可燃?xì)怏w燃爆特性

可燃?xì)怏w燃爆特性凡是遇火，受熱或與氧化劑接觸能著火或爆炸的氣體，統(tǒng)稱為可燃?xì)怏w。燃燒形式氣體的燃燒與液體和固體的燃燒不同，它不需要經(jīng)過蒸發(fā)、熔化等過程，氣體在正常狀態(tài)下就可具有燃燒條件，所以比液體和固體都容易燃燒。有擴(kuò)散燃燒和動(dòng)力燃燒兩種形式。擴(kuò)散燃燒。如果可燃?xì)怏w與空氣的混合是在燃燒過程中進(jìn)行的，則發(fā)生穩(wěn)定式的燃燒，稱為擴(kuò)散燃燒，燃燒速度一般小于0.5m/s。由于可燃?xì)怏w與空氣是逐漸混合的，并逐漸燃燒消耗掉，因而形成穩(wěn)定式燃燒，只要控制得當(dāng)，就不會(huì)造成火災(zāi)。如火炬、氣焊的火焰、燃?xì)饧訜岬葘儆谶@類擴(kuò)散燃燒。動(dòng)力燃燒。如果可燃?xì)怏w與空氣是在燃燒之前按一定比例均勻混合的，形成預(yù)混氣，遇火源則發(fā)生爆炸式燃燒，稱動(dòng)力燃燒。在預(yù)混氣的空間里，充滿了可以燃燒的混合氣，一處點(diǎn)火，整個(gè)空間立即燃燒起來，發(fā)生瞬間的燃燒，即爆炸現(xiàn)象。此外，如果可燃?xì)怏w處于壓力而受沖擊、摩擦或其他著火源作用，則發(fā)生噴流式燃燒。像氣井的井噴火災(zāi)，高壓氣體從燃?xì)庀到y(tǒng)噴射出來時(shí)的燃燒等。對(duì)于這種噴流燃燒形式的火災(zāi)，較難撲救，需較多救火力量和滅火劑，應(yīng)當(dāng)設(shè)法斷絕氣源，使火災(zāi)徹底熄滅。分類按照爆炸下限分為兩級(jí)。一級(jí)可燃?xì)怏w的爆炸下限＜10%，如氫氣、甲烷、乙烯、乙炔、環(huán)氧乙烷、氯乙烯、硫化氫、水煤氣、天然氣等絕大多數(shù)氣體均屬此類。二級(jí)可燃?xì)怏w的爆炸極限＞10%，如氨、一氧化碳、發(fā)生爐煤氣等少數(shù)可燃?xì)怏w屬于此類。在生產(chǎn)或貯存可燃?xì)怏w時(shí)，將一級(jí)可燃?xì)怏w劃為甲類火災(zāi)危險(xiǎn)，二級(jí)可燃?xì)怏w劃為乙類火災(zāi)危險(xiǎn)。影響爆炸極限的因素可燃?xì)怏w(蒸氣)的爆炸極限受諸多因素的影響，主要有下列幾種因素：溫度。混合物的原始溫度越高，則爆炸下限越低，上限提高，爆炸極限范圍擴(kuò)大，爆炸危險(xiǎn)性增加。這是因?yàn)榛旌衔餃囟壬?，其分子?nèi)能增加，引起燃燒速度的加快，而且，由于分子內(nèi)能的增加和燃燒速度的加快，使原來含有的過量空氣(低于爆炸下限)或可燃物高于爆炸上限，而不能使火焰蔓延的混合物濃度變成為可以使火焰蔓延的濃度，從而改變了爆炸極限范圍。氧含量?；旌衔镏泻趿吭黾?，爆炸極限范圍擴(kuò)大，尤其爆炸上限提高得更多。例如氫與空氣混合的爆炸極限為4%?75%，而氫與純氧混合的爆炸極限為4%?95%。惰性介質(zhì)。如若在爆炸混合物中摻入不燃燒的惰性氣體(如氮、二氧化碳、水蒸氣、氬、氦等)，隨著惰性氣體的百分?jǐn)?shù)增加，爆炸極限范圍則縮小，惰性氣體的濃度提高到某一數(shù)值，亦可以使混合物變成不可爆炸。一般情況下，惰性氣體對(duì)混合物爆炸上限的影響較之對(duì)下限的影響更為顯著，因?yàn)槎栊詺怏w濃度加大，表示氧的濃度相對(duì)減小，而在上限中氧的濃度本來已經(jīng)很小，故惰性氣體稍為增加一點(diǎn)，即產(chǎn)生很大影響，而使爆炸上限劇烈下降。壓力?；旌衔锏脑?jí)毫?duì)爆炸極限有很大影響，壓力增大，爆炸極限范圍也擴(kuò)大，尤其是爆炸上限顯著提高。值得重視的是當(dāng)混合物的原始?jí)毫p小時(shí)，爆炸極限范圍縮小，壓力降至某一數(shù)值時(shí)，下限與上限合成一點(diǎn)，壓力再降低，混合物即變成不可爆。爆炸極限范圍縮小為零的壓力稱為爆炸的臨界壓力。臨界壓力的存在表明，在密閉的設(shè)備內(nèi)進(jìn)行減壓操作，可以免除爆炸的危險(xiǎn)。容器或管道直徑。容器或管道直徑越小，火焰在其中越難蔓延，混合物的爆炸極限范圍則越小。當(dāng)容器直徑小到某一數(shù)值時(shí)，火焰不能蔓延，可消除爆炸危險(xiǎn)，這個(gè)直徑稱為臨界直徑。如甲烷的臨界直徑為0.4~0.5mm，氫和乙炔為0.1~0.2mm等。容器直徑大小對(duì)爆炸極限的影響，可以用鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論解釋。燃燒是自由基產(chǎn)生的一系列鏈鎖反應(yīng)的結(jié)果，管徑減小時(shí)，游離基與管壁的碰撞幾率相應(yīng)增大，當(dāng)管徑減小到一定程度時(shí)，即因碰撞造成游離基的銷毀的反應(yīng)速度大于游離基產(chǎn)生的反應(yīng)速度，燃燒反應(yīng)便不能繼續(xù)進(jìn)行。著火源。能源的性質(zhì)對(duì)爆炸極限范圍的影響是：能源強(qiáng)度越高，加熱面積越大，作用時(shí)間越長(zhǎng)，爆炸極限范圍越寬。以甲烷為例，100V?A的電火花不引起曝炸，2V-A的電火花可引起爆炸，爆炸極限為5.9%?13.6%,3V?A的電火花則爆炸極限擴(kuò)大為5.85%~14.8%。各種爆炸性混合物都有一個(gè)最低引爆能量，即點(diǎn)火能量，它是指能引起爆炸性混合物發(fā)生爆炸的最小火源所具有的能量，它也是混合物爆炸危險(xiǎn)性的一項(xiàng)重要的性能參數(shù)。爆炸性混合物的點(diǎn)火能量越小，其燃爆危險(xiǎn)性就越大?；鸹ǖ哪芰?、熱表面的面積、火源和混合物的接觸時(shí)間等，對(duì)爆炸極限均有影響。此外，光對(duì)爆炸極限也有影響，如前所述，氫和氯混合，在避光黑暗處反應(yīng)十分緩慢，但在強(qiáng)光照射下則發(fā)生劇烈反應(yīng)(鏈鎖反應(yīng))并導(dǎo)致爆炸。評(píng)價(jià)氣體燃爆危險(xiǎn)性的技術(shù)參數(shù)評(píng)價(jià)生產(chǎn)與生活中廣泛使用的各種可燃?xì)怏w火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性，主要依據(jù)以下技術(shù)參數(shù)。爆炸危險(xiǎn)度?？扇?xì)怏w或蒸氣的爆炸危險(xiǎn)性可以用爆炸極限和爆炸危險(xiǎn)度來表示，爆炸危險(xiǎn)度即是爆炸濃度極限范圍與爆炸下限濃度之比值：爆炸危險(xiǎn)度說明，當(dāng)氣體或蒸氣的爆炸濃度極限范圍越寬，爆炸下限濃度越低，爆炸上限濃度越高時(shí)，其爆炸危險(xiǎn)性就越大。傳爆能力。是爆炸性混合物傳播燃燒爆炸能力的一種度量參數(shù)，用最小傳爆斷面表示。當(dāng)可燃性混合物的火焰經(jīng)過兩個(gè)平面間的縫隙或小直徑管子時(shí)，如果其斷面小到某個(gè)數(shù)值，由于游離基的大量銷毀而破壞了燃燒條件，火焰即熄滅，這種阻斷火焰?zhèn)鞑サ脑矸Q為縫隙隔爆。爆炸性混合物的火焰尚能傳播而不熄滅的最小斷面稱為最小傳爆斷面。設(shè)備內(nèi)部的可燃混合氣被點(diǎn)燃后，通過25mm長(zhǎng)的結(jié)合面，能阻止將爆炸傳至外部的可燃混合氣的最大間隙，稱為最大試驗(yàn)安全間隙?？扇?xì)怏w或蒸氣爆炸性混合物，按照傳爆能力的分級(jí)如表1：表1 可燃?xì)怏w或蒸氣爆炸性混合物按照傳爆能力的分級(jí)爆炸威力指數(shù)?？扇夹曰旌衔锉〞r(shí)產(chǎn)生的壓力為爆炸壓力，它是度量可燃性混合物將爆炸時(shí)產(chǎn)生的能量用于作功的能力，如果爆炸壓力大于容器的極限強(qiáng)度，容器便發(fā)生破裂。氣體爆炸的破壞性還可以用爆炸威力來表示，爆炸威力是反映爆炸對(duì)容器或建筑物沖擊度的一個(gè)量，它與爆炸形成的最大壓力有關(guān)，同時(shí)還與爆炸壓力的上升速度有關(guān)。這兩者的乘數(shù)為爆炸威力指數(shù)，因此，爆炸威力可用下式爆炸威力指數(shù)表示：爆炸威力指數(shù)=最大爆炸壓力X爆炸壓力上升速度。典型氣體和蒸氣的爆炸威力指數(shù)如表2：表2 典型氣體和蒸氣的爆炸威力指數(shù)（4）自燃點(diǎn)。可燃?xì)怏w的自燃點(diǎn)不是固定不變的數(shù)值，而是受壓力、密度、容器直徑、催化劑等因素的影響。1） 一般規(guī)律是：受壓越高、自燃點(diǎn)越低，因此，可燃?xì)怏w在壓縮過程中（例如在壓縮機(jī)中）較容易發(fā)生爆炸，其原因之一就是自燃點(diǎn)降低的緣故。密度越大，自燃點(diǎn)越低，容器直徑越小，自燃點(diǎn)越高，在氧氣中測(cè)定時(shí)，所得自燃點(diǎn)數(shù)值一般較低，而在空氣中測(cè)定則較高。2） 同一物質(zhì)的自燃點(diǎn)隨一系列條件而變化，這種情況使得自燃點(diǎn)在表示物質(zhì)火災(zāi)危險(xiǎn)性方面降低了作用。但在判定火災(zāi)原因時(shí)，就不能不知道物質(zhì)的自燃點(diǎn)。所以在利用文獻(xiàn)中的自燃點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，必須注意它們的測(cè)定條件。測(cè)定條件與所考慮的條件不符時(shí)，應(yīng)該注意其間的變化關(guān)系。3） 爆炸性混合氣處于爆炸下限濃度或爆炸上限濃度的自燃點(diǎn)最高，處于反應(yīng)當(dāng)量濃度時(shí)的自燃點(diǎn)最低。在通常情況下，都是采用反應(yīng)當(dāng)量濃度的自燃點(diǎn)作為標(biāo)準(zhǔn)自燃點(diǎn)，例如硫化氫在爆炸下限時(shí)的自燃點(diǎn)為373C，在爆炸上限時(shí)的自燃點(diǎn)為304C，在反應(yīng)當(dāng)量濃度時(shí)的自燃點(diǎn)是246C，故取用246C作為硫化氫的標(biāo)準(zhǔn)自燃點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)根據(jù)爆炸性混合氣的自燃點(diǎn)選擇防爆電器型式，控制反應(yīng)溫度，設(shè)計(jì)阻火器的直徑，采取隔離熱源的措施等。與爆炸性混合物接觸的任何物體如電動(dòng)機(jī)、反應(yīng)缸、暖氣管道等，其外表面的溫度必須控制在相接觸的爆炸性混合氣的自燃點(diǎn)以下。為了使防爆設(shè)備的表面溫度限制在一個(gè)合理的數(shù)值上，將在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下的爆炸性混合物按其自燃點(diǎn)分為下列T1至T6六組，見表3：表3 爆炸性混合物按自燃點(diǎn)分組化學(xué)活潑性?？扇?xì)怏w的化學(xué)活潑性越強(qiáng)，其火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)性越大。化學(xué)活潑性強(qiáng)的可燃?xì)怏w在通常條件下即能與氯、氧及其他氧化劑起反應(yīng)，發(fā)生火災(zāi)和爆炸。氣態(tài)烴類分子結(jié)構(gòu)中的價(jià)鍵越多，化學(xué)活潑性越強(qiáng)，火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)性越大。例如乙烷、乙烯和乙炔分子結(jié)構(gòu)中的價(jià)鍵分別為單鍵(H3C—CH3)、雙鍵(H2C=CH2)和叁鍵(HC三CH)，它們的燃燒爆炸和自燃的危險(xiǎn)性則依次增加。比重與空氣比重相近的可燃?xì)怏w，容易相互均勻混合，形成爆炸性混合物。比空氣重的可燃?xì)怏w則沿著地面擴(kuò)散。并易竄入溝渠、廠房死角處長(zhǎng)時(shí)間聚集不散，遇火源則發(fā)生燃燒或爆炸。比空氣輕的可燃?xì)怏w容易擴(kuò)散。而且易順風(fēng)飄動(dòng)，會(huì)使燃燒火焰蔓延擴(kuò)散。4）應(yīng)當(dāng)根據(jù)可燃?xì)怏w的比重特點(diǎn)，正確選擇通風(fēng)排氣口的位置，確定防火間距值以及采取防止火勢(shì)蔓延等措施。⑺擴(kuò)散性1） 擴(kuò)散性是指物質(zhì)在空氣及其他介質(zhì)中的擴(kuò)散能力。2） 可燃?xì)怏w（蒸氣）在空氣中的擴(kuò)散速度越快，火災(zāi)蔓延擴(kuò)展的危險(xiǎn)性就越大。氣體的擴(kuò)散速度取決于擴(kuò)散系數(shù)的大小。（8）可縮性和受熱膨脹性和液體比較，氣體有很大的彈性，氣體在壓力和溫度的作用下，容易改變其體積，受壓時(shí)體積縮小，受熱即體積膨脹。當(dāng)容積不變時(shí)，溫度與壓力成正比，則氣體受熱溫度越高，它膨脹后形成的壓力也越大。據(jù)此，裝盛壓縮氣體或液體的容器（