爆炸極限一般認(rèn)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?xì)怏w、液體蒸氣和粉塵與空氣混合后,遇火源會(huì)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(jiǎn)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?xì)怏w、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(huì)發(fā)生爆炸,也不會(huì)燃燒;濃度低于下限,可燃物的數(shù)量不夠,也不會(huì)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(xiǎn)。
(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(huì)降低。部分可燃?xì)怏w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?xì)怏w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 | 4.0 | 75.0 | 4.7 | 94.0 |
乙炔 | 2.5 | 82.0 | 2.8 | 93.0 |
甲烷 | 5.0 | 15.0 | 5.4 | 60.0 |
乙烷 | 3.0 | 12.45 | 3.0 | 66.0 |
丙烷 | 2.1 | 9.5 | 2.3 | 55.0 |
乙烯 | 2.75 | 34.0 | 3.0 | 80.0 |
丙烯 | 2.0 | 11.0 | 2.1 | 53.0 |
氨 | 15.0 | 28.0 | 13.5 | 79.0 |
環(huán)丙烷 | 2.4 | 10.4 | 2.5 | 63.0 |
一氧化碳 | 12.5 | 74.0 | 15.5 | 94.0 |
乙醚 | 1.9 | 40.0 | 2.1 | 82.0 |
丁烷 | 1.5 | 8.5 | 1.8 | 49.0 |
二乙烯醚 | 1.7 | 27.0 | 1.85 | 85.5 |
除助燃物條件外,對(duì)于同種可燃?xì)怏w,其爆炸極限還受以下幾方面影響。
(1)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(xiǎn)性越大。
(2)初始?jí)毫Φ挠绊?。混氣初始?jí)毫υ黾?,爆炸范圍增大,爆炸危險(xiǎn)性增加。值得注意的是,干燥的一氧化碳和空氣的混合氣體,壓力上升,其爆炸極限范圍縮小。
(3)初溫對(duì)爆炸極限的影響。混氣初溫越高,混氣的爆炸極限范圍越寬,爆炸危險(xiǎn)性越大。
(4)惰性氣體的影響??扇蓟鞖庵屑尤攵栊詺怏w,會(huì)使爆炸極限范圍變寬,一般上限降低,下限變化比較復(fù)雜。當(dāng)加入的惰性氣體超過(guò)一定量以后,任何比例的混氣均不能發(fā)送爆炸。
(二)可燃粉塵的爆炸(濃度)極限
粉塵的爆炸極限通常用單位體積中粉塵的質(zhì)量(g/m3)表示??扇挤蹓m爆炸濃度上限,因?yàn)樘?,以致在多?shù)場(chǎng)合都不會(huì)達(dá)到,所以沒(méi)有實(shí)際意義,通常只應(yīng)用粉塵的爆炸下限。表1-3-2列出了部分粉塵的爆炸下限。
表1-3-2 部分粉塵的爆炸特性
物質(zhì)名稱 | 爆炸下限 (g/m3) | 最大爆炸壓力 (×105Pa) | 自燃點(diǎn) (℃) | 最低點(diǎn)火能量 (mJ) |
鎂 | 20 | 5.0 | 520 | 80 |
鋁 | 35~40 | 6.2 | 645 | 20 |
鎂鋁合金 | 50 | 4.3 | 535 | 80 |
鈦 | 45 | 3.1 | 460 | 120 |
鐵 | 120 | 2.5 | 316 | 100 |
鋅 | 500 | 6.9 | 860 | 900 |
煤 | 35~45 | 3.2 | 610 | 40 |
硫 | 35 | 2.9 | 190 | 15 |
玉米 | 45 | 5.0 | 470 | 40 |
黃豆 | 35 | 4.6 | 560 | 100 |
花生殼 | 85 | 2.9 | 570 | 370 |
砂糖 | 19 | 3.9 | 410~525 | 30 |
小麥 | 9.7~60 | 4.1~6.6 | 380~470 | 50~160 |
木粉 | 12.6~25 | 7.7 | 225~430 | 20 |
軟木 | 30~35 | 7.0 | 815 | 45 |
紙漿 | 60 | 4.2 | 480 | 80 |
酚苯樹脂 | 25 | 7.4 | 500 | 10 |
脲醛樹脂 | 90 | 4.2 | 470 | 80 |
環(huán)氧樹脂 | 20 | 6.0 | 540 | 15 |
聚乙烯樹脂 | 30 | 6.0 | 410 | 10 |
聚丙烯樹脂 | 20 | 5.3 | 420 | 30 |
聚苯乙烯制品 | 15 | 5.4 | 560 | 40 |
聚醋乙烯樹脂 | 40 | 4.8 | 550 | 160 |
硬脂酸鋁 | 15 | 4.3 | 400 | 15 |