n 烟花爆竹安全技术谢仕纯 高级工程师 四川省安全生产培训教师资格培训班讲义联系电话:13980098633第一节第一节 燃烧和爆炸的基础知识燃烧和爆炸的基础知识第二节第二节 生产作业事故及预防生产作业事故及预防第三节第三节 特种作业安全技术要求特种作业安全技术要求第四节第四节 烟花爆竹的储存烟花爆竹的储存第五节第五节 烟花爆竹相关标准中的主要技术参数烟花爆竹相关标准中的主要技术参数烟花爆竹安全技术第一节第一节 燃烧和爆炸的基础知识燃烧和爆炸的基础知识一、燃烧基础知识一、燃烧基础知识二、爆炸基础知识二、爆炸基础知识三、烟火药燃烧与爆炸之间的区别三、烟火药燃烧与爆炸之间的区别四、燃烧爆炸事故对人员与环境的危害四、燃烧爆炸事故对人员与环境的危害一、燃烧基础知识一、燃烧基础知识1 1、燃烧的定义、燃烧的定义 2 2、燃烧的必要条件、燃烧的必要条件 3 3、烟火药燃烧的基本特性、烟火药燃烧的基本特性 4 4、烟火药燃烧历程、烟火药燃烧历程 5 5、影响烟火药燃烧速度的因素、影响烟火药燃烧速度的因素1 1、燃烧的定义的定义燃烧，俗称着火，是指物质间进燃烧，俗称着火，是指物质间进 行伴有发光、发热现象的剧烈化学反行伴有发光、发热现象的剧烈化学反 应。如煤、汽油、天然气等在空气中应。如煤、汽油、天然气等在空气中 的燃烧，火药的燃烧等。的燃烧，火药的燃烧等。2 2、燃烧的必要条件、燃烧的必要条件（1 1）、可燃物：能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧化学反应的物质）、可燃物：能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧化学反应的物质称为可燃物。可燃物按其物理状态分为气体可燃物、液体可燃物和固体称为可燃物。可燃物按其物理状态分为气体可燃物、液体可燃物和固体可燃物三种类别。烟花爆竹生产材料中常用的可燃物有硫磺、铝粉、木可燃物三种类别。烟花爆竹生产材料中常用的可燃物有硫磺、铝粉、木炭、镁铝合金粉等。炭、镁铝合金粉等。（2 2）、氧化剂：在燃烧过程中，能够支持燃烧，即能与可燃物发生氧）、氧化剂：在燃烧过程中，能够支持燃烧，即能与可燃物发生氧化反应的物质称为氧化剂。如空气中的氧，烟花爆竹生产材料中常用的化反应的物质称为氧化剂。如空气中的氧，烟花爆竹生产材料中常用的氧化剂有高氯酸钾、硝酸钾、硝酸钡等。氧化剂有高氯酸钾、硝酸钾、硝酸钡等。 （3 3）、着火源：能够激发可燃物质发生燃烧反应的能量叫做着火源。）、着火源：能够激发可燃物质发生燃烧反应的能量叫做着火源。热能（热辐射、火焰、火星）、电能（电火花、雷电）、机械能（摩擦热能（热辐射、火焰、火星）、电能（电火花、雷电）、机械能（摩擦、撞击、针刺）以及化学反应放出的能量等，都可能成为燃烧反应的着、撞击、针刺）以及化学反应放出的能量等，都可能成为燃烧反应的着火源。火源。 只有上述三个条件同时具备，相互作用只有上述三个条件同时具备，相互作用，才可能发生燃烧反应，无论缺少哪一个，才可能发生燃烧反应，无论缺少哪一个条件，燃烧都不能发生。因此，烟花爆竹条件，燃烧都不能发生。因此，烟花爆竹生产经营过程中的防火防爆工作，就是要生产经营过程中的防火防爆工作，就是要采取科学的方法来阻止这三个要素的同时采取科学的方法来阻止这三个要素的同时存在与相互作用。存在与相互作用。3 3、烟火药燃烧的基本特性、烟火药燃烧的基本特性烟火药的燃烧，在一定的外界条件下，是一种烟火药的燃烧，在一定的外界条件下，是一种有规律、呈平行层进行的化学反应。由于烟火药自有规律、呈平行层进行的化学反应。由于烟火药自身体系中含有燃烧反应所需的氧化元素和可燃元素身体系中含有燃烧反应所需的氧化元素和可燃元素，所以它比普通物质燃烧要激烈得多，燃烧速度要，所以它比普通物质燃烧要激烈得多，燃烧速度要快得多。燃烧时，反应区所放出的热量，一部分通快得多。燃烧时，反应区所放出的热量，一部分通过热传导（燃烧产物的热扩散和热辐射）的方式传过热传导（燃烧产物的热扩散和热辐射）的方式传给未燃烧部分，促使化学反应的继续进行，其它大给未燃烧部分，促使化学反应的继续进行，其它大部分热量则加热燃烧产物使之达到发光温度以上而部分热量则加热燃烧产物使之达到发光温度以上而发光，并伴随燃烧产物流失于周围环境中。发光，并伴随燃烧产物流失于周围环境中。烟火药的燃烧，首先是在表面局部进行的，并以燃烧烟火药的燃烧，首先是在表面局部进行的，并以燃烧波的形式以一定速度逐层传递下去，燃烧传播一般以几波的形式以一定速度逐层传递下去，燃烧传播一般以几毫米至数百米每秒的速度逐层地连续传播下去。毫米至数百米每秒的速度逐层地连续传播下去。爆燃（也称燃爆）是烟火药的快速燃烧。烟火药内爆燃（也称燃爆）是烟火药的快速燃烧。烟火药内含有较为丰富的氧元素或氧气、氧化剂等，它燃烧时无含有较为丰富的氧元素或氧气、氧化剂等，它燃烧时无须外界的氧参加反应，所以是能够发生自身燃烧反应的须外界的氧参加反应，所以是能够发生自身燃烧反应的物质，其燃速是很快的，会在物质，其燃速是很快的，会在“ “轰轰” ”的一瞬间而燃尽，甚的一瞬间而燃尽，甚至会从燃烧转变为爆炸。至会从燃烧转变为爆炸。4 4、烟火药燃烧历程、烟火药燃烧历程烟火药的燃烧过程大致可分为点火、着火与燃烧三个阶烟火药的燃烧过程大致可分为点火、着火与燃烧三个阶段。段。（1 1）、点火：烟火药在点火能源的作用下，局部表面温）、点火：烟火药在点火能源的作用下，局部表面温度升高至着火点以上出现火焰而被点燃，这一过程称为点火度升高至着火点以上出现火焰而被点燃，这一过程称为点火。火药燃烧面各部位点火的同时直接影响火药后阶段的燃烧。火药燃烧面各部位点火的同时直接影响火药后阶段的燃烧，点火源温度和压力越高，点火的同时性能就越好。，点火源温度和压力越高，点火的同时性能就越好。（2 2）、引燃：点火后，烟火药局部表面被诱发着火后，）、引燃：点火后，烟火药局部表面被诱发着火后，反应过程沿烟火药的表面进行传播的过程叫引燃。它是通过反应过程沿烟火药的表面进行传播的过程叫引燃。它是通过反应生成的灼热气体和热的传导作用而传播的。反应生成的灼热气体和热的传导作用而传播的。4 4、烟火药燃烧历程、烟火药燃烧历程（3 3）、燃烧：点火后，反应过程向烟火药内）、燃烧：点火后，反应过程向烟火药内 部传播，它是燃烧生成物以传导方式的扩散作用部传播，它是燃烧生成物以传导方式的扩散作用 ，将部分反应热从表面层传向内部。，将部分反应热从表面层传向内部。烟花爆竹药剂的燃烧速度其表示方法通常有两烟花爆竹药剂的燃烧速度其表示方法通常有两 种：一种叫燃烧线速度，简称燃速，它是指药剂种：一种叫燃烧线速度，简称燃速，它是指药剂 燃烧时，单位时间内沿药剂表面的法线方向上固燃烧时，单位时间内沿药剂表面的法线方向上固 相消失的距离，以相消失的距离，以m/sm/s表示；另一种叫燃烧质量表示；另一种叫燃烧质量 速度，它是指药剂燃烧时，单位时间、单位面积速度，它是指药剂燃烧时，单位时间、单位面积 上固相消失的质量，以上固相消失的质量，以g/cmg/cm2 2 s s表示。在一般情况表示。在一般情况 下，燃烧速度是指燃烧线速度。下，燃烧速度是指燃烧线速度。烟花爆竹药剂的燃烧速度是决定相应的燃放效烟花爆竹药剂的燃烧速度是决定相应的燃放效果的，如发光、焰色、发烟等的效果，无不与药剂果的，如发光、焰色、发烟等的效果，无不与药剂的燃烧速度有关。因此，烟花爆竹产品要有不同的的燃烧速度有关。因此，烟花爆竹产品要有不同的燃放效果，必须选择具有不同燃烧速度的烟花爆竹燃放效果，必须选择具有不同燃烧速度的烟花爆竹药剂。如照明剂要求燃烧速度高，应当选择燃速快药剂。如照明剂要求燃烧速度高，应当选择燃速快，发热量大的药剂，以保障有足够高的发光强度；，发热量大的药剂，以保障有足够高的发光强度；有色火焰药剂则要求燃烧速度不宜过大，否则会影有色火焰药剂则要求燃烧速度不宜过大，否则会影响观赏效果。响观赏效果。因此，在烟花爆竹生产过程中，应根因此，在烟花爆竹生产过程中，应根据烟花爆竹产品的设计要求和用途，选定据烟花爆竹产品的设计要求和用途，选定具有适当燃烧速度的药剂，并在设计过程具有适当燃烧速度的药剂，并在设计过程中不断进行调节和配制。烟花爆竹药剂的中不断进行调节和配制。烟花爆竹药剂的燃烧速度取决于其组成中各成分的化学反燃烧速度取决于其组成中各成分的化学反应速度，同时与一个反应区域至另一个反应速度，同时与一个反应区域至另一个反应区域的传热条件有关。应区域的传热条件有关。5.5.影响烟火药燃烧速度的因素影响烟火药燃烧速度的因素烟花爆竹药剂燃烧速度受到的影响因烟花爆竹药剂燃烧速度受到的影响因素很多，它既与药剂性质、粒度及其均匀素很多，它既与药剂性质、粒度及其均匀度有关，又与药剂密度、外壳、所选择的度有关，又与药剂密度、外壳、所选择的附加剂有关。附加剂有关。（1 1）、药剂的性质）、药剂的性质混合药剂的导热性强者燃烧速度快，导热性弱混合药剂的导热性强者燃烧速度快，导热性弱者燃烧速度慢；氯酸盐、高氯酸盐与非金属可燃者燃烧速度慢；氯酸盐、高氯酸盐与非金属可燃物组成的烟花爆竹药剂燃烧速度快，硝酸盐与非物组成的烟花爆竹药剂燃烧速度快，硝酸盐与非金属可燃物组成的烟花爆竹药剂燃烧速度慢；选金属可燃物组成的烟花爆竹药剂燃烧速度慢；选用分解温度低的氧化剂燃烧速度快，分解温度高用分解温度低的氧化剂燃烧速度快，分解温度高的氧化剂燃烧速度慢；的氧化剂燃烧速度慢；氧化剂放热量多的燃烧速度快，放热量氧化剂放热量多的燃烧速度快，放热量少的燃烧速度慢；燃点低的还原剂燃烧速少的燃烧速度慢；燃点低的还原剂燃烧速度快，燃点高的还原剂燃烧速度慢；在烟度快，燃点高的还原剂燃烧速度慢；在烟花爆竹药剂中适量增加金属可燃物燃烧速花爆竹药剂中适量增加金属可燃物燃烧速度快，少用或不用金属可燃物燃烧速度慢度快，少用或不用金属可燃物燃烧速度慢。（1 1）、药剂的性质）、药剂的性质（2 2）、药剂的粒度和混合的均匀度）、药剂的粒度和混合的均匀度配制烟花爆竹药剂所使用的原材料的粒配制烟花爆竹药剂所使用的原材料的粒 度不同，药剂的燃烧速度则不同，粒度小度不同，药剂的燃烧速度则不同，粒度小 者燃烧速度快，粒度大者燃烧速度慢；如者燃烧速度快，粒度大者燃烧速度慢；如 果药剂混合得比较均匀，燃烧速度也会相果药剂混合得比较均匀，燃烧速度也会相 应地加快。各种组分分子之间的接触面大应地加快。各种组分分子之间的接触面大 ，也会加快反应速度。，也会加快反应速度。因此，烟花爆竹药剂粉碎粒度越细，混因此，烟花爆竹药剂粉碎粒度越细，混合得越均匀，燃速也就越快。如用片状铝合得越均匀，燃速也就越快。如用片状铝粉配制的烟花爆竹药剂燃烧速度比用粗颗粉配制的烟花爆竹药剂燃烧速度比用粗颗粒铝粉配制的烟花爆竹药剂的燃烧速度快粒铝粉配制的烟花爆竹药剂的燃烧速度快几倍。几倍。（3 3）、药剂的密度）、药剂的密度烟花爆竹药剂密度的提高，使燃烧产生烟花爆竹药剂密度的提高，使燃烧产生的高温气体不易渗透到药剂的内部，使它的高温气体不易渗透到药剂的内部，使它只能在药剂表面进行传火，而内层药剂的只能在药剂表面进行传火，而内层药剂的受热减慢，甚至限制为逐层燃烧。因此，受热减慢，甚至限制为逐层燃烧。因此，一般来说，在压力不变的情况下，药剂的一般来说，在压力不变的情况下，药剂的密度增加，其燃烧速度降低。密度增加，其燃烧速度降低。实验表明：某些气体生成物很少的烟花实验表明：某些气体生成物很少的烟花爆竹药剂，由于其导热性能好，其燃烧速度爆竹药剂，由于其导热性能好，其燃烧速度反而随着密度的提高而略有增加。燃烧速度反而随着密度的提高而略有增加。燃烧速度不仅与密度有关，而且与气体生成物的数量不仅与密度有关，而且与气体生成物的数量和药剂的导热性能有关。和药剂的导热性能有关。（4 4）、外界条件）、外界条件有外壳和无外壳的烟花制品，在尺寸及形有外壳和无外壳的烟花制品，在尺寸及形态相同的条件下，有外壳的燃烧速度要慢，态相同的条件下，有外壳的燃烧速度要慢，一