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爆炸基礎(chǔ)知識

爆炸由于破壞力強，危害性大,往往還伴隨著火災及其它災害的發(fā)生，

因而需要引起消防工的特別重視。本章主要介紹爆炸的基本概念、分

類及爆炸極限、爆炸危險源等知識。了解爆炸發(fā)生的條件和機理，是

理解和應用防火防爆技術(shù)的必要理論基礎(chǔ)，對于防范爆炸發(fā)生、處置

爆炸事故尤為重要。爆炸的概念及分類爆炸是物質(zhì)從一種狀態(tài)迅速

轉(zhuǎn)變成另一狀態(tài)，并在瞬間放出大量能量，同時產(chǎn)生聲響的現(xiàn)象?；?/p>

災過程有時會發(fā)生爆炸，從而對火勢的發(fā)展及人員安全產(chǎn)生重大影響,

爆炸發(fā)生后往往又易引發(fā)大面積火災。一、爆炸的定義由于物質(zhì)急劇

氧化或分解反應產(chǎn)生溫度、壓力增加或兩者同時增加的現(xiàn)象，稱為爆

炸。爆炸是由物理變化和化學變化引起的。在發(fā)生爆炸時，勢能（化

學能或機械能）突然轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽懈邏簹怏w生成或者釋放出高壓氣

體，這些高壓氣體隨之做機械功，如移動、改變或拋射周圍的物體。

一旦發(fā)生爆炸，將會對鄰近的物體產(chǎn)生極大的破壞作用，這是由于構(gòu)

成爆炸體系的高壓氣體作用到周圍物體上，使物體受力不平衡，從而

遭到破壞。二、爆炸的分類爆炸有著不同的分類，按物質(zhì)產(chǎn)生爆炸的

原因和性質(zhì)不同，通常將爆炸分為物理爆炸、化學爆炸和核爆炸三種。

物理爆炸和化學爆炸最為常見。（一）物理爆炸物質(zhì)因狀態(tài)或壓力發(fā)

生突變而形成的爆炸叫物理爆炸。物理爆炸的特點是前后物質(zhì)的化學

成分均不改變。如蒸汽鍋爐因水快速汽化，容器壓力急劇增加，壓力

超過設(shè)備所能承受的強度而發(fā)生的爆炸；壓縮氣體或液化氣鋼瓶、油

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桶受熱爆炸等。物理爆炸本身雖沒有進行燃燒反應，但它產(chǎn)生的沖擊

力可直接或間接地造成火災。（二）化學爆炸化學爆炸是指由于物質(zhì)

急劇氧化或分解產(chǎn)生溫度、壓力增加或兩者同時增加而形成的爆炸現(xiàn)

象?；瘜W爆炸前后，物質(zhì)的化學成分和性質(zhì)均發(fā)生了根本的變化。這

種爆炸速度快，爆炸時產(chǎn)生大量熱能和很大的氣體壓力，并發(fā)出巨大

的聲響。化學爆炸能直接造成火災，具有很大的火災危險性。各種炸

藥的爆炸和氣體、液體蒸氣及粉塵與空氣混合后形成的爆炸都屬于化

學爆炸，特別是后一種爆炸幾乎存在于工業(yè)、交通、生活等各個領(lǐng)域，

危害性很大，應特別注意。1.炸藥爆炸炸藥是為了完成可控制爆炸

而特別設(shè)計制造的物質(zhì)，其分子中含有不穩(wěn)定的基團，絕大多數(shù)炸藥

本身含有氧，不需要外界提供氧就能爆炸，但炸藥爆炸需要外界點火

源引起。其爆炸一旦失去控制，將會造成巨大災難。（1）炸藥爆炸的

特點。炸藥爆炸與屬于分散體系的氣體或粉塵爆炸不同，它屬于凝聚

體系爆炸?；瘜W反應速度極快，可在萬分之一秒甚至更短的時間內(nèi)完

成爆炸，能放出大量的熱。爆炸時的反應熱達到數(shù)千到上萬千焦，溫

度可達數(shù)千攝氏度并產(chǎn)生高壓，能在瞬間由固體迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅康臍?/p>

體產(chǎn)物，使體積成百倍的增加。（2）炸藥爆炸的破壞作用。炸藥在空

氣中爆炸時，對周圍介質(zhì)的破壞作用主要有三部分：一是爆炸產(chǎn)物的

直接作用，指高溫、高壓、高能量密度產(chǎn)物的直接膨脹沖擊作用，一

般爆炸產(chǎn)物只在爆炸中心的近距離內(nèi)起作用；二是沖擊波的作用，空

氣沖擊波是一種具有巨大能量的超音速壓力波，是爆炸時起主要破壞

作用的物質(zhì)，離爆炸中心越近，破壞作用越強；三是外殼破片的分散

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殺傷作用。2.可燃氣體爆炸指物質(zhì)以氣體、蒸氣狀態(tài)所發(fā)生的爆炸。

氣體爆炸由于受體積能量密度的制約，造成大多數(shù)氣態(tài)物質(zhì)在爆炸時

產(chǎn)生的爆炸壓力分散在5-10倍于爆炸前的壓力范圍內(nèi)，爆炸威力相

對較小。按爆炸原理，氣體爆炸包括混合氣體爆炸、單一分解爆炸兩

種。（1）混合氣體爆炸。指可燃氣（或液體蒸汽）和助燃性氣體的混

合物在點火源作用下發(fā)生的爆炸，較為常見。可燃氣與空氣組成的混

合氣體遇火源能否發(fā)生爆炸，與混合氣體中的可燃氣濃度有關(guān)?？扇?/p>

氣與空氣組成的混合氣體遇火源能發(fā)生爆炸的濃度范圍稱為爆炸極

限（見本章第二節(jié)）。（2）氣體單分解爆炸。指單一氣體在一定壓力

作用下發(fā)生分解反應并產(chǎn)生大量反應熱，使氣態(tài)物膨脹而引起的爆炸。

氣體單分解爆炸的發(fā)生需要滿足一定的壓力和分解熱的要求。能使單

一氣體發(fā)生爆炸的最低壓力值稱為臨界壓力。單分解爆炸氣體物質(zhì)壓

力高于臨界壓力且分解熱足夠大時，才能維持熱與火焰的迅速傳播而

造成爆炸。3.可燃粉塵爆炸粉塵是指分散的固體物質(zhì)。粉塵爆炸是

指懸浮于空氣中的可燃粉塵觸及明火或電火花等火源時發(fā)生的爆炸

現(xiàn)象。可燃粉塵爆炸應具備三個條件，即粉塵本身具有爆炸性、粉塵

必須懸浮在空氣中并與空氣混合到爆炸濃度、有足以引起粉塵爆炸的

火源。（1）粉塵爆炸的過程。粉塵的爆炸可視為由以下三步發(fā)展形成

的：第一步是懸浮的粉塵在熱源作用下迅速地干偶或氣化而產(chǎn)生出可

燃氣體；第二步是可燃氣體與空氣混合而燃燒；第三步是粉塵燃燒放

出的熱量，以熱傳導和火焰輻射的方式傳給附近懸浮的或被吹揚起來

的粉塵，這些粉塵受熱氣化后使燃燒循環(huán)地進行下去。隨著每個循環(huán)

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的逐次進行，其反應速度逐漸加快,通過劇烈的燃燒,最后形成爆炸。

這種爆炸反應以及爆炸火焰速度、爆炸波速度、爆炸壓力等將持續(xù)加

快和升高，并呈跳躍式的發(fā)展。（2）粉塵爆炸的特點。主要有以下幾

點：①連續(xù)性爆炸是粉塵爆炸的最大特點，因初始爆炸將沉積粉塵

揚起，在新的空間中形成更多的爆炸性混合物而再次爆炸；②粉塵

爆炸所需的最小點火能量（見本章第三節(jié)）較高，一般在幾十毫焦耳

以上，而且熱表面點燃較為困難；③與可燃氣體爆炸相比，粉塵爆

炸壓力上升較緩慢，較高壓力持續(xù)時間長，釋放的能量大，破壞力強。

（3）影響粉塵爆炸的因素。各類可燃性粉塵因其燃燒熱的高低、氧

化速度的快慢、帶電的難易、含揮發(fā)物的多少而具有不同的燃燒爆炸

特性。但從總體看，粉塵爆炸受下列條件制約：①顆粒的尺寸。顆

粒越細小其比表面積越大，氧吸附也越多，在空中懸浮時間越長，爆

炸危險性越大；②粉塵濃度。粉塵爆炸與可燃氣體、蒸氣一樣，也

有一定的濃度極限，即也存在粉塵爆炸的上、下限，單位用g/m，表

示。粉塵的爆炸上限值很大，例如糖粉的爆炸上限為13500g/m3,如

此高的懸浮粉塵濃度只有沉積粉塵受沖擊波作用才能形成；③空氣

的含水量?？諝庵泻吭礁?，粉塵的最小引爆能量越高；④含氧

量。隨著含氧量的增加，爆炸濃度極限范圍擴大；⑤可燃氣體含量。

有粉塵的環(huán)境中存在可燃氣體時，會大大增加粉塵爆炸的危險性。（三）

核爆炸由于原子核裂變或聚變反應，釋放出核能所形成的爆炸，稱為

核爆炸。如原子彈、氫彈、中子彈的爆炸都屬核爆炸。爆炸極限爆

炸極限一般認為是物質(zhì)發(fā)生爆炸必須具備的濃度或溫度范圍，根據(jù)物

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質(zhì)的不同形態(tài)和不同需要，通常將爆炸極限分為爆炸濃度極限和爆炸

溫度極限兩種。一、爆炸濃度極限可燃氣體、液體蒸氣和粉塵與空氣

混合后，遇火源會發(fā)生爆炸的最高或最低的濃度范圍，稱為爆炸濃度

極限，簡稱爆炸極限。能引起爆炸的最高濃度稱爆炸上限，能引起爆

炸的最低濃度稱爆炸下限，上限和下限之間的間隔稱爆炸范圍。可燃

氣體、液體蒸氣和粉塵與空氣混合后形成的混合物遇火源不一定都能

發(fā)生爆炸，只有其濃度處在爆炸極限范圍內(nèi)，才發(fā)生爆炸。濃度高于

上限，助燃物數(shù)量太少，不會發(fā)生爆炸，也不會燃燒；濃度低于下限，

可燃物的數(shù)量不夠，也不會發(fā)生爆炸或燃燒。但是，若濃度高于上限

的混合物離開密閉的空間或混合物遇到新鮮空氣，遇火源則有發(fā)生燃

燒或爆炸的危險。（一）氣體和液體的爆炸（濃度）極限氣體和液體

的爆炸極限通常用體積百分比%表示。不同的物質(zhì)由于其理化性質(zhì)不

同，其爆炸極限也不同；即使是同一種物質(zhì)，在不同的外界條件下,

其爆炸極限也不同。如在氧氣中的爆炸極限要比在空氣中的爆炸極限

范圍寬，下限會降低。部分可燃氣體在空氣和氧氣中的爆炸極限如表

1-3-1所示。表1-3-1部分可燃氣體和蒸氣的爆炸極限物質(zhì)名稱在空氣

中（％）在氧氣中（％）下限上限下限上限氫氣4.075.04.794.0乙快

2.582.02.893.0甲烷5.015.05.460.0乙烷3.012.453.066.0丙烷

2.19.52355.0乙烯2.7534.03.080.0丙烯2.011.02.153.0氨

15.028.013.579.0環(huán)丙烷2.410.42.563.0一氧化碳12.574.015.594.0乙

酸1.940.02.182.0丁烷1.58.51.849.0二乙烯酸1.727.01.8585.5除助燃

物條件外，對于同種可燃氣體，其爆炸極限還受以下幾方面影響。（1）

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火源能量的影響。引燃混氣的火源能量越大，可燃混氣的爆炸極限范

圍越寬，爆炸危險性越大。（2）初始壓力的影響?；鞖獬跏級毫υ黾?，

爆炸范圍增大，爆炸危險性增加。