第一節(jié)火災(zāi)爆炸事故機(jī)理
考點(diǎn) 2：爆炸(考頻 10 次)
(一)爆炸的分類(lèi)
1)按照爆炸的能量來(lái)源分類(lèi)
按照爆炸的能量來(lái)源，爆炸可分為物理爆炸、化學(xué)爆炸和核爆炸。
(1)物理爆炸。蒸汽鍋爐爆炸、輪胎爆炸、水的大量急劇氣化等均屬于此類(lèi)爆炸。
(2)化學(xué)爆炸。炸藥爆炸，可燃?xì)怏w、可燃粉塵與空氣形成的爆炸性混合物的爆炸，均屬于化學(xué)爆炸。
(3)核爆炸(原子爆炸)。如原子彈、氫彈的爆炸。
2)按照爆炸反應(yīng)相的不同，爆炸可分為氣相爆炸、液相爆炸和固相爆炸。
(1)氣相爆炸，包括可燃性氣體和助燃性氣體混合物的爆炸；氣體的分解爆炸；液體被噴成霧狀物在劇烈燃燒時(shí)引起的爆炸(噴霧爆炸)；飛揚(yáng)懸浮于空氣中的可燃粉塵引起的爆炸等。
類(lèi)別 | 爆炸機(jī)理 | 舉例 |
混合氣體爆炸 | 可燃性氣體和助燃?xì)怏w以適當(dāng)?shù)臐舛然旌希捎谌紵ɑ虮ǖ膫鞑ザ鸬谋?/p> | 空氣和氫氣、丙烷、乙醚等混合氣的爆炸 |
氣體的分解爆炸 | 單一氣體由于分解反應(yīng)產(chǎn)生大量的反應(yīng)熱引起的爆炸 | 乙炔、乙烯、氯乙烯等在分解時(shí)引起的爆炸 |
粉塵爆炸 | 空氣中飛散的易燃性粉塵，由于劇烈燃燒引起的爆炸 | 空氣中飛散的鋁粉、鎂粉、亞麻、玉米淀粉等引起的爆炸 |
噴霧爆炸 | 空氣中易燃液體被噴成霧狀物，在劇烈的燃燒時(shí)引起的爆炸 | 油壓機(jī)噴出的油霧、噴漆作業(yè)引起的爆炸 |
(2)液相爆炸，包括聚合爆炸、蒸發(fā)爆炸以及由不同液體混合所引起的爆炸。例如，硝酸和油脂，液氧和煤粉等混合時(shí)引起的爆炸；熔融的礦渣與水接觸或鋼水包與水接觸時(shí)，由于過(guò)熱發(fā)生快速蒸發(fā)引起的蒸汽爆炸等。
(3)固相爆炸，包括爆炸性化合物及其他爆炸性物質(zhì)的爆炸(如乙炔銅的爆炸)；導(dǎo)線因電流過(guò)載，由于過(guò)熱，金屬迅速氣化而引起的爆炸等。
(二)物質(zhì)爆炸濃度極限
能夠爆炸的最低濃度稱(chēng)為爆炸下限；能發(fā)生爆炸的最高濃度稱(chēng)為爆炸上限。用爆炸上限、下限之差與爆炸下限濃度之比值表示其危險(xiǎn)度 H，即
H=(L 上—L 下)/L 下(體積分?jǐn)?shù))或
H=(Y 上—Y 下)/Y 下(質(zhì)量濃度)
一般情況下，H 值越大，表示可燃性混合物的爆炸極限范圍越寬，其爆炸危險(xiǎn)性越大。
爆炸極限值不是一個(gè)物理常數(shù)，它隨條件的變化而變化。
1.溫度的影響混合爆炸氣體的初始溫度越高，爆炸極限范圍越寬，則爆炸下限越低，上限越高，爆炸危險(xiǎn)性增加。
2.壓力的影響
混合氣體的初始?jí)毫?duì)爆炸極限的影響較復(fù)雜。一般而言，初始?jí)毫υ龃螅瑲怏w爆炸極限也變大，爆炸危險(xiǎn)性增加。
值得重視的是，當(dāng)混合物的爆炸極限范圍縮小；當(dāng)壓力降到某一數(shù)值時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)下限與上限重合，這就意味著初始?jí)毫υ俳档蜁r(shí)，也不會(huì)使混合氣體爆炸。把爆炸極限范圍縮小為零的壓力稱(chēng)為爆炸的臨界壓力。密閉設(shè)備進(jìn)行減壓操作對(duì)安全是有利的。
3.惰性介質(zhì)的影響
在混合氣體中加入惰性氣體(如氮、二氧化碳、水蒸氣、氬、氦等)，隨著惰性氣體含量的增加，爆炸極限范圍縮小。當(dāng)惰性氣體的濃度增加到某一數(shù)值時(shí)，爆炸上下限趨于一致，使混合氣體不發(fā)生爆炸。惰性介質(zhì)對(duì)爆炸上限產(chǎn)生較大的影響，使爆炸上限迅速下降。
同理，混合氣體中氧含量的增加，爆炸極限擴(kuò)大，尤其對(duì)爆炸上限提高得更多。
4.爆炸容器對(duì)爆炸極限的影響
爆炸容器的材料和尺寸對(duì)爆炸極限有影響。若容器材料的傳熱性好，管徑越細(xì)，火焰在其中越難傳播，爆炸極限范圍變小。當(dāng)容器直徑或火焰通道小到某一數(shù)值時(shí)，火焰就不能傳播下去。這一直徑稱(chēng)為臨界直徑或最大滅火間距。
5.點(diǎn)火源的影響
點(diǎn)火源的活化能量越大，加熱面積越大，作用時(shí)間越長(zhǎng)，爆炸極限范圍也越大。測(cè)甲烷與空氣混合氣體的爆炸極限時(shí)，用 10J 以上的點(diǎn)火能量，其爆炸極限為 5%~15%。
(三)粉塵爆炸
1.粉塵爆炸的特點(diǎn)
粉塵爆炸有以下特點(diǎn)：
(1)粉塵爆炸速度或爆炸壓力上升速度比爆炸氣體小，但燃燒時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生的能量大，破壞程度大。
(2)爆炸感應(yīng)期較長(zhǎng)。
(3)有產(chǎn)生二次爆炸的可能性。
(4)粉塵有不完全燃燒現(xiàn)象。CO 及粉塵(如塑料粉)自身分解的有毒氣體。
2.粉塵爆炸的條件
(1)粉塵本身具有可燃性。
(2)粉塵懸浮在空氣(或助燃?xì)怏w)中并達(dá)到一定濃度。
(3)有足以引起粉塵爆炸的起始能量(點(diǎn)火源)。
粉塵爆炸過(guò)程與可燃?xì)獗ㄏ嗨疲袃牲c(diǎn)區(qū)別：
一是粉塵爆炸所需的發(fā)火能要大得多；
二是在可燃?xì)獗ㄖ校偈箿囟壬仙膫鳠岱绞街饕菬醾鲗?dǎo)；而在粉塵爆炸中，熱輻射的作用大。
3.粉塵爆炸的特性及影響因素
評(píng)價(jià)粉塵爆炸危險(xiǎn)性的主要特征參數(shù)是爆炸極限、最小點(diǎn)火能量、最低著火溫度、粉塵爆炸壓力及壓力上升速率。
粉塵爆炸極限不是固定不變的，它的影響因素主要有粉塵粒度、分散度、濕度、點(diǎn)火源的性質(zhì)、可燃?xì)夂俊⒀鹾俊囟取⒍栊苑蹓m和灰分等。一般來(lái)說(shuō)，粉塵粒度越細(xì)，分散度越高，可燃?xì)怏w和氧的含量越大，火源強(qiáng)度、初始溫度越高，濕度越低，惰性粉塵及灰分越少，爆炸極限范圍越大，粉塵爆炸危險(xiǎn)性也就越大。
粉塵爆炸壓力及壓力上升速率(dp/dt)主要受粉塵粒度、初始?jí)毫Α⒎蹓m爆炸容器、湍流度等因素的影響。粒度對(duì)粉塵爆炸壓力上升速率的影響比其對(duì)粉塵爆炸壓力的影響大得多。
當(dāng)粉塵粒度越細(xì)，比表面越大，反應(yīng)速度越快，爆炸上升速率就越大。隨著初始?jí)毫Φ脑龃螅瑢?duì)密閉容器的粉塵爆炸壓力及壓力上升速率也增大，當(dāng)初始?jí)毫Φ陀趬毫O限時(shí)(如數(shù)十毫巴)，粉塵則不再可能發(fā)生爆炸。與可燃?xì)獗ㄒ粯樱萜鞒叽鐣?huì)對(duì)粉塵爆炸壓力及壓力上升速率有很大的影響。粉塵爆炸在管道中傳播碰到障礙片時(shí)，因湍流的影響，粉塵呈漩渦狀態(tài)，使爆炸波陣面不斷加速。當(dāng)管道長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)時(shí)，甚至?xí)D(zhuǎn)化為爆轟。
通過(guò)中科建安關(guān)于火災(zāi)爆炸事故機(jī)理中爆炸知識(shí)的學(xué)習(xí)之旅，希望考生們能夠?qū)⑺鶎W(xué)應(yīng)用于真實(shí)世界的情境中，不僅在中級(jí)注安的考試中表現(xiàn)出色，而且在未來(lái)的職業(yè)生涯中能夠有效地預(yù)防和應(yīng)對(duì)爆炸事故。祝各位考生備考過(guò)程充滿挑戰(zhàn)與樂(lè)趣，未來(lái)職業(yè)道路更加寬廣！
