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您当前的位置: 气体分离设备商务网 → 行业书库 → 在线书籍 → 《火灾与爆炸灾害控制》


第一节 爆炸及其种类
        (一)按照爆炸能量的来源分类
      按照爆炸能量来源的不同,爆炸可分为:
     1. 物理性爆炸。是由物理变化(温度、体积和压力等因素)引起的。在物理性爆炸的前后,爆炸物质的性质及化学成分均不改变.
     锅炉的爆炸是典型的物理性爆炸,其原因是过热的水迅速蒸发出大量蒸汽,使蒸汽压力不断提高,当压力超过锅炉的极限强度时,就会发生瀑炸。又如氧气钢瓶受热升温,引起气体压力增高,当压力超过钢瓶的极限强度时即发生爆炸。发生物理性爆炸时,气体或蒸气等介质潜藏的能量在瞬间释放出来,会造成巨大的破坏和伤害。上述这些物理性爆炸是蒸气和气体膨胀力作用的瞬时表现,它们的破坏性取决于蒸气或气体的压力。
     2.化学性爆炸。是物质在短时间内完成化学变化,形成其它物质,同时产生大量气体和能量的现象。例如用来制作炸药的硝化棉在爆炸时放出大量热量,同时生成大量气体(CO、CO2、H2 和水蒸汽等),爆炸时的体积竟会突然增大47万倍,燃烧在几万分之一秒内完成。由于一方面生成大量气体和热量,另一方面燃烧速度又极快,在瞬间内生成的大量气体来不及膨胀而分散开,因此仍占据着很小的体积。由于气体的压力同体积成反比,即PV=K(常数),气体的体积越小,压力就越大,而且这个压力产生极快,因而对周围物体的作用就象是急剧的一击,这一击连最坚固的钢板,最坚硬的岩石也经受不住。同时,爆炸还会产生强大的冲击波,这种冲击波不仅能推倒建筑物,对在场人员还具有杀伤作用。
     化学反应的高速度,同时产生大量气体和大量热量,这是化学性爆炸的三个基本要素。
     (二)按照爆炸反应的相分类
     按照爆炸反应的相的不同,爆炸可分为:
     1.气相爆炸。包括可燃性气体和助燃性气体混合物的爆炸;气体的分解爆炸;液体被喷成雾状物在剧烈燃烧时引起的爆炸。称喷雾爆炸,飞扬悬浮于空气中的可燃粉尘引起的爆炸等。如表1所示。
     2.液相爆炸。包括聚合爆炸、蒸发爆炸以及由不同液体混合所引起的爆炸。例如硝酸和油脂,液氧和煤粉等混合时引起的爆炸;熔融的矿渣与水接触或钢水包与水接触时,由于过热发生快速蒸发引起的蒸汽爆炸等。如表2 所示。
1  气相爆炸

类别

爆炸原理

举例

混合气体爆炸 可燃性气体和助燃气体以适当的浓度混合,由于燃烧波或爆炸波的传播而引起的爆炸 空气和氢气、丙烷、乙醚等混合气的爆炸
气体的分解爆炸 单一气体由于分解反应产生大量的反应热引起的爆炸 乙炔、乙烯、氯乙烯等在分解时引起的爆炸
粉尘爆炸 空气中飞散的易燃性粉尘,由于剧烈燃烧引起的爆炸 空气中飞散的铝粉、镁粉等引起的爆炸
喷雾爆炸 空气中易燃液体被喷成雾状物在剧烈的燃烧时引起的爆炸 油压机喷出的油珠、喷漆作业引起的爆炸
2  液相、固相爆炸 
类别 爆炸原因 举例
混合危险物质的爆炸 氧化性物质与还原性物质或其他物质混合引起爆炸 硝酸和油脂、液氧和煤粉、高锰酸钾和浓酸、无水顺丁烯二酸和烧碱等混合时引起的爆炸
易爆化合物的爆炸 有机过氧化物、硝基化合物、硝酸酯燃烧引起爆炸和某些化合物的分解反应引起爆炸 丁酮过氧化物、三硝基甲苯、硝基甘油等的爆炸;偶氮化铅、乙炔酮等的爆炸
导线爆炸 在有过载电流流过时,使导线过热,金属迅速气化而引起爆炸 导线因电流过载而引起的爆炸
蒸气爆炸 由于过热,发生快速蒸发而引起爆炸 熔融的矿渣与水接触,钢水与水混合爆炸
固相转化时造成爆炸 固相相互转化时放出热量,而造成空气急速膨胀而引起爆炸 无定形锑转化成结晶形锑时由于放热而造成爆炸

      3. 固相爆炸。包括爆炸性化合物及其它爆炸性物质的爆炸(如乙炔铜的爆炸);导线因电流过载,由于过热,金属迅速气化而引起的爆炸等。
    (三)按照爆炸的瞬时燃烧速度分类
按照爆炸的瞬时燃烧速度的不同,爆炸可分为:
    1.轻爆。物质爆炸时的燃烧速度为每秒数米,爆炸时无多大破坏力,音响也不太大.如无烟火药在空气中的快速燃烧,可燃气体混合物在接近爆炸浓度上限或下限时的爆炸即属于此类。
    2.爆炸。物质爆炸时的燃烧速度为每秒十几米至数百米,爆炸时能在爆炸点引起压力激增,有较大的破坏力,有震耳的声响。可燃性气体混合物在多数情况下的爆炸,以及被压火药遇火源引起的爆炸等即属于此类。
    3.爆轰。物质爆炸的燃烧速度为每秒1000~7000m。爆轰时的特点是突然引起极高压力,并产生超音速的“冲击波”。由于在极短时间内发生的燃烧产物急速膨胀,象活塞一样挤压其周围气体,反应所产生的能量有一部分传给被压缩的气体层,于是形成的冲击波由它本身的能量所支持,迅速传播并能远离爆轰的发源地而独立存在,同时可引起该处的其它爆炸性气体混合物或炸药发生爆炸,从而发生—种“殉爆”现象。

      依照爆炸时所进行的化学变化,化学性爆炸物质可分为以下几种:
    1.简单分解的爆炸物。这类物质在爆炸时分解为元素,并在分解过程中产生热量。属于这一类的有乙炔银、乙炔铝、碘化氮、迭氮铅等。这类容易分解的不稳定物质,其爆炸危险性是很大的,受摩擦、撞击、甚至轻微震动即可能发生爆炸。如乙炔银受摩擦或撞击时的分解爆炸:Ag2C2 —→2Ag+2C+Q
       2.复杂分解的爆炸物。这类物质包括各种含氧炸药,其危险性较简单分解的爆炸物稍低,含氧炸药在发生爆炸时伴有燃烧反应,燃烧所需的氧由物质本身分解供给。如苦味酸、梯恩梯、硝化锦等都属于此类。
    3.可燃性混合物。是指出可燃物质与助燃物质组成的爆炸物质。所有可燃气体、蒸气和可燃粉尘与空气(或氧气)组成的混合物均属此类。如一氧化碳与空气混合的爆炸反应:
      2CO+O2+3.76N2—→2CO2十3.76N2 十Q
       这类爆炸实际上是在火源作用下的一种瞬间燃烧反应。
   通常称可燃性混合物为有爆炸危险的物质,它们只是在适当的条件下,才变为危险的物质。这些条件包括可燃物质的含量、氧化剂含量以及点火能源等。可燃性混合物的危险性较低,但较普遍,工业生产中遇到的主要是这类爆炸事故。因此,本章将着重讨论可燃性混合物的危险性及其安全措施。
       (一) 爆炸的破坏的作用形式
      1. 冲击波
   随爆炸的出现,冲击波最初出现正压力,而后又出现负压力。负压力是气压下降后空气振动产生局部真空而形成所谓吸收作用。由于冲击波产生正负交替的波状气压向四周扩散,从而造成附近建筑物的破坏。建筑物的破坏程度与冲击波的能量大小、本身的坚固性和建筑物与产生冲击波的中心距离有关。因此,我们可以根据建筑物在各个距离上受到的不同破坏程度来计算产生的冲击波的能量。但是,实际上,往往同样的建筑物在同一距离内由于冲击波扩散所受到的阻挡作用不同而破坏的程度也不一样。冲击波对建筑物的破坏还与其形状及大小有关,如果建筑物的宽和高都不大,冲击波易于绕过,则破坏较轻,反之则破坏较重。因此,想通过爆炸时附近建筑物的被破坏程度来精确计算产生冲击波的能量是比较困难的,比较实用的是用近似法,即根据相似法计算气浪压力和用经验公式直接进行计算。
      2. 震动
   在遍及破坏作用的区域内,有一个能使物体震荡、使之松散的力量。
      3. 碎片冲击
   机械设备、装置、容器等爆炸以后,变成碎片飞散出去会在相当广的范围内造成危害,化工生产中属于爆炸碎片造成的伤亡占很大的比例。碎片飞散一般可达100~500米。
      4. 造成火灾
   通常爆炸气体扩散只发生在极其短促的瞬间,对一般可燃物质来说,不足以造成起火燃烧,而且有时冲击波还能起灭火作用。但是,建筑物内遗留大量的热或残余火苗,还会把从破坏的设备内部不断流出的可燃气体或易燃可燃液体的蒸气点燃,使厂房可燃物起火,加重爆炸的破坏力。
      5. 其它破坏作用
   噪声、有毒气体等。
     (二) 爆炸破坏作用的影响因素
      1.爆炸物的数量和性质
   主要表现为单位重量的爆炸物爆炸威力的相对比较。
      2.爆炸时的条件
   震动大小、受热情况、爆炸初期的压力、空气混合物的均匀程度等。
      3.爆炸位置
   在设备内部或均匀介质的自由空间,周围的环境和障碍物。当爆炸发生在均匀介质的自由空间时,从爆炸中心点起,在一定范围内,破坏力的传播是均匀的,并使这个范围内的物体粉碎、飞散。
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