講座：爆炸機(jī)理及事故原因剖析

1、化工機(jī)械學(xué)院化工機(jī)械學(xué)院喻健良喻健良 教授教授2011-12-102011-12-10化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良個(gè)人情況：F 姓名：喻健良F 技術(shù)職稱：教授/博導(dǎo)F 所在學(xué)科：化工過(guò)程機(jī)械 安全技術(shù)及工程化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良報(bào)告內(nèi)容 1 1、燃燒、爆炸與火災(zāi)現(xiàn)象、燃燒、爆炸與火災(zāi)現(xiàn)象 2 2、爆炸分類、爆炸分類 3 3、爆炸的破壞作用、爆炸的破壞作用 4 4、爆炸案例分析、爆炸案例分析 5 5、預(yù)防及控制措施、預(yù)防及控制措施 6 6、正在開(kāi)展的工作介紹、正在開(kāi)展的工作介紹 7 7、所需知識(shí)、所需知識(shí)化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良燃燒、爆炸與火災(zāi)M 燃燒是可

2、燃物質(zhì)與氧或氧化劑發(fā)生燃燒是可燃物質(zhì)與氧或氧化劑發(fā)生劇烈劇烈氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)，而而發(fā)光發(fā)光發(fā)熱的現(xiàn)象。發(fā)熱的現(xiàn)象。M 爆炸是物質(zhì)爆炸是物質(zhì)瞬間瞬間突然發(fā)生物理或化學(xué)變化，同時(shí)突然發(fā)生物理或化學(xué)變化，同時(shí)釋放出大量的氣體和能量（光能、熱能、機(jī)械能）釋放出大量的氣體和能量（光能、熱能、機(jī)械能）并伴有巨大聲響的現(xiàn)象。并伴有巨大聲響的現(xiàn)象。M 火災(zāi)是失去控制并對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)造成危害的燃燒火災(zāi)是失去控制并對(duì)人身和財(cái)產(chǎn)造成危害的燃燒現(xiàn)象，它是一種現(xiàn)象，它是一種事故事故?；み^(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良燃燒和爆炸的區(qū)別聯(lián)系 燃燒主要特征是燃燒主要特征是發(fā)光和發(fā)熱發(fā)光和發(fā)熱，與壓力無(wú)特別關(guān)系。，與壓力無(wú)

3、特別關(guān)系。爆炸主要特征是爆炸主要特征是壓力急劇上升和產(chǎn)生爆炸波壓力急劇上升和產(chǎn)生爆炸波。在一定條件下，燃燒可以引起爆炸，爆炸也可以在一定條件下，燃燒可以引起爆炸，爆炸也可以引起燃燒。事實(shí)上，在很多火災(zāi)爆炸事故案例中，引起燃燒。事實(shí)上，在很多火災(zāi)爆炸事故案例中，火災(zāi)和爆炸是同時(shí)存在的。火災(zāi)和爆炸是同時(shí)存在的。化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良2 爆炸的分類按爆炸能量的來(lái)源：按爆炸能量的來(lái)源：物理爆炸、化學(xué)爆炸物理爆炸、化學(xué)爆炸和和核爆炸核爆炸。按爆炸物的物理狀態(tài)，分為按爆炸物的物理狀態(tài)，分為凝聚相爆炸凝聚相爆炸和和氣相爆炸氣相爆炸。通常所說(shuō)的爆炸，一般是指化學(xué)爆炸。通常所說(shuō)的爆炸，一般是指化

4、學(xué)爆炸。化學(xué)爆炸按爆炸傳播速度，分為化學(xué)爆炸按爆炸傳播速度，分為爆燃爆燃和和爆轟爆轟?；瘜W(xué)爆炸按介質(zhì)，可為氣體爆炸、粉塵爆炸、化學(xué)反化學(xué)爆炸按介質(zhì)，可為氣體爆炸、粉塵爆炸、化學(xué)反應(yīng)失控爆炸等應(yīng)失控爆炸等化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良物理爆炸： 物理爆炸是由物理爆炸是由物理變化物理變化（如溫度、壓力、體積（如溫度、壓力、體積等變化）引起的爆炸。等變化）引起的爆炸。 如，氧氣瓶受熱升溫，引起氣體壓力增高并超如，氧氣瓶受熱升溫，引起氣體壓力增高并超過(guò)鋼瓶的極限強(qiáng)度時(shí)發(fā)生的爆炸；過(guò)鋼瓶的極限強(qiáng)度時(shí)發(fā)生的爆炸；化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良 化學(xué)爆炸是物質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)完成化學(xué)反應(yīng)，形化學(xué)爆

5、炸是物質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)完成化學(xué)反應(yīng)，形成新物質(zhì)，產(chǎn)生高溫、高壓而引起的爆炸。成新物質(zhì)，產(chǎn)生高溫、高壓而引起的爆炸?；瘜W(xué)爆炸：化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良常見(jiàn)爆炸災(zāi)害的基本形式： 凝聚相含能材料的爆炸：火藥、炸藥凝聚相含能材料的爆炸：火藥、炸藥 密閉容器中可燃?xì)怏w、蒸汽或粉塵爆炸密閉容器中可燃?xì)怏w、蒸汽或粉塵爆炸 無(wú)約束蒸汽云爆炸無(wú)約束蒸汽云爆炸 沸騰液體膨脹氣化爆炸沸騰液體膨脹氣化爆炸 壓力容器爆炸壓力容器爆炸 物理蒸汽爆炸物理蒸汽爆炸化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良?xì)怏w與粉塵爆炸的基本模式： 氣體和粉塵爆炸的模式分為四種：定壓燃燒、氣體和粉塵爆炸的模式分為四種：定壓燃燒、爆燃、定

6、容爆炸、爆轟。爆燃、定容爆炸、爆轟。 定壓燃燒是無(wú)約束的敞開(kāi)型燃燒，其燃燒產(chǎn)定壓燃燒是無(wú)約束的敞開(kāi)型燃燒，其燃燒產(chǎn)物能及時(shí)向后排放，其壓力始終與初始環(huán)境壓力物能及時(shí)向后排放，其壓力始終與初始環(huán)境壓力平衡。平衡。 爆燃是一種帶有壓力波的燃燒。壓力波傳爆燃是一種帶有壓力波的燃燒。壓力波傳播速度比燃燒陣面（火焰陣面）要快，爆燃是一播速度比燃燒陣面（火焰陣面）要快，爆燃是一種不穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)的燃燒波。它能夠衰減為定種不穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)的燃燒波。它能夠衰減為定壓燃燒，也能夠因?yàn)榛鹧婕铀俣蔀楸Z波。壓燃燒，也能夠因?yàn)榛鹧婕铀俣蔀楸Z波?；み^(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良 爆轟是氣體或粉塵燃燒爆炸的最

7、高形式，其爆轟是氣體或粉塵燃燒爆炸的最高形式，其特征是超音速傳播的帶化學(xué)反應(yīng)的沖擊波。特征是超音速傳播的帶化學(xué)反應(yīng)的沖擊波。 定容爆炸是燃料混合物在給定體積的剛性容定容爆炸是燃料混合物在給定體積的剛性容器中均勻地同時(shí)點(diǎn)火所發(fā)生的燃燒過(guò)程。器中均勻地同時(shí)點(diǎn)火所發(fā)生的燃燒過(guò)程。氣體與粉塵爆炸的基本模式：化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良3 爆炸的破壞作用爆炸可能僅在一秒種內(nèi)爆炸過(guò)程已經(jīng)結(jié)束，設(shè)備爆炸可能僅在一秒種內(nèi)爆炸過(guò)程已經(jīng)結(jié)束，設(shè)備損壞、廠房倒塌、人員傷亡等巨大損失也將在瞬損壞、廠房倒塌、人員傷亡等巨大損失也將在瞬間發(fā)生。間發(fā)生。爆炸通常伴隨發(fā)熱、發(fā)光、發(fā)聲、壓力上升、真爆炸通常伴隨發(fā)熱、

8、發(fā)光、發(fā)聲、壓力上升、真空和電離等現(xiàn)象，具有很大的破壞作用。其破壞空和電離等現(xiàn)象，具有很大的破壞作用。其破壞作用的大小與爆炸物的數(shù)量和性質(zhì)、爆炸時(shí)的條作用的大小與爆炸物的數(shù)量和性質(zhì)、爆炸時(shí)的條件以及爆炸位置等因素有關(guān)。件以及爆炸位置等因素有關(guān)?；み^(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良爆炸的破壞作用 震蕩作用、沖擊波的超壓破壞作用、熱輻射、震蕩作用、沖擊波的超壓破壞作用、熱輻射、碎片沖擊、造成火災(zāi)、造成中毒和環(huán)境污染傷害。碎片沖擊、造成火災(zāi)、造成中毒和環(huán)境污染傷害。化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良 事故前事故前事故后事故后化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良爆炸超壓對(duì)結(jié)構(gòu)及人員的破壞方式到

9、達(dá)結(jié)構(gòu)或人體表面超壓到達(dá)結(jié)構(gòu)或人體表面超壓p/kPa完全毀壞完全毀壞嚴(yán)重毀壞嚴(yán)重毀壞中度毀壞中度毀壞輕度毀壞輕度毀壞輕微毀壞輕微毀壞鋼筋混凝土建筑鋼筋混凝土建筑80-10050-8030-5010-303-10多層磚建筑多層磚建筑20-4020-3010-205-103-5少層磚建筑少層磚建筑35-4525-3515-257-153-45木建筑木建筑20-3012-208-125-83-5工業(yè)鋼架建筑物工業(yè)鋼架建筑物50-8030-5020-305-203-5重傷重傷中傷中傷輕傷輕傷人員人員死亡死亡致命傷致命傷骨折、內(nèi)出骨折、內(nèi)出血血內(nèi)傷、耳聾內(nèi)傷、耳聾內(nèi)傷、耳鳴內(nèi)傷、耳鳴400-600100

10、50-10030-5020-40化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良案例一：酸性儲(chǔ)罐物理超壓導(dǎo)致拱頂爆裂事故過(guò)程：事故過(guò)程：N2控制閥被全開(kāi)，控制閥被全開(kāi)，N2氣流量增大，出口氣流量增大，出口閥門未調(diào)節(jié)，導(dǎo)致閥門未調(diào)節(jié)，導(dǎo)致D1101/1，D1101/2罐拱頂破裂。罐拱頂破裂。4 爆炸事故案例分析化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良案例二：大連石化8,29油品燃爆火災(zāi)事故化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良事故原因：油面與浮盤分離提供可燃介油面與浮盤分離提供可燃介質(zhì)形成的空間。質(zhì)形成的空間。輸油時(shí)靜電提供點(diǎn)火源。

11、輸油時(shí)靜電提供點(diǎn)火源。內(nèi)部爆炸，油品溢出，外部燃燒。內(nèi)部爆炸，油品溢出，外部燃燒。化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良案例三：大連中石油案例三：大連中石油 “ “7.16”7.16”輸油管道爆炸火災(zāi)事故輸油管道爆炸火災(zāi)事故 2010 2010年年7 7月月1616日日1818時(shí)許，位于大連市大連保稅區(qū)時(shí)許，位于大連市大連保稅區(qū)的大連中石油國(guó)際儲(chǔ)運(yùn)有限公司原油罐區(qū)輸油管道發(fā)的大連中石油國(guó)際儲(chǔ)運(yùn)有限公司原油罐區(qū)輸油管道發(fā)生爆炸，造成原油大量泄漏并引發(fā)大火。生爆炸，造成原油大量泄漏并引發(fā)大火。大火持續(xù)燃大火持續(xù)燃燒燒1515個(gè)小時(shí)，事故現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管道損毀嚴(yán)重，周邊海域個(gè)小時(shí)，事故現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管道損毀嚴(yán)重

12、，周邊海域受到污染，社會(huì)影響重大，教訓(xùn)深刻受到污染，社會(huì)影響重大，教訓(xùn)深刻?；み^(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良事故現(xiàn)場(chǎng)形貌：化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良案例四：中石油遼陽(yáng)石化公司案例四：中石油遼陽(yáng)石化公司“6.29” 6.29” 爆燃事故爆燃事故事故簡(jiǎn)要經(jīng)過(guò)事故簡(jiǎn)要經(jīng)過(guò) 20102010年年6 6月月2929日日1616時(shí)左右，遼陽(yáng)電線化工廠在中時(shí)左右，遼陽(yáng)電線化工廠在中國(guó)石油遼陽(yáng)石化分公司煉油廠原油輸轉(zhuǎn)車間國(guó)石油遼陽(yáng)石化分公司煉油廠原油輸轉(zhuǎn)車間7 7罐內(nèi)罐內(nèi)進(jìn)行清罐作業(yè)時(shí)，發(fā)生可燃?xì)怏w閃爆事故，造成進(jìn)行清罐作業(yè)時(shí)，發(fā)生可燃?xì)怏w閃爆事故，造成5 5人人死亡，死亡，5 5人受傷。人

13、受傷。直接原因分析直接原因分析 清罐過(guò)程中收油管閥門處發(fā)生了原油滲漏，罐清罐過(guò)程中收油管閥門處發(fā)生了原油滲漏，罐體內(nèi)形成了爆炸性氣體環(huán)境，接入罐內(nèi)的普通照明體內(nèi)形成了爆炸性氣體環(huán)境，接入罐內(nèi)的普通照明燈具因接觸不好出現(xiàn)閃滅打火，導(dǎo)致燈具因接觸不好出現(xiàn)閃滅打火，導(dǎo)致閃爆事故閃爆事故。 化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良施工單位違章使用的非防爆電氣和作業(yè)工具施工單位違章使用的非防爆電氣和作業(yè)工具化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良 20102010年年7 7月月2828日日1010時(shí)時(shí)1010分，在南京市棲霞區(qū)邁皋橋街道萬(wàn)分，在南京市棲霞區(qū)邁皋橋街道萬(wàn)壽村壽村1515號(hào)的南京塑料四廠地塊拆除

14、工地，個(gè)體拆除施工隊(duì)挖掘號(hào)的南京塑料四廠地塊拆除工地，個(gè)體拆除施工隊(duì)挖掘機(jī)挖穿了地下丙烯管道，丙烯泄漏后遇到明火發(fā)生爆燃。機(jī)挖穿了地下丙烯管道，丙烯泄漏后遇到明火發(fā)生爆燃。 事故最終造成事故最終造成2222人死亡、人死亡、1111人重傷，人重傷，120120人住院治療，造人住院治療，造成嚴(yán)重社會(huì)影響。成嚴(yán)重社會(huì)影響。案例五：南京案例五：南京 “728” “728”地下丙烯管道爆燃地下丙烯管道爆燃事故事故化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良5、爆炸預(yù)防及控制措施 根據(jù)物質(zhì)燃燒爆炸原理，防止發(fā)生火災(zāi)爆炸事根據(jù)物質(zhì)燃燒爆炸原理，防止發(fā)生火災(zāi)爆炸事故的基本原則是：故的基本原則是：(1) (1) 控制

15、可燃物和助燃物的濃度、溫度、壓力及混觸控制可燃物和助燃物的濃度、溫度、壓力及混觸條件，避免物料處于燃爆的危險(xiǎn)狀態(tài)。條件，避免物料處于燃爆的危險(xiǎn)狀態(tài)。(2) (2) 消除一切足以導(dǎo)致起火爆炸的點(diǎn)火源。消除一切足以導(dǎo)致起火爆炸的點(diǎn)火源。(3) (3) 采取阻隔手段，阻止火災(zāi)爆炸事故災(zāi)害的擴(kuò)大。采取阻隔手段，阻止火災(zāi)爆炸事故災(zāi)害的擴(kuò)大?；み^(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良 控制可燃物的措施： 控制可燃物，就是使可燃物達(dá)不到燃爆所需控制可燃物，就是使可燃物達(dá)不到燃爆所需要的數(shù)量、濃度，或者使可燃物難燃化或用不燃要的數(shù)量、濃度，或者使可燃物難燃化或用不燃材料取而代之，從而消除發(fā)生燃爆的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料取

16、而代之，從而消除發(fā)生燃爆的物質(zhì)基礎(chǔ)?；み^(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良控制助燃物的措施 控制助燃物，就是使可燃性氣體、液體、固體、控制助燃物，就是使可燃性氣體、液體、固體、粉體物料不與空氣、氧氣或其他氧化劑接觸，或者粉體物料不與空氣、氧氣或其他氧化劑接觸，或者將它們隔離開(kāi)來(lái)。將它們隔離開(kāi)來(lái)。密閉設(shè)備系統(tǒng)密閉設(shè)備系統(tǒng) 惰性氣體保護(hù)惰性氣體保護(hù) 隔絕空氣隔絕空氣 隔離儲(chǔ)存隔離儲(chǔ)存 化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良 控制點(diǎn)火源的措施 在大多數(shù)場(chǎng)合，可燃物和助燃物的存在是不在大多數(shù)場(chǎng)合，可燃物和助燃物的存在是不可避免的，因此，消除或控制點(diǎn)火源就成為防火可避免的，因此，消除或控制點(diǎn)火源就成為防

17、火防爆的關(guān)鍵。防爆的關(guān)鍵。 但是，在生產(chǎn)加工過(guò)程中，點(diǎn)火源常常是一但是，在生產(chǎn)加工過(guò)程中，點(diǎn)火源常常是一種必要的熱能源，故須科學(xué)地對(duì)待點(diǎn)火源，即要種必要的熱能源，故須科學(xué)地對(duì)待點(diǎn)火源，即要保證安全地利用有益于生產(chǎn)的點(diǎn)火源，又要設(shè)法保證安全地利用有益于生產(chǎn)的點(diǎn)火源，又要設(shè)法消除能夠引起火災(zāi)爆炸的點(diǎn)火源。消除能夠引起火災(zāi)爆炸的點(diǎn)火源。化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良阻止火勢(shì)蔓延的措施 阻止火焰竄入有燃燒爆炸危險(xiǎn)的設(shè)備、管阻止火焰竄入有燃燒爆炸危險(xiǎn)的設(shè)備、管道或空間，或者阻止火焰在設(shè)備和管道中擴(kuò)展，道或空間，或者阻止火焰在設(shè)備和管道中擴(kuò)展，或者把燃燒限制在一定范圍內(nèi)不致向外傳播。或者把燃燒限制在一定范圍內(nèi)不致向外傳播。阻火裝置：安全液封、阻火器、回火防止器、防火阻火裝置：安全液封、阻火器、回火防止器、防火閥、火星熄滅器。閥、火星熄滅器。阻火設(shè)施阻火設(shè)施 ：防火門、防火墻、防火帶、防火卷簾、：防火門、防火墻、防火帶、防火卷簾、水封井、防火堤、防火分隔堤、事故存油罐、防水封井、防火堤、防火分隔堤、事故存油罐、防火集流坑?；鸺骺印?化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良6 正在開(kāi)展的工作簡(jiǎn)介化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良化工過(guò)程機(jī)械化工過(guò)程機(jī)械-喻喻健良健良可燃?xì)怏w爆炸泄放可燃?xì)怏w爆炸泄放可燃