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2014年安全工程师《生产技术》讲义:第七章四节3

2014-01-15  点击: 次  建培教育

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三、爆炸

  爆炸是物质发生非常迅速的物理或化学变化的一种形式。这种变化在瞬间放出大量能量,使其周围压力发生急剧的突变,同时产生巨大的声响。

  (一)爆炸极限

  可燃气体或液体蒸气与空气的混合物,在一定的浓度范围内,遇有火源才能发生爆炸。这个遇有火源能发生爆炸的浓度范围。称为爆炸浓度极限,通常用体积百分数来表示。其中遇火源能发生爆炸的最低浓度称为爆炸浓度下限,而能够发生爆炸的最高浓度称为爆炸浓度上限。

  一切可燃物质与空气所形成的可燃性混合物。从爆炸下限到爆炸上限的所有中间浓度,在遇有引爆源时都有爆炸危险。混合物的浓度低于爆炸下限,既不爆炸也书燃烧,因为空气量过多,可燃物过稀,使反应不能进行下去。混合物浓度高于爆炸上限时。一般也不会爆炸。但能够燃烧。

  由于爆炸性混合物的爆炸与可燃性气体的混合燃烧的不同点仅在于爆炸是在瞬间完成的,故一般很难将可燃性混合物与爆炸性混合物加以严格的区别,因此,这两个名词往往也就是指同一事物。同样的道理,爆炸极限与燃烧极限也很相似,一般讲爆炸极限范围在燃烧极限范围之内,即爆炸下限与燃烧下限大体相同。而爆炸上限则比燃烧上限稍低。

  几种易燃液体蒸气在空气巾的爆炸浓度极限(体积百分数)为;车用汽油l.58%一6.48%,煤油7.4%一7.5%,苯1.5%一9.5%,酒精3.3%~19.0%o

  因为液体的蒸气浓度是在一定温度下形成的,所以可燃液体除了有爆炸浓度极限外,还有一个爆炸温度极限。可燃液体在一定温度下,由于蒸发而形成等于爆炸浓度极限的蒸气浓度,这时的温度称为“爆炸温度极限”。对应于爆炸浓度的上、下限,相应有爆炸温度极限的上、下限。

  几种可燃液体的爆炸温度极限为,车用汽油36℃一7℃,煤油45℃一86℃,甲苯0℃~30℃。酒精ll℃~40℃。需要指出的是,汽油的爆炸温度极限为36℃~7℃,这个爆炸温度范围在北方冬天是常出现的,这表明汽油罐的爆炸危险性冬天要比夏天大,但是煤油夏天则更易爆炸。

  爆炸极限不是一个固定值,它随着各种因寒而变化,主要的影响因素有以下几点:

  1.爆炸性混合物的原始温度越高,则爆炸极限范围越大;

  2.爆炸性混合物的原始压力越大,则爆炸极限范围越大;

  3.容器的直径越小爆炸极限范围缩小发生爆炸的危险性降低;

  4.混合物中所含惰性气体(氮、二氧化碳、水蒸气等)的百分数增加,则爆炸极限范围缩小;

  5.火源性质,如电源强度、热表面的面积,火源与混合物的接触时间等也有影响。

  (二)爆炸的类型

  石油天然气爆炸可分为物理性爆炸和化学性爆炸。

  1.物理性爆炸

  物质因状态或压力发生突变等物理变化而引起的爆炸称为物理性爆炸。物理性爆炸前后物质的性质和化学成分不改变。例如锅炉的爆炸,压缩气体、液化石油气超压引起的爆炸,压力容器内液体过热汽化引起的爆炸均属于物理性爆炸。这种爆炸能够间接地造成火灾或促使火势的扩大蔓延。

  2.化学性爆炸

  由于物质发生极迅速的化学反应,产生高温、高压而引起的爆炸称为化学性爆炸。化学爆炸前后物质的性质和成分均发生了根本的变化。化学性爆炸按爆炸时所发生的化学变化,可分为:

  (1)简单分解爆炸,如乙炔在压力下的分解爆炸。这种爆炸不一定发生燃烧反应,所需热量由爆炸物质本身分解时产生,受轻微震动即可引爆。

  (2)复杂分解爆炸,如炸药的爆炸。

  (3)爆炸性混合物爆炸,即所有可燃气体、蒸气、雾滴和粉尘与空气混合所形成的混合物的爆炸,包括石油、天然气的爆炸,均属于此类。这类爆炸需要一定条件,如爆炸物质含量、空气含量及激发能源等。其危险性虽较前两类化学性爆炸为低,但很普遍,造成的危害也较大。

  (三)爆炸的过程

  爆炸虽然发生于瞬间,但它还是存在一个发生过程。以化学性爆炸中爆炸性混合物爆炸为例,其发生过程大体分为3个阶段:

  1.爆炸性混合物的形成阶段

  此时可燃物质与助燃物质相互扩散形成爆炸性混合物,遇明火后,燃爆开始。

  2.连锁反应阶段

  爆炸性混合物与点火源接触后便有自由原子或自由基生成而成为连锁反应的作用中心,热和连锁载体向外传播,促使邻近—层爆炸混合物起化学反应,然后这一层又成为热和连锁载体的灏泉,而引起另一层爆炸混合物的反应,火焰是以一层层同心圆球面的形式往各方面蔓延。火焰的速度从着火点附近0.5一l m处的每秒若干米开始,逐渐加速到每秒数百米:

  (爆炸)以至数千米(爆轰)。若在火焰扩散的路程上有遮挡物,燃烧、热的积聚导致气体温度上升,连锁反应速度急剧加速引起压力的急剧增加,使爆炸威力升级。

  3.完成爆炸阶段

  此时爆炸力造成破坏,甚至是灾难性的破坏。

 

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