一、燃燒性物質(zhì)概述
　　在化學(xué)工業(yè)中，燃燒性物質(zhì)的應(yīng)用非常廣泛，由于缺乏或忽視必要的控制，火災(zāi)和爆炸事故不斷發(fā)生。比如烯屬烴、芳香烴、醚和醇都是典型的燃燒性物質(zhì)，它們經(jīng)化學(xué)加工制備出，又轉(zhuǎn)用作其他更復(fù)雜物質(zhì)的合成原料。同時(shí)，它們還用作交通工具或飛行器的驅(qū)動(dòng)燃料或推進(jìn)劑，以及各種分離過程的溶劑。為了避免或減少災(zāi)難性事故，這類物質(zhì)在貯存和應(yīng)用前須預(yù)先評(píng)價(jià)它們的燃燒和爆炸危險(xiǎn)。
　　實(shí)際上幾乎所有的燃燒過程都是在氧和處于蒸氣或其他微細(xì)分散狀態(tài)的燃料之間進(jìn)行的。固體只有加熱到一定程度釋放出足夠量的蒸氣，才能引發(fā)燃燒。在一定的溫度下，液體一般比固體有更高的蒸氣壓，所以易燃液體比易燃固體更容易引燃。易燃?xì)怏w和易燃粉塵無需熔解或蒸發(fā)而直接燃燒，所以最容易引燃。固體、液體和氣體在燃燒傳播速率方面也有量的差異。固體燃燒傳播速率最慢，液體則相當(dāng)快，氣體和粉塵的傳播速率最快，常能引發(fā)爆炸。
　　化學(xué)工業(yè)中的物料多數(shù)是易于起火并能迅速燃燒的液體。一般地，在等于或低于38℃的溫度范圍便能引燃的物質(zhì)稱為易燃性物質(zhì)。溫度必須加熱到38℃以上才能引燃的物質(zhì)則稱為可燃性物質(zhì)。全美消防協(xié)會(huì)應(yīng)用閃點(diǎn)tf和沸點(diǎn)tb對(duì)易燃液體和可燃液體進(jìn)行了更詳細(xì)的分類，把易燃液體和可燃液體都分為三類，具體分類方法如下所示：
　　在普通工業(yè)條件下易于引燃的物質(zhì)被認(rèn)為具有嚴(yán)重火險(xiǎn)。這些物質(zhì)必須貯存于清涼處，以防其蒸氣與空氣混合偶發(fā)起火。貯存區(qū)必須通風(fēng)良好，這樣，貯存容器常規(guī)滲漏出的蒸氣能很快稀釋到火星不至于將其點(diǎn)燃的程度。此外，貯存區(qū)必須遠(yuǎn)離有金屬切割、焊接等動(dòng)火作業(yè)的火險(xiǎn)區(qū)。對(duì)于高度易燃物質(zhì)，必須與強(qiáng)氧化劑、易于自熱的物質(zhì)、爆炸品、與空氣或潮氣反應(yīng)放熱的物質(zhì)，隔離貯存。
　　氧化劑不屬于燃燒性物質(zhì)，但作為氧源與燃燒有著密切關(guān)系，也在這里予以介紹。通?？諝庵泻?1％的氧，是主要的供氧源。還有許多其他物質(zhì)，即使沒有空氣也能提供反應(yīng)氧。在這些物質(zhì)中，有些需要加熱才能產(chǎn)生氧，而另外一些在室溫下就能釋放出大量的氧。以下各類化合物，其供氧能力應(yīng)該引起特別注意：有機(jī)和無機(jī)的過氧化物；氧化物；高錳酸鹽；高錸酸鹽；氯酸鹽；高氯酸鹽；過硫酸鹽；過硒酸鹽；有機(jī)和無機(jī)的亞硝酸鹽；有機(jī)和無機(jī)的硝酸鹽；溴酸鹽；高溴酸鹽；碘酸鹽；高碘酸鹽；鉻酸鹽；重鉻酸鹽；臭氧；過硼酸鹽。強(qiáng)氧化劑靠近低閃點(diǎn)液體貯存是極不安全的，現(xiàn)在普遍贊同氧化劑和燃料隔離貯存。氧化劑貯存區(qū)應(yīng)該保持清涼，通風(fēng)良好，而且應(yīng)該是防火的。在氧化劑貯存區(qū)，普通救火設(shè)施往往不起作用。因?yàn)檠趸瘎┍旧砜梢怨┭?，滅火劑的覆蓋失去效用。
　　二、燃燒性物質(zhì)的危險(xiǎn)性
　　了解燃燒過程，特別是燃燒擴(kuò)散的概念，有助于燃燒性物質(zhì)危險(xiǎn)性的理解?？扇嘉镔|(zhì)的燃燒歷程一般解釋為，物質(zhì)蒸發(fā)并被加熱至自燃點(diǎn)，在極短的時(shí)間內(nèi)以包含許多自由基的鏈反應(yīng)的形式與氧化合。所以，燃料、氧和熱構(gòu)成了燃燒的三個(gè)基本要素。燃燒三要素中任意兩個(gè)共存，如果沒有第三要素的加入，都不會(huì)引發(fā)燃燒。因?yàn)?，幾乎所有的活?dòng)都是在有氧的氣氛中進(jìn)行的，防火安全的普通做法是把燃燒性物質(zhì)與所有的火源隔離。
　　即使很小的火焰在環(huán)境溫度20℃的甲醇開口容器上方通過，甲醇液面上的蒸氣會(huì)立即起火。在同樣條件下冰醋酸和萘卻不會(huì)起火。但是，如果醋酸稍微加熱，產(chǎn)生足夠量的蒸氣，便會(huì)引燃。而萘則需要進(jìn)一步加熱才會(huì)引燃。液體和固體只有釋放出足夠量的蒸氣或氣體，與空氣混合成為燃燒混合物時(shí)才會(huì)引燃。很顯然，物質(zhì)的揮發(fā)性是其形成燃燒混合物的決定因素。沸點(diǎn)和蒸氣壓可用來表征物質(zhì)的揮發(fā)性，雖然兩者根據(jù)其定義與燃燒并不直接有關(guān)。
　　閃點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)地、但是相當(dāng)滿意地描述了液體的燃燒性能。閃點(diǎn)是液面上的蒸氣混合物能夠引燃的最低溫度。在解釋閃點(diǎn)信息時(shí)必須考慮混合物的組成。氯代烴與低閃點(diǎn)的烴類物質(zhì)混合，能夠相當(dāng)大地提高閃點(diǎn)，但是經(jīng)過部分蒸發(fā)，不燃組分極易失去，留下的依然是低閃點(diǎn)組分。醇和其他極性溶劑的水溶液在低濃度下也有確定的閃點(diǎn)，比如，5％乙醇水溶液的閃點(diǎn)為62℃。高閃點(diǎn)物質(zhì)的煙霧易于引燃，泡沫的起火溫度要比預(yù)期的低得多。可燃物質(zhì)當(dāng)其溫度加熱至閃點(diǎn)以上時(shí)就變成了易燃物質(zhì)，這是粗心的操作者容易忽略的事實(shí)。少量揮發(fā)性物質(zhì)加入高沸點(diǎn)液體，會(huì)極大地降低液體的閃點(diǎn)，使液體的燃燒爆炸性危險(xiǎn)顯著增加。
　　可燃固體粉塵具有嚴(yán)重的爆炸危險(xiǎn)。微細(xì)分散狀態(tài)的聚合物、金屬和非金屬元素，煤、谷物、糖等天然產(chǎn)物的粉塵，棉花的纖維都有嚴(yán)重的爆炸危險(xiǎn)?；瘜W(xué)工業(yè)中的一個(gè)典型事故案例是，一次微小的爆炸揚(yáng)起了平臺(tái)上積累的粉塵，引發(fā)了第二次嚴(yán)重得多的爆炸。
　　易燃蒸氣在空氣中的濃度低于燃燒下限時(shí)，蒸氣分子間的距離較大，有效碰撞次數(shù)銳減，釋放出的反應(yīng)熱減少，而且過量的空氣還吸收部分反應(yīng)熱，這樣就不足以把沒有燃燒的易燃物質(zhì)引燃。當(dāng)其濃度高于燃燒上限時(shí)，易燃?xì)怏w過量而不能完全燃燒，也不足以把周圍的易燃物質(zhì)引燃。易燃?xì)怏w或蒸氣的燃燒范圍包括燃燒上下限之間的所有濃度點(diǎn)。當(dāng)蒸氣濃度在燃燒上下限附近時(shí)，燃燒擴(kuò)散很慢。當(dāng)濃度接近燃燒范圍的中點(diǎn)，特別是達(dá)到反應(yīng)式的化學(xué)計(jì)量濃度時(shí)，燃燒傳播速率加快，能量釋放加劇。如果把易燃液體貯存于封閉容器中，容器自由空間中蒸氣的濃度取決于貯存溫度下液體的蒸氣壓。了解自由空間中的蒸氣濃度是在燃燒范圍之下、之上、還是之中，對(duì)安全管理有著重要意義。
　　在空氣或其他氧化性氣氛中，燃料只有被加熱到足以誘發(fā)連鎖反應(yīng)時(shí)，燃燒才會(huì)發(fā)生?；鹧?、熱表面和電火花是三種最常見的火源。對(duì)于任意給定的燃料-氧系統(tǒng)，只要火源有足夠高的溫度和足夠多的能量，都能引發(fā)燃燒。
　　自燃點(diǎn)是指物質(zhì)沒有明顯火源自發(fā)燃燒的最低溫度。易燃混合物與熱表面接觸，當(dāng)其溫度達(dá)到自燃點(diǎn)時(shí)，便產(chǎn)生冷燃燒。冷燃燒是有機(jī)物質(zhì)低溫氧化伴生的可視現(xiàn)象。冷燃燒的反應(yīng)速率隨著溫度和壓力的升高而加速，如果是在絕熱條件下，反應(yīng)速率高到一定程度，冷燃燒就會(huì)轉(zhuǎn)化成為失控的熱爆炸。事后一些年發(fā)現(xiàn)，許多以前無法解釋的工業(yè)火災(zāi)和爆炸都是由于冷燃燒隨后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崛紵鸬摹?br /> 　　著火點(diǎn)表示的是紙張、木材一類固體必須加熱至能夠引燃并持續(xù)燃燒的最低溫度。對(duì)于一定的物質(zhì)，大小、形狀、純度、濕度和空氣運(yùn)動(dòng)影響著著火點(diǎn)的測(cè)定數(shù)據(jù)。焊槍和火柴的火焰，或者爐火，有足夠的溫度和能量點(diǎn)燃?xì)怏w、液體或固體。在有易燃物質(zhì)的區(qū)域，必須嚴(yán)禁明火，排除各種生火設(shè)備。
　　加熱器或破損電燈泡的電熱絲，只要能產(chǎn)生2 mJ的能量，便成為有效的點(diǎn)火源。一些研究指出，點(diǎn)燃大量易燃物質(zhì)所需要的電熱絲的溫度與電熱絲的直徑成反比。對(duì)于烴類蒸氣以大的金屬熱表面作為點(diǎn)火源的研究結(jié)果表明，大熱表面的溫度要遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)報(bào)道的自燃點(diǎn)才能引發(fā)燃燒。人們用蒸氣運(yùn)動(dòng)缺少限制和對(duì)流來解釋需要較高的溫度。干燥的、配置較差的軸承和密封圈會(huì)產(chǎn)生摩擦熱。如果恰逢易燃液體、蒸氣或氣體的泄漏點(diǎn)，就有可能引發(fā)燃燒。僅有0．2 mJ能量的電火花便能點(diǎn)燃易燃?xì)怏w或蒸氣與空氣的混合物。轉(zhuǎn)換開關(guān)操作或電動(dòng)機(jī)整流器運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花，導(dǎo)線的偶然破損或電接地松動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生電火花。電焊弧則是很強(qiáng)的點(diǎn)火源。在易燃物質(zhì)的應(yīng)用和貯存區(qū)，電氣設(shè)備應(yīng)該是防爆的，工房應(yīng)該能夠承受化學(xué)計(jì)量濃度的蒸氣和空氣混合物的內(nèi)部爆炸，熱氣體的溫度必須冷卻到其著火點(diǎn)以下才能排出。
　　靜電是潛在的點(diǎn)火源。在干燥氣候中穿戴合成纖維織物能夠產(chǎn)生大量的靜電荷；有些絕緣體運(yùn)動(dòng)表面的摩擦可以產(chǎn)生較大的靜電勢(shì)。液體、氣體或粉塵在流動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生靜電荷，并在系統(tǒng)中與地絕緣的金屬部件中聚集，由于金屬部件間靜電勢(shì)的差異，在其間隙中容易進(jìn)發(fā)出高能電火花，可以引燃存在的任何易燃?xì)怏w或蒸氣。泵送相當(dāng)純凈的有機(jī)流體，產(chǎn)生的靜電荷會(huì)聚集在接受容器中液體的表面。一些研究結(jié)果表明，高速噴射泵送易燃液體，在液面上的蒸氣空間會(huì)發(fā)生爆炸。