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酒精消毒液火灾危险性分析及对策研究

2024-11-05 212 上传者：管理员

摘要：在新冠疫情的背景下,勤消毒的观念深入人心。75%浓度的酒精因其高效的病毒灭活能力而被大多数家庭所青睐,同时因使用酒精消毒不当而引发的火灾事故也时有发生。酒精消毒是否安全,其本身是否存在火灾危险引发社会各界关注。因此,本文以常见的75%医用酒精消毒液作为研究对象,结合近年来发生的相关火灾案例,根据酒精的理化特性,分析并量化酒精的易燃与易爆两大火灾危险特性,提出酒精消毒液在使用和储存时需做好的对策措施。

关键词：
全民防疫
对策措施
消防
火灾危险性
酒精消毒液
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1、引言

后疫情时代全民防疫意识持续加强,消毒成为了日常生活的重要一环,快递包裹的集中消毒、入户消毒、定期消毒成为了人们的日常习惯。而在众多的消毒方式中,酒精因其易于获取和使用的特性,成为了许多家庭的首选。然而,随着酒精消毒的普及,因未规范使用而引发的火灾事故也频繁发生。对此,学术界和公众也产生了不同的看法。部分学者认为,酒精消毒存在明显的火灾隐患。他们指出,酒精属于易燃易爆物质,一旦使用不当,极易引发火灾。然而有些学者认为酒精消毒液的危险性被夸大。因此,本文以常见的75%医用酒精消毒液作为研究对象,探究其在使用和储存中的火灾危险性。

2、酒精火灾案例分析

在新型冠状病毒疫情的背景下,75%浓度的酒精因其具有高效的病毒灭活能力而备受青睐,成为居民家中常见的消毒用品。然而,随着其广泛使用,因酒精消毒不当而引发的火灾事件也频频发生,严重威胁着人们的生命财产安全。表1为近年来酒精火灾发生的典型案例汇总。

综合分析以上案例可知,人们对酒精的火灾危险性并不知悉,表现出一种盲目性和忽视安全的态度。然而酒精火灾危险性高,具有燃烧性和爆炸性。在不当使用或储存时极易引发火灾或爆炸事故。除明火外,电火花、静电等也会成为酒精火灾的点火源。因此,应充分认识酒精的危险性并高度重视酒精的安全使用,确保人员和环境安全。

3、酒精特点

3.1酒精的理化特性

乙醇,俗称酒精、火酒,是带有一个羟基的饱和一元醇,化学式为C2H6O,结构简式为CH3CH2OH或C2H5OH。乙醇具有良好的燃烧性能,是常用的燃料、溶剂和消毒剂等。有以下理化性质:

(1)易溶于水。乙醇的羟基是亲水基团,与任意比例水互溶,其用途和浓度有关。如95%的酒精常用作燃料,常用的乙醇消毒液浓度在70%～75%之间,可用于皮肤、医疗器械、环境消毒等,其作用原理是乙醇渗透细菌内部,使蛋白质结构脱水变性。

(2)在常温常压下为易燃液体。纯乙醇燃点为75℃(燃点也叫着火点,需要外部热源点燃,移去火源后还能继续燃烧的最低温度),乙醇浓度越低,燃点越高。乙醇自燃温度为363℃,超过363℃会自燃(自燃点,不需要明火的作用就能发生燃烧)。

(3)在常温常压下极易挥发。乙醇在常温常压下极易挥发,与空气混合后易形成爆炸性气体,其爆炸极限为3.3%～19.0%(体积分数)。挥发后体积增大约412倍,当空气中浓度超3.3%时,遇明火、高热即可引起爆炸燃烧。

(4)是闪点较低的甲类危险化学品。在现行的《建筑设计防火规范》GB50016—2014中,闪点是酒精危害性分类的主要依据。乙醇闪点为12.78℃,75%乙醇消毒剂闪点大约在22℃。《建筑设计防火规范》中,甲类第1项为“闪点<28℃的液体”,并将“乙醇”归为“储存物品的火灾危险性举例”中甲类第1项,蒸发后,是具有爆炸性和可燃性的危险化学品。

3.2酒精的火灾危险性

根据酒精的火灾案例和理化特性可以看出,酒精的火灾危险性主要体现为易燃和易爆两方面。酒精的燃烧性主要体现在其低燃点和易燃性上。纯乙醇燃点为75℃,乙醇自燃温度为363℃,超过363℃会自燃,易在接触到明火或其他火源时迅速点燃。而且酒精燃烧时火焰温度高,火势猛烈,容易蔓延。因此在使用时,应确保酒精远离火源和热源。

酒精的爆炸性主要体现在其低沸点、易挥发和低闪点上。乙醇挥发后体积增大约412倍,酒精蒸气与空气混合后,在一定的浓度范围内,遇到明火、静电火花或其他点火源时即可发生爆炸。这种爆炸往往具有瞬间性、高能量释放的特点,对人员和环境造成极大的破坏。因此,在使用和储存酒精时,应该严格遵守安全操作规程,确保酒精远离火源和热源,防止其泄漏和挥发。

4、易燃爆理论计算与燃烧性分析

4.1酒精易燃爆理论计算

随着酒精消毒液会引发火灾的消息传出,部分人认为使用酒精消毒液从没有发生过危险,也有人因恐惧而不再使用。采用酒精消毒是否会引发火灾,前人提出不同的观点。

表1酒精火灾典型案例表

徐晓娟认为闪点是酒精溶液火灾危险性辨识的主要依据,当乙醇含量超过38%时应考虑防爆。陈泽月认为计算单位体积液态乙醇(L)全部挥发后的气体体积,可参考美国消防协会制定的《美国防火手册》,有下式:

式中,V为气体体积,L;ρ液为液体的相对密度,g/cm3;ρ气为挥发性气体的相对密度,g/cm3。已知液态乙醇相对密度是0.789g/cm3,乙醇蒸气相对密度为1.59g/cm3,代入式中得V≈412L,可知,1L液态乙醇全部挥发后乙醇蒸气体积为412L,体积增大412倍。

已知乙醇的爆炸下限为3.3%。推导在封闭空间内,达到爆炸下限所需要的75%医用酒精消毒液体积V75%与封闭空间体积V房的关系,有下式:

化简得

V液≈0.08V房(3)

式中,V房为封闭空间的体积,m3;V气为达到爆炸下限乙醇蒸气的体积,L;V液为液体乙醇的体积,L;V75%为75%医用液体乙醇的体积,L。

由公式4可知当封闭空间为1m3,达到爆炸下限液体乙醇的体积只需要约100ml的消毒液。例如一个小储物间或者入户玄关长1.2m,宽1.5m,高2.7m,房间体积约为4.9m3,达到爆炸下限仅需要约500m L,相当于一瓶矿泉水的体积。“618”、“双11”、春节的线上促销活动导致快递的集中到达,网购包裹喷洒消毒液将使得存储的危险性增大。

上述计算只限于医用酒精挥发并均匀分布在封闭空间内的情况。实际生活中,靠近喷洒口的浓度相对更高,局部浓度一旦到达爆炸下限,遇明火、高热也可引起爆炸燃烧,此时75%医用酒精用量会比上述计算量小。因此,需要避免大量喷洒消毒液,注意通风,并且远离点火源。

4.2酒精燃烧性分析

2020年6月义乌某厂房员工舒某为证明75%医用酒精浓度不够不能点燃,因此在未做好防护措施情况下,将酒精泼洒在地上,并用打火机点燃,酒精立即燃烧,并向周围迅速蔓延。事故发生后,由于义乌市消防救援支队扑救及时,未造成人员伤亡,但厂房损失惨重。根据《中华人民共和国消防法》规定,舒某因过失引起火灾,被公安机关依法处以行政拘留14日。

根据《危险化学品目录(2015版)实施指南》第七项:化学品只要满足目录中序号第2828项闪点判定标准即属于第2828项危险化学品。浓度高于24%的乙醇溶液闪点均≤60℃且具有持续燃烧性,故均属于危险化学品。根据国务院令第591号《危险化学品安全管理条例》第三十三条,国家对危险化学品经营实行许可制度,未经许可,任何单位不得经营危险化学品。

75%浓度医用酒精属防疫用品,同时属于危险化学品。以上案例表明人们对酒精的火灾危险性并不知悉,并且对于酒精的燃烧性有误解,即认为不纯的酒精不会燃烧。为了研究不同浓度酒精的燃烧性能,张笑驰使用锥形量热仪进行了不同体积分数酒精-水混合物的燃烧实验,得到了热释放速率。质量损失速率等重要参数,笔者通过使用excel软件对实验参数酒精体积分数X与平均热释放速率Q之间的关系线性拟合得到如下式:

通常用热释放速率表示火灾的燃烧强度。从公式(5)可以看出,酒精溶液热释放速率与酒精浓度大致呈线性关系,酒精浓度越高其热释放速率越高。

通过使用excel软件对酒精体积分数X与燃烧效率η进行线性拟合得到下式:

公式(6)中的燃烧效率是假定溶液的质量损失全部为酒精,燃烧效率和酒精体积分数大致呈线性关系。综上可知酒精的燃烧性会根据其浓度不同而发生变化,不同浓度的酒精都有其特定的燃烧特征。因此,家庭选用的酒精不仅是消毒液,也是危险化学品,具有火灾危险性,应规范使用。

5、防灭火对策措施

5.1防火措施

(1)适量使用无论是喷洒还是擦拭消毒方式,都会导致酒精挥发,局部浓度一旦到达其爆炸下限3.3%遇到火源就容易发生爆炸燃烧,因此应避免在空气中大量喷洒酒精消毒液。

(2)注意通风使用酒精消毒后,应注意室内房间的通风,避免酒精浓度在密闭空间内过高,此时即使没有明火,摩擦的静电也会引发危险。

(3)远离点火源消毒前后远离点火源,即使没有明火,使用电蚊拍或者衣服等产生的静电也会引发爆炸。

(4)勿大量囤积为了减少酒精的挥发,降低发生火灾和爆炸的风险,酒精存储要少量。如果确实需要,湖南省公安厅、重庆市应急管理局等权威机构均建议居民家中酒精存放总量勿超过500m L,短时间够用就好。

(5)安全存放存放容器应首选玻璃或专用的塑料包装,且有可靠的密封。不要和易燃物品及其他消毒液混放,避免靠近热源,如灶台、暖气等。未使用完的消毒液应密封避光保存,使用的毛巾等清洁物需用大量清水冲洗,密封或者通风保存。

(6)电器消毒需谨慎使用前应关闭电源,待电器冷却后再进行消毒。消毒完通风后再使用。

5.2应急处置

(1)隔离可燃物酒精着火时不要慌乱,若着火面积较小且周围没有可燃物,由于酒精的燃烧速度较快,在短暂燃烧后会逐渐熄灭。若附近有可燃物,应在不接触酒精液面的情况下迅速将可燃物移开。

(2)大量水稀释冷却关于水是否能用于扑灭酒精火,存在不同的说法和考虑因素。在消防宣传视频里,可以看到使用水熄灭酒精火的教学场景。也有人认为水比酒精密度大,酒精会浮在水上继续燃烧,燃烧面积进一步扩大。综上水可以灭酒精火的前提是水量要远远大于酒精量,且酒精着火液面不会被冲到可燃物附近,避免引燃其他物品造成大面积火灾。当酒精泄漏面积大且周围有大量可燃物时,不应用水来灭火。

(3)窒息氧气酒精着火时可选择用湿床单被褥覆盖着火点灭火,隔绝氧气。一楼或室外也可使用沙子或土覆盖进行灭火。

(4)选用干粉灭火剂常见B类火灾通常选用泡沫灭火剂。而当泡沫与酒精接触后,因酒精本身是一种破乳剂,会导致喷出的泡沫被破坏,因此无法选用。二氧化碳气体灭火剂在封闭空间内使用可能会造成人员窒息危险。因此,在家庭环境中,面对可能发生的酒精火灾,选择干粉灭火剂是一个更为安全且实用的选择。干粉灭火剂能够扑灭多种类型的火灾,包括固体、液体、气体以及带电设备的火灾。它不受酒精破坏泡沫的影响,也不会在封闭空间内造成窒息风险。

6、结束语

本文分析并量化了酒精消毒液的火灾危险性。总结了达到爆炸下限的封闭空间体积与酒精体积的关系,并分析了不同浓度酒精的燃烧特性,得出了封闭空间为1m3,达到爆炸下限只需要约100m L75%酒精消毒液,而这种情况只是在酒精扩散均匀的情况下,现实中更少的用量也会使局部浓度达到爆炸下限,引发爆炸燃烧。酒精消毒液引发火灾并不是空穴来风,在使用和储存酒精时,应严格遵守安全操作规程,确保酒精远离火源和热源,防止泄漏和挥发。此外,对于已经发生的酒精火灾或爆炸事故,应及时采取有效的灭火和救援措施,控制火势和防止事故扩大。

参考文献:

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会议名称:2024年度灭火与应急救援技术学术研讨会

文章来源:李盼,张福东.酒精消毒液火灾危险性分析及对策研究[C]//中国人民警察大学,中国消防协会.2024年度灭火与应急救援技术学术研讨会论文集-火灾扑救.中国人民警察大学研究生院;中国人民警察大学救援指挥学院;,2024:4.