第二章防爆基本原理

第二章防爆基本原理第1頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章防爆基本原理第一節(jié)爆炸及其種類一、爆炸概述爆炸是物質(zhì)的一種非常急劇的物理、化學(xué)變化。也是大量能量在短時(shí)間內(nèi)迅速釋放或急劇轉(zhuǎn)化成機(jī)械功的現(xiàn)象，它通常借助于氣體的膨脹來(lái)實(shí)現(xiàn)。從物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)形式來(lái)看，爆炸就是物質(zhì)劇烈運(yùn)動(dòng)的一種表現(xiàn)。物質(zhì)運(yùn)動(dòng)急劇增速，由一種狀態(tài)迅速地轉(zhuǎn)變成另一種狀態(tài)，并在極短時(shí)間內(nèi)釋放出大量能量的現(xiàn)象就是爆炸。一般說(shuō)來(lái)，爆炸現(xiàn)象具有以下特征：（l）爆炸過(guò)程進(jìn)行得很快；（2）爆炸點(diǎn)附近壓力急劇升高；（3）發(fā)出或大或小的響聲；（4）周圍介質(zhì)發(fā)生震動(dòng)或鄰近物質(zhì)遭到破壞。第2頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月整個(gè)爆炸過(guò)程，一般地說(shuō)，可以分為兩個(gè)階段：第一階段，物質(zhì)的能量以一定的形式（定容、絕熱）轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)壓縮能；第二階段，強(qiáng)壓縮能急劇絕熱膨脹對(duì)外做功，引起被作用介質(zhì)的變形、移動(dòng)和破壞。二、爆炸分類研究石油化工生產(chǎn)的防火防爆技術(shù)，一般以物理爆炸和化學(xué)爆炸為主。1.物理爆炸物理爆炸就是物質(zhì)狀態(tài)參數(shù)（溫度、壓力、體積）迅速發(fā)生變化，在瞬間放出大量能量并對(duì)外做功的現(xiàn)象。它的特點(diǎn)是，在爆炸現(xiàn)象發(fā)生過(guò)程中，造成爆炸發(fā)生的介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生變化，發(fā)生變化的僅是該介質(zhì)的狀態(tài)參數(shù)（如溫度、壓力、體積）。例如各種氣體或液化氣體鋼瓶、鍋爐和壓力容器的超壓爆炸。第3頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.化學(xué)爆炸化學(xué)爆炸是物質(zhì)由一種化學(xué)結(jié)構(gòu)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N化學(xué)結(jié)構(gòu)，在瞬間放出大量能量并對(duì)外做功的現(xiàn)象，如炸藥的爆炸，可燃?xì)怏w、蒸氣或粉塵與空氣形成的爆炸性混合物的爆炸，均屬化學(xué)爆炸?；瘜W(xué)爆炸的本質(zhì)與燃燒相同，區(qū)別在于：燃燒是穩(wěn)定的和連續(xù)的，而爆炸則是瞬間完成的。化學(xué)爆炸的特點(diǎn)是，爆炸發(fā)生過(guò)程中介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化，形成爆炸的能源來(lái)自物質(zhì)迅速發(fā)生化學(xué)變化時(shí)所釋放的能量。第4頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)爆炸按爆炸時(shí)所發(fā)生的化學(xué)變化的形式又可分為三類。（1）簡(jiǎn)單分解爆炸引起簡(jiǎn)單分解爆炸的爆炸物在爆炸時(shí)并不一定發(fā)生燃燒反應(yīng)，爆炸所需能量是由爆炸物本身分解時(shí)產(chǎn)生的，屬于這一類的有乙炔銀、疊氮化鉛等。這類物質(zhì)受震動(dòng)即可引起爆炸，是較危險(xiǎn)的。某些氣體由于分解時(shí)產(chǎn)生很大熱量，在一定條件下（尤其是在受壓的情況下）可能產(chǎn)生分解爆炸。例如：乙炔在受壓下的分解爆炸即屬此類情況。（2）復(fù)雜分解爆炸這類爆炸物質(zhì)爆炸時(shí)伴有燃燒現(xiàn)象，燃燒所需之氧由本身分解時(shí)產(chǎn)生。這類爆炸物質(zhì)的危險(xiǎn)性較簡(jiǎn)單分解爆炸物稍低。（3）爆炸性混合物的爆炸如所有可燃?xì)怏w、蒸氣、霧滴、粉塵同空氣或氧氣的混合物所發(fā)生的爆炸。石油化工企業(yè)中發(fā)生的爆炸多屬此類。第5頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、分解爆炸性氣體爆炸具有分解爆炸特性的氣體一般是指該氣體分解可以產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的熱量。當(dāng)分解熱達(dá)到84～126kJ／mol的物質(zhì)在一定條件下點(diǎn)火后，火焰就能傳播開(kāi)來(lái)。分解熱在這個(gè)范圍以上的氣體，其爆炸是很激烈的。在高壓下容易引起分解爆炸的物質(zhì)，當(dāng)壓力降至某數(shù)值時(shí)，火焰便不再傳播，這個(gè)壓力叫做分解爆炸的臨界壓力。例如：乙炔的臨界壓力是1.3×l05Pa（即1.4kgf／cm2），當(dāng)壓力高于該值時(shí)，乙炔就會(huì)發(fā)生分解爆炸。除此之外，乙炔類化合物也同樣具有分解爆炸性能，乙烯基乙炔分解爆炸的臨界壓力是1.08×105Pa（即1.1kgf／cm2），甲基乙炔溫度為20℃時(shí)分解爆炸臨界壓力是4.3×105Pa，120℃時(shí)是3.04×l06Pa（3.1kgf／cm2）。第6頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單一氣體分解爆炸和其他混合氣體爆炸情況一樣，根據(jù)火焰?zhèn)鞑ニ俣炔煌腥紵捅▋煞N狀態(tài)。在燃燒的情況下，可由分解熱導(dǎo)致分解的氣體膨脹而產(chǎn)生爆炸壓力。此時(shí)初壓對(duì)爆炸壓力有很大影響。環(huán)氯乙烷在125℃下，當(dāng)初壓由9.8×l04Pa（即1kgf／cm2）增至1.18×l06Pa（即12kgf／cm2）時(shí)，最大爆炸壓力pm和初壓p1之比，由2倍增至5.6倍以上。乙炔分解爆炸產(chǎn)生的熱量是226kJ／mol，假定沒(méi)有熱損失，火焰溫度可達(dá)3100℃。在容積l.2L的容器中，測(cè)定出乙炔分解爆炸產(chǎn)生的壓力是初壓的11倍。達(dá)到最高壓力的時(shí)間，初壓為1.96×l05Pa（即2kgf／cm2）時(shí)，時(shí)間是0.18s；初壓為9.8×l05Pa（即10kgf／cm2）時(shí)，時(shí)間是0.03s。第7頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分解爆炸的誘導(dǎo)距離也與壓力有關(guān)，在一定的管徑里試驗(yàn)，壓力越高，誘導(dǎo)距離就越短，表2-14為乙炔分解爆炸初壓與誘導(dǎo)距離的關(guān)系。第8頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、爆炸性混合物爆炸

如果可燃性氣體或蒸氣預(yù)先按一定比例與空氣均勻混合，然后點(diǎn)燃、則因比較緩慢的氣體擴(kuò)散過(guò)程已經(jīng)在燃燒以前完成，燃燒的速度即取決于化學(xué)反應(yīng)速度。在這樣的條件下，氣體的燃燒就有可能達(dá)到爆炸的程度。這種氣體或蒸氣與空氣的混合物，稱為爆炸性混合物。在一般的燃燒中，可燃?xì)怏w或蒸氣與助燃?xì)怏w的混合是在燃燒過(guò)程中逐漸形成的，這時(shí)燃燒的速度取決于擴(kuò)散的速度，作用比較緩慢，所進(jìn)行的燃燒是擴(kuò)散燃燒。若令可燃?xì)怏w或蒸氣預(yù)先與空氣混合并達(dá)到適當(dāng)?shù)谋壤?，燃燒的速度就不再取決于氣體或蒸氣擴(kuò)散的速度，而取決于化學(xué)反應(yīng)的速度，后者速度比前者速度大得多，這就成為爆炸。所以可燃性混合物的爆炸和可燃性氣體的燃燒之不同點(diǎn)就在于爆炸是在瞬間完成的化學(xué)反應(yīng)。第9頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1燃爆特性粉塵與空氣(或氧氣)組成的混合物均屬此類。例如,一氧化碳與空氣混合的爆炸反應(yīng):2CO+02+3.76N2===2C02+3.76N2+Q這類爆炸實(shí)際上是在火源作用下的一種瞬間燃燒反應(yīng)。通常稱可燃性混合物為有爆炸危險(xiǎn)的物質(zhì),它們只是在適當(dāng)?shù)臈l件下才變?yōu)槲ｋU(xiǎn)的物質(zhì)。這些條件包括可燃物質(zhì)的含量、氧化劑含量以及點(diǎn)火源的能量等?？扇夹曰旌衔锏谋ㄎｋU(xiǎn)性較低,但較普遍,工業(yè)生產(chǎn)中遇到的主要是這類爆炸事故。因此,下面將著重討論可燃性混合物的危險(xiǎn)性及其安全措施。第10頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.爆炸極限可燃?xì)怏w、可燃蒸氣或可燃粉塵與空氣構(gòu)成的混合物,并不是在任何混合比例之下都有著火和爆炸的危險(xiǎn),而必須是在一定的比例范圍內(nèi)混合才能發(fā)生燃爆。混合的比例不同,其爆炸的危險(xiǎn)程度亦不相同。例如,由一氧化碳與空氣構(gòu)成的混合物在火源作用下的燃爆實(shí)驗(yàn)情況見(jiàn)下表。第11頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表CO與空氣混合在火源作用下的燃爆情況

Co在混合氣中所占體積/%

燃爆情況

<12.512.5>12.5~<30=30>30~<8080>80不燃不爆輕度燃爆燃爆逐漸加強(qiáng)燃爆最強(qiáng)烈燃爆逐漸減弱輕度燃爆不燃不爆第12頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表所列的混合比例及其相對(duì)應(yīng)的燃爆情況,清楚地說(shuō)明可燃性混合物有一個(gè)發(fā)生燃燒和爆炸的濃度范圍,亦即有一個(gè)最低濃度和最高濃度,混合物中的可燃物只有在這兩個(gè)濃度之間,才會(huì)有燃爆危險(xiǎn)?？扇嘉镔|(zhì)(可燃?xì)怏w、蒸氣和粉塵)與空氣(或氧氣)必須在一定的濃度范圍內(nèi)均勻混合,形成預(yù)混氣,遇著火源才會(huì)發(fā)生爆炸,這個(gè)濃度范圍稱為爆炸極限(或爆炸濃度極限)?？扇?xì)怏w和蒸氣爆炸極限的單位,是以其在混合物中所占體積的百分比來(lái)表示的。如上面所列一氧化碳與空氣混合物的爆炸極限為12.5%～80%。第13頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可燃粉塵的爆炸極限是以其在單位體積混合物中的質(zhì)量數(shù)(g/m3)來(lái)表示的,例如鋁粉的爆炸極限為40g/m3,可燃性混合物能夠發(fā)生爆炸的最低濃度和最高濃度,分別稱為爆炸下限和爆炸上限,如上述的１２.５％和８０％。兩者也可稱為著火下限和著火上限。在兩限制外既不發(fā)火也不爆炸。

可燃性混合物的爆炸極限范圍越寬,其爆炸危險(xiǎn)性越大,這是因?yàn)楸O限越寬,則出現(xiàn)爆炸條件的機(jī)會(huì)就多。爆炸下限越低,少量可燃物(如可燃?xì)怏w稍有泄漏)就會(huì)形成爆炸條件;爆炸上限越高,則有少量空氣滲入容器,就能與容器內(nèi)的可燃物混合形成爆炸條件。第14頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)根據(jù)各種可燃物所具有爆炸極限的不同特點(diǎn),采取嚴(yán)防跑、冒、滴、漏和嚴(yán)格限制外部空氣滲入容器與管道內(nèi)等安全措施。應(yīng)當(dāng)指出,可燃性混合物的濃度高于爆炸上限時(shí),雖然不會(huì)著火和爆炸,但當(dāng)它從容器或管道里逸出,重新接觸空氣時(shí)卻能燃燒,因此仍有發(fā)生著火的危險(xiǎn)。第15頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從機(jī)理上來(lái)說(shuō)，爆炸性混合物與火源接觸，便有原子或自由基生成而成為連鎖反應(yīng)的作用中心。爆炸混合物在一點(diǎn)上著火后，熱以及連鎖載體都向外傳播，促使鄰近的一層爆炸混合物起化學(xué)反應(yīng)，然后這一層又成為熱和連鎖載體的源泉，而引起另一層爆炸混含物的反應(yīng)。火焰以一層層同心圓球面的形式向各方面蔓延?；鹧娴乃俣仍诰嚯x著火地點(diǎn)0.5～lm處是固定的，為每秒若干米或者還要小一些，但以后即逐漸加速，可達(dá)每秒數(shù)百米（爆炸）以至數(shù)千米（爆轟）。若在火焰擴(kuò)散的路程上有遮擋物，則由于氣體溫度的上升，以及由此引起的壓力的急劇增加，可造成極大的破壞作用。第16頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可燃?xì)怏w或蒸氣與空氣的混合物中，火焰蔓延速度主要取決于混合物的組成，但其他因素也有影響。例如，同一組分的混合物，在狹窄的管子內(nèi)著火后，火焰只是緩慢地蔓延，但若在一定大小的密閉容器內(nèi)著火，燃燒可以加速到使壓力急劇提高而呈現(xiàn)出爆炸的特征。第17頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、常見(jiàn)爆炸類型1.混合氣體爆炸

混合氣體爆炸指在可燃性氣體中，除了氮?dú)?、天然氣、乙炔、液化石油氣等外，還包括由汽油、苯、甲苯、醇類、醚類等可燃性液體蒸發(fā)出的蒸氣。在助燃性氣體中，除了有空氣、氧氣外，還包括氧化亞氮、氧化氮、二氧化氮、氯氣、氟等。在密封的容器內(nèi)發(fā)生爆炸時(shí)，生成氣體的壓力可達(dá)到最初壓力的7～10倍。硫酸銨廠、聚乙烯廠、液化石油氣裝置、油輪等處發(fā)生的爆炸事故，多數(shù)是由混合氣體爆炸所引起的。第18頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在石油化工企業(yè)中，以下8種情況應(yīng)當(dāng)引起十分關(guān)注。①容器內(nèi)的可燃性氣體，液化氣體及易燃液體泄漏于空氣中，形成爆炸性混含氣體；②容器內(nèi)的可燃性液體遇高溫（如鄰近設(shè)備火災(zāi)的輻射熱）變?yōu)檎魵忪F進(jìn)入大氣；③負(fù)壓容器密封不嚴(yán)，外部空氣被吸人而與可燃?xì)怏w混合；④容器內(nèi)殘存易燃液體的蒸發(fā)，可燃性物質(zhì)的熱分解，洗滌用鹽酸和鐵制容器的化學(xué)反應(yīng)等產(chǎn)生可燃性氣體；⑤貯存在密閉容器中的易燃液體，在高于閃點(diǎn)和達(dá)到爆炸溫度上限之間的危險(xiǎn)溫度下保持蒸氣壓平衡時(shí)；

第19頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑥在容器內(nèi)的混合氣體，因某一成分被液化或是被反應(yīng)掉而進(jìn)入爆炸范圍的（如當(dāng)混入氫氣中的氯氣被液化，或是被熟石灰吸收時(shí)，則氫氣濃度上升而進(jìn)入爆炸范圍）；⑦因容器的內(nèi)壓降低，而使被其他物質(zhì)吸附或溶解的可燃性氣體釋放時(shí)（有時(shí)因降壓而使容器的內(nèi)壓下降）；⑧容器內(nèi)由于空氣量的減少而減壓，使可燃性液體的蒸氣分壓在整個(gè)混合氣體中占的比例增大而達(dá)到爆炸范圍（如煤油、輕油在負(fù)壓空氣中也能形成爆炸性混合氣體）。第20頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.氣體分解爆炸氣體分子分解過(guò)程中（即使是單一成分的氣體），有時(shí)會(huì)發(fā)熱而發(fā)生分解爆炸。例如，乙炔和空氣混合極易形成爆炸性混合氣體、遇火源就會(huì)發(fā)生爆炸，即使不與空氣混合，壓縮純凈的乙炔氣，若有火源，則分解成氧氣和二氧化碳，同時(shí)也會(huì)發(fā)熱而發(fā)生爆炸。除乙炔外，環(huán)氧乙烷、乙烯、丙二烯、甲基乙炔、乙烯基乙炔、疊氮化氫、臭氧等，也有分解爆炸的性質(zhì)。3.粉塵爆炸粉塵爆炸指可燃性固體的微細(xì)粉塵分散在空氣等助燃性氣體中，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，被著火源點(diǎn)著引起的爆炸，粉塵爆炸的燃燒速度和壓力上升速度沒(méi)有混合氣體爆炸時(shí)的速度那么快。第21頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氧化反應(yīng)中放熱較多的金屬，如鎂、鋁、硅化鈣、硅等粉塵爆炸時(shí)，形成灼熱熔融的氟化物（MgO、Al2O3、CaO、SO2）微粒，可成為其他可燃物的火源，如觸及皮膚，就會(huì)造成深度燒傷，其他粉塵，如煤粉、面粉、木粉、塑料粉、硫磺粉等爆炸時(shí)，由于生成物都為CO2、H2O、CO、SO2等氣體，其傷害程度較金屬粉塵爆炸為小。第22頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可燃性粉塵爆炸所造成的事故，雖然不如可燃性氣體和液體造成的事故那樣引人注意，但造成的損失也是驚人的，這種事故的特點(diǎn)是常發(fā)生在不引人注目的地方。根據(jù)日本1952年1月至1979年12月的統(tǒng)計(jì)，粉塵爆炸事故共發(fā)生了209件，死傷達(dá)546人（其中死亡86人），每次事故的受害人平均是3人。構(gòu)成爆炸原因的粉塵中，金屬粉最多，特別是鋁粉更多，死傷人數(shù)每起4人（死亡1人），是最嚴(yán)重的。第23頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）粉塵爆炸的特殊性考查粉塵燃燒爆炸的危險(xiǎn)性時(shí)，要把粉塵在空氣中漂浮與建筑物內(nèi)堆積的情況分開(kāi)。但任何一種情況的粉塵都是可燃性的，即都能與空氣中的氧反應(yīng)，具有放熱性質(zhì)。粉塵可以認(rèn)為是細(xì)分了的可燃性固體，顆粒非常小。引起粉塵爆炸，粉塵與空氣充分混合的浮游狀態(tài)是必要條件。引起爆炸的是某種程度的微粒子，它們必須在某一時(shí)刻從外部獲得機(jī)械性的移動(dòng)作用、生成粉塵云。漂浮的粉塵本身具有像氣體或蒸氣那徉的擴(kuò)散性。而不具有擴(kuò)散性的粉塵，就會(huì)沉降堆積。這種堆積粉塵是含有大量空氣的凝膠體，亦稱凝膠。因此，堆積粉塵同樣存在著火危險(xiǎn)。第24頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粉塵發(fā)生著火爆炸危險(xiǎn)的條件是：從外部給予機(jī)械性的作用，如可燃性塊體的粉碎、輸送、細(xì)分、攪拌等，另外在粉體物質(zhì)的干燥、混合、分級(jí)、計(jì)量等過(guò)程中也容易生成。除了在常溫下物體本身氧化發(fā)熱的一部分金屬類粉塵外，粉塵著火爆炸也必須存在點(diǎn)火源。因此，粉塵著火爆炸的條件是：可燃性；微粉狀態(tài)；在助燃性氣體（空氣）中攪拌和流動(dòng)；存在點(diǎn)火源。此外，粉塵長(zhǎng)時(shí)間被加熱產(chǎn)生干餾氣體時(shí)也有爆炸危險(xiǎn)，也是粉塵爆炸的原因之一。第25頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可燃性粉塵的燃燒爆炸機(jī)理：粉塵爆炸是氧氣與粉塵粒子表面反應(yīng)產(chǎn)生結(jié)果。與氧化劑（空氣）和可燃物均勻混合引起反應(yīng)而發(fā)生的氣體爆炸不同，它是在聚集可燃物的某一范圍、因氧化劑存在的不均勻狀態(tài)而發(fā)生反應(yīng)，正好介于氣體爆炸和火藥爆炸中間，爆炸所放出的能量以最高值比較，可為氣體爆炸的數(shù)倍。粉塵爆炸與氣體爆炸、火藥爆炸另一不同點(diǎn)是，要求的點(diǎn)火能量大。粉塵爆炸原理是：粒子表面得到熱解，表面溫度上升；粒子表面的分子發(fā)生熱分解或干餾作用。變成氣體在粒子周圍放出；這種氣體與空氣混合生成爆炸性混合氣體、點(diǎn)火產(chǎn)生火焰；火焰產(chǎn)生的熱更進(jìn)一步促進(jìn)粉塵分解，逐漸地放出氣相可燃?xì)怏w，并與空氣混合點(diǎn)火傳播。第26頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月總之，粉塵爆炸本質(zhì)上也是一種氣體爆炸，因而不妨也可把粉塵本身作為可燃性氣體。在粉塵爆炸過(guò)程中，前述第一點(diǎn)使溫度上升的手段不僅僅是熱傳導(dǎo)，輻射熱也起很大作用，這是與氣體爆炸的不同點(diǎn)。（3）粉塵爆炸的特征①燃燒速度、爆炸壓力雖比氣體爆炸小，但是燃燒時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生的能量大，所以破壞力和燒毀程度大。用最高值比較時(shí)，產(chǎn)生的能量是氣體爆炸的數(shù)倍，溫度可上升到2000～3000℃左右，這是因?yàn)閱挝惑w積內(nèi)的碳氧化合物多。粉塵爆炸首先出現(xiàn)爆炸，過(guò)0.l～0.2s后，形成火焰，在常溫常壓下，火焰波初期速度為2～3m／s，因燃燒粉塵的膨脹，繼而壓力上升，其速度以加速度增加。由爆炸引起的沖擊波傳播速度約為300m／s，并且隨火焰速度的上升而上升、比火焰速度快得多。第27頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②爆炸粒子四面飛散燃燒，受其作用的可燃物產(chǎn)生局部性的嚴(yán)重炭化，特別是碰到人體時(shí)會(huì)造成嚴(yán)重?zé)齻?。③最初局部性爆炸產(chǎn)生的爆炸沖擊波使周圍粉塵飛舞，會(huì)造成二次、三次爆炸，增大了損害。④與氣體相比，粉塵易引起不完全燃燒，含不完全燃燒的氣體里，存在大量一氧化碳，最后有引起一氧化碳中毒的危險(xiǎn)。粉塵由于粒子大小、形狀的不均一性等，幾乎不可能得到一定濃度條件下的爆炸極限，即使在下限濃度，也是形成不完全燃燒，對(duì)于最小點(diǎn)火能量，無(wú)論測(cè)定方法或?qū)嶒?yàn)條件如何，均不能得出絕對(duì)值，所以用相對(duì)值來(lái)比較是比較合適的。第28頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月點(diǎn)火溫度的測(cè)定也很困難，通常粉塵云的點(diǎn)火溫度大體上是粉塵層點(diǎn)火溫度的2倍。即對(duì)粉塵層取為250℃的話、那么粉塵云為500℃。因而，測(cè)定堆積粉塵的點(diǎn)火溫度是重要的，因?yàn)榉蹓m層的厚薄會(huì)出現(xiàn)很大的溫度差別，通常采用5mm厚。4）影響粉塵爆炸的因素①粉塵的化學(xué)性質(zhì)和組成。與粉塵爆炸性有關(guān)的因素中，粉塵本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)、反應(yīng)性能具有極大的意義。發(fā)熱量大的粉塵爆炸性大。其次，除炭塵以外的其他粉塵，含揮發(fā)性成分（VM）的多少也對(duì)爆炸性有很大影響，VM越大越易爆炸。第29頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②粒度及粒度分布。平均粒子直徑越小，密度越小，比表面積越大，表面能越大，爆炸性越大。但粒度太小時(shí)，粉塵依據(jù)種類不同而互相吸引，造成分散不良，反倒使爆炸性減小，這一點(diǎn)與粒子的電性也有關(guān)系。③粒子形狀和表面狀態(tài)。即使平均粒徑是同樣的粉塵，形狀或表面的狀態(tài)不同，對(duì)爆炸性也有很大影響。對(duì)比表面積來(lái)說(shuō)，形狀系數(shù)具有很大的影響，球狀粒子最小，φ＝6；針狀的φ>6；扁平狀的可達(dá)φ>50。第30頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月④水分。粉塵中存在的水分對(duì)爆炸性有影響，即它抑制了粉塵的浮游性。對(duì)疏水性的粉塵來(lái)說(shuō)，水對(duì)浮游性影響雖然不太大，但是水分蒸發(fā)使點(diǎn)火有效能量減小，蒸發(fā)出來(lái)的蒸汽起著惰性氣體作用，具有減少帶電性的作用，錳、鋁等與水反應(yīng)生成氧，往往增加危險(xiǎn)性。第31頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

4.危險(xiǎn)性混合物質(zhì)的爆炸危險(xiǎn)性混合物質(zhì)的爆炸指兩種或兩種以上物質(zhì)混合或接觸時(shí)（如氧化性物質(zhì)與還原性物質(zhì)相互混合后），由于受到?jīng)_擊或加熱，或是混合物相互進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生的爆炸。如黑色炸藥（硝酸鉀、硫磺、木炭粉）、液氧炸藥（液氧、炭粉），照相用閃光劑（硝酸鉀、鎂粉）等物質(zhì)。5.爆炸性化合物的爆炸爆炸性化合物爆炸指化學(xué)合成炸藥在制造、加工或使用過(guò)程中發(fā)生的爆炸。此外，也有在反應(yīng)過(guò)程中生成敏感的副產(chǎn)品，蓄積在反應(yīng)釜內(nèi)而引起爆炸的。例如，在氧化反應(yīng)釜內(nèi)殘留過(guò)氧化物蓄積時(shí)就是這樣。第32頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.蒸氣爆炸蒸氣爆炸指液體（包括液化氣體）處于過(guò)熱狀態(tài)時(shí)，瞬間急劇蒸發(fā)汽化引起的爆炸。蒸氣爆炸是所有液體都可能發(fā)生的現(xiàn)象，它不需要火源引爆。不論是水，還是有機(jī)液體或液化碳酸氣，都可產(chǎn)生蒸氣爆炸。液體的過(guò)熱狀態(tài)有兩種，一種是當(dāng)液體接觸高溫物體時(shí)，兩者的溫差使大量熱從高溫物體的表面移至液體，后者瞬間變?yōu)檫^(guò)熱狀態(tài)；另一種是高壓容器內(nèi)的液體，由于泄漏而使內(nèi)壓急劇下降時(shí)，打破了液體的蒸氣壓平衡，瞬時(shí)變成不穩(wěn)定的過(guò)熱狀態(tài)容易引起蒸氣爆炸。第33頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

7.霧滴爆炸可燃液體的霧滴出現(xiàn)，在石油化工生產(chǎn)中并不罕見(jiàn)。墊片破裂，尾氣帶料，緊急排空等均可能形成可燃液體的霧滴。因此，研究可燃液體霧滴的形成和其特性是有現(xiàn)實(shí)意義的。（1）霧滴的形成用霧化液體或者把熱的液體閃蒸，接著用冷的氣體驟冷，便可獲得分散在空氣中的液相微滴。（2）點(diǎn)燃在討論霧滴燃燒的影響因素之前，先介紹一下燃燒波的概念?！叭紵ā边@個(gè)詞應(yīng)被理解為，一種在燃燒區(qū)域內(nèi)熱量和質(zhì)量的交換過(guò)程，在可燃介質(zhì)中以比音速小的速度進(jìn)行的傳播。從反應(yīng)區(qū)向預(yù)熱區(qū)連續(xù)地傳遞熱量而把未燃燒的燃料升至著火溫度，從而維護(hù)燃燒波的持續(xù)傳遞。第34頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通常在敞開(kāi)系統(tǒng)中處理可燃液體而溫度低于閃點(diǎn)時(shí)被認(rèn)為是安全的。一般都沒(méi)有認(rèn)識(shí)到，溫度遠(yuǎn)低于其閃點(diǎn)的可燃液體霧滴，會(huì)完全像油氣同空氣混合物一樣發(fā)生爆炸。通過(guò)充分的燃燒試驗(yàn)，其結(jié)果足以說(shuō)明當(dāng)可燃液體的霧滴溫度遠(yuǎn)低于閃點(diǎn)時(shí)，可以傳播火焰。（3）霧滴燃燒特點(diǎn)一般可燃液體的燃燒速度取決于蒸氣壓力，但是，大量的研究表，粒子的燃燒速度不是取決于蒸氣壓力，相反，幾乎完全取決于以下因素。①使微滴達(dá)到其沸點(diǎn)和液體蒸發(fā)所需要的熱量。因此，在沸點(diǎn)下的蒸發(fā)熱，而不是液體的蒸氣壓力，在霧滴爆炸中其有重要意義。辛普生對(duì)單獨(dú)粒子燃燒所做的工作同樣地指出，在蒸氣著火之前有相當(dāng)大的汽化反應(yīng)。第35頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②當(dāng)霧滴表面接近沸點(diǎn)時(shí)才發(fā)生燃燒，燃燒粒子的質(zhì)量變化率與粒子直徑成比例。③在霧滴燃燒中，較大的粒子比較小的粒子燃燒速率大得多。但是，燃燒粒子的壽命與它的最初直徑的平方成正比，因此，實(shí)際上小粒子是在大粒子之前消失了。

在霧滴燃料燃燒過(guò)程中，燃燒蒸發(fā)用的大多數(shù)熱量（95％）是通過(guò)對(duì)流作用過(guò)程，而不是輻射作用傳遞給粒子。

人們熟悉的易燃性蒸氣可燃性區(qū)域，只是在對(duì)閃點(diǎn)以上的溫度是重要的。但是，霧滴的可燃范圍可延伸至這種溫度以下。因此，可燃液體的霧滴即使在遠(yuǎn)比其閃點(diǎn)為低的溫度下，也可以是一種危害。第36頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可燃性液體的霧滴和蒸氣-空氣混合物濃度極限是近似相等的。由于有更低的燃點(diǎn)，因此其危險(xiǎn)性并不亞于可燃蒸氣-空氣混合物。六、化學(xué)爆炸三要素對(duì)各種化學(xué)爆炸現(xiàn)象分析研究的結(jié)果表明，爆炸性物質(zhì)能夠進(jìn)行化學(xué)爆炸變化的能力決定于以下三個(gè)因素，反應(yīng)的放熱性、反應(yīng)的快速性和生成氣體產(chǎn)物。這是爆炸反應(yīng)必備的最基本的條件，三者相輔相成，缺一不可。1.反應(yīng)的放熱性反應(yīng)的放熱性或快速吸收熱量是爆炸物發(fā)生爆炸的必要條件。爆炸本身是能量急驟轉(zhuǎn)化的過(guò)程，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，熱能再轉(zhuǎn)化為對(duì)周圍介質(zhì)所做的機(jī)械功。第37頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月值得注意的是，氮和溴的混合物在較低溫度下就會(huì)發(fā)生爆炸，雖然此反應(yīng)的熱效應(yīng)只有35.2J／mol；氮和氫的反應(yīng)熱效應(yīng)雖然很高，但在無(wú)觸媒時(shí)通常不生成氨，另外，混合物的比例、反應(yīng)時(shí)的壓力都對(duì)爆炸發(fā)生有影響。按單位體積的含能來(lái)看，炸藥的含能量可以達(dá)到燃料與空氣混合物含能量的130～160倍，也就是說(shuō)炸藥的能量集中，即能量密度大。如：lkg2號(hào)巖石硝銨炸藥爆炸時(shí)，能夠放出3638kJ熱量，足以把氣體加熱到2000℃以上。第38頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.反應(yīng)的快速性反應(yīng)的快速性也是爆炸的必要條件。它是爆炸過(guò)程區(qū)別于一般化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的最重要的標(biāo)志，以單位質(zhì)量物質(zhì)的放熱來(lái)說(shuō)，炸藥往往比不上普通燃料，但是普通燃料的燃燒一般不具有爆炸的特征，而炸藥的爆炸則具有爆炸的特征，這是由其反應(yīng)的快速性所決定的。煤在空氣中燃燒時(shí)，生成CO2氣體，并放出8916kJ／kg的熱量。

lkgTNT的反應(yīng)熱雖只有4186kJ，由于它完成爆炸的時(shí)間僅約十萬(wàn)分之一秒，所以在爆炸完成的瞬間，氣體尚未來(lái)得及膨脹就被反應(yīng)熱加熱到2000～3000℃。此時(shí)，高溫氣體在不大的容積內(nèi)具有很大的壓力，約l0～40GPa（10×104～40×l04atm）。

高溫、高壓、高能量密度的氣體迅速膨脹，就發(fā)生了爆炸現(xiàn)象。第39頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.生成氣體產(chǎn)物

由于氣體的可壓縮性很大，膨脹系數(shù)也很大，所以是膨脹做功的理想工作介質(zhì)。

因此在反應(yīng)過(guò)程中，生成大量氣體也是爆炸的一個(gè)重要因素。

如果反應(yīng)產(chǎn)物不是氣體，而是固體或液體。那么，即使是放熱反應(yīng)，也不會(huì)形成爆炸現(xiàn)象。例如鋁熱劑的反應(yīng)：2Al+Fe2O3→Al2O3+2Fe+829kJ

反應(yīng)放出的熱可使生成物加熱到3000℃左右，但由于生成物在3000℃時(shí)仍處于液態(tài)，沒(méi)有大量氣體生成，因而不是爆炸反應(yīng)。而TNT爆炸時(shí)lkgTNT可轉(zhuǎn)化成727.2L氣體，第40頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在某些情況下，有足夠的放熱性和快速性，雖不生成氣體，也會(huì)發(fā)生爆炸過(guò)程。例如，研細(xì)的大量鋁熱劑在空氣中燃燒時(shí)，由于鋁熱劑及周圍空氣受熱膨脹，也會(huì)發(fā)生爆炸，但這種爆炸是空氣受熱后產(chǎn)生的，并不是鋁熱劑本身發(fā)生的。又如氣體物質(zhì)在爆炸時(shí)，氣體量有時(shí)不會(huì)增加，往往還可能減少，爆嗚氣的爆炸就是如此。2H2+O2→2H2O+48.39kJ

其氣體量減少了三分之一，但是氣體量的減少為過(guò)程的放熱性和快速性所彌補(bǔ)。由于氣體在高溫下體積增加，在短時(shí)間內(nèi)壓力達(dá)到lMPa（l0atm）以上，從而具有一定的爆炸性。第41頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月七、燃燒、爆炸的轉(zhuǎn)化

無(wú)論是固體或液體爆炸物，還是氣體爆炸混合物，都可以在一定的條件下進(jìn)行燃燒，但當(dāng)條件變化時(shí)，它們又可轉(zhuǎn)化為爆炸。

l.燃燒與爆炸的區(qū)別

燃燒和爆炸都是迅速的氧化過(guò)程，它們的區(qū)別在于：

①

一般燃料的燃燒需要外界供給助燃的氧。如煤炭在空氣中燃燒；某些含氧的化合物（如一硝基甲苯等）或混合物，在缺氧的情況下雖然也能燃燒，但由于其含氧不足，隔絕空氣后燃燒就不完全或熄滅。

炸藥的化學(xué)組成或混合組分中含有較豐富的氧元素或氧化劑，發(fā)生爆炸變化時(shí)無(wú)需外界的氧參與反應(yīng)。

爆炸反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是瞬間的劇烈燃燒反應(yīng)。第42頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

燃燒與爆炸速度不同。

燃燒的傳播是依靠傳熱進(jìn)行的，因而燃燒的傳播速度慢，一般是每秒幾毫米到幾百米。

爆炸的傳播是依靠沖擊波進(jìn)行的，傳播速度快，一般是每秒幾百米到幾千米。

但是，對(duì)于可燃性氣體、蒸氣或粉塵與空氣形成的爆炸性混合物，其燃燒與爆炸幾乎是不可分的，往往是被點(diǎn)火后首先燃燒，然后由于溫度和壓力的升高，使燃速迅速加快，因而連續(xù)產(chǎn)生無(wú)數(shù)個(gè)壓縮波。這些壓縮波在傳播過(guò)程中迭加成沖擊波，使尚未來(lái)得及燃燒的其余部分發(fā)生爆炸。瓦斯爆炸就是這種類型。第43頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第44頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.燃燒轉(zhuǎn)化為爆炸的條件固體或液體炸藥由燃燒轉(zhuǎn)化為爆炸的主要條件有三條：①炸藥處于密閉的狀態(tài)下，燃燒產(chǎn)生的高溫氣體增大了壓力，使燃燒轉(zhuǎn)化為爆炸；②燃燒面積不斷增大，使燃速加快，形成沖擊波，從而使燃燒轉(zhuǎn)化為爆炸；③藥量較大時(shí)，炸藥燃燒形成的高溫反應(yīng)區(qū)將熱量傳給了尚未反應(yīng)的炸藥，使其余的炸藥受熱而爆炸。第45頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月燃燒與爆炸是爆炸物具有的緊密相關(guān)的兩個(gè)特性。從安全技術(shù)角度來(lái)講，防止爆炸物發(fā)生火災(zāi)與爆炸事故就成了緊密相關(guān)的問(wèn)題。一般說(shuō)來(lái)，火災(zāi)與爆炸兩類事故往往連續(xù)發(fā)生。大的爆炸之后常伴隨有巨大的火災(zāi)；存在有爆炸物質(zhì)和燃爆混合物的場(chǎng)所，大的火災(zāi)住往創(chuàng)造了爆炸的條件，由火災(zāi)導(dǎo)致爆炸。因此，了解燃燒與爆炸的關(guān)系，從技術(shù)上杜絕一切由燃燒轉(zhuǎn)化為爆炸的可能性，則是防火防爆技術(shù)的一個(gè)重要方面。第46頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)爆炸極限計(jì)算一、爆炸完全反應(yīng)濃度計(jì)算爆炸性混合物中的可燃物質(zhì)與助燃物質(zhì)的濃度比例為恰好能發(fā)生完全的化合反應(yīng)時(shí)，爆炸所析出的熱量最多，所產(chǎn)生的壓力也最大，實(shí)際的完全反應(yīng)的濃度稍高于計(jì)算的完全反應(yīng)的濃度。當(dāng)混合物中的可燃物質(zhì)超過(guò)完全反應(yīng)的濃度時(shí)，空氣就會(huì)不足，可燃物質(zhì)就不能全部燃盡，于是混合物在爆炸時(shí)所產(chǎn)生的熱量和壓力就會(huì)隨著可燃物質(zhì)在混合物中濃度的增加而減??；如果可燃物質(zhì)在混合物中的濃度增加到爆炸上限，那么其爆炸現(xiàn)象與在爆炸下限時(shí)所產(chǎn)生的現(xiàn)象大致相同。因此，可燃物質(zhì)的完全反應(yīng)的濃度也就是理論上完全燃燒時(shí)在混合物中該可燃物質(zhì)的含量。第47頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算可燃?xì)怏w或蒸汽的完全反應(yīng)的濃度。（1）可燃?xì)怏w或蒸汽占總體積的百分?jǐn)?shù)就是其完全燃燒反應(yīng)的濃度。在空氣中，如果把氧在空氣中的濃度設(shè)定為20.9％，則參加反應(yīng)的單位體積氧氣需要空氣體積為1/0.209。在氧氣中完全燃燒與空氣中完全燃燒可燃?xì)怏w或蒸汽的濃度是不同的。第48頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第49頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第50頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）查表法：根據(jù)可燃物分子式，用公式，求出其2n值，由2n數(shù)值，直接從表2-4中分別查出它們?cè)诳諝猓ɑ蜓酰┲型耆磻?yīng)的濃度。由式（2-5），依分子式分別求出2n值如下：H22n=1CH3OH2n=3C3H82n=10C6H62n=15由2n值直接從表2-5中分別查出它們的X和X。值：X(H2)=29.5%；X0(H2)=66.7%X(CH3OH)=12%；X0(CH3OH)=40%X(C3H8)=4%；X0(C3H8)=16.7%X(C6H6)=2.7%；X0(C6H6)=11.76%第51頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第52頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、爆炸下限和爆炸上限計(jì)算各種可燃?xì)怏w和可燃液體蒸氣的爆炸極限可用專門儀器測(cè)定出來(lái)，或用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算?？扇?xì)怏w和蒸氣的爆炸極限有多種計(jì)算方法，主要根據(jù)完全燃燒反應(yīng)所需的氧原子數(shù)、完全反應(yīng)的濃度、燃燒熱和散熱等計(jì)算出近似值，以及其他的計(jì)算方法。爆炸極限的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值一般有些出入，其原因是在計(jì)算式中只考慮到混合物的組成，而無(wú)法考慮其他一系列因素的影響，但仍不失其參考價(jià)值。第53頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第54頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第55頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第56頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第57頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月此計(jì)算公式用于鏈烷烴類，其計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值比較，誤差不超過(guò)10％。例如甲烷爆炸極限的實(shí)驗(yàn)值為5.0％～15％，與計(jì)算值非常接近。但用以估算H2、C2H2以及含N2、CO2等可燃?xì)怏w時(shí)，出入較大，不可應(yīng)用。第58頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第59頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第60頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第61頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第62頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖2－5三成分系混合氣組成三角坐標(biāo)圖2－6氨－氧－氮混合氣的爆炸極限（常溫、常壓）由可燃?xì)怏w、惰性氣體和空氣（或氧氣）組成混合物的爆炸濃度范圍也可用三角坐標(biāo)圖表示。圖2-5所示為可燃?xì)怏wA、助燃?xì)怏wB和惰性氣體C組成的三角坐標(biāo)圖，在圖內(nèi)任何一點(diǎn)，表示三種成分的不同百分比。其讀法是在點(diǎn)上作三條平行線，分別與三角形的三條邊平行，每條平行線與相應(yīng)邊的交點(diǎn)，可讀出其濃度。例如，圖2-5中m點(diǎn)表示可燃?xì)怏w(A)體積分?jǐn)?shù)為50％，助燃?xì)怏w（B）體積分?jǐn)?shù)為20%，情性氣體（C）體積分?jǐn)?shù)為30％；圖2-5中n點(diǎn)表示可燃?xì)怏w（A）體積分?jǐn)?shù)為30％，助燃?xì)怏w（B）體積分?jǐn)?shù)為0，惰性氣體（C）體積分?jǐn)?shù)為70％。依此類椎。第63頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖2-6是由氨、氧和氮組成的三角坐標(biāo)圖，圖中曲線內(nèi)的部分表示氨氣在氨－氧－氮三元體系中的爆炸極限。圖2-6中，A點(diǎn)在爆炸極限范圍內(nèi)，其組成的氧氣體積分?jǐn)?shù)為40％，氨體積分?jǐn)?shù)為50％，氮體積分?jǐn)?shù)為1O％；B點(diǎn)在爆炸極限之外，不會(huì)發(fā)生爆炸，其組成的氨體積分?jǐn)?shù)為30％，氮體積分?jǐn)?shù)為70％，氧體積分?jǐn)?shù)為O。圖2-7是生產(chǎn)中常用可燃?xì)怏wH2、CO、C2H2、C2H4、CH4等可燃?xì)怏w與空氣及氧氣三種成分混合氣的爆炸極限三角坐標(biāo)圖。對(duì)某些可燃?xì)怏w與空氣（或氧氣）混合的裝置，為了防止發(fā)生爆炸危險(xiǎn)，往往需要加人氧氣、二氧化碳等倩性介質(zhì)，使混合氣體處于爆炸范圍之外，這時(shí)即可利用三角坐標(biāo)圖來(lái)確定惰性介質(zhì)的添加量。第64頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖2-4氫,一氧化碳,二氧化碳混合氣體爆炸極限第65頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖2-5三成分系混合氣組成三角坐標(biāo)第66頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第67頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、爆炸極限的應(yīng)用人們?cè)诎l(fā)現(xiàn)和掌握可燃物質(zhì)的爆炸極限這一規(guī)律之前，認(rèn)為所有可燃物質(zhì)都是很危險(xiǎn)的，因此防爆條例都比較嚴(yán)格。在認(rèn)識(shí)爆炸極限規(guī)律之后，就可以將其應(yīng)用在以下幾方面。第一，區(qū)分可燃物質(zhì)的爆炸危險(xiǎn)程度，從而盡可能用爆炸危險(xiǎn)性小的物質(zhì)代替爆炸危險(xiǎn)性大的物質(zhì)。例如，乙炔的爆炸極限為2.2％-81％；液化石油氣組分的爆炸極限分別為丙烷2.7％～9.5％，丁烷1.15％～8.4％，丁烯1.7％～9.6％，它們的爆炸極限范圍比乙炔小得多，說(shuō)明液化石油氣的爆炸危險(xiǎn)性比乙炔小，因而在氣劑使用時(shí)推廣用液化石油氣代替乙炔。第二，爆炸極限可作為評(píng)定和劃分可燃物質(zhì)危險(xiǎn)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。例如，可燃?xì)怏w按爆炸下限（<10％或≥10%）分為一、二兩級(jí)。第68頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三，根據(jù)爆炸極限選擇防爆電機(jī)和電器。例如，生產(chǎn)或貯存爆炸下限≥1O％的可燃?xì)怏w，可選用任一防爆型電氣設(shè)備；爆炸下限〈10％的可燃?xì)怏w，應(yīng)選用隔爆型電氣設(shè)備。第四，確定建筑物的耐火等級(jí)、層數(shù)和面積等。例如，貯存爆炸下限小于10％的物質(zhì)，庫(kù)房建筑最高層次限一層，并且必須是一、二級(jí)耐火等級(jí)。第五，在確定安全操作規(guī)程以及研究采取各種防爆技術(shù)惜施——通風(fēng)、檢測(cè)、置換、檢修等時(shí)，也都必須根據(jù)可燃?xì)怏w或液體的爆炸危險(xiǎn)性的不同，采取相應(yīng)的有效措施，以確保安全。第69頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)防爆技術(shù)基本理論一、可燃物質(zhì)化學(xué)性爆炸的條件可燃物質(zhì)的化學(xué)性爆炸必須同時(shí)具備下列三個(gè)條件才能發(fā)生：第一，存在著可燃物質(zhì)，包括可燃?xì)怏w、蒸氣或粉塵；第二，可燃物質(zhì)與空氣（或氧氣）混合并且達(dá)到爆炸極限，形成爆炸性混合物；第三，爆炸性混合物在火源作用下。對(duì)于每一種可燃?xì)怏w（蒸氣）的爆炸性混合物，都有一個(gè)引起爆炸的最小點(diǎn)火能量，低于該能量，混合物就不爆炸。例如，引起烷烴爆炸的電火花的最小電流強(qiáng)度分別為：甲烷0.57A，乙烷O.45A，丙烷0.36A，丁烷0.48A，戊垸0.55A。

第70頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月最小點(diǎn)火能量的單位通常以mJ表示?？扇?xì)怏w和蒸氣在空氣中的最小點(diǎn)火能量見(jiàn)表3-５。第71頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第72頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、燃燒和化學(xué)性爆炸的感應(yīng)期可燃物質(zhì)的溫度在達(dá)到自燃點(diǎn)或著火點(diǎn)之后，并不立即發(fā)生自燃或著火，其間有段延滯的時(shí)間，稱為感應(yīng)期（或誘導(dǎo)期）。如前所述，可燃物質(zhì)的自行著火，并不能在圖1-5中曲線所示自燃點(diǎn)Tc時(shí)發(fā)生，而是在較高的溫度才出現(xiàn)。圖中的Tc至Tc”的間隔，即是物質(zhì)發(fā)生自燃之前的延滯時(shí)間，以t感表示。感應(yīng)期的這種現(xiàn)象可以在測(cè)定可燃物質(zhì)的自燃點(diǎn)時(shí)觀察到。將測(cè)定的容器加熱到某一物質(zhì)的自燃點(diǎn)，但該物質(zhì)導(dǎo)入后并不立即自行著火，而要經(jīng)過(guò)若干時(shí)間后才出現(xiàn)火焰。第73頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第74頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月可燃物質(zhì)與火源直接接觸而著火時(shí)，也存在感應(yīng)期。但由于火焰的高溫，使感應(yīng)期大大地縮短了，所以一般人不易察覺(jué)到著火以前的時(shí)間延滯?？扇夹糟岷衔锏谋▽?shí)質(zhì)是瞬間燃燒，因此，任何這類爆炸的發(fā)生也都有時(shí)間上的延滯?？扇嘉镔|(zhì)的燃燒和可燃性混合物的爆炸之所以存在感應(yīng)期，是因?yàn)橐够瘜W(xué)反應(yīng)的活性中心發(fā)展到一定的數(shù)目需要一定的時(shí)間，也就是說(shuō)，這類燃燒和爆炸都需要經(jīng)過(guò)連續(xù)發(fā)展過(guò)程所必須的一定時(shí)間才能發(fā)生。第75頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月感應(yīng)期在安全問(wèn)題上有著實(shí)際意義。例如，煤礦中雖然有甲烷存在，但仍可用無(wú)煙火藥進(jìn)行爆破，這就是利用甲烷的感應(yīng)期。因?yàn)榧淄榈母袘?yīng)期為8～9s，而無(wú)煙火藥的發(fā)火時(shí)間僅為2～3s，故可保證安全。三、防爆技術(shù)基本理論及應(yīng)用防止可燃物質(zhì)化學(xué)性爆炸三個(gè)基本條件的同時(shí)存在，就是防爆技術(shù)的基本理論。也可說(shuō)，防止可燃物質(zhì)化學(xué)性爆炸全部技術(shù)措施的實(shí)質(zhì)，就是制止化學(xué)性爆炸三個(gè)基本條件的同時(shí)存在。第76頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月首先在消除可燃物這一基本條件方面，通常采取防止可燃物（可燃?xì)怏w、蒸氣和粉塵）的泄漏，即防止跑、冒、滴、漏。這是化工、煉油、制藥、化肥、農(nóng)藥和其他使用可燃物質(zhì)的工礦企業(yè)，甚至居民住宅所必須采取的重要技術(shù)措施。凡是在生產(chǎn)中可能產(chǎn)生可燃?xì)怏w、蒸氣和粉塵的廠房必須通風(fēng)良好。其次，為消除可燃物與空氣（或氧氣）混合形成爆炸性混合物，通常采取防止空氣進(jìn)入容器設(shè)備和燃料管道系統(tǒng)的正壓操作、設(shè)備密閉、惰性介質(zhì)保護(hù)以及測(cè)爆儀等技術(shù)惜施。第77頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月再次控制著火源，例如采用防爆電機(jī)電器、靜電防護(hù)，采用不產(chǎn)生火花的銅制工具或鈹銅合金工具，嚴(yán)禁明火，保護(hù)性接地或接零以及防雷技術(shù)措施，等等。第78頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)爆炸溫度和爆炸壓力物質(zhì)的爆炸溫度和爆炸壓力是衡量爆炸破壞力的兩個(gè)重要參數(shù)。一、爆炸溫度的計(jì)算根據(jù)反應(yīng)熱計(jì)算爆炸溫度理論上的爆炸最高溫度可根據(jù)反應(yīng)熱計(jì)算。［例7］求乙醚與空氣的混合物的爆炸溫度。[解]（1）先列出乙醚在空氣中燃燒的反應(yīng)方程式：C4H10O+6O2+22.6N2→4CO2+5H2O+22.6N2式中，氮的摩爾數(shù)是按空氣中N2：O2＝79：21的比例確定的，即6O2，對(duì)應(yīng)的N2應(yīng)為:6×79/21=22.6由反應(yīng)方程式可知，爆炸前的分子數(shù)為29.6，爆炸后為31.6。第79頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）計(jì)算燃燒各產(chǎn)物的熱容。氣體平均摩爾定容熱容計(jì)算式見(jiàn)表2-8。根據(jù)表中所列計(jì)算式，燃燒產(chǎn)物各組分的熱容為：N2的摩爾定容熱容為［（4.8＋0.00045t）×4186.8］J／（kmol.℃）H2O的摩爾定容熱容為［（4.0＋0.00215t）×4186.8］J／（kmol.℃）第80頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第81頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）求爆炸最高溫度。先查得乙醚的燃燒熱為2.7×109J／mo1，即2.7×109J／kmol。因?yàn)楸ㄋ俣葮O快，是在近乎絕熱情況下進(jìn)行的，所以全部燃燒熱可近似地看做用于提高燃燒產(chǎn)物的溫度，也就是等于燃燒產(chǎn)物熱容與溫度的乘積，即2.7×109=[(688.4+0.0967t)×103]·t解上式得爆炸最高溫度t為2826℃。上面計(jì)算是將原始溫度視為0℃。爆炸最高溫度非常高，雖然與正常室溫有若干度的差數(shù)，對(duì)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性并無(wú)顯著的影響。第82頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第83頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從一氧化碳燃燒反應(yīng)式2CO＋O2＝2CO2可以看出，0.2mol一氧化碳燃燒時(shí)，生成0.2mol二氧化碳，消耗0.lmol氧。1mol混合物中，原有0.168mo1氧，燃燒后應(yīng)剩下0.168-0.1＝0.068mol氧，氮的數(shù)量不發(fā)生變化，則燃燒產(chǎn)物的組成是：二氧化碳0.2mol;氧0.068mol;氮0.632mol。假定爆炸溫度為2400K，由表2-9查得二氧化碳、氧和氮的摩爾內(nèi)能分別為10550736J／mol、63220.68J／mol和59452.56J／mol，則燃燒產(chǎn)物的內(nèi)能為：

說(shuō)明爆炸溫度高于2400K，于是再假定爆炸溫度為260OK，則內(nèi)能之和應(yīng)為：

第84頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第85頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第86頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第87頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解］當(dāng)可燃物質(zhì)的濃度等于或稍高于完全反應(yīng)的濃度時(shí)，爆炸產(chǎn)生的壓力大，所以計(jì)算時(shí)應(yīng)采用完全反應(yīng)的濃度。先按一氧化碳的燃燒反應(yīng)式計(jì)算爆炸前后的氣體摩爾數(shù)：2CO+O2+3.76N2=2CO2+3.76N2由此可得出m＝6.76，n=5.76，代入式（2-14）

以上計(jì)算的爆炸溫度與壓力都沒(méi)有考慮熱損失，是按理論的空氣量計(jì)算的，所得的數(shù)值都是最大值。

返回主目錄第88頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月其反應(yīng)如下：Na2O2==NaO+[O]Na2O2+2H2O==2NaOH+H2O2Na2O2+H2SO4==Na2SO4+H2O2H2O2==H2O+[O]原子氧有很強(qiáng)的氧化性，遇易燃物質(zhì)或還原劑容易引起燃燒或爆炸，如果不與其他物質(zhì)作用，原子氧便自行結(jié)合，生成氧氣：[O]+[O]=O2氧氣的助燃作用會(huì)引起火災(zāi)或爆炸。二級(jí)無(wú)機(jī)氧化劑雖然也容易分解，但比一級(jí)氧化劑穩(wěn)定，是較強(qiáng)氧化劑，能引起燃燒。除一級(jí)無(wú)機(jī)氧化劑外的所有無(wú)機(jī)氧化劑均屬此類，如亞硝酸鈉、亞氯酸鈉、連二硫酸鈉、重鉻酸鈉、氧化銀等。第89頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）有機(jī)氧化劑。按照氧化能力的強(qiáng)弱分為兩級(jí)。一級(jí)有機(jī)氧化劑主要是有機(jī)物的過(guò)氧化物或硝酸化合物，這類氧化劑都含有過(guò)氧基（-O-O-）或高價(jià)態(tài)氧原子，極不穩(wěn)定，氧化性能根強(qiáng)，是強(qiáng)氧化劑，如過(guò)氧化苯甲酰、硝酸胍等。二級(jí)有機(jī)氧化劑是有機(jī)物的過(guò)氧化物，如過(guò)氧醋酸、過(guò)氧化環(huán)己酮等。這類氧化劑雖然也容易分解出氧，但化學(xué)性質(zhì)比一級(jí)氧化劑穩(wěn)定。無(wú)機(jī)氧化劑和有機(jī)氧化劑中都有不少過(guò)氧化物類的氧化劑。有機(jī)氧化劑由于含有過(guò)氧基，受到光和熱的作用，容易分解析出氧，常因此發(fā)生燃燒和爆炸。第90頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氧化劑氧化性強(qiáng)弱的規(guī)律，對(duì)于元素來(lái)說(shuō)，一般是非金屬性越強(qiáng)，其氧化性就越強(qiáng)，因?yàn)榉墙饘贌o(wú)素具有獲得電子的能力，如I2、Br2、Cl2、F2等物質(zhì)的氧化性分別依次增強(qiáng)。離子所帶的正電荷越多，越容易獲得電子，氧化性也就越強(qiáng)，如4價(jià)錫離子（Sn4＋）比2價(jià)錫離子（Sn2＋）具有更強(qiáng)的氧化性?；衔镏腥艉懈邇r(jià)態(tài)的元素，而且這個(gè)元素化合價(jià)越高，其氧化性就越強(qiáng)，如氨（NH3）中的氮是-3價(jià)，亞硝酸鈉（NaNO2）中的氮是＋3價(jià)，硝酸鈉（NaNO3）中的氧是＋5價(jià)，則它們的氧化性分別濃次增強(qiáng)。第91頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.危險(xiǎn)性和防護(hù)（1）危險(xiǎn)性。①氧化性或助燃性。氧化劑具有強(qiáng)烈的氧化性能，在接觸易燃物、有機(jī)物或還原劑時(shí)，能發(fā)生氧化反應(yīng)，劇烈時(shí)會(huì)引起燃撓。②燃燒爆炸性。許多氧化劑，特別是無(wú)機(jī)氧化劑，當(dāng)它們受熱、撞擊、摩檫等作用時(shí)，容易迅速分解，產(chǎn)生大量氣體和熱量，因此有引起爆炸的危險(xiǎn)。大多數(shù)有機(jī)氧化劑是可以燃燒的，在遇明火或其他爆炸力作用下，容易引起火災(zāi)。③毒害性和腐蝕性。許多氧化劑不僅本身有毒，而且在發(fā)生變化后能產(chǎn)生毒害性氣體，例如三氧化鉻（鉻酸酐）既有毒性也有腐蝕性?；顫娊饘俚倪^(guò)氧化物、各種含氧酸等，有很強(qiáng)的腐蝕性，能夠灼傷皮膚和腐蝕其他物品。第92頁(yè)，課件共101頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）防護(hù)。氧化劑的防護(hù)措施主要有以下幾方面：①氧化劑在貯存和運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)防止受熱、摩擦、撞擊，在貯運(yùn)中應(yīng)注