從有關(guān)資料統(tǒng)計,自小氮肥廠建廠32年以來(1958~1989),死于爆炸事故的共計425人,占小氮肥廠死亡總數(shù)的31.91%。爆炸所造成的經(jīng)濟損失是難以估量的。
因此,做好小氮肥廠的安全防爆工作,對于搞好小氮肥廠的安全技術(shù)工作,具有十分重要的意義。
1.小氮肥廠爆炸基本知識
小氮肥廠的爆炸可分物理和化學爆炸二大類。
1.1物理爆炸——由于介質(zhì)的物理變化,如超壓、超溫等原因,導致容器或設(shè)備的爆炸稱作物理爆炸。
其特點是:
1.1.1爆炸前后的物質(zhì)和化學成份均不發(fā)生變化;
1.1.2物理爆炸通常發(fā)生在密閉容器或設(shè)備內(nèi);
1.1.3當生產(chǎn)介質(zhì)易燃易爆時,物理爆炸所產(chǎn)生的能量能間接誘發(fā)火災或化學二次爆炸。
1.2化學爆炸:由于物質(zhì)發(fā)生迅速、劇烈的化學反應,產(chǎn)生高溫高壓而引起的爆炸稱作化學爆炸。
其特點是:
1.2.1爆炸前后物質(zhì)和成份均發(fā)生變化;
1.2.2化學爆炸可以發(fā)生在空間(例如動火空間)也可以發(fā)生在密閉容器設(shè)備內(nèi);
1.2.??? 3能直接導致火災或誘發(fā)二次爆炸;
1.3化學爆炸的類型
按爆炸時發(fā)生的化學變化一般分成三類:①簡單分解爆炸;②復雜分解爆炸;③爆炸性混合物爆炸。
小氮肥廠的化學爆炸絕大部分屬于爆炸性混合物爆炸。常見的是易燃氣體、易燃液體的蒸汽與空氣(或氧氣)混合,遇到火源發(fā)生的爆炸。
1.?4混合性爆炸物化學爆炸的基本條件:
1.4.1具有可爆物質(zhì),包括易燃氣體、易燃液體蒸汽和可燃粉塵等;
1.4.2可爆物質(zhì)與空氣(或氧氣)或其它氧化劑混合,其濃度達到爆炸范圍;
1.4.3該爆炸性混合物遇著火源。
1.5爆炸濃度極限
1.5.1爆炸下限:易燃氣體、蒸汽或薄霧在空氣中濃度在此界限以上時,能形成爆炸性混合物。
1.5.2爆炸上限:易燃氣體、蒸汽或薄霧在空氣中濃度在此界限以下時,能形成爆炸性混合物。
1.5.3爆炸極限:上限與下限之間的濃度范圍稱作爆炸極限。
混合濃度低于下限時,因含有過量空氣,阻止了火焰的傳播。
混合濃度高于上限時,空氣不足,火焰也不能傳播。
1.5.4最強爆炸濃度:在爆炸極限濃度內(nèi),當爆炸物的濃度稍高于化學計量濃度(即當量濃度),該爆炸溫度最高,壓力和威力最大。這是因為,在上述情況下可燃物質(zhì)和空氣(氧氣)幾乎完全發(fā)生反應而無過剩。
1.5.5爆炸濃度的上下限與氣體(或蒸汽)混合物的溫度、壓力有關(guān)。表1為常見可燃物質(zhì)常常壓下與空氣混合的爆炸極限表。
表1 ????可燃物質(zhì)常溫常壓下與空氣混合的爆炸極限表
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氣體名稱 | 體積% | 危險度H 上限-下限 | 液體名稱 | 體積% | 危險度 上限-下限 | 粉塵名稱 | g/m3 |
下限 | 上限 | 下限 | 下限 | 上限 | 下限 | 下限 | 上限 |
乙炔 | 2.5 | 80 | 31 | 苯 | 1.5 | 9.5 | 5.33 | 煤粉 | 35 | ? |
氫氣 | 4.0 | 75.0 | 17.75 | 甲醇 | 6.0 | 36.5 | 5.08 | 炭黑 | 35 | ? |
硫化氫 | 4.3 | 45.5 | 9.58 | 汽油 | 1.0 | 6.0 | 5.0 | 硫 | 35 | ? |
一氧化碳 | 12.5 | 74.2 | 4.93 | 酒精 | 3.3 | 19 | 4.75 | 活性炭 | 17 | ? |
氨 | 15.5 | 27 | 0.74 | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
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1.6易燃液體蒸汽爆炸的溫度極限
1.6.1蒸汽濃度:飽和蒸汽濃度的簡稱。在一定溫度下相平衡時液體表面蒸汽所具有的濃度,它是一個定值。
1.6.2溫度極限:易燃液體蒸汽濃度,在空氣中達到爆炸濃度(上、下限)時,與其相對應的上下限的液體溫度。
1.6.3閃點:在標準狀況下,能使液體釋放出足夠的蒸汽形成能發(fā)生閃燃的爆炸性氣體混合物的液體最低溫度。
1.6.4溫度極限只與易燃液體表面的飽和蒸汽濃度一一對應,與非飽和蒸汽濃度沒有相關(guān)的聯(lián)系。
表2為易燃液體蒸汽爆炸極限濃度與溫度極限
1.7二次化學爆炸和系統(tǒng)大爆炸
表2?易燃液體蒸汽爆炸濃度極限與溫度極限
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液體名稱 | 酒精 | 甲苯 | 汽油 | 煤油 | 苯 |
爆炸濃 度極限 | 下限 | 3.3 | 1.2 | 1.0 | 1.4 | 1.5 |
上限 | 19.0 | 7.0 | 6.0 | 7.5 | 9.5 |
爆炸溫 度極限 | 下限 | +11 | +1 | -39 | +40 | -14 |
上限 | +40 | 31 | -8 | +86 | +12 |
無論介物理爆炸或是化學爆炸,當生產(chǎn)介質(zhì)具有易燃易爆性質(zhì)時,其爆炸產(chǎn)生的能量,都可能導致火災,或者誘發(fā)二次化學爆炸。特別是一次化學爆炸,甚至會誘發(fā)連鎖的系統(tǒng)大爆炸。
1.8可燃氣體、蒸汽燃燒與爆炸的條件
可燃氣體(或蒸汽)的燃燒有兩種形式:一種為擴散燃燒、另一種為混合燃燒。
1.8.1擴散燃燒:可燃氣體(或蒸汽)與空氣(氧氣)的混合物是在燃燒過程中形成的,邊燃燒邊混合直至可燃氣(或蒸汽)燒盡。例如點燃煤氣爐、帶可燃氣的正壓動火。擴散燃燒年持久、穩(wěn)定,亦稱穩(wěn)定燃燒。
1.8.2混合燃燒:可燃氣體(或蒸汽)與空氣(或氧氣)的混合物是在燃燒前(即點火前)形成,而且其混合狀態(tài)已經(jīng)達到爆炸濃度范圍,遇火源后立即發(fā)生爆炸形式的瞬時、劇烈的燃燒。如:設(shè)備內(nèi)部易燃易爆介質(zhì)未置換干凈,檢修時動火發(fā)生爆炸。