火災(zāi)爆炸事故機(jī)理
評(píng)論: 更新日期:2013年03月01日
二、爆炸
(一)爆炸及其分類
爆炸主要特征是爆炸點(diǎn)及其周圍壓力急劇升高。按能量來(lái)源分為:物理爆炸、化學(xué)爆炸和核爆炸。
按爆炸反應(yīng)相不同分為三類:氣相爆炸、液相爆炸和固相爆炸。
氣相爆炸分:混合氣體爆炸、氣體的分解爆炸、粉塵爆炸、噴霧爆炸。
液相爆炸:如硝酸和甘油,液氧和煤粉,熔融的礦渣或鋼水包與水接觸。
固相爆炸:如乙炔銅的爆炸,導(dǎo)線過(guò)載過(guò)熱引起的金屬氣化爆炸。
不管何種能源引起的爆炸,都具備兩個(gè)特征:能源具有極大的密度和極大的能量釋放速度。
(二)爆炸的破壞作用:沖擊波、碎片沖擊、震蕩作用和次生事故。
(三)可燃?xì)怏w爆炸
1、分解爆炸性氣體爆炸
乙炔、乙烯、環(huán)氧乙烷等,即使在沒(méi)有氧氣的條件下,也能被點(diǎn)燃爆炸,其實(shí)質(zhì)是分解爆炸。
乙炔是常見(jiàn)的分解爆炸氣體,此外,乙炔與銅、銀、汞等反應(yīng)生成爆炸性乙炔鹽。安全規(guī)程規(guī)定:不能用含銅量超過(guò)70%的銅合金做乙炔容器;在用乙炔焊接時(shí),不能使用含銀焊條。
分解爆炸的敏感性與壓力有關(guān)。
乙烯分解爆炸所需發(fā)火能比乙炔大。壓力200MPa時(shí),很危險(xiǎn)。環(huán)氧乙烷分解爆炸的臨界壓力為40KPa。
2、可燃性混合氣體爆炸
燃燒反應(yīng)過(guò)程分三個(gè)階段:擴(kuò)散階段、感應(yīng)階段、化學(xué)反應(yīng)階段。其中擴(kuò)散階段時(shí)間遠(yuǎn)大于其余兩個(gè)階段。
?。ㄋ模┪镔|(zhì)爆炸的濃度極限
1、爆炸極限的基本理論及其 影響因素
危險(xiǎn)度H=(L上-L下)/L下,一般情況下,H越大,爆炸極限范圍越寬,爆炸危險(xiǎn)性越大。
1)溫度的影響?;旌媳ㄐ詺怏w的初始溫度越高,爆炸極限范圍越寬,下限越低,上限越高。
2)壓力的影響。在0.1-2.0MPa,對(duì)爆炸下限影響不大,對(duì)爆炸上限影響較大。大于2.0MPa時(shí),同時(shí)影響。
當(dāng)初始?jí)毫档侥骋粩?shù)值時(shí),下限與上限重合,此壓力成為爆炸的臨界壓力。
3)惰性氣體的影響。隨著惰性氣體含量的增加,爆炸極限范圍縮小。當(dāng)惰性氣體的濃度增加到某一數(shù)值時(shí),爆炸上下限趨于一致,使混合氣體不發(fā)生爆炸。惰性氣體濃度對(duì)爆炸上限影響較大。
4)爆炸容器對(duì)爆炸極限的影響。爆炸容器的材料和尺寸對(duì)爆炸極限有影響。若容器材料的傳熱性好,管徑越細(xì),火焰在其中越難傳播,爆炸極限范圍變小。當(dāng)小到某一數(shù)值,火焰就不能傳播下去,稱為臨界直徑或最大滅火間距。如甲烷的0.4-0.5mm,氫和乙炔為0.1-0.2mm。目前一般采用直徑為50mm的爆炸管或球形爆炸容器。
5)點(diǎn)火源的影響。點(diǎn)火源的活化能量越大,加熱面積越大,作用時(shí)間越長(zhǎng),爆炸極限范圍也越大。
多種可燃?xì)怏w組成爆炸極限的計(jì)算:Lm=100/(V1/L1+V2/L2+V3/L3)
?。ㄎ澹┓蹓m爆炸。是一個(gè)瞬間的連鎖反應(yīng),屬于不穩(wěn)定的氣固二相流反應(yīng)。
1、粉塵爆炸的機(jī)理與特點(diǎn)
粉塵爆炸的特點(diǎn):
1)粉塵爆炸速度和爆炸壓力上升速度比氣體爆炸小,但燃燒時(shí)間長(zhǎng),產(chǎn)生的能量大,破壞程度大;
2)爆炸感應(yīng)期較長(zhǎng);3)有產(chǎn)生二次爆炸的可能性。
2、粉塵爆炸的條件及爆炸過(guò)程
1)條件:粉塵本身具有可燃性;粉塵虛浮在空氣中并達(dá)到一定濃度;有足以引起粉塵爆炸的初始能量。
2)爆炸過(guò)程
粉塵爆炸過(guò)程與可燃?xì)怏w爆炸相似,但有兩點(diǎn)區(qū)別:
一是粉塵爆炸所需的發(fā)火能更多;二是氣體爆炸以熱傳導(dǎo)為主,而粉塵爆炸的熱輻射的作用大。
3、粉塵爆炸的特性及影響因素。評(píng)價(jià)粉塵爆炸危險(xiǎn)性的主要特征參數(shù)是:爆炸極限、最小點(diǎn)火能量、最低著火溫度、粉塵爆炸壓力及壓力 速率。
?。┤紵ǖ霓D(zhuǎn)化
爆炸的主要特征是壓力急劇上升,并不一定著火;燃燒一定有發(fā)光放熱現(xiàn)象,但與壓力無(wú)特別關(guān)系。
固體或液體炸藥燃燒轉(zhuǎn)化為爆炸的主要三條件:
1、炸藥處于密封狀態(tài),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、燃燒面積不斷擴(kuò)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)將熱量傳給尚未反應(yīng)的炸藥,使其余的炸藥受熱爆炸。