近年来进高原人员的增多,对各种高原交通运输工具和居住场所的富氧建设也在大规模地展开。例如,青藏铁路列车安装了膜式制氧机车厢内氧浓度可以达到25%左右;在高原奔驰的汽车内安装了车载制氧系统能够为驾驶人员供氧;高原的机场候机楼、火车站、哨所、宾馆等工作和人居环境采用制氧站富氧,提高室内空气中的氧气浓度。但是,气的增加料的燃烧特性有很大变化容易点燃且火焰蔓延度加快。因此,室内空气富氧到一定程度后可能产生燃烧等安全隐患。目前,我国对室内富氧的安全浓度还没有明确的规定,在高海拔地区低气压环境下室内富氧的安全浓度更是无据可查。因此,研究考察在不同气压环境下室内富氧的安全特性,具有重要的理论和实用意义。
燃烧是指一种伴有发光放热现象的剧烈的化学反应。富氧在安全方面的隐患主要是因燃烧而产生火灾,包括阴燃、自燃和明火三种情况。在高于正常大气氧浓度的富氧情况下,阴燃亦可变为明火。明火又可分为着火、闪燃及爆炸。高压氧条件下由于氧浓度过高及容器(氧舱)的气密性,形成高速、高温、高压的化学性爆炸,称为爆燃。所有燃烧均由点火源、可燃物、氧化剂三个要素构成,缺一不可。富氧在很大程度上增加了氧气这一燃烧要素的危险性,使火灾发生的概率增加。
下面对燃烧的三要素进行简要介绍。
(1)点火源。能够导致燃烧的能源,即点火源。点火源包括火柴、香烟、打火机、化学或木炭手炉、静电以及电火花等。当物质吸潮率越小时,其电阻越大,产生静电的电压越低,所以,化纤制品很容易产生静电火花,尤其是在富氧空气中,很容易着火。
(2)可燃物。可燃物就是可以燃烧的物质。实验得知,绝大部分有机物和少部分无机物都是可燃物。可燃物种类繁多,根据化学结构不同,可燃物可分为无机可燃物和有机可燃物两大类。
1)无机可燃物。无机可燃物中的无机单质有钾、钠、钙、镁、磷、硫、硅、氢等;无机化合物有一氧化碳、氨、硫化氢、磷化氢、二硫化碳、氢氰酸等。
2)有机可燃物。有机可燃物可分为低分子和高分子两类,又可分成天然有机可燃物与合成有机可燃物。有机物中除了多卤代烃,如四氯化碳、二氟-氯-溴甲烷等不燃且可作灭火剂之外,其他绝大部分有机物都是可燃物。有机可燃物有天然气、液化石油气、汽油、煤油、柴油、原油、酒精、豆油、煤、木材、棉、麻、纸以及三大合成材料(合成塑料、合成橡胶、合成纤维)等。
(3)氧化剂。氧化剂是指燃烧过程中起氧化作用的物质,如金属镁(Mg)和二氧化碳(CO2)反应时,二氧化碳就是氧化剂;镁带在氯气中燃烧时,氯气是氧化剂。此处,氧化剂是指用于助燃的氧气,如无特殊说明,下面均用氧气代替氧化剂。
在一个标准大气压下,当氧浓度低于6%时可燃物不燃烧,13%以下燃烧不全,13%~21%完全燃烧,25%时燃烧速率增高25%,30%时燃烧速率增高 40%,40%以上剧烈燃烧。实际调查情况表明,氧舱发生火灾时舱内氧浓度多在 30%~40%以上,国外标准及国内新拟的国家标准将空气加压舱内的氧浓度上限定为23%。
可燃物燃烧潜在的危险性取决于它的点燃难易性、燃烧速率、释热量和熄灭难易性,点燃难易性决定了可燃物是否引燃,燃烧速率决定了火势蔓延的快慢。因此,这两个因素是发生火灾的关键,并且与大气中氧含量密切相关。本章针对高原富氧安全问题,研究不同气压和氧浓度条件下滤纸和棉布等常用物质燃烧特性的变化规律,在此基础上提出高原环境用氧安全标准,从而为高原用氧安全提供理论依据。研究内容主要包括两方面,一是通过模拟不同气压、不同氧浓度情况下材料的燃烧特性,得到不同物质在各种环境条件下的燃烧特性曲线;二是通过与海平面情况下允许的氧浓度最大值的燃烧速度相比较,最终确定在低气压富氧条件下富氧安全的氧浓度上限。
(以上文章摘自刘应书 张辉 刘文海 李永玲著的《缺氧环境 制氧供氧技术》如有侵权,请电联删除;图片为杭州乐成气体设备有限公司产品食品,盗图必究)