。但它不能扑救金属钾、钠、镁、铝火灾，因为二氧化碳与这类物质能起化学反应，加剧燃烧甚至发生爆炸。
二氧化碳灭火器使用方法：
①使用者应站在上风处喷射，以防中毒窒息；
②灭火器要接近火源，否则效果不好；
③使用时手不要接触喷嘴，以免冻伤。
6.建筑灭火器适用范围
扑救A类火灾应选用水、泡沫、干粉、CO2、卤代烷型灭火器。扑救B类火灾应选用干粉、泡沫、CO2、卤代烷型灭火器。扑救极性溶剂B类火灾不得选用化学泡沫灭火器。扑救C类火灾应选用干粉、CO2、卤代烷型灭火器。扑救A、B、C类和带电火灾应选用干粉、卤代烷型灭火器。扑救D类火灾的灭火器材应由设计部门和当地公安消防监督部门协商解决。
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