第二講 化學品的火災與爆炸危害
近幾年來，我國化工系統所發生的各類事故中，由于火災爆炸導致的人員死亡為各類事故之首，由此導致的直接經濟損失也相當可觀。如1997年北京東方化工廠油品罐區發生特大火災爆炸事故，在較短的時間內，整個罐區一片火海，死亡9人，傷37人，直接經濟損失高達億元以上。1993年深圳清水河化學危險品倉庫發生特大火災爆炸事故，死亡15人，200多人受傷，其中重傷25人，直接經濟損失超過2.5億元。這些事故都是由于化學品自身的火災爆炸危險性造成的。因此了解化學品的火災與爆炸危害，正確進行危險性評價，及時采取防范措施，對搞好安全生產，防止事故發生具有重要意義。
1、化學品的燃燒與爆炸危險性
化學品的燃燒與爆炸危險性，根據其狀態不同有不同的評價方法。
1.1 可燃氣體、可燃液體蒸氣、可燃粉塵的燃爆危險性
(1)爆炸極限
可燃氣體、可燃液體蒸氣或可燃粉塵與空氣組成的混合物，并非任何混合比例下都可以爆炸，而是固定濃度范圍的，不同可燃物有不同的固定濃度范圍。這一固定范圍通常叫該物質的爆炸范圍或爆炸極限，通常用可燃氣體、可燃液體蒸氣、可燃物粉塵在空氣中的體積百分數表示。能夠產生爆炸的最低濃度稱為爆炸下限，最高濃度為爆炸上限。例如：乙醇爆炸范圍為4.3%～19.O%。4.3%稱為爆炸下限，19.0%稱為爆炸上限。汽油的爆炸極限是1.0%～6.0%；天然氣的爆炸極限是4.8%～13.46%；氫氣的爆炸極限是4.0%～75%；一氧化碳的極限是12.5%～74.2%；氨氣的爆炸極限是15.5%～27%等等。爆炸極限的數值越寬，爆炸下限越低，爆炸危險性越大。
爆炸極限是在常溫、常壓等標準條件下測定出來的，這一范圍隨著溫度、壓力的變化而有變化。
(2)最小點火能
最小點火能是指能引起爆炸性混合物燃燒爆炸時所需的最小能量。如氫的最小點火能為0.019mJ，甲烷為0.25mJ，乙烷為0.25mJ，環氧乙烷為0.065mJ，乙烯為0.096mJ。
最小點火能數值愈小，說明該物質愈易被引燃。
(3)爆炸壓力
可燃氣體、可燃液體蒸氣或可燃粉塵與空氣的混合物、爆炸物品在密閉容器中著火爆炸時所產生的壓力稱爆炸壓力。爆炸壓力的最大值稱最大爆炸壓力。
爆炸壓力通常是測量出來的，但也可以根據燃燒反應方程式或氣體的內能進行計算。物質不同，爆炸壓力也不同，即使是同一種物質因周圍環境、原始壓力、溫度等不同，其爆炸壓力也不同。
最大爆炸壓力愈高，最大爆炸壓力時間愈短，最大爆炸壓力上升速度愈高，說明爆炸威力愈大，該混合物或化學品愈危險。
1.2 易燃或可燃液體的燃爆危險性
(1)閃燃與閃點
液體燃燒時，液體在點火源的作用下，先蒸發成蒸氣，然后蒸氣氧化分解而燃燒。每種液體表面，都有一定量的蒸氣存在，隨著液體溫度的升高，蒸氣濃度也隨之增大，當蒸氣濃度高于其爆炸極限下限時，遇火焰則會引起燃燒。在一定溫度下，可燃液體飽和蒸氣與空氣的混合物在與火焰接觸時，能閃出火花，發生瞬間燃燒，這種現象稱為閃燃。引起閃燃時的溫度稱作閃點。當可燃液體溫度高于其閃點時則隨時都有被火焰點燃的危險。
閃點愈低，該化學品愈易引起燃燒與爆炸。
(2)燃點
可燃物質在空氣充足條件下，達到某一溫度與火焰接觸即行著火(出現火焰或灼熱發光)，并在移去火焰之后仍能繼續燃燒的最低溫度稱為該物質的燃點或著火點。
(3)自燃點
指可燃物質在沒有火焰、電火花等火源的作用下，在空氣或氧氣中被加熱而引起燃燒的最低溫度稱為自燃點(或引燃溫度)。
自燃有兩種情況：
受熱自燃：可燃物質在外部熱源作用下溫度升高，達到自燃點而自行燃燒。
自熱自燃：可燃物在無外部熱源影響下，其內部發生物理的、化學的或生化過程而產生熱量，并經長時間積累達到該物質的自燃點而自行燃燒的現象。
引起物質自然發熱的原因有：分解熱(如賽璐珞]、氧化熱(如不飽和油脂)，吸附熱(如活性碳)、聚合熱(如液體氰化氫)、發酵熱(如干草)等。自熱自燃是化工產品貯存運輸中較常見的現象，危害性極大。
1.3 固體的燃燒爆炸危險性
固體燃燒分兩種情況，對于硫、磷等簡單物質，受熱時首先熔化，繼之蒸發變為蒸氣進行燃燒，無分解過程；對于復雜物質，受熱時首先分解為物質的組成部分，生成氣態和液態產物，然后，氣態液態產物蒸發著火燃燒。
評價固體物質的燃燒、爆炸危險性指標主要有燃點、自燃點、撞擊感度、摩擦感度、靜電火花感度、火焰感度、沖擊波感度、最大爆炸壓力、最大爆炸壓力上升速度等。
燃點與自燃點愈低，說明該固體物質愈易燃。
撞擊感度、摩擦感度、靜電火花感度、火焰感度、沖擊波感度等是評價化學品爆炸危險性的重要指標，分別指該物品對撞擊、摩擦、靜電火花、火焰、沖擊波等因素的敏感程度。如有機過氧化物對撞擊、摩擦敏感，當受外來撞擊或摩擦時，很容易引起物品的燃燒爆炸，故對有機過氧化物進行操作時，要輕拿輕放，切忌摔、碰、拖、拉、拋、擲等。
最大爆炸壓力、最大爆炸壓力上升速度，則體現了爆炸物品爆炸時的爆炸威力大小。
氧化性固體物與還原性固體物接觸后，在大氣中水分參與下激烈反應、放熱，甚至燃燒，因此強調危險化學品要分類儲存。
2、火災與爆炸的破壞作用
火災與爆炸都會帶來生產設施的重大破壞和人員傷亡，但兩者的發展過程顯著不同。火災是在起火后火場逐漸蔓延擴大，隨著時間的延續，損失數量迅速增長，損失大約與時間的平方成比例，如火災時間延長一倍，損失可能增加四倍。爆炸則是淬不及防。可能僅在一秒種內爆炸過程已經結束，設備損壞、廠房倒塌、人員傷亡等巨大損失也將在瞬間發生。
爆炸通常伴隨發熱、發光、壓力上升、真空和電離等現象，具有很大的破壞作用。它與爆炸物的數量和性質、爆炸時的條件以及爆炸位置等因素有關。主要破壞形式有以下幾種：
2.1 直接的破壞作用
機械設備、裝置、容器等爆炸后產生許多碎片，飛出后會在相當大的范圍內造成危害。一般碎片在100～500米內飛散。
2.2 沖擊波的破壞作用
爆炸物質爆炸時，產生的高溫高壓氣體以極高的速度膨脹，象活塞一樣擠壓周圍空氣，把爆炸反應釋放出的部分能量傳遞給這壓縮的空氣層，空氣受沖擊而發生擾動，使其壓力、密度等產生突變，這種擾動在空氣中傳播就稱為沖擊波。沖擊波的傳播速度極快，在傳播過程中，可以對周圍環境中的機械設備和建筑物產生破壞作用，使人員傷亡。沖擊波還可以在它的作用區域內產生震蕩作用，使物體因震蕩而松散，甚至破壞。
沖擊波的破壞作用主要是由其波陣面上的超壓引起的。在爆炸中心附近，空氣沖擊波波陣面上的超壓可達幾個甚至十幾個大氣壓，在這樣高的超壓作用下，建筑物被摧毀，機械設備、管道等也會受到嚴重破壞。
當沖擊波大面積作用于建筑物時，波陣面超壓在20kPa～30kPa內，就足以使大部分磚木結構建筑物受到強烈破壞。超壓在100kPa以上時，除堅固的鋼筋混凝土建筑外，其余部分將全部破壞。
2.3 造成火災
爆炸發生后，爆炸氣體產物的擴散只發生在極其短促的瞬間，對一般可燃物來說，不足以造成起火燃燒，而且沖擊波造成的爆炸風還有滅火作用。但是爆炸時產生的高溫高壓，建筑物內遺留大量的熱或殘余火苗，會把從破壞的設備內部不斷流出的可燃氣體、易燃或可燃液體的蒸氣點燃，也可能把其它易燃物點燃引起火災。
當盛裝易燃物的容器、管道發生爆炸時，爆炸拋出的易燃物有可能引起大面積火災，這種情況在油罐、液化氣瓶爆破后最易發生。正在運行的燃燒設備或高溫的化工設備被破壞，其灼熱的碎片可能飛出；點燃附近儲存的燃料或其它可燃物，也能引起火災。