第四章_防火防爆安全技术

#第四章防火防爆安全技术

第四章防火防爆安全技术第四农防火防爆安全技术第一节火灾爆炸事故机理

一、燃烧与火灾

（一）燃烧和火灾的定义、条件

1.燃烧的定义

燃烧是可燃物与氧化剂发生的放热化学反应，通常伴有火焰、发光和（或）烟气的现象。

2.火灾定义《消防词汇第1部分：通用术语》(GB/T 5907. 1)将火灾定义为在时间或空间上失去控制的燃烧。依据《火灾统计管理规定》（消防[2025 J 17号），凡在时间或者空间上失去控制的燃烧都为火灾，下列特殊情形的燃烧不列入本规定火灾统计的范围：

(1)车辆因道路交通事故导致本身或者碰撞对象的燃烧。

(2)铁路、城市轨道列车因脱轨、相撞、翻坠等导致本身或者碰撞对象的燃烧。

(3)水上船舶因碰撞、触礁、触碰等导致本身或者碰撞对象的燃烧。

(4)民用航空器因碰撞、坠落等导致本身或者碰撞对象的燃烧。

(5)民用爆炸品的爆炸或者武器弹药造成的燃烧。

3.物质燃烧（火灾）发生的必要条件物质燃烧的基本条件：必须同时具备可燃物、氧化物、热源（温度、点火源），如图4 -1所示的燃烧三角形（三要素）。从现代燃烧理论的角度分析，燃烧的必要条件除了燃烧三要素外，还必须保持参与燃烧物质的链式反应（活性基因）未受到抑制，如图4 -2所示燃烧的必要条件同时存在。因此物质燃烧的必要条件：

①存在可燃物；②存在氧化物（助燃物）；②热源；②未受到抑制的链式反应条件。其中，第心、②、②条件构成燃烧三要素，缺少任何一个，燃烧都不能发生。燃烧发生后要使燃烧继续发展下去，必须存在第②条件，即物质的链式反应未受到抑制。在火灾防治中，只要消除四个必要条件之一就可以扑灭火灾。氧化物图4 -1燃烧三角形

图4 -2燃烧的必要条件

4.物质燃烧（火灾）发生的充分条件物质发生燃烧并得到发展，除了上述四个必要条件外，还必须具备三个充分条件：

①一定量的可燃剂浓度，如甲烧在空气中的体积分数必须在5 % ~ 15% ;②一定量的氧浓度，如汽油燃烧最低含氧量为14. 4% ;②一定量的点火能，必须达到可燃物最小点火能以上，如汽油的最小点火能为0. 2 ml。总之，可燃物所在系统具备了上述四个必要条件或者三个充分条件时，燃烧才能发生氧化分解着火燃烧火焰、光、烟气……图4 -3可燃物质的燃烧过程和得以继续。

（二）燃烧和火灾的过程和形式

1.燃烧过程可燃物质的聚集状态不同，其受热后所发生的燃烧过程也不同。除结构简单的可燃气体（如氢气）外，大多数可燃物质的燃烧并非物质本身在燃烧，而是可燃物质受热分解出的气体或液体蒸气在气相中的燃烧。不同状态的可燃物质其燃烧过程有所不同，如图4 -3所示。由可燃物质燃烧过程可以看出，可燃气体燃烧所需要的热量只用千本身的氧化分解，并使其达到燃点或自燃点就燃烧。可燃液体则在热源作用下，首先蒸发为蒸气然后蒸气被氧化、分解后，达到燃点或自燃点就燃烧。对于可燃固体燃烧来说，像硫、磷、石蜡等单质，受热后首先熔化或升华，然后蒸发成蒸气，氧化分解后进行燃烧；对于复杂的可燃固体化合物，受热后首先分解，析出气态或液态产物，其气态和液态产物的蒸气发生氧化分解后着火燃烧；有些可

第四章防火防爆安全技术燃固体（如焦炭）不能分解为气态物质，在燃T烧时则呈炽热状态，没有火焰产生。乃TD可燃物质的燃烧过程包括许多吸热、放热的化学过程和传热的物理过程。物质受热后的燃烧过程中，它的温度变化是很复杂的，如图4 -4所示。图4 -4中，兀是物质开始加热时的温度，热源的热量主要用于可燃物的熔化、蒸发和分解，可燃物温度上升缓慢；可燃物温度达到TB时，凝聚相开始氧化并放热，其放热还不足以。抵消体系向周围环境的散热，此时如果停止加热，物质温度会缓慢下降，如果继续加热，物质温度上升速度较快；可燃物温度达到兀时，可燃物被氧化产生的热量和体系向周围环境散失的热量达到平衡，此时再加少许热量，可燃物质的温度会急剧上升，通常把兀称为物质的自燃点；可燃物温度达到几时，可燃物质就发生燃烧，其温度继续上升；兀是可燃物燃烧后产物达到的最高温度。对千可燃气体，兀到几所需时间会缩短。

2.燃烧形式各种可燃物质由于物质性质、聚集状态的差异，其燃烧形式亦有区别，归纳起来可燃物质燃烧形式有以下六种。

(1)扩散燃烧，是指可燃气体由喷口（管口或容器泄漏口）喷出，在喷口处与空气中的氧互相扩散、混合，当达到可燃浓度并有足够能量的点火源时形成的燃烧。扩散燃烧通常是可燃气体与氧气边扩散混合边燃烧（图4 -5)。如天然气井口发生的井喷燃烧、打火机的燃烧、放空火炬。

(2)预混燃烧，又称混合燃烧、动力燃烧、爆炸式燃烧，是指在燃烧（或燃爆）前，可燃气体与空气通过旋流器进行充分混合，并形成一定浓度的可燃气体混合物，被点火源点燃所引起的燃烧或爆炸（图4 -6)。由于混合物性质、聚集状态（雷诺数、混合比、混--------------- 7D|||IIII』三二一二~c iI M1 I ! . -, _ At2 1tAtB化tD图4 -4可燃物质燃烧过程温度随时间的变化燃料锥图4 -5扩散燃烧火焰结构示意图预混气/图4 -6预混气燃烧爆炸示意图器壁

合均匀度、空间机构）、点火源功率的不同，其化学反应速度有很大差别，可表现为燃烧、爆燃、爆炸、爆轰。如测试可燃气体爆炸极限的燃烧或爆燃、接力用火炬的火焰、气体切割焊接、气体爆炸等。失去控制的混合燃烧往往会造成重大的经济损失和人员伤亡。

(3)蒸发燃烧，是可燃液体蒸发产生的蒸气被点燃，进而加热液体表面促使其继续蒸发、继续燃烧的现象，如酒精、汽油、苯等。熔点较低的可燃固体受热后熔融，然后像可燃液体一样蒸发成蒸气而燃烧，也称为蒸发燃烧，如硫、沥青、石蜡、高分子材料、蔡和樟脑等的燃烧。

(4)分解燃烧，是指分子结构复杂的固体可燃物，在受热分解出其组成成分及加热温度相应的热分解产物再氧化燃烧。如木材、纸张、棉、麻、毛及合成的高分子材料等的燃烧。

(5)表面燃烧，是指有些固体可燃物的蒸气压非常小或难以发生热分解，不能发生蒸发或分解燃烧，当氧气包围物质的表层时，呈炽热状态发生无火焰燃烧，属于非均相燃烧。如木炭、焦炭，以及铝、镁、铁、鸽等金属的燃烧。

(6)阴燃，是指某些固体可燃物在空气不流通、加热温度较低或可燃物含水分较多等条件下发生的只冒烟、无火焰的燃烧现象。有焰燃烧和阴燃在一定条件下可以相互转化。如大量堆放的煤、杂草、湿木材等。

（三）火灾的分类

(1)依据《火灾分类》(GB/ T 4968)，按可燃物的类型及其燃烧特性将火灾分为六类。A类火灾：指固体物质火灾，这种物质通常具有有机物性质，一般在燃烧时能产生灼热的灰烟，如木材、棉、毛、麻、纸张火灾等。B类火灾：指液体火灾和可熔化的固体物质火灾，如汽油、煤油、柴油、原油、甲醇、乙醇、沥青、石蜡火灾等。C类火灾：指气体火灾，如煤气、天然气、甲烧、乙烧、丙烧、氢气火灾等。D类火灾：指金属火灾，如钾、钠、镁、钦、铅、锥、铝镁合金火灾等。E类火灾：指带电火灾，是物体带电燃烧的火灾，如发电机、电缆、家用电器等。F类火灾：指烹任器具内烹任物火灾，如动植物油脂等。

(2)按发生场地与燃烧物质可将火灾分为六类，即建筑火灾、物资火灾、生产工艺火灾、原野火灾、运动器火灾和特种火灾（图4 -7)。

（四）火灾基本概念及参数

1.引燃能（最小点火能）引燃能是指释放能够触发初始燃烧化学反应的能量，也称最小点火能，影响其反应发生的因素包括温度、释放的能量、热量和加热时间。几种可燃气体或蒸气的最小点火能量见表4 -1。

2.着火延滞期（诱导期）着火延滞期也称为诱导期或感应期，指可燃性物质和助燃气体的混合物在高温下从开

火灾类别

(1)建筑火灾普通建筑火灾高层建筑火灾大空间建筑火灾商场火灾地下建筑火灾古建筑火灾第四章防火防爆安全技术

(2)物资火灾（仓库］三千：灾可燃气体库火灾普通工厂矿山火灾

(3)生产工艺火灾（厂矿）｛己言火灾可燃爆矿火灾

(4)原野火灾（自然火灾）｛森林火灾草原火灾汽车火灾火车火灾

(5)运动器火灾！船舶火灾飞机火灾航天器火灾战争时火灾

(6)特种火灾｛地震时火灾放射性区域火灾图4 -7桉发生场地与燃烧物质分类的火灾类别始暴露到起火的时间或混合气着火前加热的时间，在燃烧过程中又称为着火延滞期或着火落后期，单位用ms表示。表4-l几种可燃气体或蒸气的最小点火能量mJ物质名称最小点火能量物质名称最小点火能量甲烧0. 28乙块0.02乙烧0. 24氢0.017丙烧0.25氨6. 80丁烧0.25苯0.22乙烯0.21乙酪0.20

）＞安全生产技术基础

3.闪燃与闪点闪燃是在一定温度下，在可燃液体表面上能产生足够的可燃蒸气，遇火能产生一闪即灭的燃烧现象。由千易燃、可燃液体在闪点温度下，蒸发速度还不太快，蒸发产生的可燃蒸气仅能维持一刹那的燃烧，不能持续燃烧，因而燃烧一闪而过。闪燃往往是持续燃烧的先兆。在规定条件下，易燃和可燃液体表面能够蒸发产生足够的蒸气而发生闪燃的最低温度，称为该物质的闪点。测定可燃液体闪点采用的仪器有开口式和闭口式两种，可分别得到“开杯闪点”和"闭杯闪点”，同一物质的开杯闪点比闭杯闪点高。几种可燃液体的闪点见表4 -2。表4-2几种可燃液体的闪点（闭杯）/℃ 物质名称闪点物质名称闪点物质名称闪点二硫化碳-30甲醇9松节油32 ~46乙酰-45二氯乙烧13正丁醇29石油-21乙醇12醋酸39丙酮-18乙酸异丁酷18正戊醇43苯-11氯苯27乙二醇111甲苯4二乙胺-28甘油176闪点是衡量物质火灾危险性的重要参数。一般情况下物质的闪点越低，火灾危险性越大。

4.燃点（着火点）着火是指可燃物质与火源接触而燃烧，并且在火源移去后仍能继续保持燃烧的现象。燃点（着火点）对可燃固体和闪点较高的液体具有重要意义，在控制燃烧时，需将可燃物的温度降至其燃点（着火点）以下。一般情况下，燃点（着火点）越低，火灾危险性越大。常见可燃物质的燃点（着火点）见表4 - 3;几种固体物质的熔点、燃点和闪点见表4-4。表4 -3常见可燃物质的燃点/℃ 物质名称燃点物质名称燃点物质名称燃点密胺790 - 810漂白布495环氧树脂530 -540橡胶350木炭320 -400聚四氮乙烯670软木470泥煤225 ~280尼龙500木材400 -470无烟煤440~500聚苯乙烯450~500

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第四章防火防爆安全技术表4 -3（续）°C物质名称燃点物质名称燃点物质名称燃点黄磷30镁粉520 ~600咖啡410赤磷260铝粉550 ~540淀粉（谷类）380硫黄232高温焦炭440 ~600米440铁粉315 -320可可粉420砂糖350表4-4几种固体物质的熔点、燃点和闪点"C物质名称熔点燃点闪点物质名称熔点燃点闪点蔡80 526 80硫黄119 232樟脑174 -179 466 65.5黄磷44 30

5.自燃和自燃点自燃是指物质在通常的环境条件下自行发生燃烧的现象，可分为化学自燃和热自燃两种形式。化学自燃是物质在常温下依靠自身的化学反应而发生的自燃，一般只有一些特殊物质可发生化学自燃，例如，金属钠暴露在空气中的自发着火。热自燃则是物质在某些因素的作用下，其周围的温度逐渐升高，当达到一定温度而发生的燃烧现象，例如，长期堆积的原煤、烟叶、棉纱等发生的自燃。在规定条件下，物质不用任何辅助引燃能源而达到自行燃烧的最低温度称为该物质的自燃点。液体和固体可燃物受热分解并析出的可燃气体挥发物越多，其自燃点越低。固体可燃物粉碎得越细，其自燃点越低。一般情况下，密度越大，闪点越高，而自燃点越低。比如，下列油品的密度：汽油＜煤油＜轻柴油＜重柴油＜蜡油＜渣油，而其闪点依次升高，自燃点则依次降低。部分醇类同系物相对分子质量、沸点、闪点、自燃点与热值见表4 -5;几种典型物质的自燃点见表4 -6。醇类同系物甲醇乙醇l－丙醇名称黄（白）磷苯酚表4 -5部分醇类同系物相对分子质量、沸点、闪点、自燃点与热值分子式CH30H乌H50H乌H40H自燃点相对分子质量沸点／t闪点／'t32 65 946 78 1260 97. 8 15表4 -6典型物质的自燃点名称纸张棉花自燃点自燃点／t名称一氧化碳煤油热值／（MJ. kg-1)

23. 87

31. 00

34. 79气：自燃点

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表4 -6（续）°C名称自燃点名称自燃点名称自燃点铝粉400沥青400苯498镁粉473炭黑>500蔡540硫黄232煤焦油沥青>500甲苯480

6.热分解温度热分解温度是指可燃物质受热发生分解的初始温度。它是评价可燃固体的火灾危险性主要指标之一，固体的热分解温度越低，燃点也低，火灾的危险性越大。

7.火灾危险性火灾危险性是指火灾发生的可能性与暴露千火灾或燃烧产物中而产生的预期有害程度的综合反应。火灾危险性分类可分为生产、储存物品、可燃气体和可燃液体的火灾危险性分类4种。其中，生产的火灾危险性分类分为甲、乙、丙、丁、戊级；储存物品的火灾危险性分类分为甲、乙、丙、丁、戊级；可燃气体的火灾危险性分类分为甲、乙级；可燃液体的火灾危险性分类分为甲、乙、丙级。《建筑设计防火规范》(GB 50016)中，针对厂房和仓库，按物质的火灾危险性特征，将生产中使用或产生的物质和储存物品的火灾危险性分为甲、乙、丙、丁、戊类（表4-7)。表4-7生产中使用或产生的物质和储存物品的火灾危险性分类火灾危险性生产中使用或产生的物质的火灾危险性特征储存物品的火灾危险性特征类别闪点<28℃的液体闪点<28'C的液体爆炸下限<10％的气体爆炸下限<10％的气体，受到水或空气中水蒸常温下能自行分解或在空气中氧化能导致迅气的作用能产生爆炸下限<10％的气体的固态速自燃或爆炸的物质物品常温下受到水或空气中水蒸气的作用，能产常温下能自行分解或在空气中氧化能导致迅速生可燃气体并引起燃烧或爆炸的物质自燃或爆炸的物质甲遇酸、受热、撞击、摩擦、催化以及遇有机常温下受到水或空气中水蒸气的作用，能产生物或硫黄等易燃的无机物，极易引起燃烧或爆可燃气体并引起燃烧或爆炸的物质炸的强氧化剂遇酸、受热、撞击、摩擦、催化以及遇有机物受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能或硫黄等易燃的无机物，极易引起燃烧或爆炸的引起燃烧或爆炸的物质强氧化剂在密闭设备内操作温度不小于物质自燃点的受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引生产起燃烧或爆炸的物质28'C ~闪点<60'C的液体28'C ~闪点<60'C的液体爆炸下限>10％的气体爆炸下限>l0％的气体不属于甲类的氧化剂不属于甲类的氧化剂乙不属于甲类的易燃固体不属于甲类的易燃固体助燃气体助燃气体能与空气形成爆炸性混合物的浮游状态的粉常温下与空气接触能缓慢氧化，积热不散引起尘、纤维、闪点~60 "C的液体雾滴自燃的物品

第四章防火防爆安全技术表4-7（续）火灾危险性生产中使用或产生的物质的火灾危险性特征储存物品的火灾危险性特征类别丙闪点~60 "C的液体闪点~60 "C的液体可燃固体可燃固体对不燃烧物质进行加工，并在高温或熔化状态下经常产生强辐射热、火花或火焰的生产丁利用气体、液体、固体作为燃料或将气体、难燃烧物品液体进行燃烧作其他用的各种生产常温下使用或加工难燃烧物质的生产戊常温下使用或加工不燃物质的生产不燃烧物品

（五）典型火灾的发展规律通过对大量的火灾事故的研究分析得出，典型火灾事故的发展分为初起期、发展期、最盛期、减弱至熄灭期。典型的火灾发展过程如图4 -8所示。T最盛。烟气层温度-－－』息灭-----时间图4-8火灾的发展过程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。发展期是火势由小到大发展的阶段，一般采用T平方特征火灾模型来简化描述该阶段非稳态火灾热释放速率随时间的变化，即假定火灾热释放速率与时间的平方成正比，轰燃就发生在这一阶段。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。减弱至熄灭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。

（六）燃烧机理

1.活化能理论物质分子间发生化学反应，首要的条件是相互碰撞。在标准状态下，单位时间、单位体积内气体分子相互碰撞约1028次。但相互碰撞的分子不一定发生反应，而只有少数具有一定能量的分子相互碰撞才会发生反应，这种分子称为活化分子。活化分子所具有的能量

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要比普通分子高，这一能量超出值可使分子活化并参加反应。使普通分子变为活化分子所必需的能量称为活化能。气体分子总是按直线轨迹不断地运动，其运动速度取决于温度；温度越高，气体分子运动越快，反之，温度越低，气体分子运动也越慢。在任一气流中，都有大量的气体分子，当它们进行无规律运动时，许多分子会互相碰撞、弹开和改变方向，随着气体温度和能级的提高，这些碰撞会变得更加频繁和剧烈。

2.过氧化物理论气体分子在各种能量（如热能、辐射能、电能、化学反应能等）作用下可被活化。在燃烧反应中，首先是氧分子在热能作用下活化，被活化的氧分子形成过氧键—O—O —,这种基团加在被氧化物的分子上成为过氧化物。此种过氧化物是强氧化剂，不仅能氧化形成过氧化物的物质，而且也能氧化其他较难氧化的物质。例如，在氢和氧的反应中，先生成过氧化氢，而后过氧化氢再与氢反应生成H20,其反应式为H2 + 02 —— H202H202 + H2 =2H20有机过氧化物，通常可看作是过氧化氢H-0-0—H的衍生物，即其中有一个或两个氢原子被烧基所取代而生成R-0-0—H。所以过氧化物是可燃物质被氧化的最初产物，是不稳定的化合物，能在受热、撞击、摩擦等情况分解甚至引起燃烧或爆炸。如蒸熘乙酰的残渣中，常由于形成过氧化酰（化H5-Q-O—C2Hs)而引起自燃或爆炸。胫类氧化时是以破坏氧的一个键而不是破坏氧的两个键而进行的，因为要同时破坏两个氧的键需489 kJ的能量，而破坏一个键只需要293 ~ 334 kJ的能量。因此，经类氧化首先生成的是胫的过氧化物或过氧化物自由基R—0-0—，而过氧化物也会分解为自由基。随着自由基的产生，反应具有链反应性质，因而可以自动延续并且由千出现分支而自动加速。整个燃烧前的氧化过程是一连串有自由基参加的链反应。

3.链反应理论根据上述原理，一个活化分子（基）只能与一个分子起作用。但为什么在氯化氢的反应过程中，引入一个光子能生成十万个氯化氢分子呢？这就是由于连锁反应（链反应）的结果。链式反应理论也称连锁反应理论。该理论认为：气态分子之间的作用，不是两个分子直接作用生成最后产物，而是活性分子先离解成自由基（游离基），然后自由基与另一分子作用产生一个新的自由基，新基又与分子反应生成另一新基……，如此延续下去形成一系列的反应，直至反应物耗尽或因某种因素使链中断而造成反应终止。链反应通常分直链反应与支链反应两种。直链反应的基本特点是：每个自由基与其他分子反应后只生成一个新自由基。氯与氢的反应就是典型的直链反应，其主要反应式如下：Cl2＋加（光量子的能量）~2Cl.c1· + H2--+ HCl + H"H" + Cl2--+ HCl + erer +H2 -—➔ HCl + H"链的引发链的发展链的传递链的传递

第四章防火防爆安全技术依次类推Cl. + Cl. =＝二e12H. +H· —— H2支链反应是指在反应中一个自由基能生成一个以上的新的自由基，如氢和氧的连锁反应属千此类反应，其反应历程为H2+02=20H"OH. +H2=H20+H·链式反应一般可以分为链的引发、链的发展（含链的传递）及链的终止3个阶段。

(1)引发阶段，需有外界能量（如光子，其他加热、催化、射线照射等）使分子键破坏生成第一批自由基，使链反应开始。

(2)发展阶段，自由基很不稳定，易与反应物分子作用生成燃烧产物分子和新的自由基，使链式反应得以持续下去。

(3)终止阶段，自由基减少、消失，使链反应终止。造成自由基消失的原因有：自由基相互碰撞生成分子；自由基撞击器壁将能量散失或被吸附等。在压力较高时，以前者为主；压力较低时，则以后者为主。

二、爆炸

（一）爆炸及其分类

1.爆炸的定义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最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、光和热的辐射等。一般说来，爆炸现象具有以下四种特征：

(1)爆炸过程高速进行。

(2)爆炸点附近压力急剧升高，多数爆炸伴有温度升高。

(3)发出或大或小的响声。

(4)周围介质发生震动或邻近的物质遭到破坏。爆炸最主要的特征是爆炸点及其周围压力急剧升高。

2.爆炸的分类l)按照爆炸的能量来源分类按照能最的来源，爆炸可分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。

(1)物理爆炸。物理爆炸是一种极为迅速的物理能量因失控而释放的过程，在此过程中，体系内的物质以极快的速度把内部所含有的能量释放出来，转变成机械能、热能等能量形态。这是一种纯物理过程，只发生物态变化，不发生化学反应。蒸汽锅炉爆炸、轮胎爆炸、压力容器爆炸、水的大量急剧气化等均属于此类爆炸。

(2)化学爆炸。物质发生高速放热化学反应（主要是氧化反应及分解反应），产生大量气体，并急剧膨胀做功而形成的爆炸现象。炸药爆炸，可燃气体、可燃粉尘与空气形成的爆炸性混合物的爆炸，均属于化学爆炸。

(3)核爆炸（原子爆炸）。某些物质的原子核发生裂变或聚变反应，瞬间放出巨大能量而形成的爆炸现象。如原子弹、氢弹的爆炸。

2)按照爆炸反应相分类按照爆炸反应相的不同，爆炸可分为气相爆炸、液相爆炸和固相爆炸。

(1)气相爆炸，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（喷雾爆炸）；飞扬悬浮于空气中的可燃性粉尘引起的爆炸等。气相爆炸的分类见表4 -8。表4-8气相爆炸类别类别爆炸机理举例混合气体爆炸可燃性气体和助燃性气体以适当的浓度混合，空气和氢气、丙烧、乙酰等混合气的由千燃烧波或爆炸的传播而引起的爆炸爆炸气体的分解爆炸单一气体由千分解反应产生大量的反应热引起乙块、乙烯、氯乙烯等在分解时引起的爆炸的爆炸粉尘爆炸空气中飞散的易燃性粉尘，由千剧烈燃烧引起空气中飞散的铝粉、镁粉、亚麻、玉的爆炸米淀粉等引起的爆炸喷雾爆炸空气中易燃液体被喷成雾状物，在剧烈的燃烧油压机喷出的油雾、喷漆作业引起的时引起的爆炸爆炸

(2)液相爆炸，包括聚合爆炸、蒸发爆炸以及由不同液体混合所引起的爆炸。例如，硝酸和油脂，液氧和煤粉等混合时引起的爆炸；熔融的矿渣与水接触或钢水与水接触时，由千过热发生快速蒸发引起的蒸气爆炸等。液相爆炸举例见表4 -9。

(3)固相爆炸，包括爆炸性化合物及其他爆炸性物质的爆炸（如乙块铜的爆炸）；导线因电流过载，由于过热，金属迅速气化而引起的爆炸等。固相爆炸举例见表4 -9。表4 -9液相、固相爆炸类别类别爆炸机理举例混合危险氧化性物质与还原性物质或其他物质混合引硝酸和油脂、液氧和煤粉、高猛酸钾和浓酸、物质的爆炸起爆炸无水顺丁烯二酸和烧碱等混合时引起的爆炸蒸气爆炸由千过热，发生快速蒸发而引起爆炸熔融的矿渣与水接触，钢水与水混合产生蒸气爆炸易爆化合物有机过氧化物、硝基化合物、硝酸酣等燃烧丁酮过氧化物、三硝基甲苯、硝基甘油等的爆的爆炸引起爆炸和某些化合物的分解反应引起爆炸炸；氧化铅、乙块铜的爆炸导线爆炸在有过载电流流动时，使导线过热，金属迅导线因电流过载而引起的爆炸速气化而引起爆炸固相转化时固相相互转化时放出热最，造成空气急速膨无定形梯转化成结晶梯时，由千放热而造成造成的爆炸胀而引起爆炸爆炸

第四章防火防爆安全技术

3)按照爆炸速度分类按照爆炸速度分类，有爆燃、爆炸、爆轰。

(1)爆燃（燃爆）是火炸药、燃爆性气体（或粉尘）混合物的一种快速燃烧现象，伴有爆炸的一种以亚音速传播的燃烧波。物质爆燃时的燃烧速度为每秒数米，爆燃时无多大破坏力，声响也不大。如无烟火药在空气中的快速燃烧，可燃气体（或粉尘）混合物在爆炸浓度上限或下限时的爆燃即属于此类。

(2)爆炸。物质爆炸时的燃烧速度为每秒十几米至数百米，爆炸时能在爆炸点引起压力激增，有较大破坏力，有震耳的声响。可燃气体（或粉尘）混合物在多数情况下的爆炸，以及火药遇火源引起的爆炸即属千此类。

(3)爆轰。物质爆炸时的燃烧速度为1000 ~ 7000 mis。爆轰时的特点是突然引起极高压力，并产生超音速“冲击波"。例如，梯恩梯(TNT)炸药的爆炸速度为6800 mis。

3.爆炸过程爆炸过程表现为两个阶段：第一阶段，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，压缩物质急剧膨胀，对外作功，从而引起周围介质的变化和破坏。不管由何种能源引起的爆炸，它们都同时具备两个特征，即能源具有极大的密度和极大的能量释放速度。

（二）爆炸破坏作用

1.冲击波爆炸形成的高温、高压、高能量密度的气体产物，以极高的速度向周围膨胀，强烈压缩周围的静止空气，使其压力、密度和温度突跃升高，像活塞运动一样向前推进，产生波状气压向四周扩散冲击。这种冲击波能造成附近人员的伤亡和建筑物的破坏，其破坏程度与冲击波能量的大小、建筑物的坚固程度及其距离产生冲击波处的远近有关。

2.碎片冲击爆炸的机械破坏效应会使容器、设备、装置以及建筑材料等的碎片，在相当大的范围内飞散而造成伤害。碎片的四处飞散距离一般可达数十米到数百米。

3.震荡作用爆炸发生时，特别是较猛烈的爆炸往往会引起短暂的地震波。例如，某市涉亚麻企业发生麻尘爆炸时，有连续3次爆炸，结果在该市地震局的地震检测仪上，记录了在7 s之内的曲线上出现有3次高峰。在爆炸波及的范围内，这种地震波可能会造成建筑物的震荡、开裂、松散、倒塌等危害。

4.次生事故发生爆炸时，如果车间、库房（如制氢车间、汽油库或其他建筑物）里存放有可燃物，会造成火灾；高空作业人员受冲击波或震荡作用，会造成高处坠落事故；粉尘作业场所轻微的爆炸冲击波会使积存在地面上的粉尘扬起，造成更大范围的二次爆炸等。

5.有毒气体在爆炸反应中会生成一定量的co、NO、H2S、S02等有毒气体。特别是在有限空间

内发生爆炸时，有毒气体或导致人员中毒或死亡。

（三）可燃气体爆炸

1.分解爆炸性气体爆炸某些气体如乙炊、乙烯、环氧乙烧等，即使在没有氧气的条件下，也能被点燃爆炸，其实质是一种分解爆炸。除上述气体外，分解爆炸性气体还有臭氧、联氨、丙二烯、甲基乙快、乙烯基乙块、一氧化氮、二氧化氮、氮化氢、四氮乙烯等。分解爆炸性气体在温度和压力的作用下发生分解反应时，可产生相当数最的分解热，这为爆炸提供了能量。一般说来，分解热在80 kJ/mol以上的气体，在一定条件（温度和压力）下遇火源即会发生爆炸。分解热是引起气体爆炸的内因，一定的温度和压力则是外因。以乙块为例，当乙快受热或受压时，容易发生聚合、加成、取代或爆炸性分解等反应。当温度达到200 ~ 300 °C时，乙块分子开始发生聚合反应，形成较为复杂的化合物（如苯）并放出热量，即3C2H2 =C6凡＋630 J/mol放出的热量使乙炊温度升高，又加速了聚合反应，放出更多的热量……，如此循环下去，当温度达到700 °C时，未聚合的乙块就会发生爆炸性分解。碳与氢元素化合为乙块时需要吸收大量热量，当乙抉分解时，则放出这部分热量，分解时生成细微固体碳及氢气，即C2H2 — 2C + H2 + 226. 04 J/mol如果乙炊分解是在密闭容器（如乙炊储罐、乙块发生器或乙炊瓶等）内发生的，则由千温度的升高，使压力急剧增大10 ~ 13倍而引起爆炸。由此可知，如果在此过程中能设法及时导出大量的热，则可避免分解爆炸的发生。乙块是常见的分解爆炸气体，因火焰、火花引起分解爆炸情况较多，也有因开关阀门所伴随的绝热压缩产生热量或其他情况下发火爆炸的案例。当乙块压力较高时，应加入氮气等惰性气体加以稀释。此外。乙炊易与铜、银、采等重金属反应生成爆炸性的乙块盐，这些乙快盐只需轻微的撞击便能发生爆炸而使乙炊着火。如某化工厂一个乙炊发生器出气接头损坏后，焊工用紫铜做成接头使用。一次因出气孔被堵塞，工人用铁丝去捅，捅时发生爆炸，该工人当场被炸死。经调查确认事故原因是由于铁丝与接头出气孔内壁的乙块铜相互摩擦，引起乙块铜分解爆炸。所以，为防止乙炊分解爆炸，《气瓶安全技术规程》(TSG 23)规定，溶解乙块气瓶阀材料选用含铜量（质量比）小千65%的铜合金；在用乙快焊接时，不能使用含银焊条。分解爆炸的敏感性与压力有关。分解爆炸所需的能量，随压力的升高而降低。在高压下较小的点火能量就能引起分解爆炸，而压力较低时则需要较高的点火能量才能引起分解爆炸，当压力低于某值时，就不再产生分解爆炸，此压力值称为分解爆炸的极限压力（临界压力）。乙烯分解爆炸所需的发火能比乙炊的要大，所以低压下未曾发生过事故。但用高压法工艺制造聚乙烯时，由千压力高达200 MPa以上，分解爆炸事故却屡有发生。表4 -10列举了一些气体分解爆炸的临界压力。

第四章防火防爆安全技术表4 -10部分气体分解爆炸的临界压力气体名称分解爆炸的临界压力／MPa气体名称分解爆炸的临界压力／MPa乙炊0. 14氧化乙烯0.04甲基乙块

0. 44 ( 20 °C)一氧化二氮0. 25 0. 31 (120 "C )乙烯基乙块0. 10 -0. 14一氧化氮1. 50乙烯4. 0环氧乙烧0.04

2.可燃性混合气体爆炸根据《混合气体的分类第3部分：可燃性分类》(GB/ T 34710. 3)，混合气体是不可燃气体（氮气、氢气等）与可燃气体（氢气、甲烧等）的混合物，混合气体的可燃性分为可燃性混合气体和不可燃性混合气体两类。在大气压和20 °C下，于空气中可以点燃的混合气体为可燃性混合气体。该标准给出了n种可燃气体和p种不可燃气体的混合气体的可燃性的判定方法。在使用混合气体前应进行判定，若为可燃性混合气体，应按照可燃气体采取安全技术措施和管理措施。一般来说，可燃性混合气体与爆炸性混合气体难以严格区分。由千条件不同，有时发生燃烧；有时发生爆炸，在一定条件下两者也可能转化。燃烧与化学爆炸的区别在千燃烧反应（氧化反应）的速度不同。那么决定反应速度的条件是什么呢？燃烧反应过程一般可以分为三个阶段。

(1)扩散阶段。可燃气分子和氧气分子分别从释放源通过扩散达到相互接触。所需时间称为扩散时间。

(2)感应阶段。可燃气分子和氧化分子接受点火源能量，离解成自由基或活性分子。所需时间称为感应时间。

(3)化学反应阶段。自由基与反应物分子相互作用，生成新的分子和新的自由基，完成燃烧反应。所需时间称为化学反应时间。三段时间相比，扩散阶段时间远远大千其余两阶段时间，因此是否需要经历扩散过程，就成了决定可燃气体燃烧或爆炸的主要条件。例如，煤气由管道喷出后在空气中燃烧，是典型的扩散燃烧。如图4 -5所示，火焰的明亮层是扩散区，火焰中心发暗的锥形空间称为燃料锥。空气中的氧分子由火焰外圉空间向内扩散，煤气分子由燃料锥向外扩散，煤气分子与氧分子在扩散区相遇，完成化学反应。由千化学反应速度比扩散速度快得多，没有多余的氧气分子窜入燃料管道口内，煤气分子也不能逃出扩散区而散到外部空间，所以火焰只能在管道口附近平稳燃烧。这时火焰传播速度较低，一般不到0. 5 mis。如果煤气和空气按一定比例混合均匀，那么燃烧反应的扩散阶段在点燃前已经完成，此时整个空间充满了预混气，一遇火源，整个空间立即燃烧起来。由于反应速度很快，热量来不及散失，温度急剧上升，气体因高热而急剧膨胀，即形成爆炸。

如图4 -6所示，爆炸时火焰传播速度每秒可达几十米至几百米。在工业生产及日常生产中，很多爆炸事故都是由可燃气体与空气形成爆炸性混合物引起的。如可燃气体从工艺装置、设备管线泄漏到空气中，或空气渗入存有可燃气体的设备或管线中，都会形成爆炸性混合物，遇到点火源就会发生爆炸事故。这类爆炸事故应当作为预防工作的重点。

3.爆炸反应历程许多可燃混合气体的爆炸可以用热爆炸理论解释，燃烧和爆炸都是可燃物与氧化剂之间发生的放热化学反应，所放的热量一时无法散开，使温度急剧上升，又使反应的速率按指数规律加快，放出更大量的热，如此循环，就引发了燃烧或爆炸。不过有一些爆炸现象用热爆炸理论是无法解释的，而根据支链反应理论则可以给出合理的解释。至于什么情况下发生热爆炸反应，什么情况下发生支链反应，需根据具体情况而定，甚至同一爆炸性混合物在不同条件下有时也会有所不同。图4-9所示为氢气和氧气按完全反应的浓度(2H2 + 02)组成的混合气体发生爆炸的温度和压力区间。1066576799932533288266644133322

106657.6

79993.2

53328.8c,:1 26664. 4呈13332.2

10665. 76

7999.32

2666.44

1333.22

1066. 576

799.932

533.288

266.544

133.322无爆炸400 420 440 460 480 500 520 540 560 580T/°C图4 -9氢气和氧气混合物(2 : 1)爆炸区间由图4-9可见，在400 °C以下，或极低压力下，反应速率缓慢，不发生爆炸；在580℃以上，任何压力下都发生爆炸；在400 ~580 °C范围内，则存在一个爆炸区，在这个区域内每一个温度下均有两个压力界限值，称为第一爆炸极限和第二爆炸极限；还存在第三爆炸极限。可用热爆炸理论和支链反应理论解释氢气和氧气混合气体的爆炸现象。氢气和氧气的总反应链式：2H2 + 02一--+ 2H20。A

(1)链引发：H2 + 02 —一20H.,H2 —一2H., !::.是外能作用，如加热、光照射、放

第四章防火防爆安全技术射性照射、催化作用等，活化分子被激活成自由基。

(2)链传递（分支方式）: H. +02 —一OH. + 0., 0. + H 2 —一OH . +H ·，每次链式反应消失一个自由基，产生两个以上新的自由基，通过链传递系统把反应一直进行下去。

(3)链终（中）止：H. + H. -----+ H2, 2H.＋壁-----+ H2, H. + 02 + M = H02 +M, OH. +H· +M=H20+M,自由基间相撞、自由基与壁相撞、自由基与惰性分子(M)相撞，能量被释放，活化中心消失，反应链中止。从图4 -9可以看出，当压力很低且温度不高时（如在温度500 °C和压力不超过200 Pa时），由千游离基很容易扩散到器壁上销毁，此时链销毁速度超过链产生速度，因而反应进行较慢，混合物不会发生爆炸；当温度为500 °C,压力升高到200 Pa和6666 Pa之间时（如图4 -9中的a点和b点之间），由于链产生速度大千销毁速度，链反应很猛烈，就会发生爆炸；当压力继续提高，超过b点（大千6666 Pa)以后，由于混合物内分子的浓度增高，容易发生三分子碰撞反应，导致链销毁速度又超过链产生速度，链反应速度趋于缓和，混合物又不会发生爆炸。图4 -9中a点和b点时的压力，即200 Pa和6666 Pa,分别是混合物在500℃时的爆炸低限和爆炸高限。由于链反应需要一定的活化能，其速度随温度的升高而增加。而三分子反应随温度的升高而降低，故升高温度对链反应有利，结果使爆炸极限变宽，如图4 -9中呈半岛形式。第三爆炸极限的存在是H02不活泼的结果，在b、e的压力范围内，H02能一直扩散到器壁上而没有反应，当压力再升高时，可通过H2 + H02-+ H202 + H.重新产生链载体，使反应释放出的热量大千器壁散失的热量，从而使混合物的温度升高，进一步加快热反应速度，又释放出更多的热量，最后就发生爆炸。

（四）物质爆炸浓度极限爆炸极限是表征可燃气体、蒸气和可燃粉尘危险性的主要指标之一。当可燃性气体、蒸气或可燃性粉尘与空气（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）称为爆炸性混合气体（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。可燃气体的体积分数及质量浓度在20℃时的换算公式为L 1000M X 273 =Lx MY＝面产22.4 273 +20江(4 -1)式中L一体积分数，％;Y——质量浓度，g/m飞M一可燃性气体或蒸气的相对分子质量。能够爆炸的最低浓度称为爆炸下限；能发生爆炸的最高浓度称为爆炸上限。用爆炸上限、下限之差与爆炸下限之比值表示其危险度H,即H =L上－L下或H =y上－Y下Y下(4 -2)L下

一般情况下，H值越大，表示可燃性混合物的爆炸极限范围越宽，其爆炸危险性越大。可燃性气体、蒸气或粉尘在爆炸极限范围内遇到引燃源，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。可燃性气体、蒸气或粉尘爆炸极限的概念可以用热爆炸理论来解释。当可燃性气体、蒸气或粉尘的浓度小千爆炸下限时，由于在混合物中含有过量的空气，过量空气的冷却作用及可燃物浓度的不足，导致系统得热小千失热，反应不能延续下去；同样，当可燃性气体（或粉尘）的浓度大千爆炸上限时，则会有过量的可燃物，过量的可燃物不仅因缺氧而不能参与反应、放出热量，反而起冷却作用，阻止了火焰的蔓延。当然，也还有爆炸上限达100％的可燃气体、蒸气（如环氧乙烧、硝化甘油等）和可燃性粉尘（如火炸药粉尘）。这类物质在分解时会自身供氧，使反应持续进行下去。随着气体压力和温度的升高，越容易引起分解爆炸。爆炸极限值不是一个物理常数，它随条件的变化而变化。在判断某工艺条件下的爆炸危险性时，需根据危险物品所处的条件来考虑其爆炸极限，如在火药、起爆药、炸药烘干工房内可燃蒸气的爆炸极限与其他工房在正常温度下的极限是不一样的，在受压容器和在正常压力下的爆炸极限亦有所不同；其他因素如点火源的能量，容器的形状、大小，火焰的传播方向，惰性气体与杂质的含量等均对爆炸极限有影响。

1.温度的影呴混合爆炸气体的初始温度越高，爆炸极限范围越宽，则爆炸下限越低，上限越高，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对爆炸极限的影响较复杂。一般而言，初始压力增大，气体爆炸极限也变大，爆炸危险性增加。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，气体分子间热传导性好，热损失小，有利于可燃气体的燃烧或爆炸。值得重视的是，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。甲烧在三个不同的初始温度下，爆炸极限随压力下降而缩小的情况，如图4 -10所示。因此，密闭设备进行减压操作对安全是有利的。

3.惰性介质的影响在混合气体中加入惰性气体（如氮、二氧化碳、水蒸气、氪、氨等），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

第四章防火防爆安全技术能，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，火焰不能蔓延到可燃气体分子上去，可起到抑制作用。惰性气体氢、氨，阻燃性气体二氧化碳及水蒸气、四氯化碳的浓度对甲烧气体爆炸极限的影响如图4-11所示。氧气浓度／％20 18 16 14 12 10

106.6

93.3

80.0J.oz09Z3。oogllm~!filc<j 66. 6会'?£. 53. 3

40.0

26.6

13.3。2 4 6 8 10 12 14 16甲烧／％图4 -10甲烧在减压下的爆炸极限08 l芩A妃泾驱皿10 20 30 40惰性气体浓度／％图4 -11惰性气体浓度对甲烧爆炸极陨的影响图4 -11可知，混合气体中惰性气体浓度的增加，使空气的浓度相对减少，在爆炸上限时，可燃气体浓度大，空气浓度小，混合气中氧浓度相对减少，故惰性气体更容易把氧分子和可燃气体分子隔开，对爆炸上限产生较大的影响，使爆炸上限迅速下降。同理，混合气体中氧含量的增加，爆炸极限扩大，尤其对爆炸上限提高得更多。可燃气体在空气中和纯氧中的爆炸极限比较见表4 -11。表4 -11可燃气体在空气和纯氧中的爆炸极限物质名称在空气中的爆炸极限／％在纯氧中的爆炸极限／％甲烧4. 9 -15 5 ~ 61乙烧3 ~ 15 3 ~66丙烧2. 1 -9. 5 2. 3 ~ 55丁烧l. 5 ~ 8. 5 l . 8 ~ 49乙烯2. 75 -34 3 ~80乙炊2. 55 -80 2. 3 -93氢4 ~75 4 ~95氨l5 ~28 l 3. 5 ~ 7 9一氧化碳12 -74. 5 15. 5-94

l卜爆炸极限寸1

4.爆炸容器的影响爆炸容器的材料和尺寸对爆炸极限也有影响。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。如甲烧的临界直径为0.4 ~

0. 2 I I I l l I l I I 0. 5 mm,氢和乙块为0. 1 ~ 0. 2 mm。目前一般采用直4 6 8 10 12 14 16 18甲烧／％径为50mm的爆炸管或球形爆炸容器。

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，爆炸极限范围也越宽。图4 -12所示是点火能量对甲烧与空气混合气体爆炸极限的影响。从图中可以看出，当火花能量达到某一数值时，爆炸极限范围受点火能量的影响较小，其爆炸极限范围趋于稳定。图4 -12中，当点火能量为1. 0 mJ时，为6% ~15%。一般情况下，爆炸极限均在较高的点火能量下测得。如测甲烧与空气混合气体的爆炸极限时，用10 J以上的点火能量，其爆炸极限为5% ~ 15%。

6.爆炸极限的计算图4-l2点火能量对甲烧爆炸极限的影响l)按理论混合比计算可以用链烧经类爆炸性气体在常压下空气中完全燃烧时的理论混合比C。（体积比，％）来估算其爆炸极限，其公式为L下＝0．55C。凸＝0.48 j互C。=

20.9S

0. 209S + n。X 100%))) 345 --- 444 (((式中0.55、0.48一常数；C。—－链烧经类可燃气体完全燃烧时的理论混合比，％；n。—1 mol可燃气体完全燃烧时所需氧气的量（摩尔数）。按式(4 -3)和式(4 -4)所得计算值与试验值比较，误差不超过10%。以甲烧为例，其燃烧反应为CH4 +202一CO2 +2H20甲烧完全燃烧时所需氧气的量n。=2, C。= [ 20. 95 -:- (0. 2095 + n。)］＝9.48%。那么，甲烧在空气中的爆炸极限为L下＝0. 55C。=0. 55 x9. 48 =5. 2%仁＝0.48 /瓦=0.48 ~五8 = 14. 8%式(4 -3)和式(4 -4)也可用来估算链烧经以外的其他有机可燃气体的爆炸下限，但当估算H2、C2儿以及含N2、Cl2、S等的有机可燃气体时，出入较大，不可以应用。

2)多种可燃气体组成的混合物的爆炸极限计算由多种可燃气体组成爆炸性混合气体的爆炸极限，可根据各组分的爆炸极限进行计

第四章防火防爆安全技术算，其计算公式为Lm = x100% (4-6) V V —+—+... LI. L2式中匕爆炸性混合物的爆炸极限，％;LI'L2, …组成混合气各组分的爆炸极限，％;Vi'V2' …—各组分在混合气中的体积分数，％。以某种天然气为例，若其组分为甲烧80%，乙烧15%，丙烧4%，丁烧l%。各组分相应的爆炸下限分别为5. 00 %、3. 22%、2. 37%和1. 86%。那么，该种天然气的爆炸下限为L下＝80 15 4X 100% =4. 37%

5. 00 . 3. 22 . 2. 37 . 1. 86若将各组分的爆炸上限代入式(4 -6)，也可求出该种天然气的爆炸上限。式(4 -6)用于煤气、水煤气、天然气等混合气爆炸极限的计算比较准确，而对于氢与乙烯，氢与硫化氢、甲烧与硫化氢等混合气及一些二硫化碳的混合气体，计算的误差较大。

3)根据可燃性液体的闪点计算其蒸气的爆炸下限对千可燃性液体的蒸气，其爆炸下限可以根据该液体闪点温度下的饱和蒸气压p闪和混合气体总压力p色、进行计算，即L-.- = 100匹(4 -7)P总式中p闪闪点下可燃性液体的饱和蒸气压，MPa。P总一~混合气体总压力，MPa。

4)三成分系统混合气体爆炸范围的图解法三成分系统混合气体的组成有三种：心由可燃气体(F)、助燃气体(S)、惰性气体(I)混合组成（图4 -13a)；②由两种可燃气体(Fl、凡）、助燃气体(S)混合组成（图4 - 13b) ;②由可燃气体(F)、两种助燃气体(S!、S2)混合组成（图4 -13c)。F F1Fs(a)S x{ xJ(b)S2(c)图4 -13三成分系统混合气体的爆炸范围图

三角坐标图读法如图4 -14所示。边BA、CB、AC分别代表A、B、C成分体积分数从0 ~ 100%。在图内的任何一点，即表示三成分不同百分比。在点上作三条平行线，分别与三角形三边平行，从三条平行线与相应边的交点就可读出其含最。如m点表示A成分含量为50%、B成分含量为20%、C成分含量为30%, n点表示A成分含量为20%、B成分含量为70%、C成分含量为10%。如果点在AC线上，则B成分含量为0,以此类推。图4 -15所示为最基本情况，是以三角形图表示任何可燃性气体(F)、助燃性气体

(02)、惰性气体(N2)组成三成分系统混合气体的情况。图中底边上的A点表示空气的组成(02约为21%），从此图可以得到以下结论：

(1)如果可燃性气体F在氧气中的爆炸上下限分别为凡和X2'在空气中的爆炸上下限分别为X1和x2，则C点称为爆炸临界点，是直线X凸与X汪2的交点。

(2)如果惰性气体为N2时，表示下线的直线X1X1几乎平行于底边，该三成分体系的爆炸范围是L.X凡C区域的内部。

(3)如果可燃性气体F在氧气中或在空气中的理论混合比分别为M、m,则N、C、m、M各点大体在一条直线上，但一般情况下C点位置略高于该直线。

(4)图中三角形L.FON可分为三个部分，即在密闭的容器中无爆炸性的FX2CQ部分、有爆炸性的X凡C部分、完全不爆炸也不燃烧的X10NQC部分。AB80 60 40 20体积分数／％图4 -14三角坐标图lL xo cMF\Q\ `、A P N图4 -15可燃性气体－氧气－氮气三成分系统混合气体爆炸范围图4 -16是生产中常用的可燃气体H2、co、化H2、C2儿、C儿等与空气和氮气三种成分混合气体的爆炸极限三角坐标图。对某些可燃气体与空气（或氧气）混合的装置，为了防止燃爆危险，往往需要加入氮气、二氧化碳等惰性介质，使混合气体处于燃爆范围以外，这时即可利用三角坐标图来确定惰性介质的添加量。从图4 -16中可以看出，甲烧在空气和氮气的体积比为6: 4（或氧气体积分数为

第四章防火防爆安全技术燃气体空气90 80 70 60 50 40 30 20 10空气和氮气混合物中空气的体积分数／％

21. 0 18. 9 16. 8 14. 7 12. 6 10. 5 8. 4 6. 3 4. 2 2. 1 0空气和氮气混合物中氧气的体积分数／％氮气图4 -16 H2、co、乌儿、C2比、CH4等可燃气体与空气和氮气三组分气体爆炸范围

12. 6%）左右时，是不会燃爆的。

（五）粉尘爆炸当可燃性固体呈粉体状态，粒度足够细，飞扬悬浮于空气中，并达到一定浓度，在相对密闭的空间内，遇到足够的点火能量，就能发生粉尘爆炸。具有粉尘爆炸危险性的物质较多，大体可分为七类：心金属类（如镁粉、铝粉、其他金属等）；②煤炭类（如活性炭、煤等）；②粮食类（如面粉、淀粉、玉米粉、啤酒麦芽粉、麦棣、大麦粉等）；②合成材料类（如塑料、染料、合成黏结剂等）；②饲料类（如血粉、鱼粉、饲料粉等）；

②农副产品类（如棉花、烟草、砂糖等）；②林产品类（如纸粉、木粉等）。

1.粉尘爆炸的机理粉尘爆炸是一个瞬间的连锁反应，属千不稳定的气固二相流反应，其爆炸过程比较复杂，受诸多因素的制约。所以，有关粉尘爆炸的机理至今尚在不断研究和不断完善之中。l)气相点火机理有一种观点认为，从最初的粉尘粒子形成到发生爆炸的过程中，粉尘粒子表面通过热传导和热辐射，从火源获得能量，使表面温度急剧升高，达到粉尘粒子加速分解的温度和蒸发温度，形成粉尘蒸气或分解气体，这种气体与空气混合后就容易引起点火（气相点火），如图4 -17所示。另外，粉尘粒子本身相继发生熔融气化，进发出微小火花，成为周围未燃烧粉尘的点火源，使之着火，从而扩大了爆炸范围。这一过程与气体爆炸相比就复杂得多。

表面温度升高工(a)表面升温热分解(b)气化混合气体火焰(c)气体燃烧(d)引燃周围粒子图4 -17粉尘气相点火过程示意图

2)表面非均相点火机理产生气体该机理认为粉尘点火过程分为三个阶段：首先氧气与颗粒表面直接发生反应，使颗粒发生表面点火；其次，挥发分在粉尘颗粒周围形成气相层，阻止氧气向颗粒表面扩散；最后挥发分点火，并促使粉尘颗粒重新燃烧。因此，对于表面非均相点火过程，氧分子必须先通过扩散作用到达颗粒表面，并吸附在颗粒表面发生氧化反应，然后，反应物质离开表面扩散到周围环境中去。关于表面反应问题，目前主要存在两种观点：一种认为碳与氧反应直接生成二氧化碳；另一种则认为，在一般燃烧温度范围内(1000 ~2000 K)，碳首先与氧气发生反应生成一氧化碳，然后扩散到周围环境中去再被氧化成二氧化碳。

2.粉尘爆炸的特点粉尘爆炸有以下特点：

(1)粉尘爆炸速度或爆炸压力上升速度比气体爆炸小，但燃烧时间长，产生的能量大，破坏程度大。

(2)爆炸感应期较长。粉尘的爆炸过程比气体的爆炸过程复杂，要经过尘粒的表面分解或蒸发阶段及由表面向中心延烧的过程，所以感应期比气体长得多。

(3)有产生二次爆炸的可能性。因为粉尘初次爆炸产生的冲击波会将堆积的粉尘扬起，悬浮在空气中，在新的空间形成达到爆炸极限浓度范围内的混合物，加之外围粉尘迅速填补第一次爆炸形成的负压区，而飞散的火花和辐射热成为点火源，引起第二次爆炸。这种连续爆炸会造成严重的破坏。

第四章防火防爆安全技术

(4)粉尘有不完全燃烧现象。在燃烧后的气体中含有大最的co及粉尘（如塑料粉）自身分解的有毒气体，会伴随中毒死亡的事故。

3.粉尘爆炸的条件

(1)粉尘本身具有可燃性。

(2)粉尘悬浮在空气（或助燃气体）中并达到一定浓度。

(3)有足以引起粉尘爆炸的起始能量（点火源）。

4.粉尘爆炸过程与可燃气体（蒸气）与空气的混合物一样，可燃粉尘与空气混合物遇点火源也可能发生爆炸；其也具有爆炸极限，包括上限及下限，但有实际应用意义的主要是下限。可燃粉尘的爆炸极限一般以其单位体积混合物中的质量(g/cm3)来表示：如铝粉在空气中的爆炸极限为35 g/m3 0粉尘爆炸同样是一种链式连锁反应，当外界热晕足够时，火焰传播速度将越来越快，最后引起爆炸；若热量不足，火焰则会熄灭。粉尘爆炸是粉尘粒子表面分子与氧气分子发生化学反应引起的。具体过程如图4 -16所示。

(1)给粒子表面以热能，使其温度升高，如图4 -17a所示。

(2)粒子表面的分子由于热分解或干熘作用，而生成气体分布在粒子周围，如图4 -17b所示。

(3)分解（或干熘）气体与空气混合形成爆炸性混合气体，遇火产生火焰（发生反应），如图4 -17c所示。

(4)由千反应产生的热，加速了粉尘粒子的分解，放出气体，与空气混合，继续发火传播……如图4 -17d所示。粉尘爆炸过程与可燃气体爆炸相似，但有两点区别：一是粉尘爆炸所需的点火能要大得多；二是在可燃气体爆炸中，促使温度上升的传热方式主要是热传导，而在粉尘爆炸中热辐射的作用大。

5.粉尘爆炸的危险性及影响因素评价粉尘爆炸危险性的主要特征参数有爆炸极限、最小点火能量、最低着火温度、粉尘爆炸压力及压力上升速率。粉尘爆炸极限不是固定不变的，它的影响因素主要有粉尘粒度、分散度、湿度、点火源的性质、可燃气含量、氧含量、温度、惰性粉尘和灰分等。一般来说，粉尘粒度越细，分散度越高，可燃气体和氧的含量越大，点火源强度越大、初始温度越高，湿度越低，惰性粉尘及灰分越少，爆炸极限范围越大，粉尘爆炸危险性也就越大。粉尘爆炸压力及压力上升速率(dp/ dt)主要受粉尘粒度、初始压力、粉尘爆炸容器、湍流度等因素的影响。粒度对粉尘爆炸压力上升速率的影响比粉尘爆炸压力大得多。当粉尘粒度越细，比表面积越大，反应速度越快，爆炸压力上升速率就越大。随初始压力的增大，对密闭容器的粉尘爆炸压力及压力上升速率也增大，当初始压力低于压力极限时（如数十毫巴），粉尘则不再可能发生爆炸。

与可燃气体爆炸一样，容器尺寸会对粉尘爆炸压力及压力上升速率有很大的影响。粉尘爆炸在管道中传播碰到障碍片时，因湍流的影响，粉尘呈波涡状态，使爆炸波阵面不断加速。当管道长度足够长时，甚至会转化为爆轰。

（六）燃烧、爆炸的转化爆炸的最主要特征是压力的急剧上升，并不一定着火（发光、放热）；而燃烧一定有发光放热现象，但与压力无特别关系。化学爆炸，其中绝大多数是氧化反应引起的爆炸，与燃烧现象本质上都属氧化反应，也同样有温度与压力的升高现象。但两者反应速度、放热速率不同，火焰传播速度也不同，前者比后者快得多。无论是固体或液体爆炸物，还是气体爆炸混合物，都可以在一定的条件下进行燃烧，但当条件变化时，它们又可转化为爆炸。这种转化，有时候人们要加以有益的利用，但有时候却应加以制止。固体或液体炸药燃烧转化为爆炸的主要条件有三个：

(1)炸药处于密闭的状态下，燃烧产生的高温气体增大了压力，使燃烧转化为爆炸。

(2)燃烧面积不断扩大，使燃速加快，形成冲击波，从而使燃烧转化为爆炸。

(3)药量较大时，炸药燃烧形成的高温反应区将热量传给了尚未反应的炸药，使其余的炸药受热爆炸。燃烧与爆炸是爆炸物具有的紧密相关的两个特性。从安全技术角度来讲，防止爆炸物发生火灾与爆炸事故就成了紧密相关的问题。一般来说，火灾与爆炸两类事故往往连续发生。大的爆炸之后常伴随有巨大的火灾；存在有爆炸物质和燃爆混合物的场所，大的火灾往往创造了爆炸的条件。因此，了解燃烧与爆炸的关系，从技术上杜绝一切由燃烧转化为爆炸的可能性，则是防火防爆技术的一个重要方面。第二节防火防爆技术

一、火灾爆炸预防基本原则火灾与爆炸这两种常见灾害之间存在着紧密联系，它们经常是相伴发生的。引发火灾、爆炸事故的因素很多，一旦发生事故，后果极其严重。为确保安全生产，必须做好预防工作，消除可能引起燃烧爆炸的危险因素。从理论上讲，防止火灾爆炸事故发生的基本原则为：一是防止和限制可燃可爆系统的形成；二是当燃烧爆炸物质不可避免地出现时，要尽可能消除或隔离各类点火源；三是阻止和限制火灾爆炸的蔓延扩展，尽量降低火灾爆炸事故造成的损失。

二、点火源及其控制工业生产过程中，存在多种引起火灾和爆炸的点火源，例如，化工企业中常见的点火源有明火、化学反应热、化工原料的分解自燃、热辐射、高温表面、摩擦和撞击、绝热压缩、电气设备及线路的过热和火花、静电放电、雷击和日光照射等。消除点火源是防火防爆的最基本措施，控制点火源对防止火灾和爆炸事故的发生具有极其重要

第四章防火防爆安全技术的意义。

（一）明火明火是指敞开的火焰、火星和火花等，如生产过程中的加热用火、维修焊接用火及其他火源是导致火灾爆炸最常见的原因。

1.加热用火的控制加热易燃物料时，要尽量避免采用明火设备，而宜采用热水或其他介质间接加热，如蒸汽或密闭电气加热等加热设备，不得采用电炉、火炉、煤炉等直接加热。明火加热设备的布置，应远离可能泄漏易燃气体或蒸气的工艺设备和储罐区，并应布置在其上风向或侧风向。对于有飞溅火花的加热装置，应布置在上述设备的侧风向。如果存在一个以上的明火设备，应将其集中千装置的边缘。如必须采用明火，设备应密闭且附近不得存放可燃物质。熬炼物料时，不得装盛过满，应留出一定的空间。工作结束时，应及时清理，不得留下火种。

2.维修焊割用火的控制焊接切割时，飞散的火花及金属熔融碎粒滴的温度高达1500 ~ 2000 °C,高空作业时飞散距离可达20 m。此类用火除用于正常停工、检修外，还往往被用来处理生产过程中临时堵漏，或在生产现场增加必要的设施，所以这类作业多为临时性的，容易成为起火原因。因此，在焊割时必须注意以下几点：

(1)在输送、盛装易燃物料的设备、管道上，或在可燃可爆区域内动火时，应将系统和环境进行彻底的清洗或清理。如该系统与其他设备连通时，应将相连的管道拆下断开或加堵金属盲板隔绝，再进行清洗。然后用惰性气体进行吹扫置换，气体分析合格后方可动焊。同时可燃气体应符合：爆炸下限大千4 %（体积百分数）的可燃气体或蒸气，浓度应小千0. 5 %；爆炸下限小于4 %的可燃气体或蒸气，浓度应小千0. 2%的标准。

(2)动火现场应配备必要的消防器材，并将可燃物品清理干净。在可能积存可燃气体的管沟、电缆沟、深坑、下水道内及其附近，应用惰性气体吹扫干净，再用非燃体，如石棉板进行遮盖。

(3)气焊作业时，应将乙块气瓶放置在安全地点，以防回火爆炸伤人或引燃易燃物。

(4)电缆线破残应及时更换或修理，不得利用与易燃易爆生产设备有联系的金属构件作为电焊地线，以防止在电路接触不良的地方产生高温或电火花。

3.其他明火存在火灾和爆炸危险的场所，如厂房、仓库、油库等地，不得使用蜡烛、火柴或普通灯具照明；汽车、拖拉机一般不允许进入，如确需进入，其排气管上应安装火花熄灭器。在有爆炸危险的车间和仓库内，禁止吸烟和携带火柴、打火机等，为此，应在醒目的地方张贴警示标志以引起注意。明火与有火灾爆炸危险的厂房和仓库相邻时，应保证足够的安全距离，如化工厂内的火炬与爆炸危险性为甲、乙、丙级的生产装置、油罐和隔油池应保持不小千100 m的防火间距。

（二）摩擦和撞击摩擦和撞击往往是可燃气体、蒸气和粉尘、爆炸物品等燃烧爆炸的根源之一。例如，

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机器轴承的摩擦发热、铁器和机件的撞击、钢铁工具的相互撞击、砂轮的摩擦等都能引起火灾；甚至铁桶容器裂开时，亦能产生火花，引起逸出的可燃气体或蒸气着火。在易燃易爆场合应避免这种现象发生，如工人应禁止穿钉鞋，不得使用铁器制品。搬运储存可燃物体和易燃液体的金属容器时，应当用专门的运输工具，禁止在地面上滚动、拖拉或抛掷，并防止容器的互相撞击，以免产生火花，引起燃烧或容器爆裂造成事故。吊装可燃易爆物料用的起重设备和工具，应经常检查，防止吊绳等断裂下坠发生危险。如果机器设备不能用不发生火花的各种金属制造，应当使其在真空中或惰性气体中操作。在有爆炸危险的生产中，机件的运转部分应该用两种材料制作，其中之一是不发生火花的有色金属材料（如铜、铝）。机器的轴承等转动部分，应该有良好的润滑，并经常清除附着的可燃物污垢。敲打工具应用皱铜合金或包铜的钢制作。地面应铺沥青、菱苦土等较软的材料。输送可燃气体或易燃液体的管道应做耐压试验和气密性检查，以防止管道破裂、接口松脱而跑漏物料，引起着火。

（三）电气设备详见本书第二章。

（四）静电和雷电放电详见本书第二章。

（五）热积累有些物质在常温下能与空气发生氧化反应放出热量而引起自燃，因此，应保存在水中（液封），避免与空气接触；有些物质与水作用能够分解放出可燃气体，如电石与水作用可分解放出乙炊气体，金属钠与水作用分解放出氢气，五硫化磷与水作用分解放出硫化氢等，这类物质应特别注意采用防潮措施；有的物质受热升温能分解放出具有催化作用的气体，如硝化棉、赛潞硌等受热能放出氧化氮和热量，氧化氮对其进一步分解有催化作用，以至发生燃烧和爆炸。对上述各类物质要特别注意防热、通风。直射的太阳光通过凸透镜、圆形玻璃瓶、有气泡的玻璃等会聚焦形成高温焦点，能点燃易燃易爆物质。有爆炸危险的厂房和库房必须采取遮阳措施，窗户采用磨砂玻璃，以避免形成点火源。

（六）电化学储能电池电化学储能电池技术的快速发展和应用，给人们带来极大的便利，但同时．由于机械滥用、热滥用（高温）、电滥用（过充）、外部短路（冷却液泄漏、喷淋系统触发）、电池制作缺陷等原因导致电池热失控，电池热失控过程伴随大量的可燃性气体。这些气体具有较高的火灾、爆炸危险性，是人身和财产安全的潜在隐患。电化学储能电池一旦发生热失控，既可以形成点火源，又可以造成火灾。电化学储能电池热失控气体产物主要包括co、CO2、H2、CH小C2H6、C2儿等。每种组分的体积分数与热失控触发方式、电池类型、SOC（荷电状态，电池的剩余电量与总容量之间的比值）、加热速率、环境温度和环境气氛有关。电化学储能电池包括梩离子电池、铅酸电池、锦铭电池、澳化锌液流电池、钮氧化还原液流电池等。其中，锥离子电池具有比能量／比功率高、高循环次数、高使用寿命、较

第四章防火防爆安全技术宽的使用温度、高电压、自放电小等特点，因此，悝离子电池的累计装机规模最大。锥离子电池发生热失控大部分是因为过充诱发热失控，还有因外部加热和外部过放诱发热失控。过充诱发电池泄放气体具有更大的火灾危险性。

(1)过充是由于过多的锥嵌入负极，积累到一定程度会在负极产生锥枝晶，进而导致电池内阻增大。当SOC大千某一值时，正极材料开始释放氧气；当SOC进一步增大时，·正负极材料与电解液反应产生气体，导致电池泄压阀破裂，电压和内阻瞬时增大，热失控内部释能转变为外部路径释能。

(2)外部加热是通过热传导方式将热量传递至电池内部。由于外部高温导致电池隔膜塌陷，致使电池内短路，内短路发生会使电池产生焦耳热，进一步导致电池内部材料温度上升，使电池温度出现急剧升温直到热失控发生。

(3)过放可造成电池化学结构破坏、容鼠衰减等安全隐患。如，悝离子电池过放时，负极铜集流体会溶解，造成内部短路；铅酸电池过放会加速极板硫化，使容量下降30% ~50%；部分电池过放后充电可能引发膨胀、漏液甚至起火。根据《电池安全白皮书》统计，约12％的悝电池事故与过放相关。因此，电化学储能电池的防火措施包括以下方面：

(1)电池管理系统(BMS)实时监测电压，在达到阙值时切断电路（电池包内置多层保护）。

(2)在异常状态下自动断开电流，故障排除后自动复位。

(3)配置过充、过放双重保护。例如，某知名手机品牌的快充协议中，充电芯片会在电量达到100％时切换为涓流模式，放电时则会在电量降至10％后触发低电量警告并强制进入省电模式。

(4)用户避免将设备电量耗尽至自动关机（建议剩余电量为20％时充电），长期存放的电池需保持50％的电量（如相机备用电池每月检查一次），使用原厂充电器，避免劣质配件导致电压监测失效。

三、爆炸控制爆炸造成的后果大多非常严重。在化工生产作业中，爆炸的压力和火灾的蔓延不仅会使生产设备遭受损失，而且使建筑物破坏，甚至致人死亡。因此，科学防爆是非常重要的一项工作。防止爆炸的一般原则：一是控制混合气体中的可燃物含量处在爆炸极限以外；二是使用惰性气体取代空气；三是使氧气浓度处千其极限值以下。为此，应防止可燃气向空气中泄漏，或防止空气进入可燃气体中；控制、监视混合气体各组分浓度；装设报警装置和设施。在生产过程中，应根据可燃易燃物质的燃烧爆炸特性，以及生产工艺和设备等条件，采取有效措施，预防在设备和系统里或在其周围形成爆炸性混合物。这类措施主要有设备密闭、厂房通风、惰性介质保护、以不燃溶剂代替可燃溶剂、危险物品隔离储存等。

（一）惰性气体保护由于爆炸的形成需要有可燃物质、氧气以及一定的点火能量，用惰性气体取代空气，

避免空气中的氧气进入系统，就消除了引发爆炸的一大因素，从而使爆炸过程不能形成。在化工生产中，采取的惰性气体（或阻燃性气体）主要有氮气、二氧化碳、水蒸气、烟道气等。以下情况通常需考虑采用惰性介质保护：

(1)可燃固体物质的粉碎、筛选处理及其粉末输送时，采用惰性气体进行覆盖保护。

(2)处理可燃易爆的物料系统，在进料前用惰性气体进行置换，以排除系统中原有的气体，防止形成爆炸性混合物。

(3)将惰性气体通过管线与火灾爆炸危险的设备、储槽等连接起来，在万一发生危险时使用。

(4)易燃液体利用惰性气体充压输送。

(5)在有爆炸性危险的生产场所，对有可能引起火灾危险的电器、仪表等采用充氮正压保护。

(6)易燃易爆系统检修动火前，使用惰性气体进行吹扫置换。

(7)发现易燃易爆气体泄漏时，采用惰性气体冲淡；发生火灾时，用惰性气体进行灭火。向可燃气体、蒸气或粉尘与空气的混合物中加入惰性气体，可以达到两种效果，一是缩小甚至消除爆炸极限范围，二是将混合物冲淡。例如，易燃固体物质的压碎、研磨、筛分、混合以及粉状物料的输送，可以在惰性气体的覆盖下进行；当厂房内充满可燃性物质而具有危险时（如发生事故使车间、库房充满有爆炸危险的气体或蒸气），应向这一地区放送大量惰性气体加以冲淡；在生产条件允许的情况下，可燃混合物在处理过程中亦应加入惰性气体作为保护气体；还有用惰性介质充填非防爆电气、仪表；在停车检修或开工生产前，用惰性气体吹扫设备或系统内的可燃物质等。总之，合理利用惰性气体，对防火防爆具有很大的实际作用。采用烟道气时应经过冷却，并除去氧及残余的可燃组分。氮气等惰性气体在使用前应经过气体分析，其中含氧量不得超过2 %。惰性气体的需用量取决千允许的最高含氧量（氧限值）。可燃物质与空气的混合物中加入氮或二氧化碳，成为无爆炸性混合物时氧的浓度，见表4 -12。表4 -12可燃混合物不发生爆炸时氧的最高含量氧的最大安全浓度／％氧的最大安全浓度／％可燃物质CO2稀释剂N2稀释剂可燃物质CO 2稀释剂N 2稀释剂甲烧14. 6 12. 1丁二烯13. 9 10.4乙烧13. 4 11. 0氢5.9 5.0丙烧14.3 11. 4一氧化碳5.9 5.6丁烧14.5 12. 1丙酮15 13. 5戊烧14.4 12. 1苯13. 9 11. 2已院14.5 11. 9煤粉16汽油14.4 11. 6麦粉12乙烯11. 7 10. 6硬橡胶粉13丙烯14. 1 11. 5硫11

第四章防火防爆安全技术惰性气体的需用量，可根据表4 -12中的数值用下列公式计算：21 -w。X =~。V (4 -8)式中X一一惰性气体的需用量，L;Q。——从表4 -12中查得的最高含氧量，％;V一一设备内原有空气容积（即空气总量，其中氧占21 %）。21 -12例如，假若氧的最高含量为12 %，设备内原有空气容积为100 L,则X=~x100=1275(L)。这就是说，必须向空气容积为100 L的设备输入75 L的惰性气体，然后才能进行操作。而且在操作中每输入或渗入100 L的空气，必须同时输入75 L的惰性气体，才能保证安全。必须指出，以上计算的惰性气体是不含有氧和其他可燃物的，如使用的惰性气体中含有氧，则惰性气体的用量用下式计算：X=(~)v Q。-Q。(4 -9)式中叭——惰性气体中的含氧量百分比。例如，在前述条件下，若所加入的惰性气体中含氧6%，则X =（2卢了）x 100 = 150(L)在向有爆炸危险的气体或蒸气中加入惰性气体时，应避免惰性气体的漏失以及空气的渗入。

（二）系统密闭和正压操作装盛可燃易爆介质的设备和管路，如果气密性不好，就会由千介质的流动性和扩散性，造成跑、冒、滴、漏现象，逸出的可燃易爆物质，在设备和管路周围空间形成爆炸性混合物。同样道理，当设备或系统处于负压状态时，空气就会渗入，使设备或系统内部形成爆炸性混合物。设备密闭不良是发生火灾和爆炸事故的主要原因之一。容易发生可燃易燃物质泄漏的部位主要有设备的转轴与壳体或墙体的密封处，设备的各种孔（人孔、手孔、清扫孔）盖及封头盖与主体的连接处，以及设备与管道、管件的各个连接处等。为保证设备和系统的密闭性，在验收新设备时，在设备修理之后及在使用过程中，必须根据压力计的读数用水压试验来检查其密闭性，测定其是否漏气并进行气体分析。此外，可千接缝处涂抹肥皂液进行充气检测。为了检查无味气体（氢、甲烧等）是否漏出，可在其中加入显味剂（硫醇、氨等）。当设备内部充满易爆物质时，要采用正压操作，以防外部空气渗入设备内。设备内的压力必须加以控制，不能高千或低千额定的数值。压力过高，轻则渗漏加剧，重则破裂导致大量可燃物质排出；压力过低，就有渗入空气、发生爆炸的可能。通常可设置压力报警器，在设备内压力失常时及时报警。对爆炸危险度大的可燃气体或可燃粉尘（如乙块、氢气、镁粉等）以及危险设备和

系统，在连接处应尽量采用焊接接头，减少法兰连接；如果必须使用法兰连接时，应尽量选用止口连接面型。

（三）厂房通风要使设备达到绝对密闭是很难办到的，总会有一些可燃气体、蒸气或粉尘从设备系统中泄漏出来，而且生产过程中某些工艺（如喷漆）会大量释放可燃性物质。因此，必须用通风的方法使可燃气体、蒸气或粉尘的浓度不致达到危险的程度，一般应控制在爆炸下限1/5以下。如果挥发物既有爆炸性又对人体有害，其浓度应同时控制到满足《工业企业设计卫生标准》的要求。在设计通风系统时，应考虑到气体的相对密度。某些比空气重的可燃气体或蒸气，即使是少量物质，如果在地沟等低洼地带积聚，也可能达到爆炸极限。此时，车间或厂房的下部亦应设通风口，使可燃易爆物质及时排出。从车间排出含有可燃物质的空气时，应设防爆的通风系统，鼓风机的叶片应采用碰击时不会产生火花的材料制造，通风管内应设有防火遮板，使一处失火时迅速隔断管路，避免波及他处。

（四）以不燃溶剂代替可燃溶剂以不燃或难燃的材料代替可燃或易燃材料，是防火与防爆的根本性措施。因此，在满足生产工艺要求的条件下，应当尽可能地用不燃溶剂或火灾危险性小的物质代替易燃溶剂或火灾危险性较大的物质，这样可防止形成爆炸性混合物，为生产创造更为安全的条件。常用的不燃溶剂主要有甲烧和乙烧的氯衍生物，如四氯化碳、三氯甲烧和三氯乙烧等。使用汽油、丙酮、乙醇等易燃溶剂的生产，可以用四氯化碳、三氯乙烧或丁醇、氯苯等不燃溶剂或危险性较低的溶剂代替。又如四氯化碳用千代替溶解脂肪、沥青、橡胶等所采用的易燃溶剂。但这类不燃溶剂具有毒性，在发生火灾时能分解放出光气，因此应采取相应的安全措施。例如，为避免泄漏，必须保证设备的气密性，严格控制室内的气体或蒸气浓度，使之不得超过卫生标准规定的浓度等。

（五）危险物品的储存性质相互抵触的危险化学物品如果储存不当，往往会酿成严重的事故。例如，无机酸本身不可燃，但与可燃物质相遇能引起着火及爆炸；铝酸盐与可燃的金属相混时能使金属着火或爆炸；松节油、磷及金属粉末在卤素中能自行着火等。由于各种危险化学品的性质不同，因此，储存条件也不相同。为防止不同性质物品在储存中相互接触而引起火灾和爆炸事故，禁止一起储存的物品见表4 -13。表4 -13禁止一起储存的物品组别物品名称禁止储存的物品备注爆炸物品：1苦味酸、梯恩梯、硝化棉、硝化不准与任何其他种类的物品共起爆药、雷管与炸药必须隔离甘油、硝按炸药、雷采等同储存，必须单独隔离储存储存易燃液体：2汽油、苯、二硫化碳、丙酮、乙不准与其他种类物品共同储存如数量甚少，允许与固体易燃酪、甲苯、酒精、硝基漆、煤油物品隔开后存放

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第四章防火防爆安全技术表4 -13（续）组别物品名称禁止储存的物品备注易燃气体：除惰性气体外，不准和其他种乙块、氢、氯化甲烧、硫化氢、氨等类的物品共储3惰性气体：除易燃气体、助燃气体、氧化氮、二氧化碳、六氮化硫、氮利剂和有毒物品外，不准和其他种昂等类物品共储助燃气体：除惰性气体和有毒物品外，不氯兼有毒害性氧、策、氯等准和其他物品共储遇水或空气能自燃的物品：钾、钠须浸入煤油或液体石蜡4钾、钠、电石、磷化钙、锌粉、不准与其他种类的物品共储铝粉、黄磷等中，黄磷浸入水中，均单独储存易燃固体：赛潞硌、胶片、火柴均须单独5赛潞硌、电影胶片、赤磷、蔡、不准与其他种类的物品共储樟脑、硫黄、火柴等隔离储存氧化剂：能形成爆炸混合物物品、氯酸除惰性气体外，不准与其他种过氧化物遇水有发热爆炸危险，钾、氯酸钠、硝酸钾、硝酸钠、硝类的物品共储应单独储存酸钡、次硝酸钙、亚硝酸钠、过氧过氧化氢应储存在阴凉处所6化钠、过氧化氢( 30 %）等能引起燃烧的物品：漠、硝酸、铭酸、高猛酸钾、重不准与其他种类的物品共储与氧化剂亦应隔离硝酸钾有毒物品：除惰性气体外，不准与其他种7光气、三氧化二珅、氧化钾、氮类的物品共储化钠等《危险化学品仓库储存通则》(GB 15603 )规定了危险化学品仓库储存的基本要求、储存要求、装卸搬运与堆码、入库作业、在库管理、出库作业、个体防护、安全管理、人员与培训等内容。

四、防火防爆安全装置及技术为防止火灾爆炸的发生，阻止其扩展和减少破坏，已研制出许多防火防爆和防止火焰、爆炸扩展的安全装置，并在实际生产中广泛使用，取得了良好的安全效果。防火防爆安全装置可以分为阻火隔爆装置与防爆泄压装置两大类。

（一）阻火及隔爆技术阻火隔爆是通过某些隔离措施防止外部火焰蹄入存有可燃爆炸物料的系统、设备、容

器及管道内，或者阻止火焰在系统、设备、容器及管道之间蔓延。按照作用机理，可分为机械隔爆和化学抑爆两类。机械隔爆是依靠某些固体或液体物质阻隔火焰的传播；化学抑爆主要是通过释放某些化学物质来抑制火焰的传播。机械阻火隔爆装置主要有工业阻火器、主动式隔爆装置和被动式隔爆装置等。其中工业阻火器装于管道中，形式最多，应用也最为广泛。

1.工业阻火器工业阻火器分为机械阻火器、液封和料封阻火器。工业阻火器常用于阻止爆炸初期火焰的蔓延。一些具有复合结构的机械阻火器也可阻止爆轰火焰的传播。

2.主动式隔爆装置和被动式隔爆装置主动式、被动式隔爆装置是靠装置某一元件的动作来阻隔火焰，这与工业阻火器靠本身的物理特性来阻火是不同的。工业阻火器在工业生产过程中时刻都在起作用，对流体介质的阻力较大，而主动式、被动式隔爆装置只是在爆炸发生时才起作用，因此它们在不动作时对流体介质的阻力小，有些隔爆装置甚至不会产生任何压力损失。另外，工业阻火器对于纯气体介质才是有效的，对气体中含有杂质（如粉尘、易凝物等）的输送管道，应当选用主动式、被动式隔爆装置为宜。主动式（监控式）隔爆装置由一灵敏的传感器探测爆炸信号，经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，从而阻隔爆炸火焰的传播。被动式隔爆装置主要有自动断路阀、管道换向隔爆等形式，是由爆炸波推动隔爆装置的阀门或闸门来阻隔火焰。

3.其他阻火隔爆装置l)单向阀单向阀又称止逆阀，止回阀。它的作用是仅允许液体（气体或液体）向一个方向流动，遇到倒流时即自行关闭，从而避免在燃气或燃油系统中发生液体倒流，或高压窜入低压造成容器管道的爆裂，或发生回火时火焰倒吸和蔓延等事故。在工业生产上，通常在系统中流体的进口和出口之间，与燃气或燃油管道及设备相连接的辅助管线上，高压与低压系统之间的低压系统上，或压缩机与油泵的出口管线上安置单向阀。生产中用的单向阀有升降式、摇板式、球式等几种。

2)阻火阀门阻火阀门是为了阻止火焰沿通风管道或生产管道蔓延而设置的阻火装置。在正常情况下，阻火阀门受环状或者条状的易熔金属的控制，处千开启状态。一旦着火，温度升高，易熔金属即会熔化，此时阀门失去控制，受重力作用自动关闭，将火阻断在阀门一边。易熔金属元件通常由柲、铅、锡、采等金属按一定比例组成的低熔点金属制成。由于赛潞硌、尼龙、塑料等有机材料在高温时也容易燃烧或者失去强度，所以也有用这类材料代替易熔合金来控制阻火阀门。

3)火星熄灭器（防火罩、防火帽）由烟道或车辆尾气排放管飞出的火星也可能引起火灾。因此，通常在可能产生火星设备的排放系统，如加热炉的烟道，汽车、拖拉机的尾气排放管等，安装火星熄灭器，用以防止飞出的火星引燃可燃物料。

第四章防火防爆安全技术火星熄灭器熄火的基本方法主要有以下几种：

(1)当烟气由管径较小的管道进入管径较大的火星熄灭器中，气流由小容积进入大容积，致使流速减慢、压力降低，烟气中携带的体积、质量较大的火星就会沉降下来，不会从烟道飞出。

(2)在火星熄灭器中设置网格等障碍物，将较大、较重的火星挡住；或者采用设置旋转叶轮等方法改变烟气流动方向，增加烟气所走的路程，以加速火星的熄灭或沉降。

(3)用喷水或通水蒸气的方法熄灭火星。

4.化学抑制防爆（简称化学抑爆、抑制防爆）装置化学抑爆是在火焰传播显著加速的初期通过喷洒抑爆剂来抑制爆炸的作用范围及猛烈程度的一种防爆技术。它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。例如，加工设备（如反应容器、混合器、搅拌器、研磨机、干燥器、过滤器及除尘器等）、储藏设备（如常压或低压罐、高压罐等）、装卸设备（如气动输送机、螺旋输送机、斗式提升机等）、试验室和中间试验厂的设备（如通风柜、试验台等）以及可燃粉尘气力输送系统的管道等。爆炸抑制系统主要由爆炸探测器、爆炸抑制器和控制器三部分组成。其作用原理是：高灵敏度的爆炸探测器探测到爆炸发生瞬间的危险信号后，通过控制器启动爆炸抑制器，迅速将抑爆剂喷入被保护的设备中，将火焰扑灭从而抑制爆炸进一步发展。化学抑爆技术可以避免有毒或易燃易爆物料以及灼热物料、明火等窜出设备，对设备强度的要求较低。适用千泄爆易产生二次爆炸，或无法开设泄爆口的设备以及所处位置不利千泄爆的设备。常用的抑爆剂有化学粉末、水、卤代烧和混合抑爆剂等。

（二）防爆泄压技术生产系统内一旦发生爆炸或压力骤增时，可通过防爆泄压设施或装置将超高压力释放出去，以减少巨大压力对设备、系统的破坏或者减少事故损失。防爆泄压装置主要有安全阀、爆破片、泄爆设施等。

1.安全阀安全阀的作用是为了防止设备和容器内压力过高而爆炸，包括防止物理性爆炸（如锅炉、蒸熘塔等的爆炸）和化学性爆炸（如乙块发生器的乙快受压分解爆炸等）。当容器和设备内的压力升高超过安全规定的限度时，安全阀即自动开启，泄出部分介质，降低压力至安全范围内再自动关闭，从而实现设备和容器内压力的自动控制，防止设备和容器的破裂爆炸。安全阀在泄出气体或蒸气时，产生动力声响，还可起到报警的作用。安全阀按其结构和作用原理可分为杠杆式、弹簧式和脉冲式等。按气体排放方式分为全封闭式、半封闭式和敞开式三种。安全阀的分类、作用原理、结构特点及适用范围见表4 -14。设置安全阀时应注意以下几点：

(1)新装安全阀，应有产品合格证；安装前应由安装单位进行复校后加铅封，并出具安全阀校验报告。

）＞安全生产技术基础表4 -14安全阀的分类、作用原理、结构特点及适用范围分类类别作用原理结构特点及适用范围方式加载机构中重锤质量和位置的变化可以获得较大的开启或关闭力，调整容易而且较正确利用加载机构（重锤和杠加载不因阀瓣的升高而增加杠杆式杆）来平衡介质作用在阀瓣上加载机构对振动敏感，常因振动产生泄漏的力结构简单但笨重，限于中、低压系统适千温度较高的系统不适千持续运行的系统通过调整螺母来调整弹簧压缩量，从而按需要来校正安全阀的开启压力利用压缩弹簧的力来平衡介弹簧力随阀的开启高度而变化，不利千阀的迅速开启弹簧式质作用在阀瓣上的力结构紧凑，灵敏度较高，安装位置无严格限制，应用广泛对振动的敏感性小，可用于移动式的压力容器长期高温会影响弹簧力，不适用于高温系统通过辅阀上的加载机构（杠结构复杂，通常只使用于安全泄放量很大的系统或者用于高脉冲式杆式或弹簧式）动作产生的脉冲作用带动主阀动作压系统全封闭式排出的气体全部通过排放管排放，介质不外泄，主要用于存有有毒或易燃气体的系统半封闭式排出的气体部分通过排放管排放，其他部分从阀盖或阀杆之间的空隙漏出，多用千存有对环境无害气体的系统敞开式没有安装排气管的连接结构，排出的气体从安全阀出口直接排到大气中。多用于存有压缩空气、水蒸气的系统

(2)当安全阀的入口处装有隔断阀时，隔断阀必须保持常开状态并加铅封。

(3)压力容器的安全阀最好直接装设在容器本体上。液化气体容器上的安全阀应安装于气相部分，防止排出液体物料，发生事故。

(4)如安全阀用千排泄可燃气体，直接排入大气，则必须引至远离明火或易燃物，而且通风良好的地方，排放管必须逐段用导线接地以消除静电作用。如果可燃气体的温度高于它的自燃点，应考虑防火措施或将气体冷却后再排入大气。

(5)安全阀用于泄放可燃液体时，宜将排泄管接入事故储槽、污油罐或其他容器；用千泄放高温油气或易燃、可燃气体等遇空气可能立即着火的物质时，宜接入密闭系统的放空塔或事故储槽。

(6)一般安全阀可放空，但要考虑放空口的高度及方向的安全性。室内的设备，如蒸熘塔、可燃气体压缩机的安全阀、放空口宜引出房顶，并高千房顶2m以上。

2.爆破片

第四章防火防爆安全技术爆破片（又称防爆膜、防爆片）是一种断裂型的安全泄压装置，当设备、容器及系统因某种原因压力超标时，爆破片即被破坏，使过高的压力泄放出来，以防止设备、容器及系统受到破坏。爆破片与安全阀的作用基本相同，但安全阀可根据压力自行开关，如一次因压力过高开启泄放后，待压力正常即可自行关闭；而爆破片的使用是一次性的，若被破坏，需重新安装。爆破片的另一个作用是，如果压力容器的介质不洁净、易于结晶或聚合，这些杂质或结晶体有可能堵塞安全阀，使得阀门不能按规定的压力开启，失去了安全阀泄压作用，在此情况下就只得用爆破片作为泄压装置。此外，对于工作介质为剧毒气体或可燃气体（蒸气）里含有剧毒气体的压力容器，其泄压装置应采用爆破片而不宜用安全阀，以免污染环境。因为对于安全阀来说，微量的泄漏是难免的。爆破片的防爆效率取决于它的厚度、泄压面积和膜片材料的选择。设备和容器运行时，爆破片需长期承受工作压力、温度或腐蚀，还要保证设备的气密性，而且遇到爆炸增压时必须立刻破裂。这就要求泄压膜材料要有一定的强度，以承受工作压力；有良好的耐热、耐腐蚀性；同时还应具有脆性，当受到爆炸波冲击时，易于破裂；厚度要尽可能薄，但气密性要好。正常工作时操作压力较低或没有压力的系统，可选用石棉、塑料、橡胶或玻璃等材质的爆破片；操作压力较高的系统可选用铝、铜等材质；微负压操作时可选用2 ~3 mm厚的橡胶板。应特别注意的是，由千钢、铁片破裂时可能产生火花，存有燃爆性气体的系统不宜选其作爆破片。在存有腐蚀性介质的系统，为防止腐蚀，可在爆破片上涂一层防腐剂。爆破片应有足够的泄压面积，以保证膜片破裂时能及时泄放容器内的压力，防止压力迅速增加而致容器发生爆炸。爆破片爆破压力的选定，一般为设备、容器及系统最高工作压力的1. 15 ~ 1. 3倍。压力波动幅度较大的系统，其比值还可增大。但是任何情况下，爆破片的爆破压力均应低于系统的设计压力。爆破片一定要选用有生产许可证单位制造的合格产品，安装要可靠，表面不得有油污；运行中应经常检查法兰连接处有无泄漏；爆破片一般6 ~ 12个月更换一次。此外，如果在系统超压后未破裂的爆破片以及正常运行中有明显变形的爆破片应立即更换。凡有重大爆炸危险的设备、容器及管道，都应安装爆破片（如气体氧化塔、球磨机、进焦煤炉的气体管道、乙快发生器等）。

3.泄爆设施有爆炸危险的厂房或厂房内有爆炸危险的部位应设置泄压设施。

(1)泄压设施宜采用轻质屋面板、轻质墙体和易于泄压的门、窗等，应采用安全玻璃等在爆炸时不产生尖锐碎片的材料。

(2)泄压设施的设置应避开人员密集场所和主要交通道路，并宜靠近有爆炸危险的部位。

(3)作为泄压设施的轻质屋面板和墙体的质量不宜大千60 kg/m2 o

(4)屋顶上的泄压设施应采取防冰雪积聚措施。

(5)厂房的泄压面积A宜按下式计算，但当厂房的长径比大于3时，宜将建筑划分

为长径比不大千3的多个计算段，各计算段中的公共截面不得作为泄压面积：A= 10CV213式中A ——泄压面积，m气V一一厂房的容积，m勹C——泄压比，可按厂房内爆炸性危险物质的类别选取（见GB 50016中表3. 6. 4),m2/m3 0第三节烟花爆竹安全技术

一、概述

（一）烟花爆竹的定义

烟花爆竹是以烟火药为主要原料，经过工艺制作，引燃后通过燃烧或爆炸，产生光、声、色、形、烟雾等效果，用于观赏，具有易燃易爆危险的物品。

（二）烟花爆竹的组成、性质及产品分类与分级

1.烟花爆竹的组成烟火药最基本的组成是氧化剂和还原剂。氧化剂提供燃烧反应时所需要的氧，还原剂提供燃烧反应所需的热。但仅有单一的氧化剂和还原剂组成的二元混合物，很难获得理想的烟火效应。因此，实际应用的烟火药除氧化剂和还原剂外，还包括黏合剂、添加剂（如火焰着色剂、惰性添加剂）等。l)氧化剂常用的氧化剂包括：高氯酸钾、硝酸钾、硝酸钡、硝酸锯、四氧化三铅等。

2)还原剂常用的还原剂包括：镁铝合金粉、铝粉、钦粉、铝渣、铁粉、木炭、硫黄、苯甲酸钾、苯二甲酸氢钾等。

3)黏合剂常用的黏合剂包括：酚醒树脂（简称树脂、PF)、淀粉（包括江米粉、糯米粉、小麦粉等）、虫胶（又名柴片、洋干漆、紫胶）、聚乙烯醇（简称PVA)、硝化棉、单基火药、硝基漆、桃胶、糊精。

4)添加剂常用的添加剂包括：草酸钠、氝铝酸钠、氮硅酸钠、硫酸钡、碳酸锯、硫酸锯、碱式碳酸铜、聚氯乙烯、六氯代苯、六氯乙烧、氯化橡胶、珍珠岩粉、木炭、纸屑、稻壳、棉籽皮、锯末、香料、石蜡（又名矿蜡、白蜡）、硬脂酸（化学名十八烧酸）、各种香料、AQ -888烟花增效剂等。

2.烟花爆竹的特性烟花爆竹的组成决定了它具有燃烧和爆炸的特性。其主要特性如下：

1)能量特征它是标志火药做功能力的参量，一般是指1 kg火药燃烧时气体产物所做的功。

第四章防火防爆安全技术

2)燃烧特性它标志火药能量释放的能力，主要取决于火药的燃烧速率和燃烧表面积。燃烧速率与火药的组成和物理结构有关，还随初始温度和工作压力的升高而增大。加入增速剂、嵌入金属丝或将火药制成多孔状，均可提高燃烧速率。加入降速剂，可降低燃烧速率。燃烧表面积主要取决于火药的几何形状、尺寸和对表面积的处理情况。

3)力学特性它是指火药要具有相应的强度，满足在高温下保持不变形、低温下不变脆，能承受在使用和处理时可能出现的各种力的作用，以保证稳定燃烧。

4)安全性由于火药在特定的条件下能发生燃烧、爆炸，甚至爆轰，所以要求在配方设计时必须考虑火药在生产、使用和运输过程中安全可靠。

3.产品类别《烟花爆竹安全与质量》(GB 10631)明确了烟花爆竹产品类别，根据结构与组成、燃放运动轨迹及燃放效果，烟花爆竹产品的类别可分为以下九大类和若干小类，产品类别及定义见表4 -15。表4 -15产品类别及定义序号产品产品大类定义产品小类产品小类定义大类燃放时主体爆炸（主体筒体黑药炮以黑火药为爆响药的爆竹1爆竹类破碎或者爆裂）但不升空，产生爆炸声音、闪光等效果，以白药炮以高氯酸盐或其他氧化剂并含有金属粉成分为听觉效果为主的产品爆响药的爆竹地面（水上）固定放置在地面（或者水面）上燃放的喷花燃放时以直向喷射火苗、火喷花类产品2喷花类花、响声（响珠）为主的产品手持（插入）喷花手待或插入某种装置上燃放的喷花类产品有固定轴产品设置有固定旋转轴的部件，燃放时以此部燃放时主体自身旋转但不升旋转烟花件为中心旋转，产生旋转效果的旋转类产品3旋转类空的产品无固定轴产品无固定轴，燃放时无固定轴而旋转的旋转旋转烟花类产品火箭产品安装有定向装置，起到稳定方向作用的升空类产品4升空类燃放时主体定向或旋转升空圆柱型筒体内分别装填发射药和爆响药，点燃的产品双响发射竖直升空（产生第一声爆响），在空中产生第二声爆响（可伴有其他效果）的升空类产品旋转升空烟花燃放时自身旋转升空的产品燃放时从同一筒体内有规律5吐珠类地发射出（药粒或药柱）彩珠、彩花、声响等效果的产品

表4 -15（续）序号产品产品大类定义产品小类产品小类定义大类产品外壳制成各种形状，燃放时或燃放后能模玩具造型仿所造形象或动作；或产品外表无造型，但燃放时或燃放后能产生某种形象的产品形式多样、运动范围相对较小的低空产品，燃放时产生火将烟火药涂敷在金属丝、木杆、竹竿、纸条6玩具类花、烟雾、爆响等效果，有玩线香型上，或将烟火药包裹在能形成线状可燃的载体具造型、线香型、摩擦型、烟内，燃烧时产生声、光、色、形效果的产品雾型产品等烟雾型燃放时以产生烟雾效果为主的产品摩擦型用撞击、摩擦等方式直接引燃引爆主体的产品发射筒内径<76mm,筒体内发射出单个或多燃放时弹体、效果件从发射小礼花个效果部件，在空中或水域产生各种花型、图案筒（单筒，含专用发射筒）发等效果。可分为裸药型、非裸药型；可发射单7礼花类射到高空或水域后能爆发出各发、多发种光色、花型图案或其他效果弹体或效果件从专用发射筒（发射筒内径>的产品礼花弹76mm)发射到空中或水域产生各种花型、图案等效果。可分为药粒型（花束）、圆柱型、球型以悬挂形式固定在架子装置架子上燃放的产品，燃放时以喷射烟花类火苗、火花，形成字幕、图案、瀑布、人物、山水等画面。分为瀑布、字幕、图案等同类组合限由小礼花、喷花、吐珠同类组合，小礼花组由两个或两个以上小礼花、烟花合包括药粒（花束）型、药柱型、圆柱型、球9组合喷花、吐珠同类或不同类烟花型以及助推型烟花类组合而成的产品不同类组合烟花仅限由小礼花、喷花、吐珠中两种组合注：烟雾型、摩擦型仅限出口。

4.产品级别《烟花爆竹安全与质量》(GB10631)规定了烟花爆竹产品的级别和燃放类产品最大允许药量。按照药量及所能构成的危险性大小，烟花爆竹产品分为A、B、C、D四级。A级：由专业燃放人员在特定的室外空旷地点燃放、危险性很大的产品。B级：由专业燃放人员在特定的室外空旷地点燃放、危险性较大的产品。C级：适千室外开放空间燃放、危险性较小的产品。D级：适于近距离燃放、危险性很小的产品。燃放类产品的最大允许药量分为个人燃放类产品和专业燃放类产品，分别见表4 -16和表4 -17。

序号产品大类1爆竹类2喷花类3旋转类4升空类5吐珠类6玩具类7组合烟花类第四章防火防爆安全技术表4 -16个人燃放类产品最大允许药量产品小类最大允许药量C级D级黑药炮1 g/个白药炮0. 2 g/个地面（水上）喷花200 g 10 g手持（插入）喷花75 g 10 g有固定轴旋转烟花30 g无固定轴旋转烟花15 g 1 g火箭10 g双响9g旋转升空烟花5 g/发药粒型吐珠20 g (2 g/珠）玩具造型15 g 3 g线香型25 g 5g小礼花：25 g/筒；同类组合和不同类组合，其中：喷花：200 g/筒；小礼花单筒内径~30 mm;吐珠：20 g/筒；50 g圆柱型喷花内径::;52 mm;总药量：1200 g圆锥型喷花内径~8 6 mm;（开包药：黑火药10 g,（仅限喷花组合）吐珠单筒内径~20mm硝酸盐加金属粉4 g,高氯酸盐加金属粉2 g)注：“一”代表无此级别产品。表4 -17专业燃放类产品最大允许药量最大允许药量序号产品大类产品小类A级B级C级D级1喷花类地面（水上）喷花1000 g 500 g有固定轴旋转烟花150 g/发60 g/发2旋转类无固定轴旋转烟花30 g火箭180 g 30 g3升空类旋转升空烟花30 g/发20 g/发4吐珠类吐珠400 g (20 g/珠）80 g (4 g/珠）小礼花70 g/发药粒型（花束）250 g（外径~125 mm)5礼花类』圆柱型和球型爆炸药50 g（外径勾05 mm，其中总药摄8000 g雷弹外径~76 mm)

序号产品大类产品小类6架子烟花架子烟花7组合烟花类同类组合和不同类组合注：1. “一”表示无此级别产品。2 .舞台上用各类产品均为专业燃放类产品。3 .含烟雾效果件产品均为专业燃放类产品。

二、烟花爆竹基本安全知识表4 -17（续）A级药柱型、圆柱型内径幻6mm100 g/筒总药量球型内径8000 g<lO2mm320 g/筒

（一）烟花爆竹、原材料和半成品安全性能检测最大允许药量B级C级D级瀑布100 g/发，瀑布50 g/发，字幕和图案字幕和图案30 g/发20 g/发内径~51 mm50 g/筒总药量3000 g《烟花爆竹安全与质量》(GB 10631)规定的主要安全性能检测项目包括：摩擦感度、撞击感度、静电感度、爆发点、相容性、吸湿性、水分、pH。

1.摩擦感度摩擦感度是指在摩擦作用下，火药发生燃烧或爆炸的难易程度。摩擦感度的测定，一般用摩擦感度摆或其他形式的摩擦仪进行。这种方法是将受试的炸药放在可以滑动硬物的平面下（如钢板、钢柱或油石等），加上一定压力，再摆锤撞击，经传动装置使硬物做相对滑动，从而引起炸药爆炸，就此得出在某种压力与摆锤的高度下，发生摩擦爆炸的爆炸百分率。

2.撞击感度烟花爆竹药剂在冲击和摩擦作用下发生爆炸的原因，是由于炸药内部产生了所谓“热点”，也称灼热核。这些热点的温度超过了炸药的爆发点，成为爆炸的初始中心。热点的温度一般在400 ~ 500 °C,热点的直径一般为10 -5 ~ 10 -3 cm,热点持续时间（炸药从加热到爆炸的时间）为10 -S ~ 10 -J s。一般来说，热点的半径越小，临界温度越高；炸药的敏感度越低，临界温度越高。3 .静电感度静电感度包括两个方面，一是炸药摩擦时产生静电的难易程度；二是炸药对静电放电火花的感度。前者是测量炸药摩擦时产生的静电量；后者是测量在一定电压和电容放电火花作用下发生爆炸的概率。

4.爆发点使炸药开始爆炸变化，介质所需的加热到最低温度称为炸药的爆发点。爆发点越低，则表示炸药对热的感度越高（敏感），反之就低。炸药的爆发点并不是一个严格稳定的

第四章防火防爆安全技术量，它与实验条件密切相关，即取决千炸药的数量、粒度、实验仪器与实际操作程序及其他决定反应进行的热输出和自动加速条件等。

5.相容性内相容性是药剂中组分与组分之间的相容性。不同组分在使炸药性能提升的同时，会产生组分成分之间相互反应的问题，直接影响炸药储存、运输和使用的安全性、可靠性。外相容性是把药剂作为一个体系，它与相关的接触物质（另一种药剂或结构材料）之间的相容性。比如，炸药与其包装材质之间的相容性会影响炸药的安全性。可以根据在程序控制温度下，由于化学或物理变化产生热效应引起试样温度的变化，用相应仪器测试并分析结果。

6.吸湿性烟火药的吸湿率应小千或等千2.0%，笛音药、粉状黑火药、含单基火药的烟火药应小千或等千4.0%。测定按《烟花爆竹烟火药吸湿率测定方法》(AQ/T 4122)的规定执行。

7.水分测定烟火药的水分应小千或等千1. 5%，笛音药、粉状黑火药、含单基火药的烟火药应小于或等千3.5%。按《化工产品中水分测定的通用方法干燥减量法》(GB/T 6284)的规定执行（采取烘箱干燥或红外水分测定仪检测）。

8. pH测定烟火药的pH应为5 ~9,按《化学试剂pH值测定通则》(GB/T 9724)的规定执行。

9.烟花爆竹药剂感度的影响因素烟花爆竹药剂感度的影响因素主要是温度和杂质。

(1)温度。药剂温度升高，各种感度毫无例外地会增高，当温度接近药剂的爆发点时，很小的外界作用就可以引起爆炸。如黑火药，随温度的上升敏感度也随之提高，40 °C以上时，黑火药对任何外界冲击作用都很敏感。

(2)杂质。药剂中掺有惰性物质，感度会发生巨大变化，杂质主要影响药剂的机械感度。不同的杂质对药剂感度有着不同的影响。提高感度的杂质为敏化剂，减低感度的杂质为钝化剂。

（二）烟花爆竹、烟火药生产的安全措施

1.烟火药制造（裸药效果件制作）过程中的防火防爆措施烟火药制造、裸药效果件制作的各工序应分别在单独工房内进行；除造粒和制开包（球）药外，电动机械制造（作）烟火药及裸药效果件，在机械运转时，人与机械间应有防护设施隔离。

(1)烟火药的原材料应符合有关原材料质量标准要求。

(2)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；粉碎前应对设备和工具进行全面检查，并认真清除粉尘；粉碎前后应筛选除去杂质；严禁将氧化剂和还原剂混合粉碎筛选；粉碎筛选过一种原材料后的机械、工具、工房应经清扫（洗）、擦拭干净才能粉碎筛选另一种原材料；高感度的材料应专机粉碎；不应用粉碎氧化剂的设备粉碎还原剂，或用粉碎还原剂的设备粉碎氧化剂。粉碎时应保持通风并防止粉

尘浓度过高。

(3)原材料称量，每栋工房定员1人，定最200 kg。称量氧化剂、还原剂，应分别使用取料工具和计量器具，称好的氧化剂应与还原剂及其他原材料分别盛装，装入容器后应立即标识。

(4)烟火药各成分混合宜采用转鼓等机械设备，每栋工房定机l台，定员l人；手工混药，每栋工房定员1人。

(5)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黄进行二元混合。

(6)进行二元或三元黑火药混合的球磨机与药物接触的部分不应使用铁制部件，可用黄铜、杂木、楠竹和皮革及导电橡胶等材料制成。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，不应使用易产生火花（铁质）和静电积累（塑料）材质。

(7)含氯酸盐等高感度药物的混合，应有专用工房，并使用专用工具。

(8)每栋工房药物混合定量应符合表4 -18的规定。多种烟火药混合，每次限量取表4 -18中该若干种烟火药限量的平均值。表4 -18药物混合定量表定量／kg序号烟火药类别烟火药种别手工机械黑火药8 2001硝酸盐烟火药20（干法）含金属粉烟火药5100（湿法）含铝渣、钦粉、笛音剂的烟火药、爆炸药3 102高氯酸盐烟火药光色药、引燃药5 10烟雾药、过火药8 203氯酸盐烟火药引火线药3 10（干法）100（湿法）摩擦药0.5（湿法）4其他烟火药响珠烟火药等5 10注：表中未注明湿法的均为干法混合。

(9)不应使用球磨机混合氯酸盐烟火药等高感度药物；摩擦药的混合，应将氧化剂、还原剂分别用水润湿后方可混合，混合后的烟火药应保持湿度；不应使用干法和机械法混合摩擦药；每次药物混合后，宜采用竹、木、纸等不易产生静电的材质容器盛装，及时送入下道工序或药物中转库存放，并立即标识；混合药（除黑火药外）应及时用于制作产品或效果件，湿药应即混即用，保持湿度，防止发热；干药在中转库的停滞时间小千或等于24 h；采用湿法配制含铝、铝镁合金等活性金属粉末的烟火药时，应及时做好通风散热处理。

(10)烟火药调湿，每栋工房定员1人，每栋工房的定量：使用水溶剂调湿硝酸盐烟火药100 kg,含氯酸盐或使用易燃有机溶剂（如二硫化碳、酒精、丙酮、油漆）作黏合剂

第四章防火防爆安全技术的药物（如擦火头药、擦地炮药）3 kg,其他药物15 kg;调制湿药使用的溶剂和黏合剂pH应为5 ~8。

(11)药粒、开包炸药制作。电动机械造粒或制药，每栋工房定机l台，定员1人，定最（干法5 kg，湿法20 kg)；手工造粒或制药，每栋工房定员1人，定量5 kg；造粒或制药前应用相应溶剂湿润药罐内壁，造粒或制药后应用相应溶剂清洗药罐内壁；机械运转过程中，药物温度急剧上升时应及时停机处理；药粒的筛选分级应在药粒未干之前进行，每栋工房定员1人，定量（干法5 kg,湿法20 kg)。

(12)制作药柱应采用湿药筑压，定量按表4 -18中限量的1 /2计算；机械压药，每栋工房定机1台，定员2人，人机隔离操作；手工模具压药，每栋工房定员1人；措药柱、药柱醮（装）药，每栋工房定员2人，定量5 kg;制药块（片）应采用湿药切割，每栋工房定员1人，定量2 kg。

(13)制成的湿效果件应摊开放置，摊开厚度小于或等于1. 5 cm（效果件直径大于

0. 75 cm时，其摊开厚度小于或等于效果件直径的2倍）。

(14)粒状黑火药和其他烟火药（雷酸银）制作应按《烟花爆竹作业安全技术规程》(GB 11652)中的规定执行。

(15)药物干燥应采用日光、热水（溶液）、低压热蒸汽、热风干燥或自然惊干，不应用明火直接烘烤药物；药物干燥时要控制药最、温度；药物在干燥散热时，不应翻动和收取，应冷却至室温时收取，如另设散热间，其定员、定量、药架设置应与烘房一致并配套；散热间内不应进行收取和计量包装操作，不应堆放成箱药物；湿药和未经摊凉、散热的药物不应堆放和入库。

(16)药物计量包装应在专用工房进行，每栋工房定员1人，定量30 kg。

(17)引火线应机械制作，并在专用工房操作；机械动力装置应与制引机隔离。引火线制作定员、定量应符合表4 -19的规定。表4 -19引火线制作定员、定量表引火线种类定员／（人·栋－I)定量／（kg .台－I)干法湿法干法湿法纸引火线1 4 3 6硝酸盐引火线安全引火线（含效果引火线）1 4 6 12快速引火线2（有机溶剂）3 6纸引火线1 4 3 6高氯酸盐引火线安全引火线（含效果引火线）1 4 6 12快速引火线2（有机溶剂）3 6氯酸盐引火线纸引火线1 4 1 2

2.烟花爆竹产品生产过程中的防火防爆措施

(1)各工序应分别在单独专用工房进行；烟火药、黑火药、引火线、效果件及有药

半成品应设专人管理，各工序应按定量领取并登记。使用的烟火药为多种时，定量按表4 -18中限量的平均值确定；产品制作如定量小于或等于单发（枚）产品药量时，定最为单发（枚）的含药量。

(2)直接接触烟火药的工序应按规定设置防静电装置，并采取增加湿度等措施，以减少静电积累。手工直接接触烟火药的工序应使用铜、铝、木、竹等材质的工具，不应使用铁质、瓷质和不导静电的塑料、化纤材料等工具盛装、掏挖、装筑（压）烟火药；盛装烟火药时药面应不超过容器边缘。

(3)装药前应筛除效果件中的药尘（灰），除药尘（灰）应在单独工房操作。

(4) 1.1级工房，每栋工房定员1人；当隔离操作时，每栋工房定员2人，单人单间。装药每栋工房定量按表4 -18确定。

(5)砂炮手工包（装）药砂，每栋工房定员24人，每人定量0. 5 kg;砂炮机械包（装）药砂，每栋工房定机4台，每台机2人，每机定最5 kg。

(6)筑（压）药定量按表4 -18中限量的1/2确定；笛音药筑（压）药每栋工房定量，手工0. 5 kg,机械2 kg。

(7)礼花弹装球时，只能轻轻按压，合球不应猛烈碰合，合球后，不应进行强烈敲击。

(8)当筒体变形、筒体内壁不洁净或效果件变形时，按废弃物处理，不应将药物（效果件）强行装入；筑（压）药的过程中，当模具与药物难以分离时，不应强行分离，采用酒精清洗。

(9)含有较大颗粒的铝、钦、铁粉的烟火药，不应筑压。

(10)礼花弹安装外导火索和发射药盒时，不应有药粉外泄。

(11)效果内筒醮药每栋工房定员2人，单人单间，效果内简应单层摆放，每人定量15 kg;擦炮醮药每栋工房定员4人，单人单间，含药半成品应单层摆放，每人定量5 kg;摩擦类产品手工醮药每栋工房定员4人，每人定量25 g;机械葩药每栋工房定机2台，单人单间，每人定星50 g;线香类醮药（提板）每栋工房定员8人，每人定量（湿药）25 kg;电点火头手工醮药每栋工房定员8人，每人定量25 g;机械醮药每栋工房定员4人，定机4台，每人定量0. 1 kg。

(12)葩（点）药时，不应将湿药粘附在内筒外壁、摩擦类产品的非效果处；用千葩（点）药的各类药物干凅后不应对其刮、铲、撞击，应用相应的溶剂，充分溶解后清洗。

(13)有药半成品机械钻孔每栋工房定机1台，定员1人；当隔离操作时，每栋工房定机2台，单人单间；有药半成品手工钻孔每栋工房定员1人；当隔离操作时，每栋工房定员4人，单人单间。

(14)钻孔工具刃口应锋利，使用时应涂蜡擦油并交替使用，工具不符合要求时不应强行操作。

(15)裸药效果件或单个药量大于20 g的半成品，不应钻孔；单个含药量大于5g或不含黑火药、光色药的半成品不应手工钻孔。

(16)手工插引，每间定员4人，每栋工房定员16人；当单间只有1个疏散出口时，每间定员2人；每人定量0.5 kg;机械插引每栋工房定员4人，单人单间，每人定量3 kg;无药部件插、串、安引每栋工房定员24人，每人定量0. 5 kg。

第四章防火防爆安全技术

(17)封口（底）每栋工房定员2人，爆音药半成品封口（底）每人定量3 kg,其余每人定量5 kg。

(18)爆竹直接挤压封口，不应猛力敲打；含爆炸药、笛音药的半成品，不应采用筑（压）方法封口；半成品的封口应密实，防止药物外泄、受潮。

(19)手工（人力机械）结鞭，每人定最3 kg。每栋工房定员24人，每间定员4人；当单间只有1个疏散出口时，每间定员2人；动力机械结鞭，每栋工房定机6台，单机单间，每机定量6 kg,每间定员2人，带包装的机械结鞭每间定员3人。

(20)结鞭时，应除去半成品上粘附的药尘；结鞭爆竹分割工具应锋利，宜用单刃刀片。

(21)礼花弹、小礼花类糊球。手工糊球每间工房定员4人，每栋工房定员16人，每人定量15 kg;含全爆炸药的每人定量10 kg;机械糊球每栋工房定机8台，每间定机2台，每机2人，每机定量30 kg;含全爆炸药的每机定量20 kg。

(22)升空类、吐珠类、小礼花类、组合烟花类直径大于或等于3. 8 cm或单发药量大千或等千25 g的效果内筒（或球）等非裸药效果件的组装、礼花弹组装（含安引、装发射药包、串球），每栋工房定员1人，定量10 kg（含全爆炸药的定量4 kg)；当工房采用抗爆间室结构时，每栋定员2人，单人单间，每间定量10 kg（含全爆炸药的定量4 kg);直径小千3. 8 cm或单发药最小于25 g的效果内筒（或球）等非裸药效果件的组装每栋定员12人，每间定员2人，每人定量12 kg（含全爆炸药的定量7 kg)。操作时，效果内筒（或球）应单层摆放，不应堆积存放。

(23)喷花类、架子烟花类、造型玩具类、旋转类、烟雾类、旋转升空类等产品组装每栋工房定员24人，每人定量15 kg。

(24)礼花弹安装定时引线时，应使用竹、铜针轻轻刺破中心管的砂纸。

(25)包装（捎皮、封装、装箱）每栋工房定员24人；每人定量按表4 -18规定的

3.5倍执行。

(26)成品、有药半成品的干燥应在专用场所（晒场、烘房）进行；严格执行每栋工房定员、定量、热能选择、干燥方式等；产品干燥不应与药物干燥在同一晒场（烘房）进行，摩擦类产品不应与其他类产品在同一晒场（烘房）干燥。

(27)蒸汽干燥的烘房温度小千或等于75 °C,升温速度小于或等千30 °C/h,不宜采用肋形散热器。

(28)热风干燥成品，有药半成品室温小于或等于60 °C,风速小于或等千1 mis;循环风干燥应有除尘设备，除尘设备要定期清扫。

(29)干燥后的成品、有药半成品应通风散热。在干燥散热时，不应翻动和收取，应冷却至室温时收取。

（三）烟花爆竹工厂的布局和建筑安全要求

1.建筑物危险等级《烟花爆竹工程设计安全标准》(GB 50161)明确了危险性建筑物的危险等级，应按下列规定划分为1. 1级、1. 3级。

1. 1级建筑物，建筑物内的危险品在制造、储存、运输中具有整体爆炸危险或有进射危险，其破坏效应将波及周围。根据破坏能力划分为1. 1 -1、1. 1 -2级。其中，1. 1 -1级建

筑物为建筑物内的危险品发生爆炸事故时，其破坏能力相当千TNT的厂房和仓库；1. 1 -2级建筑物为建筑物内的危险品发生爆炸事故时，其破坏能力相当千黑火药的厂房和仓库。

1. 3级建筑物，建筑物内的危险品在制造、储存、运输中具有燃烧危险，偶尔有较小爆炸或较小进射危险，或两者兼有，但无整体爆炸危险，其破坏效应局限千本建筑物内，对周围建筑物影响较小。厂房的危险等级应由其中最危险的生产工序确定。仓库的危险等级应由其中所储存最危险的物品确定。危险品生产工序的危险等级分类应符合表4 -20的规定。危险品仓库的危险等级分类应符合表4 -21的规定。表4 -20危险品生产工序的危险等级序号危险品名称危险等级生产工序药物混合（碳酸钾与碳、硫球磨），潮药装模（或潮药包片），压药，

1. 1 -2拆模（撕片），凉片，碎片、造粒，抛光，浆药，干燥，散热，筛选，计1黑火药量包装

1. 3氧化剂（可燃物）粉碎、筛选、干燥、称料，硫、碳二成分混合

1. 1 -1药物混合，造粒，筛选／摊凉，压药，干燥／散热，计量包装2烟火药及其效果件1. 1 -2湿法混药，浆药，湿法制开球药，楷药柱（药块），湿药调制，烟雾药干燥、散热、计量包装

1. 3氧化剂（还原剂）粉碎、筛选、干燥、称料笛音药剂／爆音I. I - I药混合，装（压）药，剔残药效果件l. 3氧化剂（还原剂）粉碎、筛选、干燥、称料

1. 1 -2浆药，干法或有机溶剂湿药配制，拉线醮药，漆引／牵引／裁割，浆引，4引火线干燥／散热，绕引，定型／捆扎，切引，包装

1. 3水溶剂湿法制引、浆引、绕湿引

1. 1 -1混药及装药（白药）l. 1 -2黑火药混合装药，有机溶剂湿药调制5爆竹类

1. 3水溶剂湿药配制、空筒插引（注引），挤引／点胶，干燥（諒干），封口，点药（擦火头），擦炮吹灰，结鞭，封装，产品包装

1. 1 -1装（压）药（含裸药效果件）装（压、筑）黑火药，已装药部件钻孔，装／筑吐珠（花束），外筒封吐珠类、组合烟花类、1. 1 -2口（机械压纸片），装发射药，组装（单筒药量~25 g非裸药件或雷药＞6小礼花类（烟火效果，2g)，半成品于燥漂浮型）

1. 3空筒点尾、醮药、安引，空筒组盆串引，外筒封口（手工压纸片），组装（单筒药量<25 g非裸药件且雷药~2g)，产品包装

1. 1 -1装球7礼花弹、小礼1. 1 -2切／剖引（引线钻孔），包发射药／接快引，组装（含安引、组发射药花类（柱／球型）包、串球），点药，球干燥，散热，礼花弹产品包装（装箱）

1. 3空壳安引，敷球，组盆串引，小礼花类产品包装（装箱）

第四章防火防爆安全技术表4 -20（续）序号危险品名称危险等级生产工序

1. 1 -1装（筑、压）药

1. 1 -2黑火药装（筑、压）药／封口，已装药部件钻孔，安引（已装药），8升空类（含火箭、组装双响、旋转升空）

1. 3小火箭安引／组装，产品包装双响（二踢脚）安引、拨底、缮头、绑把、包装

1. 1 -2装（压）药、封口，已装药部件的钻孔9喷花类、架子烟花

1. 3安引，组盆串引，组装，产品包装

1. 1 -I装（筑、压）药10旋转类1. 1 -2装（筑、压）黑火药，已装药部件钻孔，压型

1. 3安引，组装（含引线、配件、旋转轴、架），包装l. l - 1装药

1. 1 -2产品点药，裹药线香产品諒干11线香类醮药线香产品干燥、散热、取针，水溶剂醮药线香产品调湿药、醮药

1. 3（提板）产品包装

1. 1 -1雷酸银药物配制12摩擦型1. 1 -2拌药砂，药物调湿，机械醮药（点药），产品干燥

1. 3包药砂，手工醮药，封装，产品包装

1. 1 -2烟球制作，装（压）药13烟雾型

1. 3烟球干燥／散热，裹烟球，钻孔，安引，组装，包装注：l.表中未列品种及加工工序，其危险等级应对照本表确定，混合包装工序的危险等级应以其中危险性最大的工序确定。

2.表中序号2、3烟火药及效果件、笛音药剂／爆音效果件为禁止销售、购买的烟火药及半成品，其生产工序应为各类烟花爆竹制造中配套所需工序。表4 -21危险品仓库的危险等级仓库名称危险等级储存的危险品名称

1. 1 -1烟火药（包括裸药效果件）、开球药药物库

1. 1 -2黑火药，单基火药（含水量不小于20%)引火线库1. 1 -2引火线礼花弹半成品，未封口含药烟花爆竹半成品

1. 1 -2己封口的A、B级烟花爆竹半成品和含爆音、笛音药的C级烟花半成品己封口架子烟花（含白药爆炸药）半成品半成品库水溶剂湿法制引的湿引火线

1. 3己封口架子烟花（不含白药爆炸药）半成品，已封口不爆音、笛音药的C级烟花半成品己封口的C、D级爆竹半成品，已封口D级烟花半成品

表4 -21（续）仓库名称危险等级储存的危险品名称礼花弹成品

1. 1 -2成品库定级为1. IG、1. 2G的烟花爆竹成品

1. 3定级为1. 3G、1. 4G、1. 4S的烟花爆竹成品.注：l．表中危险品仓库包括危险品库区的仓库和危险品生产区的中转库。

2.表中A级、B级、C级、D级成品、半成品为现行国家标准《烟花爆竹安全与质量》(GB 10631)规定的产品。

3.表中1. IG、1. 2G、1. 3G、1. 4G、1. 4S烟花爆竹成品为现行国家标准《烟花爆竹安全与质量》(GB 10631)规定的等级，并通过了规定的安全性能试验。

2.工厂布局

(1)生产、储存爆炸物品的工厂、仓库应建在远离城市的独立地带，禁止设立在城市市区和其他居民聚集的地方及风景名胜区。厂、库建筑与周围的水利设施、交通枢纽、桥梁、隧道、高压输电线路、通信线路、输油管道等重要设施的安全距离，必须符合国家有关安全规定。

(2)生产爆炸物品的工厂在总体规划和设计时，应严格按照生产性质及功能进行分区、布置，并使各分区与外部目标、各区之间保持必要的外部距离。

3.工厂平面布置l)危险品生产区的总平面布置规定

(1)同时生产烟花爆竹多个产品类别的企业，应根据生产工艺特性、产品种类分别建立生产线，并应做到分小区布置。

(2)生产线的厂（库）房的总平面布置应符合工艺流程及生产能力的要求，宜避免危险品的往返和交叉运输。

(3)危险性建筑物之间、危险性建筑物与其他建筑物之间的距离应符合内部最小允许距离的要求。

(4)同一危险等级的厂房和库房宜集中布置；计算药量大或危险性大的厂房和库房，宜布置在危险品生产区的边缘或其他有利于安全的地形处；粉尘污染比较大的厂房应布置在厂区的边缘。

(5)危险品生产厂房宜小型、分散。

(6)危险品生产厂房靠山布置时，距山脚不宜太近。当危险品生产厂房布置在山凹中时，应考虑人员的安全疏散和有害气体的扩散。

2)危险品总仓库区的总平面布置规定

(1)应根据仓库的危险等级和计算药量结合地形布置。

(2)比较危险或计算药量较大的危险品仓库，不宜布置在库区出入口的附近。

(3)危险品运输道路不应在其他防护屏障内穿行通过。

(4)不同类别仓库应考虑分区布置，同一危险等级的仓库宜集中布置，计算药量大或危险性大的仓库宜布置在总仓库区的边缘或其他有利于安全的地形处。

3)危险品生产区和危险品总仓库区的围墙设置规定

第四章防火防爆安全技术

(1)危险品生产区和危险品总仓库区应设置高度不低于2m的围墙。

(2)围墙与危险性建筑物、构筑物之间的距离宜设为12 m,且不应小千5m。

(3)围墙应为密砌墙，特殊地形设置密砌围墙有困难时，局部地段可设置刺丝围墙。

(4)危险品生产区和危险品总仓库区的绿化，宜种植阔叶树。

(5)距离危险性建筑物、构筑物外墙四周5m内宜设置防火隔离带。

4.工艺布置

(1)烟花爆竹的生产工艺宜采用机械化、自动化、自动监控等可靠的先进技术。对有燃烧、爆炸危险的作业宜采取隔离操作，并应坚持减少厂房内存药量和作业人员的原则，做到小型、分散。

(2)烟花爆竹生产应按产品类型设置生产线，生产工序的设置应符合产品生产工艺流程要求，各危险性建筑物或各生产工序的生产能力应相互匹配。

(3)有燃烧、爆炸危险的作业场所使用的设备、仪器、工器具应满足使用环境的安全要求。

(4)易燃易爆粉尘散落的工作场所应设置清洗设施，并应有充足的清洗用水。

(5)在危险品生产区内，危险品生产厂房允许最大存药量应符合现行国家标准《烟花爆竹作业安全技术规程》(GB 11652)的有关规定；危险品中转库最大存药量不应超过2天生产需要量，且单库不应超过《烟花爆竹工程设计安全标准》(GB 50161)第7. 1. 2条的规定；临时存药间或临时存药洞的最大存药量不应超过单人半天的生产需要量，且不应超过10 kg。

(6) 1. 1级、1. 3级厂房和库房（仓库）应为单层建筑，其平面宜为矩形。

(7) 1. 1级厂房应单机单栋或单人单栋独立设置，当采取抗爆间室、隔离操作时可以联建。引火线制造厂房应单间单机布置，每栋厂房连建间数不超过4间。

(8) 1.3级厂房设置应符合下列规定：

①工作间联建时应采用密实砌体墙隔开，且联建间数不应超过6间，当厂房建筑耐火等级为三级时，联建间数不应超过4间。

②机械插引厂房工作间联建间数不应超过4间，且每个工作间应为单人、单机布置。

②原料称量、氧化剂的粉碎和筛选、可燃物的粉碎和筛选，应独立设置厂房。

(9)不同危险等级的中转库应独立设置，且不得和生产厂房联建。

(10)有固定作业人员的非危险品生产厂房不得和危险品厂房联建。

(11) 1.1级厂房内不应设置除更衣室外的辅助用室，1. 3级厂房内可设置生产辅助用室（如工器具室等）。

(12)危险品生产厂房内设置临时存药间或在厂房附近设置临时存药洞时，临时存药间与操作间应采用钢筋混凝土墙或不小千370 mm的密实砌体墙隔开，临时存药洞的设置应符合《烟花爆竹工程设计安全标准》(GB 50161)的规定。

(13)危险品生产厂房内的工艺布置应便于作业人员操作、维修以及发生事故时迅速疏散。

(14)对危险品进行直接加工的岗位宜设置防护装甲、防护板或采取人机隔离、远距离操作。对于作业人员与药物直接接触的混药、造粒、装药等工序应设置防护隔离罩、隔

离板或其他个体防护装置。对有升空进射危险的生产岗位宜设置防进射措施。

(15) 1. 1级厂房的人均使用面积不宜少于9.0 m气1. 3级厂房的人均使用面积不宜少千4.5 m勹

(16)有升空进射危险的生产厂房与相邻厂房的门、窗不宜正对设置。若正对设置时，在门、窗前不大于3 .0 m处应设置拦截装置，拦截装置的宽度应大于门窗宽0.5 m（每侧），高度应超出门窗高1. 5 m,高出的1. 5 m应斜向本建筑物，倾斜角度30° ~ 45°。

(17)烟花爆竹成品、有药半成品和药剂的干燥，宜采用热水、低压蒸汽或利用日光干燥，严禁采用明火烘干。干燥场所应符合下列规定：CD干燥厂房内应设置排湿装置、感温报警装置及通风凉药设施。

②热水、低压蒸汽干燥厂房内的温度应符合现行国家标准《烟花爆竹作业安全技术规程》(GB 11652)的有关规定。

②热风干燥厂房可对没有裸露药剂的成品、半成品及无药半成品进行干燥；当对药剂和带裸露药剂的半成品采用热风干燥时，应有防止药物产生扬尘的措施。烘干温度应符合现行国家标准《烟花爆竹作业安全技术规程》( GB 11652)的有关规定。

②日光干燥应在专门的晒场进行，晒场场地要求平整。危险品晒场周围应设置防护堤，防护堤顶面应高出产品面lm。

(18)晒场宜设置凉药间或凉药厂房。当有可靠的防雨和防溅措施时，可不设凉药厂房。

(19)运输危险品的廊道应采用敞开式或半敞开式，不宜与危险品生产厂房直接相连。

(20)产品陈列室应陈列产品模型，不应陈列危险品。陈列实物时应单独建设陈列场所，并应满足《烟花爆竹工程设计安全标准》(GB 50161)的有关条款规定。

5.工厂安全距离的定义及安全距离的确定

(1)工厂安全距离的定义。烟花爆竹工厂的安全距离实际上是危险性建（构）筑物与周围建（构）筑物之间的最小允许距离，包括工厂危险品生产区内的危险性建（构）筑物与其周围村庄、公路、铁路、城镇和本厂住宅区等的外部距离，以及危险品生产区内危险性建（构）筑物之间以及危险建（构）筑物与周围其他建（构）筑物之间的内部距离。安全距离作用是：保证一旦某座危险性建（构）筑物内的爆炸品发生爆炸时，不至于使邻近的其他建（构）筑物造成严重破坏和造成人员伤亡。

(2)安全距离的确定。烟花爆竹工厂的内、外部安全距离是根据危险性建（构）筑物的计算药量、建（构）筑物的危险性等级和防护情况确定的。《烟花爆竹工程设计安全标准》(GB 50161)规定：建（构）筑物的计算药量是该建（构）筑物内所有能同时爆炸或燃烧的危险品最大药量，这里所指建（构）筑物包括厂房和仓库。确定计算药量时应注意以下几点：CD防护屏障内的危险品药量应计入该屏障内的危险性建（构）筑物的计算药量。

②危险性建（构）筑物中抗爆间室的药量可不计入危险性建（构）筑物的计算药量，但该建（构）筑物的计算药量不应小千其中一个抗爆间室内的最大药量。

②当危险性建（构）筑物内已采取分隔防护措施，危险品相互间不会引起同时爆炸

第四章防火防爆安全技术或燃烧时，计算药量可分别计算，取其最大值。《烟花爆竹作业安全技术规程》(GB 11652)对定量的定义是：在危险性场所允许存放（或滞留）的最大药物质量（含半成品、成品中的药物质量）。由以上定义可以看出，计算药量和停滞药量的规定实际上都是烟花爆竹生产建（构）筑物中暂时搁置时允许存放的最大药量。

6.生产烟花爆竹建（构）筑物的安全要求

1)一般规定

(1)各级危险性建（构）筑物的耐火等级和化学原料仓库的耐火等级除应符合《烟花爆竹工程设计安全标准》(GB 50161)规定外，均不应低于现行国家标准《建筑设计防火规范》(GB 50016)中二级耐火等级的规定。

(2)建筑面积小千20 m2的1. 1级建（构）筑物或建筑面积不超过300 m2的1. 3级建（构）筑物的耐火等级不应低于三级。

(3)危险性建（构）筑物室内梁或板中的最低净空高度不宜小于2. 8 m,并应满足正常的采光和通风要求。

(4)在危险品生产区内，当工艺要求在两个危险性建（构）筑物之间设置临时存药洞时，应符合下列规定：

①临时存药洞应镶嵌在天然山体内，存药洞门应离山体前坡脚不小于800mm。

②临时存药洞的净空尺寸：宽不大千800 mm,高不大于1000 mm,存药洞净深不大于600 mm,存药洞底宜高出存药洞外人行地面600 mm。

②临时存药洞前面宜设置平开木门。

②临时存药洞墙体可采用不小千240mm的密实砌体或钢筋混凝土墙体。

②临时存药洞上部覆土厚度不应小于500 mm,两侧墙顶覆土宽度不应小于1500 mm。

②临时存药洞内应用水泥砂浆抹面，四周有土处应采取防水及隔潮措施。药洞上部应采取排水措施。

(5)距离本厂围墙小于12 m的危险性建（构）筑物，危险性建（构）筑物面向围墙方向的外墙宜为实体墙；如设有门、窗或洞口，应采取防火措施。

2)危险品生产区危险性建（构）筑物的结构选型和构造

(1) 1.1级建（构）筑物应采用现浇钢筋混凝土框架结构或整体现浇钢筋混凝土结构，也可采用钢筋混凝土柱、梁承重结构或砌体承重结构，但应满足：

①厂房的建筑面积应小于20 m2,且操作人员不应超过1人。

②生产过程采用远距离控制且室内无人操作。

(2) 1.3级建（构）筑物应采用现浇钢筋混凝土结构，也可采用钢筋混凝土柱、梁承重结构或砌体承重结构，但应满足：

①厂房的跨度不应大于7. 5 m,长度不应大于30 m,室内净高不应大于4m,且横隔墙间距不应大于15 m。

②厂房内的横隔墙较密且间距不应大于6m。

(3)采用钢筋混凝土柱、梁承重结构的1.1级、1. 3级建（构）筑物的填充墙应为密砌实体墙，不应采用空斗墙或毛石墙；采用砌体承重结构的1. 1级、1. 3级建（构）筑物

不应采用独立砖柱承重。危险性建（构）筑物的砌体厚度不应小千240 mm,并不应采用空斗墙和毛石墙。

(4) 1. 1级、1. 3级厂房屋盖宜采用现浇钢筋混凝土屋盖，并与框架连成整体，也可采用轻型泄压屋盖，轻质泄压部分的单位面积重量不应大千0. 8 kN/m2。当采用钢筋混凝土柱、梁或砌体承重结构时，宜采用轻型泄压屋盖。当厂房采用轻质泄压屋盖时，宜采取防止成片或整块屋盖飞出伤人的措施。1. 1 - 2级黑火药生产厂房宜采用轻质易碎屋盖或轻型泄压屋盖。当1. 3级厂房采用现浇钢筋混凝土屋盖时，宜设置能泄压的门窗。

(5)有易燃、易爆粉尘的厂房，应采用外形平整、不易积尘的结构构件和构造。

(6)危险性建（构）筑物结构应加强联结。1.1级、1. 3级厂房结构构造应符合下列规定：心装配式屋盖宜在梁底或板底标高处沿外墙和内纵、横墙设置现浇钢筋混凝土闭合圈梁。

②梁与墙或柱应描固可靠，梁与圈梁应连成整体。

②围护砌体和钢筋混凝土柱之间应加强联结，纵横砌体之间也应加强联结。

②门窗洞口应采用钢筋混凝土过梁，过梁的支承长度不应小千250 mm。当门洞口大于2700 mm时宜设置钢筋混凝土门框架或门楷。

②砌体承重结构的外墙四角及单元内外墙交接处应设构造柱。

3)抗爆间室和抗爆屏院

(1)抗爆间室墙厚及屋盖应根据设计药量计算后确定，并应符合下列规定：心当设计药量不小于1 kg时，抗爆间室的墙及屋盖宜采用现浇钢筋混凝土结构，墙厚不宜小于250mm。

②当设计药量小于1 kg时，抗爆间室的墙及屋盖宜采用现浇钢筋混凝土结构，墙厚不应小于200 mm,也可采用钢板或组合钢板结构。

②当设计药量不大于5 kg且顶部泄压对邻近工作间不造成破坏时，抗爆间室屋盖可采用轻质易碎屋盖或轻质泄压屋盖。

②抗爆间室的墙高出厂房相邻屋面不应少于0. 5 m。

(2)除轻质泄压屋盖外，抗爆间室的墙（不包括轻型窗所在墙）和屋盖计算应符合下列规定：

①在设计药量爆炸空气冲击波和破片的局部作用下，不应产生震塌、飞散和穿透。

②在设计药量爆炸空气冲击波的整体作用下，允许产生一定的残余变形。抗爆间室的墙和屋盖应满足弹性或弹塑性理论的设计要求。

(3)侧面泄压的抗爆间室朝向室外的一面应设置轻型窗。窗台的高度不应高于室内地面0.4m。

(4)在抗爆间室轻型窗的外面应设置现浇钢筋混凝土抗爆屏院，并应符合《烟花爆竹工程设计安全标准》(GB 50161)的规定。

(5)危险品生产厂房中，采用抗爆间室时应符合下列规定：心抗爆间室之间或抗爆间室与相邻工作间之间不应设地沟相通。

第四章防火防爆安全技术

②输送有燃烧爆炸危险物料的管道，在未设隔火隔爆措施的条件下，不应通过或进出抗爆间室。

②当输送没有燃烧爆炸危险物料的管道必须通过或进出抗爆间室时，应在穿墙处采取密封措施。

②抗爆间室的门、操作口、观察孔和传递窗的结构应能满足抗爆及不传爆的要求。

(6)抗爆间室门的开启应与室内设备动力系统的启停进行连锁。

(7)当危险品仓库均采用抗爆间室时，可不设置抗爆屏院，结构可按不殉爆设计。

4)危险品生产区危险性建（构）筑物的安全疏散

(1)危险品生产厂房每一危险性工作间的建筑面积大于25 m2时，安全出口的数量不应少于2个。

(2)危险品生产厂房安全出口的设置应符合下列规定：

①危险品生产厂房每一危险性工作间的建筑面积不大于25 m2,且同一时间内的作业人员不超过3人时，可设1个安全出口，但应设置安全窗。当建筑面积不大于9 m2,且同一时间内的作业人员不超过2人时，也可设l个安全出口。

②安全出口应布置在建（构）筑物室外有安全通道的一侧。

②需穿过另一危险性工作间才能到达室外的出口，不应作为本工作间的安全出口。

②防护屏障内的危险性厂房的安全出口，应布置在防护屏障的开口方向或安全疏散隧道的附近。

(3)危险品生产厂房外墙上宜设置安全窗。安全窗不应计入安全出口。

(4)危险品生产厂房每一危险工作间内由最远工作点至外部出口的疏散距离应符合下列规定：心1. 1级厂房不应超过5m。@l.3级厂房不应超过8m。

(5)厂房内的主通道宽度不应小于1. 2 m;每排操作岗位间的通道宽度、工作间内的通道宽度和内门宽度不应小于1. 0 m。

(6)疏散门的设置应符合下列规定：

①应为向外开启的平开门，室内不得装插销。

②当设置门斗时，应采用外门斗，门的开启方向应与疏散方向一致。

②危险性工作间的外门口不应设置台阶，室内外地面有高差时可做成防滑坡道。

5)危险品生产区危险性建（构）筑物的建筑构造

(1)危险品生产厂房的门应采用向外开启的平开门。危险性工作间的门不应与其他房间的门直对设置，内、外门均不得设置门槛。外门口不应设置影响疏散的明沟和管线等。

(2)当危险品生产区内建（构）筑物的门窗采用玻璃时，宜采用安全玻璃。

(3)危险品生产工作间的门窗及配件应采用不产生火花的材料；对静电敏感时，工作间的门窗及配件应采取防静电措施。1. 1级厂房的门窗，应采用木质门窗，门窗的配件应采用不产生火花的材料。

(4)安全窗应符合下列规定：

①窗扇应向外平开，可开启的宽度不应小于1. 0 m;当采用双扇窗扇时，应能同时开启，且不得设置中挺。

②）窗扇的高度不应小于1. 5 m。

②窗台的高度不应高出室内地面0.5 m。

②）窗扇不宜设插销。

②双层安全窗的窗扇，应能同时向外开启。

(5)危险性工作间的地面应符合现行国家标准《建筑地面设计规范》(GB 50037)的有关要求，并应符合下列规定：

①对火花能引起危险品燃烧、爆炸的工作间，应采用不发生火花的地面。

②当工作间内的危险品对撞击、摩擦特别敏感时，应采用不发生火花的柔性地面。

②当工作间内的危险品对静电作用特别敏感时，应符合现行国家标准《导（防）静电地面设计规范》(GB 50515)的规定。

②地面应平整、光滑。

(6)有易燃易爆粉尘的工作间不应设置吊顶。

(7)危险性工作间的内墙应抹灰。收集冲洗废水的排水沟，其内壁宜平整、光滑，所有凹角宜抹成圆弧，不得有裂缝，排水沟的坡度不宜小于1%。

6)危险品总仓库区危险品仓库的建筑结构

(1)危险品仓库应根据当地气候和存放物品的要求，采取防潮、隔热、通风、防小动物等措施。

(2)危险品仓库宜采用现浇钢筋混凝土框架结构，也可采用钢筋混凝土柱、梁承重结构或砌体承重结构且应在梁底或板底标高处沿外墙和内纵、横墙设置现浇钢筋混凝土闭合圈梁，砌体承重结构的外墙四角及单元内、外墙交接处应设构造柱。屋盖宜采用现浇钢筋混凝土屋盖，也可采用轻质泄压或轻质易碎屋盖。1. 3级仓库屋盖当采用现浇钢筋混凝土屋盖时，宜多设置门和高窗或采用轻型围护结构等。

(3)危险品仓库安全出口的设置应符合下列规定：少当仓库（或储存隔间）的建筑面积大于1 00矿或长度大千18 m时，安全出口不应少千2个。

②当仓库（或储存隔间）的建筑面积小千1 00 m2,且长度小千18 m时，可设1个安全出口。

②仓库内任一点至安全出口的距离不应大于15 m。

(4)危险品仓库门的设计应符合下列规定：心仓库的门应向外平开，门洞的宽度不宜小千1. 5 m,不得设门槛。

②当仓库设计门斗时，应采用外门斗，且内、外两层门均应向外开启。

②总仓库的门宜为双层，内层门为通风用门，外层门为防火门，两层门均应向外开启。

(5)危险品总仓库的窗宜设可开启的高窗，并应配置铁栅和金属网。在勒脚处宜设置可开关的活动百叶窗或带活动防护板的固定百叶窗。

(6)危险品仓库的地面应符合《烟花爆竹工程设计安全标准》(GB 50161)第8.5.5

第四章防火防爆安全技术条规定。当危险品巳装箱并不在库内开箱时，可采用一般地面。

7)通廊和隧道

(1)危险品运输通廊设计应符合下列规定：CD通廊的承重及围护结构宜采用不燃烧体。

②通廊宜采用钢筋混凝土柱或符合防火要求的钢柱承重，其耐火等级应与连接的危险性建（构）筑物一致。

②运输中有可能撒落药粉的通廊，其地面面层应与连接的危险性建（构）筑物地面面层相一致。

(2)防护屏障的隧道应采用钢筋混凝土结构。运输中有可能撒落药粉的隧道地面，应采用不发生火花地面，且不应设置台阶。

（四）烟花爆竹工厂电气安全要求

1.电气设备防爆《烟花爆竹工程设计安全标准》(GB 50161)将危险场所划分为FO、Fl、F2三类，并应符合下列规定：FO类，经常或长期存在能形成爆炸危险的黑火药、烟火药及其粉尘的危险场所。Fl类，在正常运行时可能形成爆炸危险的黑火药、烟火药及其粉尘的危险场所。F2类，在正常运行时能形成火灾危险，而爆炸危险性极小的危险品及粉尘的危险场所。各类危险场所均以工作间（或建筑物）为单位。

(1)危险场所电气设备应符合下列规定：CD正常运行和操作时，可能产生电火花或高温的电气设备应安装在无危险或危险性较小的场所。

②危险场所内采用的防爆电气设备应符合现行国家标准《爆炸性环境》(GB 3836)的有关规定。

②危险场所采用的接线盒、绕性连接管等管件配件的选型应与该危险场所电气设备防爆等级一致。

②危险场所电动机的电气设计应符合现行国家标准《通用用电设备配电设计规范》(GB 50055)的有关规定。

②危险场所不宜设置接插装置。当确需设置时，应选择相应防爆型、插座与插销带连锁保护装置，并应满足断电后插销才能插入或拔出的要求。

②电点火头等需要防止电磁辐射危害的场所、涉裸药的危险场所，不应安装、使用无线电遥控设备和无线电通信设备。

(2)危险场所采用非防爆电气设备隔墙传动时，应符合下列规定：CD安装电气设备的工作间应采用不燃烧体密实墙与危险场所隔开，隔墙上不应设门、窗、洞口。

②传动轴通过隔墙处的孔洞必须采用填料函封堵或有同等效果的密封措施。

②安装电气设备工作间的门应设在外墙上或通向非危险场所，且门应向室外或非危险场所开启。

(3) FO类危险场所不应安装电气设备。当确有必要时，可设置Da或Ga级、IP65检测仪表且电气设备允许最高表面温度，单基火药场所不应超过85 °C,其他场所不应超过100 °C。

(4) FO类危险场所的室外照明设备应符合下列规定：

①干法生产黑火药的FO区，应在距离外墙3m以上设置不低千Db或Gb线、IP65的投光灯进行照明。

②除本条第心款规定的FO区外，应选用不低于Db或Gb级、IP65、最高表面温度不超过135 °C的灯具，且应安装在不可开启的窗户外。门灯及安装在外墙外侧的开关、配电箱等的选型应与灯具防爆要求相同。

(5) Fl类危险场所电气设备的选型应符合下列规定：心电气设备应选用不低于Db或Gb级、IP65的产品，且允许最高表面温度单基火药场所不应超过100 °C外，其他场所不应超过135 °C。

②门灯及安装在外墙外侧的开关应选用不低千De或Ge级、IP54的产品，且单基火药场所允许最高表面温度不应超过100气，其他场所允许最高表面温度不应超过135 °C。

(6) F2类危险场所电气设备、门灯及安装在外墙外侧的开关应选用不低千De或Ge级、IP54的产品，且单基火药场所允许最高表面温度不应超过100 °C,其他场所允许最高表面温度不应超过135℃。

2.防雷与接地

(1)危险性建（构）筑物应采取防雷措施。防雷设计应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》(GB 50057)和《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB 50343)的有关规定，并应符合《烟花爆竹工程设计安全标准》(GB 50161)的规定。

(2)变电所引至危险性建（构）筑物的低压供电系统宜采用TN - C - S接地形式，从建（构）筑物内总配电箱开始引出的配电线路和分支线路必须采用TN-S系统。

(3)危险性建（构）筑物内电气设备的工作接地、保护接地、防雷电感应等接地、防静电接地、信息系统接地等应共用接地装置，接地电阻值应取其中最小值。

(4)危险性建（构）筑物内穿电线的钢管、电缆的金属外皮、建（构）筑物钢筋、除输送危险物质外的金属管道等设施均应等电位联结。

(5)危险性建（构）筑物总配电箱内应设置电涌保护器。

(6)当危险场所设有多台需要接地的设备且位置分散时，工作间内应设置构成闭合回路的接地干线。接地体宜沿建（构）筑物墙外埋地敷设，并应构成闭合回路，且每隔18 ~24 m室内与室外连接一次，每个建（构）筑物的连接不应少千2处。

(7)架空敷设的金属管道应在进、出建（构）筑物处与防雷电感应的接地装置相连接。距离建（构）筑物100 m内的金属管道应每隔25 m左右接地一次，其冲击接地电阻不应大于2011。埋地或地沟内敷设的金属管道在进出建（构）筑物处亦应与防雷电感应的接地装置相连。

(8)平行敷设的金属管道，当其净距小于100 mm时，应每隔小于25 m的间距用金属线跨接一次；当交叉净距小千100 mm时，其交叉处应跨接。

3.防静电

第四章防火防爆安全技术

(1)危险场所中可导电的金属设备、金属管道、金属支架及金属导体均应进行直接静电接地。

(2)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。

(3)危险场所中不能或不宜直接接地的金属设备、装置等，应通过防静电材料间接接地。

(4)危险场所应采用导静电地面、工作台面，其静电泄漏电阻值应控制在0. 05 ~ 1. 0MO。危险品中转库和药物仓库应采用防静电地面，其电阻值应控制在0. 05 ~ 10000 MO。

(5)当危险品生产厂房的空气相对湿度低千60 %，且黑火药生产厂房的空气相对湿度低于65％时，应采取空气增湿措施。

(6)危险场所不应使用静电非导体材料制作的工装器具时，当确需使用时，应对其进行导静电处理，使其静电泄漏电阻值符合要求。

(7)黑火药、烟火药生产危险场所入口处的外墙外侧应设置人体静电释放装置，并应与建（构）筑物接地装置连接在一处。

4.通信

(1)危险品生产区和危险品总仓库区的值班室应设置能直接报警的固定电话。

(2)危险场所内的通信及电缆应符合《烟花爆竹工程设计安全标准》(GB 50161)中

13.6.2的有关规定。

（五）烟花爆竹及其原料储存和运输安全要求

1.危险品储存

(1)危险品的储存应符合现行国家标准《烟花爆竹作业安全技术规程》(GB 11652)有关储存的规定。

(2)库房（仓库）危险品的存药量和建设规模应符合下列规定：CD危险品生产区内，1. 1级中转库单库存药量不应超过500 kg, 1. 3级中转库单库存药量不应超过1000 kg。

②危险品总仓库区内，1. 1级成品仓库单库存药量不宜超过10000 kg, 1. 3级成品仓库单库存药最不宜超过20000 kg;烟火药、黑火药、引火线仓库单库存药量不宜超过5000 kg。

②危险品总仓库区内，1. 1级成品仓库单栋建筑面积不宜超过500 m气1. 3级成品仓库单栋建筑面积不宜超过1000 m2 ,每个防火区面积不超过500 m2 ,烟火药、黑火药、引火线仓库单栋建筑面积不宜超过100 m2 o

(3)库房（仓库）内危险品的堆放应符合下列规定：

①危险品堆跺间应留有检查、清点、装运的通道。堆跺之间的距离不宜小千0. 7 m,堆跺距内墙壁距离不宜少千0.45 m;搬运通道的宽度不宜小于1. 5 m。

②烟火药、黑火药堆跺的高度不应超过1. 0 m;半成品与未成箱成品堆跺的高度不应超过1. 5 m;成箱成品堆跺的高度不应超过2.5 m。

2.危险品运输

(1)危险品的运输宜采用符合安全要求并带有防火罩的汽车运输；厂内运输可采用符合安全要求的手推车运输，厂房之间的运输也可采用人工提送的方式。不宜采用三轮车

运输，严禁用畜力车、翻斗车和各种挂车运输。

(2)危险品生产区运输危险品的主干道中心线与各级危险性建（构）筑物的距离应符合下列规定：

①距1. 1级建（构）筑物不宜小于20 m,有防护屏障时可不小千12 m。

②距1. 3级建（构）筑物不宜小于12 m；距实墙面可不小千6m。

②运输裸露危险品的道路中心线距有明火或散发火星的建构筑物不应小千35 m。

(3)危险品总仓库区运输危险品的主干道中心线与各级危险性建（构）筑物的距离不应小千10 m。

(4)危险品生产区和危险品总仓库区内汽车运输危险品的主干道纵坡不宜大千6 %;手推车运输危险品的道路纵坡不宜大千2%。

(5)机动车不应直接进入1. 1级和1. 3级建（构）筑物内，装卸作业宜在各级危险性建（构）筑物门前不小于2. 5 m处进行。

(6)人工提送危险品时，宜设专用人行道，道路纵坡不宜大于8 %，路面应平整，且不应设有台阶。

三、烟花爆竹安全生产技术条件

(1)烟花爆竹生产企业生产设施应当符合以下安全生产条件：

①具有与生产规模、产品品种相适应并符合安全生产要求的生产厂房和储存仓库。

②生产厂房、储存仓库、燃放试验场的内外部安全距离和厂房布局、建筑结构、生产工艺布置、安全疏散条件、消防设施以及防爆、防雷、防静电等安全设施符合《烟花爆竹工程设计安全规范》(GB 50161)的要求。

②危险品生产区与办公区（生活区）、有火源区与禁火区、生产车间与仓库（中转库或收发室）、危险工序与普通工序应当分离。

②不得改变工厂设计方案规定的厂房、仓库的功能和用途。

②工房按规定的用途进行标识。

②生产厂房和仓库的周边应有相应的防火隔离措施。

②生产区域有明显的安全警示标志和警示标语，危险工序现场应牢固张贴安全管理制度和操作规程。

②具有保证安全生产和产品质量的设备、仪器和工艺装备。

②用千加工药物或与药物接触的设备应符合《烟花爆竹工程设计安全标准》(GB 50161)的要求。叨电器设备及机械加工设备中的电器部分应符合《烟花爆竹工程设计安全标准》(GB 50161)的要求。

②机械制造含高氯酸盐引火线的每栋工房内不得超过2台机组，制造硝酸盐引火线的每栋工房内不得超过4台机组，机组间应当用实墙隔离，每栋工房定员1人；其他工序（如机械造粒、混合、压药、筑药等直接机械加工药物工序）每栋工房内不得超过1台机组。

②特种设备应定期检验并符合有关法律法规、国家标准和行业规定的条件。

第四章防火防爆安全技术

②严禁在危险场所架设临时性电气设施。

(2)烟花爆竹工厂设计和厂址、厂房、储存仓库等设施的设计与测绘应当符合下列条件：

①由具有相应资质的专业机构承担设计和测绘工作。

②专业机构提供的文件、图样、技术资料等应符合国家有关法律、法规和国家标准、行业标准的要求。

②设计图样和测绘图样应有设计单位、测绘单位及其设计人员、技术人员和审核单位及审核人的签章。

(3)烟花爆竹生产企业工厂周边安全防护距离应符合国家有关规定。

(4)烟花爆竹生产企业应当采取下列职业危害预防措施：

①为从业人员配备符合国家标准或行业标准的劳动防护用品。

②对重大危险源进行检测、评估，采取监控措施。

②为从业人员定期进行健康检查。

②在安全区内设立独立的操作人员更衣室。

(5)烟花爆竹生产企业应当依法进行安全评价。

(6)烟花爆竹生产企业应当建立生产安全事故应急救援组织，制定事故应急预案，配备应急救援人员和必要的应急救援器材和设备。

(7)烟花爆竹生产企业在建设、生产和经营中，应当符合相应的标准和规范，如《烟花爆竹工程设计安全标准》(GB 50161)、《烟花爆竹作业安全技术规程》(GB 11652)、《烟花爆竹安全与质量》(GB 10631)、《建筑设计防火规范》(GB 50016)、《建筑物防雷设计规范》(GB 50057)等国家标准、行业标准规定的其他条件。

四、烟花爆竹行业安全规范与技术标准

（一）烟花爆竹安全与质量《烟花爆竹安全与质量》(GB 10631)规定了烟花爆（炮）竹产品分类、通用安全技术质量要求、检验方法和检验规则，还规定了产品的标志、包装、运输和储存要求。引用标准包括《烟花爆竹抽样检查规则》(GB/T 10632)等。为进一步提高烟花爆竹安全与质量，国家颁布了一些新的标准：《烟花爆竹组合烟花》(GB 19593)。《化工产品中水分测定的通用方法干燥减量法》(GB/T 6284)。《化学试剂pH值测定通则》(GB/T 9724)。《烟花爆竹黑火药爆竹（爆竹类产品）》（GB 21552)。《烟花爆竹双响（升空类产品）》（GB 21555)。《烟花爆竹火箭（升空类产品）》（GB 21553)。《烟花爆竹标志》(GB 24426)。《烟花爆竹用纸》(GB/T 22928)。《烟花爆竹检验规程》(GB/ T 22810)。《烟花爆竹安全性能检测规程》(GB/ T 22809)。

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《烟花爆竹工程设计安全标准》(GB 50161)。《烟花爆竹作业安全技术规程》(GB 11652)。《建筑物防雷设计规范》(GB 50057)。《通用用电设备配电设计规范》(GB 50055)。《建筑地面设计规范》(GB 50037)。《建筑设计防火规范》(GB 50016)。针对烟花爆竹行业的生产现状，减少或杜绝安全事故的发生，除了国家颁布的标准和规范外，原国家安全生产监督管理总局和应急管理部颁布了一些标准与规范：《烟花爆竹企业安全监控系统通用技术条件》(AQ 4101)。《烟花爆竹流向登记通用规范》(AQ 4102)。《烟花爆竹烟火药认定方法》(AQ 4103)。《烟花爆竹烟火药安全性指标及测定方法》(AQ 4104)。《烟花爆竹机械引线机》(AQ 4108)。《烟花爆竹机械爆竹插引机》(AQ 4109)。《烟花爆竹机械结鞭机》(AQ4110)。《烟花爆竹作业场所机械电器安全规范》(AQ 4111)。《烟花爆竹出厂包装检验规程》(AQ 4112)。《烟花爆竹企业安全评价规范》(AQ 4113)。《烟花爆竹安全生产标志》(AQ 4114)。《礼花弹生产安全条件》(AQ 4121)。《烟花爆竹烟火药吸湿率测定方法》(AQ/T 4122)。《烟花爆竹烟火药火焰感度测定方法》(AQ/T 4123)。《烟花爆竹烟火药危险性分类定级方法》(AQ/T 4124)。《烟花爆竹单基火药安全要求》(AQ 4125)。《烟花爆竹零售店（点）安全技术规范》(AQ 4128)。《烟花爆竹重大危险源辨识》(AQ4131)。

（二）烟花爆竹作业安全技术规范《烟花爆竹作业安全技术规程》(GB 11652)规定了烟花爆竹生产和经营企业在烟花爆竹生产、研制、储存、装卸、企业内运输、燃放试验及危险性废弃物处置过程中的作业安全技术要求。第四节民用爆炸物品安全技术

一、民用爆炸物品生产安全基础知识民用爆炸物品是用于非军事目的、列入《民用爆炸物品品名表》的各类火药、炸药及其制品和雷管、导火索等点火、起爆器材。

（一）民用爆炸物品的分类

第四章防火防爆安全技术民用爆炸物品是广泛用于矿山、开山辟路、水利工程、地质探矿和爆炸加工等许多工业领域的重要消耗物品。但是，由于这类物品本身存在着燃烧爆炸特性，在生产、储运、经营、使用、销毁等过程中存在火灾爆炸危险性，因而以防火防爆为主要内容的安全生产工作具有特殊的重要性。民用爆炸物品包括工业炸药(27类）、工业雷管( 10类）、工业索类火工品(5类）、其他民用爆炸品(5类）、原材料(12类）。

1.工业炸药如乳化炸药、按梯类炸药、膨化硝按炸药、水胶炸药及其他炸药制品等。

2.工业雷管如工业电雷管、磁电雷管、电子雷管、导爆管雷管、继爆管等。

3.工业索类火工品如工业导火索、工业导爆索、切割索、塑料导爆管、引火线。

4.其他民用爆炸品如安全气囊用点火具、特殊用途烟火制品、海上救生烟火信号等。5 .原材料如梯恩梯(TNT)、工业黑索今(RDX )、民用推进剂、太安(PETN)、黑火药、起爆药、硝酸按等。

（二）民用爆炸物品的火灾爆炸危险因素由千民用爆炸物品种类繁多，不同类别和品种的爆炸物品在生产、储存、运输和使用过程中的危险因素不尽相同，因而不能分门别类加以阐述。这里仅以乳化炸药的生产为例，说明民用爆炸物品生产的火灾爆炸危险性。乳化炸药是将水相和油相生产物料在高速的运转和强剪切力作用下，借助乳化剂的乳化作用而形成乳化基质，再经过敏化剂敏化得到的一种油包水型的爆炸性物质。乳化炸药的生产工艺可以简单概括为以下几个步骤：油相制备，水相制备，乳化，敏化，装药包装。制药所用的原材料和辅助材料，如硝酸按、复合蜡（含乳化剂）等都具有易燃易爆性；乳化设备中有高速转动摩擦的部件，装药机含有各种输送泵。因此，乳化炸药生产线存在着火灾爆炸的危险。乳化炸药生产的火灾爆炸危险因素主要来自物质危险性，如生产过程中的高温、撞击摩擦、电气和静电火花、雷电引起的危险性。乳化炸药生产原料或成品在储存和运输中存在以下危险因素：

(1)硝酸按储存过程中会发生自然分解，放出热量。当环境具备一定的条件时热量聚集，当温度达到爆发点时引起硝酸按燃烧或爆炸。

(2)油相材料都是易燃危险品，储存时遇到高温、氧化剂等，易发生燃烧而引起燃烧事故。

(3)乳化炸药的运输可能发生翻车、撞车、坠落、碰撞及摩擦等险情，会引起乳化炸药的燃烧或爆炸。

（三）民用爆炸物品基本安全知识

1.炸药燃烧及爆炸特征

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l)炸药燃烧的特性

(1)能量特征。它是标志炸药做功能力的参量，一般是指1 kg炸药燃烧时气体产物所做的功。

(2)燃烧特性。它标志炸药能量释放的能力，主要取决千炸药的燃烧速率和燃烧表面积。燃烧速率与炸药的组成和物理结构有关，还随初始温度和工作压力的升高而增大。加入增速剂、嵌入金属丝或将炸药制成多孔状，均可提高燃烧速率。加入降速剂，可降低燃烧速率。燃烧表面积主要取决千炸药的几何形状、尺寸和对表面的处理情况。

(3)力学特性。它是指炸药要具有相应的强度，满足在高温下保持不变形、低温下不变脆，能承受在使用时可能出现的各种力的作用，以保证稳定燃烧。

(4)安定性。它是指炸药必须在长期储存中保持其物理化学性质的相对稳定。为改善炸药的安定性，一般在炸药中加入少量的化学安定剂，如二苯胺等。

(5)安全性。由于炸药在特定的条件下能发生爆轰，所以要求在配方设计时必须考虑炸药在生产、使用和运输过程中安全可靠。

2)炸药爆炸特征炸药的爆炸是一种化学过程，但与一般的化学反应过程相比，具有三大特征：

(1)反应过程的放热性。在炸药的爆炸变化过程中，炸药的化学能转变成热能。热的释放是爆炸变化过程的发生和自行传播的必要条件。爆炸变化过程所放出的热最称为爆炸热（或爆热），常用炸药的爆热在3700 ~ 7500 kJ/kg。

(2)反应过程的高速度。炸药中氧化剂和还原剂事先充分混合和接近，许多炸药的氧化剂和还原剂共存于一个分子内，能够发生快速的逐层传递的化学反应，使爆炸过程以极快的速度进行，通常为每秒几百米或几千米。

(3)反应生成物必定含有大量的气态物质。

2.民用爆炸品的燃烧爆炸敏感度及其影响因素l)起爆器材、工业炸药的燃烧爆炸敏感度热、电、光、冲击波、机械摩擦和撞击等外界作用可激发民用爆炸品发生爆炸。民用爆炸品在外界作用下引起燃烧和爆炸的难易程度称为民用爆炸品的敏感程度，简称民用爆炸品的感度。民用爆炸品有各种不同的感度，一般有火焰感度、热感度、机械感度（撞击感度、摩擦感度、针刺感度）、电感度（交直流电感度、静电感度、射频感度）、光感度（可见光感度、激光感度）、冲击波感度、爆轰感度。起爆药最容易受外界能量激发而发生爆炸，并能极迅速地形成爆轰。工业炸药属猛炸药，这类炸药在一定的外界激发冲量作用下能引起爆轰。

2)民用爆炸品爆炸影响因素影响民用爆炸品爆炸的因素很多，主要有炸药的性质、装药的临界尺寸、炸药层的厚度和密度、炸药的杂质及含量、周围介质的气体压力和壳体的密封、环境温度和湿度等。

3.爆炸冲击波的破坏作用和防护措施l)爆炸冲击波的破坏作用爆炸所产生的空气冲击波的初始压力（波面压力）可达100 MPa以上。其峰值超压

第四章防火防爆安全技术达到一定值时，对建（构）筑物、人身及其他各种有生力量（动物等）构成一定程度的破坏或损伤。

2)防护措施

(1)生产、储存民用爆炸物品的工厂、仓库应建在远离城市的独立地带，禁止设立在城市市区和其他居民聚集的地方及风景名胜区。生产、储存民用爆炸物品的工厂、仓库建筑与周围的水利设施、交通枢纽、桥梁、隧道、高压输电线路、通信线路、输油管道等重要设施的安全距离，必须符合《民用爆炸物品工程设计安全标准》(GB 50089)等标准规定。

(2)生产爆炸物品的工厂在总体规划和设计时，应严格按照生产性质及功能进行分区、布置，并使各分区与外部目标、各区之间保持必要的外部距离。

3)工厂平面布置

(1)主厂区内应根据工艺流程、生产特性，在选定的区域范围内，充分利用有利安全的自然地形，按危险与非危险分开原则，加以区划、布置。主厂区应布置在非危险区的下风侧。

(2)总仓库区应远离工厂住宅区和城市等目标，有条件最好布置在单独的山沟或其他有利地形处。

(3)销毁场所应选择在有利的自然地形，如山沟、丘陵、河滩等地，在满足安全距离的条件下，确定销毁场地和有关建筑的位置。

4)安全距离为保证爆炸事故发生后产生的冲击波对建（构）筑物等的破坏不超过规定的破坏标准，危险品生产区、总仓库区、销毁场等区域内的建筑物应留有足够的安全距离，称为内部安全距离。危险品生产区、总仓库区、销毁场等与该区域外的村庄、居民建筑、工厂、城镇、运输线路、输电线路等必须保持足够的安全防护距离，称为外部安全距离。

5)工艺布置

(1)在生产工艺方面应尽量采用新技术，实现机械化、自动化、连续化、遥控化，做到人机隔离、远距离操作，并应减少厂房的计算药量和操作人员。

(2)在生产工艺流程中，需区分开危险生产工序与非危险生产工序，且宜分别设置厂房。

(3)在厂房内工艺布置时，宜将危险生产工序布置在一端，接着布置危险较低的生产工序。危险生产工序的一端宜位千行人稀少的偏僻地段。危险品暂存间亦宜布置在地处偏僻的一端。

(4)危险品生产厂房和库房在平面上宜布置成简单的矩形，不宜设计成复杂的凹型、L型等。

(5)危险品生产厂房库房要充分考虑人员的紧急疏散问题。

(6)有泄爆要求的工艺设备，在布置时应使其泄爆方向不直接对着其他建筑物或主要道路。

(7)抗爆间的设置要符合《民用爆炸物品工程设计安全标准》(GB 50089)的要求。

6)电气设备防爆

(1)对于FO区场所，即炸药、起爆药、火工品的储存场所，制造加工、储存场所，

不应安装电气设备。电气照明采用安装在建筑外墙的壁龛灯或装在室外的投光灯。

(2)对千Fl区场所，即起爆药、火工品制造的场所，电气设备表面温度不得超过允许表面温度（有140℃、100 °C等），且符合防爆电气设备的有关规定：应优先采用尘密结构型、II类B级隔爆型、本质安全型、增安型（仅限于灯类及控制按钮）。当生产设备采用电力传动时，电动机应安装在无危险场所，采取隔墙传动。

(3)对于F2区场所，即理化分析成品试验站，选用密封型、防水防尘型设备。

7)防雷电措施对于危险品的生产和储存的爆炸危险性建筑物，应按相应的防雷类别（一类、二类），采取防直击雷、防雷电感应、防雷电波侵入和防雷击电磁脉冲的措施，实施总等电位联结，以减少和预防雷电危害。

8)防静电措施为防止静电火花引起危险品燃烧爆炸事故的发生，应按照静电危险环境的级别(EA、EB、EC)控制静电危害，并采取直接和间接静电接地措施，部分危险场所应采用防静电措施。

9)消防雨淋系统灭火火炸药燃速极快，在数秒内就能造成难以扑救的火灾及爆炸事故，所以，在火炸药生产工房，需采用消防灭火系统装置。消防雨淋系统主要由探测系统及雨淋管网组成。

10)火灾报警系统火灾报警系统是根据火灾酝酿期和发展期陆续出现的烟、热流、火光、气味等火灾信息，通过感温报警器、感烟器、光电报警器等，发出声、光警报，及早发现，采取灭火措施。火灾自动报警系统是由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置，以及具有其他辅助功能的装置所组成的火灾报警系统。它能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位，记录火灾发生的时间。

4.预防燃烧爆炸事故的主要措施

(1)民用爆炸物品的生产工艺技术应是成熟、可靠或经过技术鉴定的。

(2)凡从事民用爆炸物品生产、储存的企业，应制定能指导正常生产作业的工艺技术规程和安全操作规程。

(3)可能引起燃烧爆炸事故的机械化作业，应根据危险程度设置自动报警、自动停机、自动泄爆、应急等安全措施。

(4)所有与危险品接触的设备、器具、仪表应相容。

(5)有危及生产安全的专用设备应按有关规定进入目录管理。

(6)预防炸药生产中混入杂质。

(7)在生产、储存、运输时，不允许使用明火，不得接触明火或表面高温物。特殊情况需要使用时，在工艺资料中应做出明确说明，并应限制在一定的安全范围内，且遵守用火细则。

(8)在生产、储存、运输等过程中，要防止摩擦和撞击。

(9)要有防止静电产生和积累的措施。

第四章防火防爆安全技术

(10)火炸药生产厂房内的所有电气设备都应采用防爆电气设备，所有设施都应满足防爆要求。

(11)生产、储存工房均应设置避雷设施。

(12)要及时预防机械和设备故障。

(13)生产用设备在停工检修时，要彻底清理残存的炸药；需要气焊时，应采用相应的安全措施。

二、民用爆炸物品安全生产技术要求

(1)民用爆炸物品生产企业生产设施应当符合以下安全生产条件：

①具有与生产规模、产品品种相适应并符合《民用爆炸物品工程设计安全标准》(GB 50089)要求的生产厂房和储存仓库。

②生产厂房、储存仓库、性能试验场的内外部安全距离和厂房布局、建筑结构、生产工艺布置、安全疏散条件、消防设施以及防爆、防雷、防静电等安全设施符合《民用爆炸物品工程设计安全标准》(GB 50089)的要求。

②生产区域应有明显的安全警示标志或警示标语，危险工序现场应牢固张贴安全管理制度和操作规程。

②具有保证安全生产和产品质量的设备、仪器和工艺装备。

②电气设备及机械加工设备中的电气部分应符合《民用爆炸物品工程设计安全标准》(GB 50089)的要求。

②特种设备应定期检验并符合有关法律法规、国家标准和行业标准规定的条件。

(2)民用爆炸物品工厂设计和厂址、厂房、储存仓库等设施的设计与测绘应当符合下列条件：

①由具有相应资质的专业机构承担设计和测绘工作。

②专业机构提供的文件、图样、技术资料等应符合国家有关法律、法规和国家标准、行业标准的要求。

②设计图样和测绘图样应有设计单位、测绘单位及其设计人员、技术人员和审核单位及审核人的签章。

(3)民用爆炸物品生产企业工厂周边安全距离应符合国家有关规定。

(4)民用爆炸物品生产企业应当采取下列职业危害预防措施：

①为从业人员配备符合国家标准或行业标准的劳动防护用品。

②对重大危险源进行检测、评估，采取监控措施。

②为从业人员定期进行健康检查。

(5)民用爆炸物品生产企业应当依法进行安全评价。

(6)民用爆炸物品生产企业在建设、生产和经营中，应当符合相应的标准和规范，如《民用爆炸物品工程设计安全标准》(GB 50089)、《建筑设计防火规范》(GB 50016)、《建筑物防雷设计规范》(GB 50057)等国家标准、行业标准规定的其他条件。如《民用爆炸物品工程设计安全标准》(GB 50089)中要求：

(1)为防止和减少生产安全事故，保障人民群众生命和财产安全，促进经济建设的

发展，制定本标准。

(2)本标准适用于民用爆炸物品行业科研、生产、销售企业建设工程的新建、扩建、改建和技术改造。

(3)民用爆炸物品工程设计，除应符合本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。第五节消防设施与器材新《中华人民共和国消防法》中规定消防设施是指火灾自动报警系统、自动灭火系统、消火栓系统、防烟排烟系统以及应急广播和应急照明、安全疏散设施等。消防器材是指灭火器等移动灭火器材和工具。—、消防设施

（一）火灾自动报警系统自动消防系统应包括探测、报警、联动、灭火、减灾等功能。火灾自动报警系统主要完成探测和报警功能，控制和联动等功能主要由联动控制系统来完成。联动控制系统是由联动控制器与现场的主动型设备和被动型设备组成。现场主动型设备是指在火灾参数的作用下，设备自主执行某种动作；现场被动型设备是指在控制器或人为的控制下才能动作。所以消防系统中有三种控制方式：自动控制、联动控制、手动控制。火灾自动报警系统是由触发装置、火灾报警装置、火灾警报装置和电源等部分组成的通报火灾发生的全套设备，如图4 -18所示，复杂系统还包括消防控制设备。火灾自动报警系统输入模块火灾报警控制器火灾探测器手动报警按钮控制模块显示器消防广播警铃、警笛声光报警器图4 -18火灾自动报警系统的组成在火灾自动报警系统中，自动或手动产生火灾报警信号的器件称为触发装置，主要包括火灾探测器和手动报警按钮。用以接收、显示和传递火灾报警信号，并能发出控制信号和具有其他辅助功能的控制指示称为火灾报警装置，火灾报警控制器就是其中最基本的一

第四章防火防爆安全技术种。用以发出区别于环境声、光的火灾警报信号的装置称为火灾警报装置，火灾警报器就是一种最基本的火灾警报装置，它以声、光、音响方式向报警区域发出火灾警报信号，以警示人们采取安全疏散、灭火救灾措施。在火灾自动报警系统中，当接收到来自触发器件的火灾报警信号，能自动或手动启动相关消防设备并显示其状态的设备，称为消防控制设备。

1.系统形式根据工程建设的规模、保护对象的性质、火灾报警区域的划分和消防管理机构的组织形式，将火灾自动报警系统划分为三种基本形式：区域火灾报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统。区域报警系统一般适用千二级保护对象；集中报警系统一般适用于一、二级保护对象；控制中心报警系统一般适用于特级、一级保护对象。区域报警系统包括火灾探测器、手动报警按钮、区域火灾报警控制器、火灾警报装置和电源等部分。这种系统比较简单，但使用很广泛，如行政事业单位，工矿企业的要害部门和娱乐场所均可使用。集中报警系统由一台集中报警控制器、两台以上的区域报警控制器、火灾警报装置和电源等组成。高层宾馆、饭店、大型建筑群一般使用的都是集中报警系统。集中报警控制器设在消防控制室，区域报警控制器设在各层的服务台处。对于总线控制火灾报警控制系统，区域报警控制器就是重复显示屏。控制中心报警系统除了集中报警控制器、区域报警控制器、火灾探测器外，在消防控制室内增加了消防联动控制设备。被联动控制的设备包括火灾警报装置、火警电话、火灾应急照明、火灾应急广播、防排烟、通风空调、消防电梯和固定灭火控制装置等。也就是说集中报警系统加上联动的消防控制设备就构成控制中心报警系统。控制中心报警系统用于大型宾馆、饭店、商场、办公室、大型建筑群和大型综合楼工程等。

2.火灾探测器物质在燃烧过程中，通常会产生烟雾，同时释放出称之为气溶胶的燃烧气体，它们与空气中的氧发生化学反应，形成含有大量红外线和紫外线的火焰，导致周围环境温度逐渐升高。这些烟雾、温度、火焰和燃烧气体称为火灾参量。火灾探测器的基本功能就是对烟雾、温度、火焰和燃烧气体等火灾参量做出有效反应，通过敏感元件，将表征火灾参量的物理量转化为电信号，送到火灾报警控制器。根据对不同的火灾参量响应和不同的响应方法，分为若干种不同类型的火灾探测器。主要包括感光式火灾探测器、感烟式火灾探测器、感温式火灾探测器、复合式火灾探测器、可燃气体火灾探测器、一氧化碳火灾探测器、火焰探测器等类型。l)感光式火灾探测器感光探测器适用于监视有易燃物质区域的火灾发生，如仓库、燃料库、变电所、计算机房等场所，特别适用千没有阴燃阶段的燃料火灾（如醇类、汽油、煤气等易燃液体、气体火灾）的早期检测报警。按检测火灾光源的性质分类，有红外火焰火灾探测器和紫外火焰火灾探测器两种。红外线波长较长，烟粒对其吸收和衰减能力较弱，即使有大量烟雾存在的火场，在距火焰一定距离内，仍可使红外线敏感元件(Pbs红外光敏管）感应，发出报警信号。因此

这种探测器误报少，响应时间快，抗干扰能力强，工作可靠。紫外火焰探测器适用千有机化合物燃烧的场合，如油井、输油站、飞机库、可燃气罐、液化气罐、易燃易爆品仓库等，特别适用于火灾初期不产生烟雾的场所（如生产储存酒精、石油等场所）。有机化合物燃烧时，辐射出波长约为250 nm的紫外光。火焰温度越高，火焰强度越大，紫外光辐射强度也越高。

2)感烟式火灾探测器感烟式火灾探测器是一种感知燃烧和热解产生的固体或液体微粒的火灾探测器。用于探测火灾初期的烟雾，并发出火灾报警讯号的火灾探测器。它具有能早期发现火灾、灵敏度高、响应速度快、使用面较广等特点。感烟式火灾探测器分为点型感烟火灾探测器和线型感烟火灾探测器。

(1)点型感烟火灾探测器，是对警戒范围中某一点周围的烟参数响应的火灾探测器，分为离子感烟火灾探测器和光电感烟火灾探测器两种。离子感烟火灾探测器是核电子学与探测技术的结晶，应用烟雾粒子改变探测器中电离室原有电离电流。离子感烟火灾探测器最显著的优点是它对黑烟的灵敏度非常高，特别是能对早期火警反应特别快而受到青眯。但因为其内必须装设放射性元素，特别是在制造、运输以及弃置等方面对环境造成污染，威胁着人的生命安全。因此，这种产品在欧洲现已开始禁止使用，在我国也终将成为淘汰产品。光电式感烟火灾探测器是利用烟雾粒子对光线产生散射、吸收原理的感烟火灾探测器。光电式感烟火灾探测器有一个很大的缺点就是对黑烟灵敏度很低，对白烟灵敏度较高，因此，这种探测器适用于火情中所发出的烟为白烟的情况，而大部分的火情早期所发出的烟都为黑烟，所以大大地限制了这种探测器的使用范围。

(2)线型感烟火灾探测器。目前生产和使用的线型感烟火灾探测器都是红外光束型的感烟火灾探测器，它是利用烟雾粒子吸收或散射红外线光束的原理对火灾进行监测。红外光束感烟探测器又分为对射型和反射型两种。选用线型光束感烟探测器时应注意：无遮挡的大空间或有特殊要求的房间，宜选择红外光束感烟探测器；有大量粉尘或水雾滞留、可能产生蒸气和油雾、在正常情况下有烟滞留、探测器固定的建筑结构由于振动等会产生较大位移的场所，不宜选择红外光束感烟探测器。

3)感温式火灾探测器感温式火灾探测器是对警戒范围中的温度进行监测的一种探测器，物质在燃烧过程中释放出大量热，使环境温度升高，探测器中的热敏元件发生物理变化，将物理变化转变成的电信号传输给火灾报警控制器，经判别发出火灾报警信号。感温火灾探测器种类繁多，根据其感热效果和结构型式，可分为定温式、差温式和差定温组合式三类。

(1)定温火灾探测器是在火灾现场的环境温度达到预定值及其以上时，即能响应动作，发出火警信号的火灾探测器。这种探测器有较好的可靠性和稳定性，保养维修也方便，只是响应过程长些，灵敏度低些。根据工作原理的不同，定温火灾探测器又可分为双金属片定温探测器、热敏电阻定温探测器、低熔点合金探测器等。

(2)差温火灾探测器是一种环境升温速率超过预定值，即能响应的感温探测器。根

第四章防火防爆安全技术据工作原理不同，可分为电子差温探测器、膜盒感温探测器等。

(3)差定温火灾探测器是一种既能响应预定温度报警，又能响应预定温升速率报警的火灾探测器。

4)可燃气体火灾探测器可燃性气体包括天然气、煤气、烧、醇、醒、块等，当其在某场所的浓度超过一定值时，偶遇明火便会发生燃烧或爆炸（轰燃），是非常危险的。可燃物质燃烧时除有大量烟雾、热量和火光之外，还有许多可燃性气体产生，如一氧化碳、氢气、甲烧、乙醇、乙炊等。利用可燃气体探测器监视这些可燃气体浓度值，及时发出火灾报警信号，及时采取灭火措施，是非常必要的。可燃性气体探测器主要应用在有可燃气体存在或可能发生泄漏的易燃易爆场所，或应用于居民住宅（有煤气或天然气存在或易发生泄漏的地方）。安装使用可燃气体探测器应注意以下几点：

(1)探测气体密度小于空气密度的可燃气体探测器应设置在被保护空间的顶部；探测气体密度大于空气密度的可燃气体探测器应设置在被保护空间的下部；探测气体密度与空气密度相当时，可燃气体探测器可设置在被保护空间的中间部位或顶部。总之，探测器应安装在容易泄漏可燃气体处的附近，或安装在泄漏气体容易经过、滞留的地方。石化行业涉及过程控制的可燃气体探测器，可按《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》(GB/T 50493)的有关规定设置，但其报警信号应接入消防控制室。

(2)对千经常有风速0. 5 mis以上气流存在、可燃气体无法滞留的场所，或经常有热气、水滴、油烟的场所，或环境温度经常超过40℃的场所，不适宜安装可燃气体探测器。有铅离子(P扩）存在的场所，或有硫化氢气体存在的场所，不能使用可燃气体探测器，否则会出现气敏元件中毒而失效。在有酸、碱等腐蚀性气体存在的场所，也不宜使用可燃气体探测器。

(3)应至少每季检查一次可燃气体探测器是否工作正常。例如，可用棉球醮酒精去靠近探测器检测。

5)复合式火灾探测器复合式火灾探测器包括复合式感温感烟火灾探测器、复合式感温感光火灾探测器、复合式感温感烟感光火灾探测器、分离式红外光束感温感光火灾探测器。

3.火灾报警控制器火灾报警控制器（简称控制器）是火灾自动报警系统中的主要设备，它除了具有控制、记忆、识别和报警功能外，还具有自动检测、联动控制、打印输出、图形显示、通信广播等功能。当然，控制器功能的多少也反映出火灾自动报警系统的技术构成、可靠性、稳定性和性能价格比等因素，是评价火灾自动报警系统先进与否的一项重要指标。火灾报警控制器按其用途不同，可分为区域火灾报警控制器、集中火灾报警控制器和通用火灾报警控制器三种基本类型。

4.火灾自动报警系统的适用范围火灾自动报警系统是一种用来保护生命与财产安全的技术设施。理论上讲，除某些特殊场所如生产和储存火药、炸药、弹药、火工品等场所外，其余场所应该都能适用。由于

建筑，特别是工业与民用建筑，是人类的主要生产和生活场所，因而也就成为火灾自动报警系统的基本保护对象。从实际情况看，国内外有关标准规范都对建筑中安装的火灾自动报警系统作了规定，我国现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116)明确规定：“本规范适用于新建、扩建和改建的建、构筑物中设置的火灾自动报警系统的设计，不适用于生产和贮存火药、炸药、弹药、火工品等场所设置的火灾自动报警系统的设计。”

（二）自动灭火系统I.自动水灭火系统水灭火系统包括室内外消火栓系统、自动喷水灭火系统、水幕和水喷雾灭火系统。

2.自动气体灭火系统以气体作为灭火介质的灭火系统称为气体灭火系统。自动气体灭火系统的使用范围是由气体灭火剂的灭火性质决定的。灭火剂应当具有的特性是：化学稳定性好，耐储存、腐蚀性小、不导电、毒性低，蒸发后不留痕迹，适用千扑救多种类型火灾。

3.自动泡沫灭火系统自动泡沫灭火系统指空气机械泡沫系统。按发泡倍数泡沫系统可分为低倍泡沫灭火系统、中倍泡沫灭火系统和高倍泡沫灭火系统。根据《泡沫灭火剂》(GB 15308)，发泡倍数是泡沫体积与构成该泡沫的泡沫溶液体积的比值。发泡倍数为1 ~ 20倍的称为低倍泡沫液，发泡倍数为21 ~ 200倍的称为中倍泡沫液，发泡倍数为201倍以上的称为高倍泡沫液。

（三）防排烟与通凤空调系统火灾产生的烟气是十分有害的。火场的烟气包括烟雾、有毒气体和热气，不但影响消防人员的扑救，而且会直接威胁人身安全。火灾时，水平和垂直分布的各种空调系统、通风管道及竖井、楼梯间、电梯井等是烟气蔓延的主要途径。要把烟气排出建筑物外，就要设置防排烟系统。机械排烟系统可以减少火层烟气及其向其他部位的扩散，利用加压送风有可能建立无烟区空间，可防止烟气越过挡烟屏障进入压力较高的空间。因此，防排烟系统能改善着火地点的环境，使建筑内的人员能安全撤离现场，使消防人员能迅速靠近火源，用最短的时间抢救濒危的生命，用最少的灭火剂在损失最小的情况下将火扑灭。此外，它还能将未燃烧的可燃性气体在尚未形成易燃烧混合物之前加以驱散，避免轰燃或烟气爆炸的产生；将火灾现场的烟和热及时排去，减弱火势的蔓延，排除灭火的障碍，是灭火的配套措施。排烟有自然排烟和机械排烟两种形式。排烟窗、排烟井是建筑物中常见的自然排烟形式，它们主要适用于烟气具有足够大的浮力、可能克服其他阻碍烟气流动的驱动力的区域。机械排烟可克服自然排烟的局限，有效地排出烟气。

（四）火灾应急广播与警报装置火灾警报装置（包括警铃、警笛、警灯等）是发生火灾时向人们发出警告的装置，即告诉人们着火了，或者有什么意外事故。火灾应急广播，是火灾时（或意外事故时）指挥现场人员进行疏散的设备。为了及时向人们通报火灾，指导人们安全、迅速地疏散，火灾事故广播和警报装置按要求设置是非常必要的。

第四章防火防爆安全技术

二、消防器材消防器材是用于灭火、防火及应对火灾事故的专用设备，主要包括灭火器、消防梯等。

（一）灭火器

1.定义灭火器由筒体、器头、喷嘴等部件组成，借助驱动压力可将所充装的灭火剂喷出，达到灭火目的。灭火器由于结构简单，操作方便，轻便灵活，使用面广，是扑救初起火灾的重要消防器材。

2.灭火剂灭火剂是能够有效地破坏燃烧条件，中止燃烧的物质。一切灭火措施都是为了破坏己经产生的燃烧条件，并使燃烧的连锁反应中止。灭火剂被喷射到燃烧物和燃烧区域后，通过一系列的物理、化学作用，可使燃烧物冷却、燃烧物与氧气隔绝、燃烧区内氧的浓度降低、燃烧的连锁反应中断，最终导致维持燃烧的必要条件受到破坏，停止燃烧反应，从而起到灭火作用。l)水和水系灭火剂水是最常用的灭火剂，它既可以单独用来灭火，也可以在其中添加化学物质配制成混合液使用，从而提高灭火效率，减少用水星。这种在水中加入化学物质的灭火剂称为水系灭火剂。水能从燃烧物中吸收很多热量，使燃烧物的温度迅速下降，使燃烧中止。水在受热汽化时，体积增大1700多倍，当大量的水蒸气笼罩千燃烧物的周围时，可以阻止空气进入燃烧区，从而大大减少氧的含量，使燃烧因缺氧而窒息熄灭。在用水灭火时，加压水能喷射到较远的地方，具有较大的冲击作用，能冲过燃烧表面而进入内部，从而使未着火的部分与燃烧区隔离开来，防止燃烧物继续分解燃烧。同时水能稀释或冲淡某些液体或气体，降低燃烧强度；能浸湿未燃烧的物质，使之难以燃烧；还能吸收某些气体、蒸气和烟雾，有助于灭火。不能用水扑灭的火灾主要包括：

(1)密度小于水和不溶千水的易燃液体的火灾，如汽油、煤油、柴油等。苯类、醇类、酰类、酮类、酣类及丙烯腊等大容量储罐，如用水扑救，则水会沉在液体下层，被加热后会引起爆沸，形成可燃液体的飞溅和溢流，使火势扩大。

(2)遇水产生燃烧物的火灾，如金属钾、钠、碳化钙等，不能用水，而应用砂土灭火。

(3)硫酸、盐酸和硝酸引发的火灾，不能用水流冲击，因为强大的水流能使酸飞溅，流出后遇可燃物质，有引起爆炸的危险。酸溅在人身上，能灼伤人。

(4)电气火灾未切断电源前不能用水扑救，因为水是良导体，容易造成触电。

(5)高温状态下化工设备的火灾不能用水扑救，以防高温设备遇冷水后骤冷，引起形变或爆裂。

2)气体灭火剂气体灭火剂的使用始于19世纪末期。由于气体灭火剂具有释放后对保护设备无污染、

无损害等优点，其防护对象逐步向各种不同领域扩充。由千二氧化碳的来源较广，利用隔绝空气后的窒息作用可成功抑制火灾，因此早期的气体灭火剂主要采用二氧化碳。由于二氧化碳不含水、不导电、无腐蚀性，对绝大多数物质无破坏作用，所以可以用来扑灭精密仪器和一般电气火灾。它还适于扑救可燃液体和固体火灾，特别是那些不能用水灭火以及

受到水、泡沫、干粉等灭火剂的站污容易损坏的固体物质火灾。但是二氧化碳不宜用来扑灭金属钾、镁、钠、铝等及金属过氧化物（如过氧化钾、过氧化钠）、有机过氧化物、氯酸盐、硝酸盐、高猛酸盐、亚硝酸盐、重铭酸盐等氧化剂的火灾。因为二氧化碳从灭火器中喷射出时，温度降低，使环境空气中的水蒸气凝聚成小水滴，上述物质遇水即发生反应，释放大量的热量，同时释放出氧气，使二氧化碳的窒息作用受到影响。因此，上述物质用二氧化碳灭火效果不佳。在研究二氧化碳灭火系统的同时，国际社会及一些西方发达国家不断地开发新型气体灭火剂，卤代烧1211、1301灭火剂具有优良的灭火性能，因此在一段时间内卤代烧灭火剂基本统治了整个气体灭火领域。后来，人们逐渐发现释放后的卤代烧灭火剂与大气层的臭氧发生反应，致使臭氧层出现空洞，使生存环境恶化。因此，国家环保部门早在1994年专门发出《关于非必要场所停止再配置卤代烧灭火器的通知》。淘汰卤代烧灭火剂，促使人们寻求新的环保气体替代。被列为国际标准草案ISO14520的替代物有14种。综合各种替代物的环保性能及经济分析，七氮丙烧灭火剂最具推广价值。该灭火剂属于含氢娠胫类灭火剂，国外称为FM -200,具有灭火浓度低、灭火效率高、对大气无污染的优点。另外，混合气体IG -541灭火剂同样对大气层具有无污染的特点，现已逐步开始使用。由于其是由氮气、氢气、二氧化碳自然组合的一种混合物，平时以气态形式储存，所以喷放时，不会形成浓雾或造成视野不清，使人员在火灾时能清楚地分辨逃生方向，且它对人体基本无害。

3)泡沫灭火剂泡沫灭火剂有两大类型，即化学泡沫灭火剂和空气泡沫灭火剂。化学泡沫是通过硫酸铝和碳酸氢钠的水溶液发生化学反应，产生二氧化碳，而形成泡沫。空气泡沫是由含有表面活性剂的水溶液在泡沫发生器中通过机械作用而产生的，泡沫中所含的气体为空气。空气泡沫也称为机械泡沫。空气泡沫灭火剂种类繁多，根据发泡倍数的不同可分为低倍数泡沫、中倍数泡沫和高倍数泡沫灭火剂。高倍数泡沫灭火系统替代低倍数泡沫灭火系统是当今的发展趋势。高倍数泡沫的应用范围远比低倍数泡沫广泛得多。高倍数泡沫灭火剂的发泡倍数高(201 ~1000倍），能在短时间内迅速充满着火空间，特别适用于大空间火灾，并具有灭火速度快的优点；而低倍数泡沫则与此不同，它主要靠泡沫覆盖着火对象表面，将空气隔绝而灭火，且伴有水渍损失，所以它对液化经的流淌火灾和地下工程、船舶、贵重仪器设备及物品的灭火无能为力。高倍数泡沫灭火技术已被各工业发达国家应用到石油化工、冶金、地下工程、大型仓库和贵重仪器库房等场所，高倍数泡沫灭火技术多次在油罐区、液化经罐区、地下油库、汽车库、油轮、冷库等场所扑救失控性大火起到决定性作用。

4)干粉灭火剂

干粉灭火剂由一种或多种具有灭火能力的细微无机粉末组成，主要包括活性灭火组

第四章防火防爆安全技术分、疏水成分、惰性填料，粉末的粒径大小及其分布对灭火效果有很大的影响。窒息、冷却、辐射及对有焰燃烧的化学抑制作用是干粉灭火效能的集中体现，其中化学抑制作用是灭火的基本原理，起主要灭火作用。干粉灭火剂中的灭火组分是燃烧反应的非活性物质，当进入燃烧区域火焰中时，捕捉并终止燃烧反应产生的自由基，降低了燃烧反应的速率，当火焰中干粉浓度足够高，与火焰的接触面积足够大，自由基中止速率大千燃烧反应生成的速率，链式燃烧反应被终止，从而火焰熄灭。干粉灭火剂与水、泡沫、二氧化碳等相比，在灭火速率、灭火面积、等效单位灭火成本效果三个方面有一定优越性，因其灭火速率快，制作工艺过程不复杂，使用温度范围宽广，对环境无特殊要求，以及使用方便，不需外界动力、水源，无毒、无污染、安全等特点，目前在手提式灭火器和固定式灭火系统上得到广泛的应用，是替代卤代烧灭火剂的一类理想环保灭火产品。

3.灭火器种类及其使用范围灭火器的种类很多，按其移动方式分为手提式、推车式和悬挂式；按驱动灭火剂的动力来源可分为储气瓶式、储压式、化学反应式；按所充装的灭火剂则又可分为清水、泡沫、酸碱、二氧化碳、卤代烧、千粉、7150等。l)清水灭火器清水灭火器充装的是清洁的水，并加入适量的添加剂，采用储气瓶加压的方式，利用二氧化碳钢瓶中的气体作动力，将灭火剂喷射到着火物上，达到灭火的目的。其主要由筒体、筒盖、喷射系统及二氧化碳储气瓶等部件组成。清水灭火器适用千扑救可燃固体物质火灾，即A类火灾。

2)泡沫灭火器泡沫灭火器包括化学泡沫灭火器和空气泡沫灭火器两种，分别是通过筒内酸性溶液与碱性溶液混合后发生化学反应或借助气体压力，喷射出泡沫覆盖在燃烧物的表面上，隔绝空气起到窒息灭火的作用。泡沫灭火器适合扑救脂类、石油产品等B类火灾以及木材等A类物质的初起火灾，但不能扑救B类水溶性火灾，也不能扑救带电设备及C类和D类火灾。化学泡沫灭火器内充装有酸性和碱性两种化学药剂的水溶液，使用时，两种溶液混合引起化学反应生成泡沫，并在压力的作用下，喷射出去灭火。按使用操作可分为手提式、舟车式、推车式。空气泡沫灭火器充装的是空气泡沫灭火剂，具有良好的热稳定性，抗烧时间长，灭火能力比化学泡沫高3 ~4倍，性能优良，保存期长，使用方便，是取代化学泡沫灭火器的更新换代产品。它可根据不同需要分别充装蛋白泡沫、氮蛋白泡沫、聚合物泡沫、轻水（水成膜）泡沫和抗溶泡沫等，用来扑救各种油类和极性溶剂的初起火灾。

3)酸碱灭火器酸碱灭火器是一种内部装有65％的工业硫酸和碳酸氢钠的水溶液作灭火剂的灭火器。使用时，两种药液混合发生化学反应，产生二氧化碳压力气体，灭火剂在二氧化碳气体压力下喷出进行灭火。该类灭火器适用于扑救A类物质的初起火灾，如木、竹、织物、纸张等燃烧的火灾。它不能用于扑救B类物质燃烧的火灾，也不能用千扑救C类可燃气体

或D类轻金属火灾，同时也不能用于带电场合火灾的扑救。

4)二氧化碳灭火器二氧化碳灭火器是利用其内部充装的液态二氧化碳的蒸气压将二氧化碳喷出灭火的一种灭火器具，其利用降低氧气含量，造成燃烧区窒息而灭火。一般当氧气的含量低于12％或二氧化碳浓度达30 % ~ 35％时，燃烧中止。1 kg的二氧化碳液体，在常温常压下能生成500 L左右的气体，这些足以使1 m3空间范围内的火焰熄灭。由于二氧化碳是一种无色的气体，灭火不留痕迹，并有一定的电绝缘性能等特点，因此，更适宜于扑救600 V以下带电电器、贵重设备、图书档案、精密仪器仪表的初起火灾，以及一般可燃液体的火灾。

5)干粉灭火器干粉灭火器以液态二氧化碳或氮气作动力，将灭火器内干粉灭火剂喷出进行灭火。该类灭火器主要通过抑制作用灭火，按使用范围可分为普通干粉和多用干粉两大类。普通干粉也称BC干粉，是指碳酸氢钠干粉、改性钠盐、氨基干粉等，主要用于扑灭可燃液体、可燃气体以及带电设备火灾。多用干粉也称ABC干粉，是指磷酸按盐干粉、聚磷酸按干粉等，它不仅适用千扑救可燃液体、可燃气体和带电设备的火灾，还适用于扑救一般固体物质火灾，但都不能扑救轻金属火灾。

（二）消防梯消防梯是消防队队员扑救火灾时，登高灭火、救人或翻越障碍物的工具。目前普通使用的按结构型式分有单杠梯、挂钩梯、拉梯和其他结构消防梯。按使用的材料分为木梯、竹梯、铝合金梯、钢质消防梯和其他材质消防梯。

（三）消防水带消防水带是火场用于输送水或其他液体灭火剂的软管，广泛用千各种消防车、消防泵、消火栓等消防设备上。按衬里材料不同分为橡胶衬里、乳胶衬里、聚氨酷衬里。按口径不同分为25 mm、40 mm、50 mm、65 mm、80 mm、100 mm、125 mm、150 mm、200mm、300 mm等。按照水带长度不同分为15 m、20m、25 m、30 m等。

（四）消防水枪消防水枪是灭火时用来射水的工具。其作用是加快流速，增大和改变水流形状。按照水枪开口形式不同分为直流水枪、多用水枪、喷雾水枪、直流喷雾水枪几种。按照水枪的工作压力范围分为低压水枪、中压水枪、高压水枪。

（五）消防车目前我国的消防车有泵浦消防车、水罐消防车、泡沫消防车、干粉消防车、CO 2消防车、干粉泡沫水罐联用消防车、登高平台消防车、云梯消防车、举高喷射消防车。还有一些其他消防车，如抢险救援消防车、排烟消防车、压缩空气泡沫消防车、涡喷消防车、通信指挥消防车、照明消防车等。第六节燃烧与爆炸灾害定量评价燃烧与爆炸灾害评价主要包括两个目的：一是在生产系统运行前或维修后，对生产系统存在的危险性进行定性和定量分析，得出系统内发生危险的可能性及对其后果严重程度

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第四章防火防爆安全技术的评价，并通过评价寻求获得最低事故率、最少损失和最优的安全投资效益，是系统安全方案优选和安全决策的基础。二是在生产系统发生燃烧或爆炸事故后，配合事故原因调查和事故损失验证而进行的定量分析和计算，为事故调查结论提供技术和量化支撑。在现代石油、化工和能源等工业的生产过程中，存在着大量的易燃易爆、有毒有害介质，尤其是呈现为液态或气态的介质，一旦由千设备损坏或操作失误引起泄漏，会迅速扩散，遇到点火源，就可能发生燃烧或爆炸灾害。

一、泄漏情况分析

（一）发生泄漏的主要设备及其裂口参数估算根据各种设备泄漏情况，可将工业生产过程中易发生泄漏的设备归纳为：管道、挠性连接器、过滤器、阀、压力容器或反应器、泵、压缩机、储罐、加压或冷冻气体容器、火炬燃烧装置或放散管等。这些工业设备在典型泄漏情况下裂口尺寸见表4 -22。表4-22主要工业设备典型泄漏情况下裂口尺寸设备类型裂口尺寸备注管道20％管径；20 %～100％管径；100％管径包括管道、法兰和接头20％管径（接头处泄漏）；挠性连接器20%～100％管径（连接器本体破裂）；包括管道、波纹管和饺接器100％管径（连接装置损坏）过滤器20％管径；20%～100％管径包括本体、管道、滤网阀20％管径（阀盖泄漏、阀杆损坏泄漏）；包括管道、阀盖、阀杆、阀壳体20%～100％管径（阀壳体泄漏）20％管径（孔盖泄漏）；20%～100％管径（仪表管路破裂泄漏）；包括生产中常用的分离器、气体洗压力容器或100％管径（喷嘴断裂泄漏）；反应器与本体连接粗管的100％管径（容器本体泄涌）；涤器、反应爸、热交换器、各种罐和容器本身尺寸（容器破裂泄漏）；容器全部破裂（容器内部爆炸）泵20％管径（密封压盖处泄漏）；包括泵体和密封压盖20%～100％管径（泵体损坏泄漏）压缩机20％管径（压缩机密封套泄漏）；包括离心式、轴流式和往复式压与其连接管道的20%～100％管径（压缩机壳损坏泄漏）缩机本体尺寸（罐体损坏泄漏）；专指露天出厂危险物质的容器或压储罐与其连接管道的20% ~100％管径（接头泄漏）；力容器，包括与其连接的管道和辅助酌情确定（辅助设备泄漏）设备加压或冷冻本体尺寸（露天容器内部气体爆炸使容器完全破裂，容包括露天或埋地放置的储存器、压气体容器器破裂泄漏）；力容器或运输槽车等20% ~100％管径［焊接点（接管）断裂泄漏］火炬燃烧装置20% ~100％管径（筒体和多通接头部位泄漏）包括燃烧装置、放散管、多通接或放散管头、气体洗涤器和分离罐等

（二）造成泄漏的原因从人－机系统来考虑造成各种泄漏事故的原因主要有四类。

1.设计失误

(1)基础设计失误，如地基下沉，造成容器底部产生裂缝，或设备变形、错位等。

(2)选材不当，如强度不够，耐腐蚀性差、规格不符等。

(3)布置不合理，如压缩机和输出管之间未采取弹性连接措施，因振动导致管道破裂。

(4)选用机械不合适，如转速过高、耐温、耐压性能差等。

(5)选用计测仪器不合适。

(6)贮罐、贮槽未加液位计，反应器（炉）未加溢流管或放散管等。

2.设备原因

(1)加工不符合要求，或未经检验擅自采用代用材料。

(2)加工质量差，特别是不具有操作证的焊工焊接质量差。

(3)施工和安装精度不高，如泵和电机不同轴、机械设备不平衡、管道连接不严密等。

(4)选用的标准定型产品质量不合格。

(5)对安装的设备没有按《机械设备安装工程施工及验收通用规范》进行验收。

(6)设备长期使用后未按规定检修期进行检修，或检修质量差造成泄漏。

(7)计测仪表未定期校验，造成计量不准。

(8)阀门损坏或开关泄漏，又未及时更换。

(9)设备附件质量差或长期使用后，材料变质、腐蚀或破裂等。

3.管理原因

(1)没有制定完善的安全操作规程。

(2)对安全漠不关心，已发现的问题不及时解决。

(3)没有严格执行监督检查制度。

(4)指挥错误，甚至违章指挥。

(5)让未经培训的工人上岗，知识不足，不能判断错误。

(6)检修制度不严，没有及时检修已出现故障的设备，使设备带病运转。

4.人为失误

(1)误操作或违反操作规程。

(2)判断错误，如记错阀门位置而开错阀门。

(3)擅自脱岗。

(4)思想不集中。

(5)发现异常现象不知如何处理。

（三）泄漏后果定性分析流体泄漏的后果不仅与物质的数量和物性（易燃易爆性、反应性、毒性等）相关，还与泄漏物质的相态和储存条件（压力、温度等）有关。常见流体的泄漏有常温常压流体泄漏、加压液化气体泄漏、低温液化气体泄漏、加压气体泄漏等。根据物质的物性不

第四章防火防爆安全技术同，其泄漏后果不同。

(1)可燃气体泄漏后与空气混合达到燃烧极限时，遇到引火源就会发生燃烧或爆炸。泄漏后起火的时间不同，导致的后果也不同。

①立即起火。泄漏后立即被点燃，会发生扩散燃烧，产生喷射性火焰或形成火球，迅速危及现场，但很少会影响厂区的外部。

②滞后起火。漏后与空气混合形成可燃蒸气云团，并随风飘移，遇到引火源就会发生燃烧或爆炸，能引起较大范围的破坏。

(2)有毒气体泄漏后形成云团在空气中扩散，有毒气体的浓密云团会笼罩很大的空间，影响范围较大。

(3)液体泄漏后在空气中会气化，泄漏后果与其物性和储存条件（压力、温度等）有关。常温常压下液体泄漏后，会聚集在防液堤内或地势低洼处形成液池，液池表面的液体与空气对流而缓慢蒸发，如遇引火源会发生池火灾。加压液化气体泄漏后会瞬时蒸发，未蒸发的液体将形成一个液池，受环境温度的影响继续蒸发。液体瞬时蒸发的比例决定于物质的性质和环境温度。有些泄漏物可能在泄漏过程中全部蒸发。低温液体泄漏后会形成液池，吸收周围热量而蒸发，其蒸发比例低千加压液化气体、高于常温常压下液体的情形。

二、典型泄漏量计算通常将泄漏分为小孔泄漏和大面积泄漏。

(1)小孔泄漏是物料经较小的孔、隙长时间持续泄漏，如反应器、储罐、管道上的小孔或者阀门、法兰等密封失效而导致的泄漏。

(2)大面积泄漏是经较大孔、隙短时间内泄漏出大量物料，如大管径管线断裂、爆破片爆裂、反应器因超压爆炸等瞬间泄漏出大量物料。根据泄漏物料的相态和泄漏面积，常见的工业危险源泄漏计算模型包括：气体或蒸气经小孔泄漏模型、液体经管道泄漏模型、液体经管道上小孔泄漏模型、储罐中的液体经小孔泄漏模型、两相流泄漏模型。

（一）气体或蒸气经小孔泄漏模型工业生产中涉及大量的易燃易爆、有毒气体，如压缩天然气、煤制气、氯气等，在输送这些气体的管道储罐或其他设备发生破裂时，气体将从裂口泄漏，与空气混合形成可燃气云，可能具有燃烧爆炸的危险，有毒气体的泄漏可能会导致更严重的后果。要预测或评价气体泄漏造成的严重程度，首先要对气体的泄漏量进行计算。l.判断泄漏气体的流动性质根据泄漏气体的压力和绝热指数判断，即匹／（2）士,；1 (4-10) p/ \y+l气勹士＞1 (4-11) p/ \y+ly = Cp/ Cv式中p。一一环境压力，Pa;

p ——管道中的压力，Pa;y—泄漏气体的绝热指数，通常，空气、氢气、氧气、氪气的y取1. 40,水蒸气、油蒸气和燃气的y取1. 33,甲烧、过热蒸汽的y取1. 30。也可以通过气体分子的原子数近似确定'Y,单原子分子取1. 67,双原子分子取1. 40,三原子分子取1. 32;CP、Cv-—－气体定压和定温比热，J/(kg · K)。当式(4 -10)成立时，属千声速流动；当式(4 -11)成立时，属千亚声速流动。

2.计算气体泄漏质量速率对于气体声速流动，气体泄漏质量速率可表示为Q。=CdApA1告(Y2+1)扫对于气体亚声速流动，气体泄漏质量速率可表示为Q。=YC,Ap唱('}'2+1)岊(4 -12)(4 - 13)心）¼[ I－（:厂]+［（卢）（宁）曰厂式中Q。一气体泄漏质量速率，kg/s;M——气体分子量，kg/mol;R——普适气体常数，8. 314 J/(mol · K);Cd —裂口形状系数，圆形取1. 00,三角形取0.95，长方形取0.90;A小孔面积，m气T—气体温度，k。在进行后果评价时，只要泄漏物质的性质和状态确定，则M、y、T、p。就可以确定。小孔面积A可以根据实际情况将其换算成等效面积，或者在事前预测时作出假设。对千瞬时泄漏或泄漏的流速较小时，气体的压力可看作不变，否则必须考虑压力变化对泄漏量的影响。

（二）液体经管道泄漏模型在化工生产中，大多数管道内输送的是液体物料，这些物料可能是常压液体或液化气体。如管道发生破裂、折断或误拆盲板等，就会造成液体泄漏。以液面与管道断裂处为计算液面，根据伯努利方程有(4 -14)纽＋止2 +gdz+F=O pl u2 U2F＝入——- + g—d 2 2式中Ap ——管道内压强和外界大气压之差，Pa;p —管道内液体密度，kg/m飞u液体在管道裂口处的流速，mis;g重力加速度，mis气、＼丿）56 ll -- 44 ((

dz—液面距管道裂口的高差，m;F总的阻力损失，N;入液体的摩擦系数；l－储罐到泄漏口处的管长，m;d-—管内径，m;第四章防火防爆安全技术g——局部阻力系数，闸阀全开为0. 17,闸阀3/4开为0.9,闸阀1/2开为4. 5,闸阀1/4开为24。摩擦系数入的计算与表征流体流动类型的雷诺数有关。雷诺数是管径、流速、流体密度和黏度组成的无因次数群，以Re表示。根据雷诺数的大小，可以判断流体流动的类型为层流、湍流，还是过渡流。Re的表达式为Re=已(4-17)µ式中µ——－液体的黏度，kg/ (m · s) ;d一管内径，m;p —液体的密度，kg/m3 o入＝64/Re Re~2000 (4 - 18)入＝0. 0025Re 113 2000 < Re ~4000 (4 -19)入＝0. 3164/Re114 4000 <Re~l06 (4 -20)将式(4 -16)与式(4 -18)至式(4 -20)中的某一个代入式(4 -15)，用不同的u值进行试算，再根据式(4 - 18)～式(4 -20)中的某一个进行条件验证，从而得出U。然后再计算出液体泄漏质量速率：Q =puA (4 - 21)式中Q一一液体泄漏质量速率，kg/s;A管道裂口面积，m2 o在进行后果评价时，只要泄漏物质的性质和条件确定，则z、l、d、g、p、µ就可以确定。根据上述，就可以计算出通过管道泄漏的流速和流量。

（三）液体经管道上小孔泄漏模型在日常的化工生产中，由于外界的撞击、碰撞，或者设备的腐蚀、磨损，造成容器或管道上出现裂缝或裂孔，导致液体物料从管道上的小孔泄漏。如果工艺单元中的液体在稳定的压力作用下，经薄壁小孔泄漏。容器内的压力为p,小孔的直径为d,裂口面积为A,容器外为大气压力。此种情况下容器内的液体流速可以忽略，由流体力学中的伯努利方程得到：Q=CdAp尸(4 -22) p式中Q一液体泄漏质量速率，kg/s;Cd ——泄漏系数，按表4 -23选取；A一裂口面积，m气Ap ——管道内压强和外界大气压之差，Pa;

p管道内液体密度，kg/m勹g重力加速度，9. 8 mis气Z。小孔距液面的高度，m。泄漏的速率计算公式为u = Cd / p(4 -23)表4 -23液体泄漏系数Cd裂口形状雷诺数( Re)圆形（多边形）三角形长方形> 100 0.65 0.60 0.55::；100 0. 50 0. 45 0. 40

（四）储罐中的液体经小孔泄漏模型各种储罐，无论是固定式的还是移动式的，在化工生产乃至整个国民经济生产生活中都被大量应用。由千储存液体特别是储存液化冷冻气体的储罐发生泄漏而引发的事故屡见不鲜。因此，液体从储罐中泄漏是一种十分常见的泄漏模式。对于储罐，随着泄漏过程的延续，储罐内液位不断下降，泄漏速度和质量流量也均随之降低。这时泄漏流量的计算需要考虑液位下降的影响，式(4 -22)变为Q =pC,A尸勹~-~tA。式中Q——液体经小孔泄漏质最速率，kg/s;p液体的密度，kg/m勹p液体的绝对压强，Pa;p。环境大气压，Pa;Cd ——泄漏系数，取0. 61 ~ 1. 00;A小孔的面积，m勹Z。—小孔距液面的高度，m;A。——储罐横截面积，m气t泄漏时间，s。(4 -24)在进行后果评价时，只要泄漏物质的性质和状态确定，则p、p、Po、Z。、A。就可以确定。小孔的面积A可以根据实际情况将其换算成等效面积，或者在事前预测时作出假设。对于瞬时泄漏或者泄漏的流速较小时，储罐内的压力可看作不变，否则必须考虑压力变化对泄漏流量的影响。

（五）两相流泄漏模型为了储存和运输方便，通常采用加压液化的方法储存某些气体，储存温度在其正常沸点之上，如液氧、液氢等，这类液体称为过热液体。这类液化气体一旦泄漏到大气，因压

第四章防火防爆安全技术力瞬时大幅降低，其中一部分液体会迅速气化，此时会出现两相流动（两相流泄漏是一种特殊泄漏模型）。不考虑液位的影响，均匀两相流泄漏质鼠速率计算公式：Q。=CdA喜p(p -pc)p =户+｝_ FVP1 P2HI -H2Fv=~式中Q。-－－两相流泄漏质量速率，kg/s;Cd ——两相流泄漏系数，取0.8;A-—裂口面积，m气p-—两相混合物的压力，Pa;P c —临界压力，可取0.55p;p一两相混合物的平均密度，kg/m气P! ——液体蒸发的蒸气密度，kg/m飞P2 ——液体密度，kg/m3;Fv－蒸发的液体占液体总量的比例；HI ——液体储存温度时的焙，J/kg;H2 ——常压下液体沸点时的焙，J/kg;r-—液体在沸点时的蒸发潜热，J/kg。(4 -25)(4 -26)(4 -27)发生两相流时，Fv < 1,当Fv >O. 2时，可以认为不会形成液池；当Fv <0. 2时，Fv与带走液体之比有线性关系；当Fv = 0. 1时，有50 %的液体被带走；当Fv =0时，没有液体被带走。如果Fv > 1,泄漏出的液体将发生完全闪蒸，此时应按气体泄漏处理。

三、物质泄漏后扩散的计算

（一）气体物质泄漏在大气中扩散的计算模型如果化学危险物质只是具有易燃易爆性，则发生泄漏后虽然可能产生极为严重的火灾、爆炸事故，但是影响的范围不大，仅局限于厂区内部或临近的区域。但是，若该物质具有毒性，泄漏后能在大气中扩散，则将造成大范围内的人员中毒事故。式中对于毒物在大气中扩散的计算，可以分为两种情形考虑。

1.泄漏危险源瞬时排放的情形泄漏危险源为瞬时排放时，如果泄漏量为Q(kg)，则空间某一点在t时刻的浓度为C(x,y,z,t)＝二exp{－甘(x -6:t)2：勹｝(4 -28)x ——下风方向至泄漏源点的距离，m;y、z——侧风方向、垂直向上方向至泄漏源点的距离，m;U一一风速，mis;仇、四<Tz —-x--.. y、z方向的扩散参数；

t —扩散时间，s。

2.泄漏危险源连续排放的情形若泄漏源为连续排放，排放质量速率为Q (kg/s)时，则空间某一点在t时刻的浓度为Q2 2C(x,y,z,t) =；平~exp[-½臣勹］(4 -29)式中符号意义同式(4 -28)。对千扩散参数仇、仇，这里引用TNO (The Netherlands Organization)有关的公式，即6 =ax U z = CXa (4 - 30)根据上述两个大气扩散公式，即可算出有毒气体泄漏后造成的毒害区域。扩散参数(a、b、c、d)与大气稳定条件见表4 -24。表4-24扩散参数与大气稳定条件扩散参数大气条件a b C d极不稳定A 0.527 0. 865 0.28 0.9不稳定B 0. 371 0. 866 0.23 0. 85弱不稳定C 0.209 0. 897 0.22 0. 8中性D 0. 128 0. 905 0.2 0. 76弱稳定E 0.098 0.902 0. 15 0. 73稳定F 0.065 0. 902 0. 12 0.67例：某压缩天然气(CNG,含CH4 96. 23 %）高压输送管的内部绝对压力为2. 6 MPa,外界大气的压力为0. 1 MPa,管道内径600mm。若管道发生开裂导致天然气泄漏，泄漏的裂口为狭窄的长方形裂口，裂口尺寸为管径的60%，宽为2mm。已知甲烧的爆炸下限体积浓度为5%。假设泄漏时当地风速为5 mis,大气稳定条件是中性，泄漏过程中高压CNG管道内部压力保持不变。试计算：

(1)天然气的泄漏质量速率。

(2)泄漏出的天然气到达爆炸下限的范围。解：

(1)首先根据气体经小孔泄漏的源模式计算出泄漏质量速率。泄漏物质为甲烧，y=l.3。那么饥2+1厂言(1 32+1)主<l属于声速流动，天然气泄漏质量速率为Q。=C,Ap／枑尸）岊＝2. 96(kg/s)Al RT\ y + l

第四章防火防爆安全技术

(2)天然气从管道中泄漏时，可以当作零高度连续地面点源气体扩散。设泄漏点为坐标原点，取平均风速的顺风方向为x轴正方向，y轴为侧风方向，垂直向上方向为z轴正方向。根据式(4 -29)有Q C (x, y, z, t) = __.X_exp I - ~ 1工冗仇~exp[-+(;:了）］以甲烧的爆炸下限浓度5%（质量百分数为3. 57 x 10 -2 kg/m3)为扩散的边界浓度。令y=O, z=O,可以得到x方向的最大扩散距离xmax = 32. 64 m。同样可以计算得到y、z方向的最大扩散距离分别为Ymax = 2. 81 m、zmax = 1. 70 m。

（二）液体物质泄漏扩散模型

1.液体物质泄漏在水中的扩散模型如果陆上发生泄漏事故，毒物在短时间内从岸边流入河流；若发生水上泄涌事故时，毒物在河流中某个水深处短时间排出，根据水流的作用和毒物在水中的浓度梯度原理，河流下游方向的很大范围将被污染。设泄漏源是一维瞬时面源，即毒物在较短的时间内在垂直水流的断面上完成混合，则扩散方程为mP一旦c(x, t) = ~e如2玉仇m =2及互声2 2丸＝0. 11 uwu *h)) 12 33 -- 44 ((u *＝二式中mp ——断面单位面积上的泄漏源强，kg/m气x —下游方向距离，m;t一—扩散时间，s;U一—水流速度，mis;仇——扩散长度，m;k无—纵向扩散系数；w-—河宽度，m;h水深，m;u *－剪切流速，mis;g一—重力加速度，9. 8 mis气i一—坡降。如果河流是宽浅型，即毒物在较短时间内在水深方向完成混合，则泄漏源可由二维瞬时线源扩散方程（在河中间排放）表示为C (X, y, t) = ~e-［骂气均］2冗也仇m＝互飞声，6 y＝心飞声(4 -33)(4 -34)

名＝5. 93hu * , B y =0. 6hu*式中m——泄漏源强，kg/m,如果从岸边排放，源强加倍；x下游方向距离，m;y——垂直水流方向的扩散距离，m;t ——扩散时间，s;u ——水流速度，mis;6无水流方向扩散尺度，m;6y ——河宽方向扩散尺度，m;心g ——紊动扩散系数。可判断泄漏源为二维瞬时线源的计算公式为x< 2uw3hu*式中x计算出的被有害物质污染的河道水流下游的长度。(4 -35)例：1997年一辆装置200桶共10 t氮化钠的大卡车在广西梧州市翻车沉入桂江，有关部门采取紧急措施打捞，仍有1桶未打捞上来。当时河流处于涸水期，但流速仍为

0. 278 mis。河流的平均宽度约为1000 m,平均水深2 m,坡降均值为0.00043。已知氮化物在水中的允许浓度为0. 05 mg/L,有1桶50 kg氧化钠泄漏到河流中。试评估该事故造成下游多少范围内水质被污染？解：为了方便计算，假设排放源为瞬时线源，不考虑河岸的边界反射和边壁吸收，且不考虑氮化钠在水中的自身降解。首先计算剪切流速：u . =J;言— =0. 0917(mls) 2h +w按最大泄漏量计算：计算得到x =63. 32 km。根据式(4 -35)验证，则符合二维瞬时线源的条件。m c(x, y ,t) =27t仇仇2uw2 63320 <~ = 1010096 3hu .由上面的计算可知，50 kg的氮化钠泄漏到河流中，在凅水期流速较小的情况下，能使下游地区63. 32 km内的河水污染，若人员在该区域饮水将有可能发生中毒事故。

2.液体物质泄漏在陆地上的扩散模型液体泄漏后立即扩散到地面，一直流到低洼处或人工边界，如防火堤、岸墙等，形成液池。液体泄漏出来将不断蒸发，当液体蒸发速度等于泄漏速度时，液池中的液体量将维持不变。如果泄漏的液体是低挥发度的，则从液池中蒸发量较少，不易形成气团，对厂外人员

第四章防火防爆安全技术没有危险；若着火则形成池火灾；若渗透进土壤，有可能对环境造成影响。如果泄漏的是挥发性液体或低温液体，泄漏后液体蒸发量大，大量蒸发在液池上面后会形成蒸气云并扩散到厂外，对厂外人员有影响。l)液池面积如果泄漏的液体巳达到人工边界，则液池面积即为人工边界围成的面积。如果泄漏的液体未达到人工边界，则假设液体的泄漏点为中心呈扁圆柱形在光滑平面上扩散，这时液池半径r的计算模型：r＝尸）f（瞬时泄漏，泄漏时间不超过30 s) (4 -36)冗Pr=（罕L)+（连续泄漏，泄漏时间持续10 min以上）( 4 -37)冗P式中r一—液池半径，m;m-—泄漏的液体质量，kg;g一—重力加速度，9. 8 mis气p-—设备中液体压力，Pa;t —泄漏时间，s。

2)蒸发量液池内液体蒸发按其机理可分为闪蒸、热量蒸发和质量蒸发3种。

(1)闪蒸。过热液体泄漏后，由于液体的自身热量而直接蒸发称为闪蒸。发生闪蒸时液体蒸发速度Q1可表示为01 =Fvm式中Fv一直接蒸发的液体与液体总量的比例；m-—泄漏的液体总量，kg;t一一－闪蒸时间，s。t(4 -38)

(2)热量蒸发。当Fv < 1或01 <m时，则液体闪蒸不完全，有一部分液体在地面形成液池，并吸收地面热量而气化，称为热量蒸发。热量蒸发速度QI可表示为KAl(T。－兀）KNuAIQI = ~ + H石云t . HL式中A!－液池面积，m气T。一环境温度，K;Tb一液体沸点，K;H一液体蒸发热，J/ kg;L—液池长度，m;a一热扩散系数，m2 / s,见表4 -25;k一导热系数，JI(m · K)，见表4 -25;t ——蒸发时间，s;Nu—一努舍尔特(Nusselt)数。(T。－兀）(4 -39)

表4 -25某些地面的热传递性质地面情况导热系数K/(J. m-1. K-1)热扩散系数a/(m2. s-1)水泥1. 1 l. 29x 10-7土地（含水量8 % ) 0.9 4. 3 X 10-7干涸土地0.3 2. 3 X 10-7湿地0. 6 3.3x10-7砂砾地2. 5 11.0xl0-7

(3)质量蒸发。当地面传热停止时，热最蒸发终止，转而因液池表面之上的气流运动导致液体蒸发，称为质量蒸发。质量蒸发速度Ql为式中a——分子扩散系数，m2/s;Sh舍伍德(Sherwood)数；A —液池面积，m勹L—液池长度，m;Pl~—液体的密度，kg/m3 o

（三）喷射扩散模型A Q1 = aSh了P1 (4 -40)气体泄漏时从裂口喷出形成气体喷射。大多数情况下气体直接喷出后，其压力高于周围环境大气压力，温度低于环境温度。在进行气体喷射计算时，应以等价喷射孔口直径计算。等价喷射的孔口直径计算公式为式中D一等价喷射孔径，m;D。——裂口孔径，m;p。泄漏气体的密度，kg/m飞D=D。/pp —周围环境压力下气体的密度，kg/m3 o如果气体泄漏能瞬时达到周围环境的温度、压力状况，即p。=p,则D=D。。

1.喷射的浓度分布在喷射轴线上距孔口x处的气体浓度C(x)为bl+ b2C(x) = bl

0.32王．___f!_D + 1 -p心仇＝50. 5 +48. 2p -9. 95矿b2 = 23. 0 + 41. Op式中b!、b2一分布函数。(4 -41)(4 -42)如果把上式改写成x是C(x)的函数形式，则给定某浓度值C(x)，就可算出具有该

第四章防火防爆安全技术浓度的点至孔口的距离x。在过喷射轴线上点x且垂直千喷射轴线的平面内任一点处的气体浓度为卢－b沪）2 (4 -43)C(x) =e式中C(x, y) ——距裂口距离x且垂直于喷射轴线的平面内y点的气体浓度，kg/m飞C(x)喷射轴线上距裂口x处的气体浓度，kg/m飞b2 ——分布函数，意义同前；y——目标点到喷射轴线的距离，m。

2.喷射轴线上的速度分布喷射速度随着轴线距离增大而减小，直到轴线上的某一点喷射速度等千风速时为止，该点称为临界点。临界点以后的气体运动不再符合喷射规律。沿喷射轴线上的速度分布V(x)的计算公式为V(x) = p。b DV。;·了[ 0. 32 * · ! + 1 - p] (~)V。=Q。

①7t詈）2式中p。一泄漏气体的密度，kg/m飞p ——周围环境压力下气体的密度，kg/m勹D－一等价喷射孔径，m;bl一分布函数，意义同前；X一喷射轴线上距裂口某点的距离，m;V。——喷射初速度，等于气体泄漏时流出裂口时的速度，mis;Q。——气体泄漏速度，kg/s;Cd-—气体泄漏系数；D。——裂口直径，m。(4 -44)(4 -45)当临界点处的浓度小于允许浓度（如可燃气体的爆炸下限或者有害气体最高允许浓度）时，只需按喷射来分析；若临界点浓度大于允许浓度时，则需要进一步分析泄漏气体在大气中扩散的情况。

（四）绝热扩散模型内蒸液体或加压气体瞬时泄漏后，有一段快速扩散过程，假设此过程相当快，以致在混合气团和周围环境之间来不及热交换，则称此扩散为绝热扩散。根据TNO (1979年）提出的绝热扩散模式，泄漏气体（或液体闪蒸形成的蒸气）的气团呈半球形向外扩散。根据浓度分布情况，把半球分成内外两层，内层浓度均匀分布，且具有50％的泄漏量；外层浓度呈高斯分布，具有另外50％的泄漏最。绝热扩散过程分为两个阶段：第一阶段，气团向外扩散至大气压力，在扩散过程中气团获得动能，称为扩散能；第二阶段，扩散能再将气团向外推，使紊流混合空气进入气团，从而使气团范围扩大。当内层扩散速度降到一定值时，可以认为扩散过程结束。

1.气团扩散能在气团扩散的第一阶段，扩散的气体（或蒸气）的内能一部分用来增加动能，对周围大气作功。假设该阶段的过程为可逆绝热过程，并且是等嫡的。l)气体泄漏扩散能根据内能变化得出的扩散能计算公式为E = CV(Tl -兀）－0.98p。(V2 - V1) (4 -46)式中E——气体扩散能，J;CV定容比热，JI (kg · K) ;Tl ——气团初始温度，K;兀气团压力降至大气压力时的温度，K;p。环境压力，Pa;v1 —气团初始体积，m飞片气团压力降至大气压力时的体积，m3 o

2)闪蒸液体泄漏扩散能蒸发的蒸气团扩散能计算公式为£=[HI -H2 -兀（SI -S2)JW-0.98(p1 -p。兀(4 -47)式中E闪蒸液体扩散能，J;儿泄漏液体初始熔，J/ kg;凡泄漏液体最终焙，J/ kg;Tb —液体的沸点，K;SI —液体蒸发前的墒，JI (kg · K) ;S2 —液体蒸发后的墒，JI (kg · K) ;w——液体蒸发量，kg;P1 —初始压力，Pa;p。—周围环境压力，Pa;V1-—对应p 1时的体积，m3 o

2.气团半径与浓度在扩散能的推动下气团向外扩散，并与周围空气发生紊流混合。l)内层半径与浓度气团内层半径凡和浓度C是时间的函数，表达式为凡＝2. 72八尸t, C= 0. 0059Yi。` kd =0. 0137汃·厄式中t一—扩散时间，s;V。—在标准温度、压力下的气体体积，m飞kd ——紊流扩散系数。(4 -48)当中心扩散速度dR/ dt降到一定值时，第二阶段才结束，临界温度的选择是随机的且

第四章防火防爆安全技术不稳定的。设扩散结束后扩散速度为1 mis,则扩散结束时内层半径凡和浓度C的计算公式为凡＝0. 08837E0·3讨，C = 172. 95E -0·9 (4 -49)

2)外层半径与浓度第二阶段末气团外层的大小可根据试验观察得出，即扩散终结时外层气团半径凡的计算公式为R2 = 1. 156R, (4 -50)式中R!、R2一一气团内层、外层半径，m。外层气团浓度自内向外呈高斯分布。

四、典型火灾参数计算模型易燃易爆的气体、液体泄漏后遇到引火源就会被点燃而着火燃烧。它们被点燃后的燃烧方式有池火、喷射火、火球和突发火四种。

（一）池火火焰与辐射强度评价模型可燃液体（如汽油、柴油等）泄漏后流到地面形成池液，或流到水面并覆盖水面，遇到火源燃烧而成火灾，称为池火灾。池火灾一般发生在室外，由千氧气供应充足，燃烧比较完全，产生的有害烟气也容易达到无害而消散掉。但是，池火灾产生的火焰能够向周围发出强烈的热辐射，使附近的人员受到伤害，并且可引燃周围的可燃物。因此，火焰产生的热辐射是其主要危害。池火灾模型的几个重要的参数是池的直径、燃烧速度、池火的火焰高度、热辐射通量和目标入射热辐射强度。

1.池的直径燃料池的几何形状可能多种多样，池的面积也可能随时间而变化。为分析方便，燃料池可以转化为等效扁圆柱形进行处理。如果泄漏的液体已经达到人工边界，则液池面积S即为人工边界围成的面积，此时，池的直径D为D = (4S／兀）1 /2 (4 -51)式中D——池的直径，m;S-—池面积，m2 0如果泄漏的液体未到达人工边界，则燃料从假设液体泄漏点为中心呈圆柱形在光滑平面上扩散，池面积将随时间而变化。对于瞬态泄漏（泄漏时间不超过30 s)，池直径与时间的关系为D =2（勹）f (4 -52)

3. 1/ 4对千泄漏速率恒定的连续泄漏（泄漏时间持续10 min以上），池直径与时间的关系为D =2（罕冗P) (4 -53)式中p一设备中液体的压力，Pa;g一重力加速度，9. 8 mis气

m一泄漏液体质量，kg;t一燃料泄漏时间，s。

2.燃烧速度当液池中的可燃液体的沸点高于周围环境温度时，液体表面上单位面积的燃烧速度dmldt为式中如0. OOIHCdt CP(Tb - T。) + Hdmldt单位表面积燃烧速度，kg/(m2 · s);He ——液体燃烧热，J/kg;CP ——液体的定压比热，JI (kg · K) ;Tb－液体的常压沸点，K;T。——环境温度，K;H-—液体的汽化热，J/kg。(4 -54)当液体的沸点低于环境温度时，如加压液化气或冷冻液化气，其单位面积的燃烧速度dmldt为dm 0. OOIHcdt H (4 -55)燃烧速度也可以从一些资料中直接查到。表4 -26给出了一些可燃液体的燃烧速度。表4 -26一些可燃液体的燃烧速度物质名称汽油1煤油1柴油1重油1苯1甲苯I乙酪l丙酮I甲醇燃烧速度／（kg. m -2 . s - 1) I 92 - 81 I 55. 11 I 49. 33 I 78. 1 I 165. 37 I 138. 29 I 125. 84 I 66. 36 I 57. 6

3.池火的火焰高度假定池火火焰为圆柱形，火焰直径等千池直径。Thomas在木跺实验的基础上推导出无风条件下火焰高度的经验公式为

0. 6h =42D［譬l(p。位）］(4 -56)式中h ——火焰高度，m;p。周围空气密度，kg/m勹dmldt ——单位表面积燃烧速度，kg/(m2 · s)。

4.热辐射通量假定火焰表面热辐射通量从圆柱形火焰的顶部和侧面向四周均匀辐射，液池燃烧时放出的总热辐射通量为

0.60Q = (0. 25n D2 + 1t Dh )譬叮矶／［72（靡）+ 1] (4 -57)式中Q——总热辐射通量，W;n—热辐射系数（也称效率因子），可取0. 13 ~O. 35,在液体池火情况下，取0. 15。

第四章防火防爆安全技术

5.目标入射热辐射强度假定全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来，则在距离池中心某一距离X处的入射热辐射强度为I= Qtcl4nX 2 (4 -58)式中［一热辐射强度，W/m气Q ——总热辐射通量，W;X一目标点到液池中心的距离，m;t c ——热传导系数，与大气透射率有关，无理想的数据时，可取值为1。

（二）喷射火计算模型加压的可燃物质泄漏时形成射流，从泄漏裂口处高速喷射，遇火源后被点燃，形成喷射火。在这种情况下，一般只引起着火而不爆炸。这里所用的喷射火辐射热计算方法是一种包括气流效应在内的喷射扩散模式的扩展。把整个喷射火看成是由沿喷射中心线上的所有的点热源组成，每个点热源的热辐射通量相等。点热源的热辐射功率为式中q一点热源热辐射功率，W;n一—效率因子，可取0.35;Q。一泄漏质量速率，kg/s;He ——可燃物质的燃烧热，J/kg。q =rJQ。He (4 -59)从理论上讲，喷射火的火焰长度等千从泄漏口到可燃混合气燃烧下限(LFL)的射流轴线长度。射流轴线上某点热源i到距离该点x处的热辐射强度为/ . =且(4 -60)4nx式中I，一一点热源i至目标点x处的热辐射强度，W/m气q一—点热源的辐射功率，W;R-—辐射率，可取0.2;x一点热源到目标点的距离，m。某一目标点处的热辐射强度等千喷射火的全部点热源对目标的热射强度的总和，即I= LI; (4-61)式中n一一计算时选取的点热源数，一般取n =5。

（三）蒸气云爆炸(UVCE)形成的火球计算模型当大量可燃气体或蒸气泄漏到敞开空间以后，如果没有立即点火，而是先在空中扩散，与空气形成爆炸混合物，然后发生延迟点火，那么，就会发生蒸气云爆炸。蒸气云爆炸会产生火球效应。根据普适火球模型，可以得到蒸气云爆炸产生的火球直径以及火球持续时间分别为D =4. 54矿320, t = l. 54矿320 (4 -62)

式中M火球中可燃物的质量，kg;D—火球直径，m;t —火球持续时间，s。要估计火球热辐射的伤害距离，首先必须知道火球辐射热的传播规律。在假设不发生大气能量散失的情况下，Baker等人得到的火球热辐射计算公式为陑＝（倡（F心）（4 -63)式中Q ——热剂量，Jim气bG常量，2. 04 X 10飞M-—火球中消耗的燃料的质量，kg;0火球温度，k，对于蒸气云爆炸取2200 K;D—火球直径，m;R——目标到火球中心的距离，m;F-—常量，161. 7。假设火球的持续时间即为人员暴露千火球辐射热的时间，将式(4 -63)代入有关的热辐射伤害方程得到：-113 r (bG) M113 0213, 413t-113[ ~] =Cn (4-64)式中en－常数，对于一度烧伤，取2. 82 X 10气对于二度烧伤，取8. 43 X 106;对于死亡，取1. 46 X 10勹同样，可以得到描述木材引燃情况的方程为(bG)Ml /302/3 -O.8= 6730t -v. 0 + 25400 (4 - 65) t(1 + FR2 ID勹由式(4 -64)和式(4 -65)，可得出在火球的热辐射效应下，人员的伤亡半径和引燃木材半径为凡＝g (M, 0, CJ (4 - 66)

（四）沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)形成的火球计算模型BLEVE爆炸是指液化气容器在外部火焰的烘烤下突然发生延性破裂，压力平衡被破坏，液体急剧汽化，并随即被火焰点燃而产生爆炸。准确地说，BLEVE爆炸并非爆炸，而属千火灾。例如，LPG储罐破裂时，绝大部分液体以雾状散落在空气中，与周围的空气混合而着火燃烧。虽然，BLEVE爆炸产生的破片和冲击波超压有一定的危害，但与爆炸产生的火球辐射危害相比，其危害可以忽略，远场尤其如此。国际劳工组织(ILO)提出的关于BLEVE爆炸产生的火球模型，火球半径和火球持续时间分别为R = 2. 9 w 113, t = o. 45 w113 (4 -67)式中R火球半径，m;t火球持续时间，s;w——火球中消耗的可燃物的质量，kg,单罐储存，W取罐容量的50%；双罐储

第四章防火防爆安全技术存，W取罐容量的70%；多罐储存，W取容量的90%。对非点源的BLEVE热辐射模型，其热辐射通量为q=q。(1 - 0. 058lnr) R切(R2 + T2尸(4 -68)式中q ——热辐射通量，kW/m气q。——火球的表面的热辐射通量，kW/m气柱形罐取270 kW/m2，球形罐取200 kW/m气r——目标到火球中心的距离(r>2R), m。例：有一个80 t的柱形液化气储罐在外部火灾的烘烤下发生BLEVE爆炸事故。已知液化气的燃烧热为46500 kJ/kg,储罐的储存压力为3 MPa。试用ILO模型评估该事故的火球参数和热辐射危害范围。解：对单罐储存，W取罐容量的50%，则该事故的有效质量为W = 80000 x 50% = 40000 (kg)根据式(4 -67)分别计算出BLEVE火球的半径和持续时间：R = 2. 9 W113 = 2. 9 X 40000 113 = 99. 2 (m)t =0. 45W113 =0. 45 x40000 113 = 15. 4(s)根据热通量－时间准则有tq413 =Cn (t<180 s)式中en一一常数，一度烧伤取2. 82 X 10气二度烧伤取8. 43 X 106,死亡取1. 46 X 10勹将式(4 -68)代入有tq4/3 = t [ q。(1 -0. 058lnr)R切(R2 + T2) 3/2 ] 4/3 = C n因此，得到一度烧伤半径凡为425 m;二度烧伤半径凡为272 m;死亡半径凡为212m。

（五）固体火灾计算模型固体火灾的热辐射参数按点源模型估计，认为火焰射出的能最为燃烧的一部分，辐射强度与目标至火源中心距离的平方成反比，即qr =fM凡4x2式中qr－目标接受到的辐射强度，Wlm;f一辐射系数，可取0.25;Mc一一可燃固体物质的燃烧质量速率，kg/s;He一一可燃固体物质的燃烧热，J/kg;X一—目标至火源中心距离，m。

（六）热辐射伤害准则(4 -69)无论是蒸气云爆炸产生的火球、BLEVE爆炸产生的火球、池火灾，还是喷射火焰，其对人员和设备的伤害都表现在热辐射上。因此，要分析热辐射的伤害效应必须首先确定伤害准则。目前，常见的热辐射伤害准则有：热通量准则、热剂量准则、热通最－时间准则、热剂量－时间准则和热通量－热剂最准则。其中，后3个准则是完全等价的，因此，这里只介绍前面的3个准则。

1.热通量准则

· 365 •

热通量准则以热通量作为衡量目标是否被伤害的判据。当目标受到的热通量大于或等于引起目标伤害所需的临界热通量时，目标被伤害。其适用范围：热通量作用时间比目标达到热平衡所需要的时间长。热通量准则的伤害阙值见表4 -27。表4 -27热通量准则的伤害闽值热通量／（kW· m -2)伤害效应

37. 5 1 min内100％死亡率，10 s内1％死亡率

25.0木材燃烧；1 min内100％死亡率，10 s内严重烧伤

16.0暴露5 s后人严重烧伤

12.5木材被引燃；1 min内1％死亡率，10 s内一度烧伤

6.4暴露8 s的痛阙值，20 s后二度烧伤

5.0暴露15 s的痛阙值

4.5暴露20 s的痛阙值，一度烧伤

4.0超过20 s引起疼痛，但不会起水疤

1. 75暴露1 min的痛阙值

1. 6长时间暴露不会有不适感

2.热剂量准则热剂量准则以热剂量作为衡量目标是否被伤害的指标。当目标受到的热剂量大于或等于引起目标伤害所需的临界热剂量时，目标被伤害。其适用范围：热剂量作用于目标的时间非常短，以至于接收到的热量来不及散失掉。热剂量准则的伤害阙值见表4 -28。热剂量／（kJ·m-2)

3.热通量－时间准则表4-28热剂量准则的伤害闽值伤害效应三度烧伤二度烧伤热剂量／（kJ. m -2)伤害效应一度烧伤皮肤疼痛当热通量准则或热剂量准则均不适用时，应该使用热通量－时间准则。在多数情况下，热辐射对人体的伤害以裸露皮肤的烧伤为基础，Pietersen按照一般人考虑，假设人的暴露面积为皮肤表面积的20%，推导出热辐射伤害方程，即Pr = - 39. 83 + 3. 0186ln(tq4 13)（一度烧伤）Pr= -43. 14 +3. 0186ln(tq4 13)（二度烧伤）Pr = - 37. 23 + 2. 56ln(tq4 13)（死亡）式中q ——人体接收到的热通量，W/m勹t ——人体暴露于热辐射的时间，s;Pr-—伤害概率单位。

第四章防火防爆安全技术Pietersen没有讨论热辐射伤害方程的适用范围。国内研究人员认为，当暴露时间超过180 s时，上述热辐射伤害方程不适用。当Pr =5时，对应的烧伤概率为50 %，即人员伤害概率为0.5。将Pr= 5时所对应的距离定义为烧伤半径，则有关公式可变换为tq413 = C n (t < 180 s) (4 - 70)式中en ——常数，一度烧伤取2. 82 X 106,二度烧伤取8. 43 X 106,死亡取1. 46 X 107 0Lawson和Simms估计引燃木材所需的临界热通量计算公式为q = 6730t -O. 8 + 25400 (4 -71)

五、典型爆炸参数计算模型

（一）压力容器物理爆炸的计算模型物理爆炸如压力容器破裂时，气体膨胀所释放的能量（即爆炸能量，也称爆破能量）不仅与气体压力和容器的体积有关，而且与介质在容器内的物理性质有关。有的介质以气态形式存在，如空气、氧气、氢气等；有的介质以液态形式存在，如液氨、液氯等液化气体以及高温饱和水等。容积与压力相同而相态不同的介质，在容器破裂时产生的爆炸能量和爆炸过程不完全相同，其能量计算模型也不同。压力容器爆炸时，能量向外释放时以冲击波能量、破片能量和容器残余变形能量3种形式表现出来，但后两者所消耗的能量只占释放总能量的3% ~ 15%，即绝大部分的能量以冲击波的形式释放，故压力容器物理爆炸的危险性计算的关键在于确定爆炸能量。容器的爆炸能量一旦确定，即可将其折算成标准TNT炸药的能量，然后可以套用点源TNT爆炸时爆炸场参数计算公式或模型计算，并进行毁伤效应的评估。

1.压缩气体与水蒸气容器爆炸能量当压力容器中介质为压缩气体，即以气态形式存在而发生物理爆炸时，其释放的爆炸能最为PV旦E = g =f;[1-(

0. 1013 ~) k ] X 103 (4 -72)式中E g气体的爆炸能最，kJ;P容器内的绝对压强，kPa;V-—容器的容积，m飞k气体的绝热指数，即气体的定压比热与定容比热之比。常用气体的绝热指数数值见表4 -29。表4 -29常用气体的绝热指数气体名称空气氮氧氢甲烧乙烧乙烯丙烧一氧化碳K值1. 400 1. 400 1. 397 1. 412 l. 316 1. 180 1. 220 1. 130 1.395气体名称二氧化碳一氧化氮二氧化氮氨气氯气过热水蒸气干饱和水蒸气氢氧酸K值1. 295 1. 400 1. 310 1. 320 1. 350 1. 300 1. 350 1. 310

式(4 -72)可简化为互＝cgv (4 -73)式中cg ——常用压缩气体爆炸能量系数，kJ/m3 o压缩气体爆炸能量系数cg是压力P的函数，各种常用压力下的气体容器爆炸能最系数见表4 -30。表4 -30常用压力下的气体容器爆炸能量系数(k=l.4时）爆炸能：m 3) 1 2: 1202 1 4 ::102 1 75° x 6 102 1 110x8103 1 1410103 12 ::103 1 392 x 5 103爆炸能：；：m 3) 1 6 74xo103 1 8 :(0103 1 1 16x4104 1 2 ::04 1 6 53:104 1 824:104对于常用压力下的干饱和水蒸气容器的爆炸能量计算可用Es = Cs V式中E s ——水蒸气的爆炸能量，kJ;V—水蒸气的体积，m勹CS —干饱和水蒸气爆炸能量系数，kJ/m3 0各种常用压力下的干饱和水蒸气容器爆炸能量系数见表4 -31。表4 -31常用压力下的干饱和水蒸气容器爆炸能量系数表压力P/MPa 0.3 I o.s 0.9 1. 3 2. 5爆炸能量系数C .l (kJ·m-3) 4. 37 x 102 I 8. 31 x 102 1. 5 X 103 I 2. 75 X 103 I 6. 24 X 103

2.介质全部为液体时的爆炸能量通常用液体加压时所作的功当作常温液体压力容器爆炸时释放的能量，即EL=(P -l)2V且式中EL ——常温液体压力容器爆炸时释放的能量，kJ;P—液体的绝对压强，Pa;V——容器的容积，m勹凡——液体在压力P和温度t下的压缩系数，Pa飞

3.液化气体与高温饱和水的爆炸能量(4 -74)

3.0

7. 77 X 103(4 - 75)液化气体和高温饱和水一般在容器内以气液两相存在。当容器破裂发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还伴随过热液体激烈的蒸发过程。在大多数情况下，这类容器内的饱和液体占有容器介质重量的绝大部分，它的爆炸能量比饱和气体大得多。因此，一般计算时不考虑气体膨胀作功。过热状态下液体在容器破裂时释放出爆炸能量为£ = [ (h1 - h2) - (SI - S2) Tl ] W (4 -76)

第四章防火防爆安全技术式中E——过热状态下液体的爆炸能量，kJ;九爆炸前液化气体的熔，kJ/kg;h2 —在大气压力下饱和液体的焙，kJ/kg;S1 ——爆炸前液化气体的墒，kJ/ (kg · K) ;S2在大气压力下饱和液体的墒，kJ/ (kg · K);Tl —一介质在大气压力下的沸点，K;w——饱和液体的质量，kg。常用压力下饱和水容器的爆炸能量为反＝C W V式中队——饱和水容器的爆炸能量，kJ;V——容器内饱和水所占的容积，m飞cw一饱和水爆炸能量系数，kJ/m3 o常用压力下饱和水爆炸能量系数见表4-32。表4-32常用压力下饱和水爆炸能量系数表压力P/ MPa 0.3 0. 5 0 . 8 1. 3(4 -77)

2.5 3.0爆炸能量系数Cw / ( kJ·m- 3) ) 2.38x104 ) 3.25xl0 4) 4. 56xl04) 6.35x104 ) 9.56xl04 I 1.06x105

（二）点源化学爆炸的计算模型——－凝聚态化学物质爆炸凝聚态化学物质（如固、液态炸药）爆炸时，首先在炸药内部发生爆轰。爆轰的过程可以采用等容瞬时假设和接近实际的C -J爆轰模型进行描述。当炸药内部爆轰完成后，将p（压力）在炸药周围的空气中形成爆炸冲击波。爆炸冲击波的波形图如图4 -19所示。由于冲击波是压缩波，冲击波压缩空气后，在空气冲击波波阵面后形成一定的负压区。所以，空气冲击波既包括正压区也包括负压区。对应地，就有正向比冲量与负向比冲量，正向作用时间（正压作用时间）与负向作用时间Pm（峰值压力）t（时间）（负压作用时间）等。目前，人们主要用冲击波超压（冲击波最大压力与外界空气压力之差）、图4 -19爆炸冲击波的波形示意图正向比冲量及正压作用时间3项参数来描述凝聚态化学物质爆炸后的空气冲击波。

1.爆炸相似律固体炸药可以作为点爆源，而点爆源爆炸后的某一区域中，参数满足相似性。Cranz相似律适用千空中爆炸。例如，一个装药量为昭的爆源在距离T1的冲击波超压为L\P m'对于另一装药量为昭的爆源要在T2处得到同样的超压，则必须满足：

(｀巴r2 W2即，r一定，A凡也一定，则式(4 -78)可以写为坏rLiPm =f (Ylv)(4 - 78)(4 -79)爆炸相似律示意如图4 -20所示，图中很直观地反映了这一规律。为了保持A凡相等，则l-2=巨i江=tI-t2=r l-历=兀兀l+1（冲量）W2=8w1庐2t1//L-r1-－于气三有扔＝硒＝岛wa=64w1, ta=4t1,(w3, t3)r2/3=4t1图4 -20爆炸相似律示意图式(4 -79)可进行多项式展开。距离爆源无穷远处，空气冲击波的超压为零（多项式系数A。=0)，一般取前3项，即点源空中爆炸空气冲击波超压计算的总表达式为AP Al . A2 A3 =--=- +—— m r -2 + -3r r(4 -80)r =沉式中f相似参数，也称为对比距离或比例距离。

2.冲击波超压

(1)无限空中爆炸情形。无限空中爆炸指爆源距地面足够高的爆炸。通常，当爆源的比高大于0. 35 m • kg -113时，可以认为是无限空中爆炸，即h坏;:::O. 35 m • kg-1 13 (4 - 81)

第四章防火防爆安全技术式中h爆源距地面高度，m;w——爆源的TNT质量，kg。对于球形TNT装药，存在萨道夫斯基所列的关系，即

0. 84 2. 7 7 AP= -+——+- -3 (l奋~10~15)式中dP-—－空气冲击波的超压，单位为0. 1 MPa。如果是非TNT装药，则(4 -82)Q” W=W; • ~=W; · 17汀NT (4 - 83)Q vTNT式中1JiTNT ——该炸药的TNT当量；wi —炸药的质量，kg;O vi ——炸药的爆热，kJ/ kg;Q vTNT一—-TNT的爆热，kJ/kg。

(2)炸药在刚性地面爆炸（如岩石、混凝土等）时的情形。此时，可以用2W代替式(4 -82)中r的W，得到：~p 1. 06 4. 3 14刚= - +-+— r -2'-3r r(4 -84)

(3)普通地面（如沙土、黏土等）爆炸的清形。由于地面介质变形，则可以用1. 8W代替式(4 - 82)中f的W,得到：AP 1. 02 3. 99 12. 6普= - + T -2 +r f3 (4 - 85)当r<l时，则式(4 -82)、式(4 -84)和式(4 -85)皆不适用，此时可以用Bak­er公式，即厂＝200:享+0.i巴(0 05王09:) (4 -86)AP= -

3.01 4.31+ + (0.5奋~70. 9)

(4)炸药在坑道里爆炸的情形。如坑道为刚性壁，则炸药量要换算成相当千空气中的装药量W'，即W' W 2冗户-＝—或W'=~W4冗户2S S(4 - 87)式中r一—距爆点的距离，m;W一—实际用药量，kg;S-—－巷道截面积，m勹得到：/l.P = l. 46(W 3 W\ 3主W\ r _ / Sr了寸＋9.26信）＋呫长）［1叶互W）动～15] (4 - 88)若是独头巷道（即一端封闭），用任亡W代替式（4 -82)中f的W,得到：s

主,iP = I. 81(:广+14．忖）3 +88飞）(4 -89)

(5)直列装药的情形（装药半径r。远小千装药的长度l)。如一列火车全部车厢满载爆炸性物质，爆炸以后相当于形成柱面波，则即W'W = 47t户27t rl2r W' =—W l2r用— W代替式(4 -82)中五的W,得到：lM'=l.0忙）-l- +4忙）½ +14(il)(4 -90)曰丘）＼。～15] (4-91)

(6)蒸气云爆炸的情形。爆炸性气体以液态储存，如果瞬间泄漏后遇到延迟点火或气态储存时泄漏到空气中，遇到火源，则可能发生蒸气云爆炸。导致蒸气云形成的力来自容器内含有的能量或可燃物含有的内能，或两者兼而有之。“能”的主要形式是压缩能、化学能或热能。一般说来，只有压缩能和热量才能单独导致形成蒸气云。根据荷兰应用科研院TNO (1979)建议，可预测蒸气云爆炸的冲击波的损害半径为R = C.(NE) 113, E = VHc (4 -92)式中R——损害半径，m;E——爆炸能量，kJ;V一—参与反应的可燃气体的体积，m飞凡——可燃气体的高燃烧热值，某些气体的高燃烧热值见表4-33, kJ/m飞N—效率因子，其值与燃烧浓度持续展开所造成损耗的比例和燃料燃烧所得机械能的数量有关，一般取N = 10% ;C S ——经验常数，取决于损害等级，其取值情况见表4 -34。表4 -33某些气体的高燃烧热值气体名称高热值／（kJ. m -3)气体名称高热值／（kJ·m-3)氢气12770乙烯64019氨气17250乙块58985苯47843丙烧101828一氧化碳17250丙烯94375生成S02 25708正丁烧134026硫化氢生成S03 30146异丁烧132016甲烧39860丁烯121883乙烧70425

第四章防火防爆安全技术表4-34损害等级表损害等级CS设备损坏人员伤害1％死亡于肺部伤害；1 0.03重创建筑物的加工设备>50％耳膜破裂；>SO％被碎片击伤2 0. 06损坏建筑物外表，可修复性破坏1％耳膜破裂；1％被碎片击伤3 0. 15玻璃破碎被碎玻璃击伤4 0. 40 10％玻璃破碎

3.爆炸冲击波正压作用时间爆炸冲击波正压作用时间(t+，单位s)是影响目标破坏作用大小的重要的空气冲击波参数之一。t十也是采用爆炸相似律来求得。由于＋＝f（上－r万｀，具体应用时，展开取一项，即畴厂叶汃v)，对于空气介质，a= 1. 35 X 10 n =— 2。故t+ = {:.. :: :：一言二面）(4 -93)

1. 48 X 10- 3石饥（普通地面）

4.爆炸冲击波比冲量尽管有研究表明，空气冲击波的负向比冲量也具有较强的毁伤作用，但目前人们主要采用正向比冲量(i十）来进行表征。仁的经验计算式为仁＝A汃~ A =—·汃(4 -94)式中i+ ——冲击波的正向比冲量，Pa • s;r－距爆点的距离，m;w—一装药量，kg;A-—计算系数，通过爆炸物和环境确定。对千TNT, A = 20 ~ 25,则有\．丿）面面）地地气性通空刚普((( rrr ///旷旷旷573.253 233 .`.= +.i (4 -95)

5.爆炸地震波炸药在地面上爆炸以后，其部分能量以弹性波的形式在地壳中传播而引起爆区附近的地层震动，称为爆炸地震波。同天然地震一样，地震波强度随着传播距离的增加而衰减。

但与天然地震相比，爆炸地震波又具有能量衰减快、振动频率高和持续时间短的特点。因此，点源化学爆炸引起的地震对附近建筑物的影响要比天然地震小得多。尽管如此，有时也必须予以关注。例如，在某区域反复进行爆炸作业时，就必须考虑爆炸地震波对周围建（构）筑物的影响。目前，多用地面质点的振动速度来描述爆炸地震波的强度，也有采用振动加速度来描述的。大量实测资料表明，地面质点振动速度的大小与炸药量、距离、介质情况、地形条件和爆炸方法等因素有关。振动速度由3个互相垂直的分量组成，通常采用其中最大值作为判定标准。由于爆区附近的垂直振动比较明显，目前一般采用质点垂直振动速度值作为判定标准。

(1)爆炸地震波破坏的相关数据及国家标准。国际上不同国家对主要类型的建（构）筑物地面质点的安全振动速度的规定如下：

①美国矿业局656号公报中建议建筑物的破坏准则为2. 0 in/s (5. 08 cm/s)。

②苏联爆破工业生产试验公司建议地震危险振动速度为2 ~3 cm/s。

②加拿大的边坡手册中规定房屋抹灰发生裂缝的振动速度为2. 0 in/s (5. 08 cm/s)。@1977年，美国有关露天开采管理条例规定一切爆破作业中最大峰值质点振动速度不得超过1. 0 in/s (2. 54 cm/s)。(ID 1981年，美国矿业局8507号报告中提出的临界破坏速度中，现代建筑物为

0. 75 in/s (1. 9 cm/s)，老的建筑物为0.5in/s (1.27cm/s)。

②法国地下工程协会建议（草案）中提出各种结构物所受振动时观测的损害情况见表4 -35。

②国内有关文献给出的建（构）筑物振动时所允许的最大质点速度：土窑洞、土蚽房、毛石房屋为1. 0 cm/s;一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物为2 ~ 3 cm/s;钢筋混凝土框架房屋为5 cm/s;水工隧洞为10 cm/s;交通隧洞为15 cm/s；矿山巷道中，围岩不稳定但有良好支护为10 cm/s,围岩中等稳定且有良好支护为20 cm/s。最大速度vmax/(cm • s - I)

0.5

5.0

10. 0 -15. 0

25.0

250.0表4-35受振动时观测到的破坏现象观察除可能产生不均匀沉陷外，一般没有破坏性轻微破坏，灰浆发生裂缝中等破坏，墙体裂缝岩体中产生小裂缝，隧洞的岩石掉块隧洞衬砌裂缝，砌块墙体崩塌，大的岩块被切断我国国家标准《爆破安全规程》(GB 6722)规定地面建筑物、电站（厂）中心控制设备、隧道与巷道、岩石高边坡和新浇大面积混凝土的爆破振动判据，采用保护对象所在地基础质点峰值振动速度和主振频率。爆破振动安全允许标准见表4 -36。

序号第四章防火防爆安全技术表4-36爆破振动安全允许标准保护对象类别安全允许质点振动速度vi(cm · s -I)f~lO Hz 10 Hz </~50 Hz />50 Hz土窑洞、土还房、毛石房屋0. 15 -0. 45 0. 45 -0. 9 0. 9 - I. 5一般民用建筑物1. 5 ~2. 0 2. 0 -2. 5 2. 5 -3. 0工业和商业建筑物2. 5 ~ 3. 5 3. 5 -4. 5 4. 2 ~5. 0一般古建筑与古迹0.1-0.2 0.2-0.3 0. 3 -0. 5运行中的水电站及发电厂中心控制室设备0. 5 -0. 6 0. 6 -0. 7 0. 7 -0. 9水工隧洞7 ~8 8 ~ 10 l0 ~ 15交通隧道10 ~ 12 12 -15 l5 ~20矿山巷道15 ~ 18 18 ~25 20 ~30永久性岩石高边坡5 ~ 9 8 ~ 12 l0 ~ 15新浇大体积混凝土(C20):龄期：初凝～3天l. 5 ~ 2. 0 2. 0 -2. 5 2. 5 ~ 3. 0龄期：3～7天3.0-4.0 4. 0 -5 . 0 5. 0 -7. 0龄期：7～28天7. 0 -8. 0 8. 0 ~ 10. 0 10. 0 -12 . 0爆破振动监测应同时测定质点振动相互垂直的三个分量。注：l．表中质点振动速度为三个分量中的最大值，振动频率为主振频率。

2.频率范围根据现场实测波形确定或按如下数据选取：硐室爆破f小于20 Hz,露天深孔爆破J在10 -60 Hz之间，露天浅孔爆破J在40 -100 Hz之间；地下深孔爆破J在30 -100 Hz之间，地下浅孔爆破J在60 -300 Hz之间。

(2)爆炸地震波的计算。振动速度的计算是爆破地震预测的主要依据，目前主要根据经验公式估算，这类公式的基本依据是质点振动速度与炸药用量成正比，与距离成反比，其基本公式为v＝枷am/Ra (4 -96)式中R一距离爆源的距离，m;Q一折算为TNT的炸药量（齐发爆破取总炸药量，非齐发爆破取单发最大药量），kg;v —一地面质点振动速度，cm/s;m——药量指数，取1/3;a、K—一与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，可按表4 -37选取，或由试验确定。表4 -37爆炸作用区不同岩性的K、a值岩性K Q!坚硬岩石50 -150 l. 3 ~ 1. 5中硬岩石150 -250 l. 5 ~ l . 8软岩石250 -350 1. 8 ~2. 0

例如，某静爆试验场的设计药量为5 kg TNT,爆炸点附近有爆炸水井（皆为钢筋混凝土结构），爆炸点距爆炸水井的最短距离为104 m。采用爆炸区域质点振动速度计算公式［式(4 -96)］，计算距爆源104 m处由地震波引起的质点最大振动速度。K、a分别取300、1. 9，计算药量为5 kg TNT,则得到最大振动速度为0. 122 cm/s,该数值远远小于钢筋混凝土框架结构能承受的地震安全速度5 cm/s,故认为静爆场的爆炸试验不会对爆炸水井产生破坏。实际上，地面建筑物爆炸时，由于爆炸物品一般均在地面以上，根据理论计算及实践经验，爆炸地震波的破坏作用远小千空气冲击波的作用。因此，爆炸地震波的破坏作用可忽略不计，只是在如该例的特定作业背景下需要考虑。

6.爆炸破片由凝聚态化学爆炸物爆炸时的空气冲击波参数以及地面质点振动速度的计算方法及模型可知，爆炸物相当处千无约束状态，也可称为裸药。当爆炸物处千金属壳体或其他约束的情况下，爆炸物发生爆炸时，其危害除了爆炸冲击波对人员、建（构）筑物的毁伤外，容器壳体爆炸破裂形成的破片同样具有毁伤作用，往往后者的危害更大、更明显。因此，进行危险性评估或计算时必须予以考虑。例如，一发手雷装药不过数十克，爆炸后尽管冲击波会造成一定的毁伤，但主要的毁伤是由千破片造成的。破片形成后以一定的初始速度飞行，其所能达到最远距离是设置相应的安全距离的参考。一般而言，破片在空气中飞行时，球形破片的迎风面积最小，且飞行时空气阻力系数相对较小，因而飞行距离最大，产生的危害也最大。当然，球形破片是一种理想情况，只在军事应用中（如杀伤爆破弹丸中预置钢珠）才能出现。实际过程中，壳体爆破大多形成不规则的非球形破片，它们在空中飞行时由于受到空气阻力的作用会不断翻转，飞行距离也小于球形破片。为了便于计算，这里仍以球形破片进行估算。

(1)计算过程。假定某含凝聚态化学爆炸物的金属容器爆炸后形成的破片初速度一致，以v。表示，其飞行的方向角为0,破片的速度分解及受力分析如图4 -21所示。。Vx = V • COS0y sv p cy l_2g__mfy矗El-IIX f 1 =- x- 2 Cxpsv; 2畸巳3匾店图4 -21破片的速度分解及受力分析在y轴方向上建立破片运动方程，即dvrm盂－＝- mg- — 1 22 crpsvr(4 -97)

第四章防火防爆安全技术破片在空中的飞行时间为dt=~rctan（压• V,-0)g矿在x轴方向上建立破片的运动方程，即也1 2m =－一dt 2c xpsv元破片在x方向的飞行距离为1 Ax= —ln［几• V妞arctg（仄• V心）+ 1] Ag(4 -98)(4 -99)(4 -100)将式(4-99)和式(4 - 100)联立，且将｛压＝v。cosO代入，并认为C, = c, = C，有V,<l = V。sin01 At＝一— rctg（压V。sin0)gf1 Ax= ln［压• V。cos0 · arctg（几• V。sin0) + 1] A·gA= 12mg cpS式中g一重力加速度，9. 8 mis气V。-—破片初速度，mis;0一破片飞行的方向角；(4 -101)c ——与破片的形状、飞行速度有关的破片飞行时的空气阻力系数，球形破片取0. 97;p-—当地空气密度，取1. 25 kg/m勹s —破片的迎风面积，m2 o破片初速度v。可以用经验公式，即V。=0. 353D卢巠3 + /3' /3 = M式中m、M-—含药容器的装药量及能形成破片的壳体质量，kg;D一爆炸物的爆轰速度，mis。(4 -102)根据上述计算过程编制相应的计算程序，可以计算出破片在空气中飞行时的飞行时间和飞行距离。

(2)计算实例。已知某铁制容器内装了凝聚态化学爆炸物，其中爆炸物药量与可形成破片的容器质量之比为0.25,假定形成的破片质量为1. 0 ~2. 0 g,破片形状为球形。计算时，认为破片的方向角为4了时飞行时间最长、飞行距离最远。容器中爆炸物按照爆轰情况考虑（此时造成的危害最大），药剂的爆轰速度为7000 mis,现分别计算破片质量为l.Og、1. 5 g和2. 0 g时，破片的飞行时间和距离。计算结果见表4 -38。可见，在破片质量为2. 0 g时，破片的飞行时间最长，飞行距离最远，为266.04 m。根据这样的计算结果，可以设置相应的安全距离。

表4 -38不同质量球形预制破片的飞行时间和距离内容球形破片的质量／g

1.0 1.5 2.0破片半径／mm 3. 13 3.58 3.94破片初速／（m·s - 1) 1185. 16 1185. 16 1185. 16飞行时间／s 3.61 3. 86 4.04飞行距离／m 217. 35 244.66 266.04

7.爆炸噪声爆炸噪声是爆炸作业中最棘手的问题之一。尽管在绝大多数工业爆炸事故中，不会形成反复多次的爆炸噪声，但在某些特定的爆炸作业场所（如露天矿山、静爆试验场等），爆炸噪声是一种应该考虑的危险有害因素。爆炸物爆炸以后，爆炸能量向四周传播，进入空气中形成空气冲击波。随着传播距离的增加，在距爆源较远的地方，空气冲击波随传播距离的增加衰减到相当低的水平后将按声波传播。如果声波以声压水平LP表示强度，当LP小于180 dB（相当于爆炸冲击波超压为0. 02 MPa)时，将按声波的规律传播。声波在介质中传播时，将发生反射、衍射、折射等现象，并在传播过程中衰减。以静爆试验场为例，说明爆炸噪声的计算过程。静爆试验场的设计药量为5 kgTNT,静爆试验场周围存在一定的屏障（由防护林构成）和山体（其形成的地面效应可以衰减部分噪声）。现需要估算距离爆炸场300 m处的爆炸噪声，并确定能否在300 m处建设相关的办公设施。5 kg TNT爆炸后，LP为180 dB时的距离为11m（距爆源的距离）。可见，在300m处空气冲击波早已衰减成声波。下面计算距爆源300 m处噪声的强度。在实际情况中，声波衰减通常包括随着距离的发散衰减Ad、空气吸收引起的衰减Aa、地面吸收引起的衰减Ag、屏障引起的衰减Ab和气象条件引起的衰减儿等。总的衰减A则是各种衰减的总和，即A =Ad +Aa +Ag +Ab +Am (4 -103)考虑声波在自由声场中随着距离增加的衰减Ad。在自由声场中，当声功率不变时，则声强与距离平方成反比减小。从r1处传播到r2处的发散衰减为r2Ad =20lg —rl(4 -104)由式(4 -104)可知自由声场中距离r增加一倍，声强级减小6 dB。在距离爆源为300 m处，声音衰减了约30 dB。噪声控制工程中可采用半经验公式来估算20 °C时的空气吸收衰减Aa'即式中f——声波频率，Hz;d—传播距离，m;Aa = 7. 4卢中xlO -8(4 -105)

第四章防火防爆安全技术小相对湿度。由计算可得在空气吸收引起的衰减大约为20 dB。在本例中，由于静爆场与拟建办公设施之间存在一定深度的防护林，以及存在一定规模的山体，参考有关资料可知，在声屏障和地面效应同时存在的条件下，衰减之和的上限为25 dB。忽略气象条件引起的衰减Am'则在300 m处的声压约为105 dB。由千静爆试验产生的噪声为脉冲噪声，对人的接触限值参见《工作场所有害因素职业接触限值第2部分物理因素》(GBZ 2. 2)中“工作场所脉冲噪声职业接触限值”（表4 -39)。表4 -39工作场所脉冲啋声职业卫生限值工作日接触脉冲噪声次数n I噪声峰值／dB(A)工作日接触脉冲噪声次数n I噪声峰值／dB(A)n~IOO I 140 1000 < n~ 10000 I 120100 < n::::;1000 130

8.凝聚态化学爆炸物爆炸现场标志物的计算及反设计通常可以用作标志物的有建筑物的门窗玻璃、墙、梁、柱以及炸坑等。现以炸坑、玻璃、墙为例加以简单介绍。所谓标志物反设计，就是通过对爆炸事故后现场留下的标志物受破坏情况的观察、分析，对爆源的性质、位置及爆炸药量等作出判断，从而为事故原因的调查、分析提供参考依据。

(1)炸坑标志物的计算及反设计。爆炸事故发生后，现场首先给人的强烈印象是事后留下了爆炸坑。有炸坑的，一般可以判定是凝聚态化学爆炸物发生爆炸。因为只有凝聚态化学爆炸物由千其能量密度高、爆炸强度（爆速、爆压）大，特别是爆炸气体产物的直接冲击作用（动压）才足以形成炸坑。而没有炸坑的，往往要么是参与爆炸（主要指爆轰）的凝聚态化学爆炸物数量少，或爆炸点离地面远，或有某种缓冲因素；要么是气体（蒸气）云爆炸，或粉尘爆炸。因为气体（蒸气）云爆炸或粉尘爆炸属千分布爆炸，其能量密度与爆炸强度较低，通常不足以形成炸坑。根据炸坑的大小，可以粗略地估计出参与爆炸的凝聚态化学爆炸物（火炸药）的数量，计算公式为厂3NT=-27 2 +220 ] (]>0 12且h< lm) (4 -l06)WTNT hhd3 = - 1. 1 + 6. 8 1- (1-> 0. 16且h> 1 m)式中WTNT一一爆源的TNT当量，kg;d-—炸坑的直径，m;h-—炸坑的深度，m。例如，1993年8月5日，深圳清水河化学危险品4号仓库内发生事故，爆炸的多孔

粒状硝酸按所形成的炸坑的直径为23 m,深为7 m,因此其爆炸TNT当量为WTNT =4. 1888 x (11. 5 x 102/8. 5)3 xO. 978 = 10. 145 x 10飞＝10. 145 (t)若硝酸按的TNT当量系数以0.35计，则折合成硝酸按的爆炸量为10. 145/0.35 =29 t。若用式(4 -106)进行估算，则有~TNT = (- 1. 1 + 6. 8 X卢）X 23 3 = 11. 797 (t)折合成硝酸按的爆炸量为11. 797/0. 35 =33. 7(t)。可见，就事故评估而言，两种经验式有相当好的一致性。应当指出，实际上事故爆炸的爆炸物聚集状态、放置形状、地面情况、炸高等多种因素都会影响炸坑尺寸，而上述经验式中都未考虑这些因素，所以这样的结果是非常粗略的。

(2)玻璃标志物的计算及反设计。玻璃是薄而脆的物件，且几乎所有建筑物都会安装，所以，从距爆心较远或爆炸冲击波较弱的地方，通常都可选用门窗玻璃作为标志物，以反设计爆源的情况。Baker提供了一种能简单计算玻璃破坏最小压力的方法，即是在考虑玻璃的厚度和尺寸的情况下利用实验数据绘制成图表，使用时根据玻璃的各项尺寸便可从图中查出其最小破碎压力。另外，也可把门窗玻璃假定为四边固定的薄板，然后按脆性材料薄板进行计算。即当其所受冲击波载荷达到所导出的临界条件时，玻璃即被破坏，从而根据玻璃的破坏情况可反算出冲击波超压，进而推定爆源情况。根据有关的实验研究，爆炸冲击波对玻璃的破坏作用见表4 -40。超压／kPa<55 ~ l l表4 -40玻璃的破坏特征与冲击波超压的关系破坏特征基本无破坏开裂或成大块超压／kPa> ll注：实验样本为普通家用窗玻璃尺寸，空气冲击波超压测试系统用地面压电式传感器。破坏特征破裂成小碎片至粉碎

(3)墙标志物的计算及反设计。建筑物的墙一般可视为脆性板。同样地，借助能量分析法，可建立起对应不同破坏程度冲击波的参数表达式，并反推出爆炸情况。

（三）冲击波毁伤准则

1.超压准则超压准则认为，只要爆炸波的超压达到一定值，便会对建筑物构件及各种有生物造成一定程度的破坏或损伤。但这个准则只适用千凝聚炸药点源爆炸的特定情况，对千常见的气体或粉尘爆炸，同样的超压具有的破坏效应更大。超压准则适用范围为：Q仁＞40。其中，o为目标响应角频率(1 /s ); t十为冲击波正压作用时间，也称正相持续时间(s)。超压对人体的伤害和对建筑物的破坏准则见表4 -41和表4 -42。

第四章防火防爆安全技术表4 -41冲击波超压对人体的伤害准则超压值／kPa1伤害程度20 -30 I轻微挫伤肺部和中耳，局部心肌撕裂30~5O I中等损伤（听觉器官损伤，轻度出血，骨折），中度中耳和肺挫伤，肝、脾包膜下出血，融合性撕裂50~100 I严重损伤（严重内脏挫伤，可引起死亡），重度中耳和肺挫伤，脱臼，心肌撕裂，可能引起死亡>100 I极严重，可能大部分死亡，体腔、肝脾破裂，两肺重度挫伤表4 -42冲击波超压对建筑物的破坏超压值／kPa破坏程度l . 5 ~ 2. 0房屋玻璃破坏>3. 5轻度（门窗受损，墙壁开裂，屋顶局部损坏，但经简单修理仍可居住）10 ~20建筑物局部破坏；汽车、土方机械玻璃破坏，车身、驾驶室轻度撞陷>17中度（墙壁严重开裂，承重结构损坏并弯曲，屋顶及内墙损坏，设备损坏）20 ~30建筑物轻度破坏，墙裂缝>35严重（承重结构严重受损，部分结构倒塌，建筑物无法修复，设备严重损坏）40 ~50建筑物中度破坏，墙大裂缝60 ~70建筑物严重破坏，部分倒塌，钢筋混凝土破坏；汽车驾驶室严重撞陷、破坏>70砖墙倒塌>83彻底毁坏l00 ~200钢筋混凝土建筑物破坏，防震钢筋混凝土破坏200 ~300钢架桥破坏超压准则的一个致命弱点是只考虑超压，不考虑超压持续时间。理论分析和实验研究均表明，同样的超压值，如果待续时间不同，伤害效应也不相同，而持续时间与爆源质量有关。

2.冲量准则由于伤害效应不但取决于冲击波超压，而且与超压持续时间直接相关，于是有人建议以冲量作为衡量冲击波伤害效应的参数，即冲量准则。冲量E的定义为t d ) t (sp tf = s.,U(4 -107)式中i s ——冲量，Pa • s;尺(t)一超压，Pa;t —冲击波作用时间，s。冲量准则认为，只有当作用于目标的冲击波冲量达到某一临界值时，才会引起目标相应等级的伤害。由于该准则同时考虑了超压与超压作用持续时间以及波形，因此比超压准

则更全面。但该准则忽略了一个基本事实：如超压准则指出的那样，目标伤害存在一个最小超压。如果超压低千这个值，即使作用时间再长，冲量再大，目标也不会被伤害。冲量准则适用范围为：Q八<0.4。

3.超压－冲量准则20世纪70年代，美国海军武器实验室(NOL)和弹道研究实验室(BRL)经过大量实验和理论研究，逐步形成了一套压力－冲量伤害模型。该模型认为，伤害效应由超压与冲量共同决定。其不同组合如果满足如下条件，就可以产生相同的伤害效应。(p s - Ps,cr) ( is - is,cJ = C (4 - 108)式中Ps,cr目标伤害的临界超压，Pa;i s,c r ——目标伤害的临界冲量，Pa · s;P s —在目标处爆炸产生的超压，Pa;i s —在目标处爆炸产生的冲量，Pa · s;C ——常数，与目标的性质和伤害等级有关。Davies认为，至少对凝聚相爆炸物质爆轰产生的冲击波的伤害作用，超压－冲量准则是普遍适用的。超压准则和冲量准则都是它的特殊情况。Baker等绘制了冲击波作用下肺伤害的死亡率曲线、头和身体受到撞击伤害的死亡率曲线和垂直入射冲击波对耳的伤害曲线。国内有学者对人员肺部伤害50％死亡率的曲线进行了拟合，得到：式中m一人的质量，kg。(P 8 - 2. 4) (is - 0. 34) I. 09 = 1. 064尺＝PS IP。T: = i / (P庐／2m113)(4 -109)有学者对头部受到撞击头骨50％破裂和头部受到撞击头部基本安全，以及身体受到撞击50％死亡率和身体受到撞击基本安全四条曲线进行模拟，分别得到：lgP s = 8. 06 -1. 05lg(i / m1/3)lg尺＝7. 6785 -1. 0214lg(i / mu3 )lgP s = 8. 3 - lg(i / ml/3 )lg尺＝7. 511 -0. 9824lg(i / mu3)按照超压－冲量准则，将我国若干试验数据综合处理，得到砖木结构模型房屋的爆炸波破坏参数方程：(PS - 8. 6 x 10勹(i s - 224. 3) = 8. 2 X 105（属二级破坏）(PS - 8. 6 x 10勹（i s - 224. 3) = 7. 39 X 106（属三级破坏）(PS - 8. 6 x 10勹(i s -224. 3) =2. 684 X 107（属四级破坏）(Ps -8. 6 xlO勹(i s -224. 3) =3. 610 X 107（属五级破坏）式中P s —~冲击波入射超压，Pa;i s -—－冲击波冲量，Pa · s。建筑物破坏程度与破坏等级的关系见表4 -43。

第四章防火防爆安全技术表4 -43建筑物破坏程度与破坏等级关系划分破坏等级一级破坏（或称基本无破坏）二级破坏（或称玻璃破坏）三级破坏（或称轻度破坏）四级破坏（或称中等破坏）五级破坏（或称严重破坏）

六、毒物泄漏计算模型玻璃偶尔开裂或震落玻璃部分或全部破坏破坏程度玻璃破坏，门窗部分破坏，砖墙出现小裂缝(5 mm以内）和稍有倾斜，瓦屋面局部掀起门窗大部分破坏，砖墙有较大裂缝(5 -50 mm)和倾斜(10~l00mm)，钢筋混凝土屋顶裂缝，瓦屋面掀起，并大部分被破坏门窗摧毁，砖墙严重开裂(50 mm以下），倾斜很大，甚至部分倒塌，钢筋混凝土屋顶严重开裂，瓦屋塌下有毒物质泄漏后生成有毒蒸气云，它在空气中飘移、扩散，直接影响现场人员，并可波及居民区。大量剧毒物质泄漏可能带来严重的人员伤亡和环境污染。毒物对人员的危害程度取决于毒物的性质、毒物的浓度和人员与毒物接触时间等。因有毒物质泄漏初期，其毒气形成气团密集在泄漏源周围，随后由千环境温度、地形、风力和湍流等影响，气团飘移、扩散，扩散范围变大，浓度减小。在后果分析中，往往不考虑毒物泄漏的初期情况，即工厂范围内的现场情况，主要计算毒气气团的空气中飘移、扩散的范围、浓度、接触毒物的人数等。

（一）毒物泄涡后果的概率函数法概率函数法是用人们在一定时间接触一定浓度毒物所造成影响的概率来描述毒物泄漏后果的一种表示法。概率与中毒死亡百分率有直接关系，两者可以互相换算，见表4-44。由此表可知，概率值在0 ~ 10之间。表4-44概率与中毒死亡百分率的换算死亡百分率／概率%。1 2 3 4 5 6 7 8 9。2.67 2.95 3. 12 3.25 3.36 3.45 3. 52 3.59 3.6610 3. 72 3. 77 3. 82 3. 87 3.92 3.96 4.01 4.05 4.08 4. 1220 4. 16 4. 19 4.23 4. 26 4. 29 4.33 4.36 4. 39 4.42 4.4530 4.48 4.50 4. 53 4.56 4.59 4.61 4.64 4.67 4.69 4. 7240 4. 75 4. 77 4.80 4. 82 4. 85 4. 87 4.90 4.92 4.95 4.9750 5.00 5.03 5.05 5.08 5. 10 5. 13 5. 15 5. 18 5.20 5.2360 5.25 5.28 5.31 5.33 5.36 5.39 5.41 5.44 5.47 5.5070 5.52 5. 55 5.58 5.61 5.64 5.67 5. 71 5. 74 5. 77 5.8180 5. 84 5. 88 5.92 5.95 5.99 6.04 6.08 6. 13 6. 18 6.23

表4-44（续）死亡百分率／概率%。1 2 3 4 5 690 6. 28 6.34 6. 41 6.48 6. 55 6.64 6. 75

0.0 0. 1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

7.33 7.37 7.41 7.46 7.51 7. 55 7.58概率值Y与接触毒物浓度及接触时间的关系为Y = A + Bln (en t)式中A、B、n一—取决于毒物性质的常数，取值见表4 -45;C-—接触毒物的浓度，10飞t一接触毒物的时间，min。表4 -45一些毒性物质的常数物质名称A B n氯-5. 30 0.50 2. 75氨-9. 82 0. 71 2. 00丙烯醒-9. 93 2.05 1.00四氯化碳0.54 1. 01 0.50氯化氢- 21. 76 2.65 1.00甲基漠-19. 92 5. 16 1.00光气（盐酸氯）-19. 27 3.69 1.00氮氢酸（单体）-26. 40 3.35 1.007 8 9

6. 88 7.05 7.33

0. 7 0. 8 0.9

7. 65 7. 88 8.09(4-110)参考资料DCMR 1984DCMR 1984USCG 1977USCG 1977USCG 1977USCG 1977USCG 1977USCG 1977使用概率函数表达式时，必须计算评价点的毒性负荷(cnt)。因为在一个已知点，其毒物浓度随着气团的稀释而不断变化，瞬时泄漏就是这种情况。确定毒物泄漏范围内某点的毒性负荷，可把气团经过该点的时间划分为若干区段，计算每个区段内该点的毒物浓度，得到各时间区段的毒性负荷，然后再求出总毒性负荷：总毒性负荷＝2时间区段内毒性负荷一般说来，接触毒物的时间不会超过30 min。因为在这段时间里人员可以逃离现场或采取保护措施。当毒物连续泄漏时，某点的毒物浓度在整个云团扩散期间没有变化。当设定某死亡百分率时，由表4 -43查出相应的概率值，根据式(4 -110)有旦Cnt = e 8于是，按扩散公式可以算出中毒范围。如果毒物泄漏是瞬时的，则有毒气团在某点通过时该点处毒物浓度是变化的。这种情

第四章防火防爆安全技术况下，考虑浓度的变化情况，计算气团通过该点的毒性负荷，算出该点的概率值Y,然后查表4 -43就可得出相应的死亡百分率。

（二）有毒液化气体容器破裂时的毒害区估算液化介质在容器破裂时会发生蒸汽爆炸。当液化介质为有毒物质，如液氯、液氨、二氧化硫、硫化氢、氢佩酸等，爆炸后如不燃烧，会造成大面积的毒害区域。当容器破裂时，容器内压力降至大气压，处于过热状态的液化气温度迅速降至标准沸点叭°C)，此时全部液体所放出热量为Q = WC(t -t。)式中W有毒液化介质质量，kg;t容器破裂前容器内介质温度，°C;C——液体介质比热，kJ/ (kg · K)。设这些热量全部用千容器内液体的蒸发，如液化的汽化热为q,则其蒸发量为Q WC(t-t。)W= = q q如介质的分子量为M,则在标准沸点下蒸发的蒸气体积vg为vg = 22. 4W. 273+ t。22.4WC(t - t。) 273 + t。M 273 M · q 273为便于计算，现将压力容器最常用的液氨、液氯、氢氧酸等的有关物理化学性能列千表4 -46中。关于一些有毒气体的危险浓度见表4 -47。表4 -46一些有毒物质的有关物理化学性能物质名称分子量M沸点t。凡液体平均比热汽化热cl [ kJ · (kg · °C ) - 1 ] qi (kJ. kg - l)氨17 -33 4.6 1. 37 X 102氯71 -34 0.96 2. 89 X 102二氧化硫64 -10. 8 1. 76 3. 93 X 102丙烯酸56.06 52. 8 1. 88 5. 73 X 102氢氛酸27.03 25. 7 3.35 9. 75 X 102四氯化碳153. 8 76. 8 0. 85 1. 95 X 102表4 -47一些有毒气体的危险浓度%物质名称吸入5 -10 min致死浓度吸入0 . 5 -1 h致死浓度吸入0. 5 -1 h致重病浓度氨0.5氯0.09 0. 0035 - 0. 0050 0. 0014 - 0. 0021二氧化硫0.05 0. 053 - 0. 065 0. 015 -0. 019氢氮酸0. 027 0. 011 -0. 014 0.01硫化氢0. 08 -0. 10 0. 042 - 0. 060 0. 036 - 0. 050二氧化氮0.05 0. 032 - 0. 053 0.011-0.021

若已知某种有毒物质的危险浓度，则可求出其危险浓度下的有毒空气体积。如二氧化硫在空气中的浓度达到0.05％时，人吸入5 ~ 10 min即死亡，则二氧化硫可以产生令人致死的有毒空气体积为V = V_ x 100/ 0. 05 = 2000V假设这些有毒空气以半球形向地面扩散，则可求出该有毒气体扩散半径为R= I~ =,V 2. 0944x —冗式中R有毒气体的半径，m；vg —一有毒介质的蒸汽体积，m勹C——有毒介质在空气中的危险浓度值，％。本章涉及的相关技术规程、标准与规范（除第三节外）：

1.《消防词汇第1部分：通用术语》(GB/T 5907. 1)

2.《火灾分类》(GB/ T 4968)

3.《民用爆炸物品工程设计安全标准》(GB 50089)

4.《建筑设计防火规范》(GB 50016)

5.《建筑物防雷设计规范》(GB 50057)

6.《民用爆炸物品安全管理条例》（国务院令第466号）

7.《地下及覆土火药炸药仓库设计安全规范》(GB 50154)

8.《爆破安全规程》(GB 6722)

9.《民用爆炸物品储存库治安防范要求》(GA 837)

10.《民用爆炸物品品名表》（国防科工委、公安部公告2006年第1号）

11.《危险化学品安全管理条例》（国务院令第591号）

12.《消防梯》(XF 137)

13.《消防水枪》(GB 8181)

14.《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116)

15.《消防水带》(GB 6246)

16.《泡沫灭火剂》(GB 15308)

17.《混合气体的分类第3部分：可燃性分类》(GB/T 34710. 3)