1、爆炸基础知识标准版爆炸基础知识(标准版)When the lives of employees or national property are endangered, production activities are stopped to rectify and eliminate dangerous factors.（安全管理）单 位：_姓 名：_日 期：_爆炸基础知识(标准版)导语：生产有了安全保障，才能持续、稳定发展。生产活动中事故层出不穷，生产势必陷于混乱、甚至瘫痪状态。当生产与安全发生矛盾、危及职工生命或国家财产时，生产活动停下来整治、消除危险因素以后，生产形势会变得更好。安全第
2、一的提法，决非把安全摆到生产之上;忽视安全自然是一种错误。爆炸由于破坏力强，危害性大，往往还伴随着火灾及其它灾害的发生，因而需要引起消防工作者的特别重视。本章主要介绍爆炸的基本概念、分类及爆炸极限、爆炸危险源等知识。了解爆炸发生的条件和机理，是理解和应用防火防爆技术的必要理论基础，对于防范爆炸发生、处置爆炸事故尤为重要。第一节爆炸的概念及分类爆炸是物质从一种状态迅速转变成另一状态，并在瞬间放出大量能量，同时产生声响的现象。火灾过程有时会发生爆炸，从而对火势的发展及人员安全产生重大影响，爆炸发生后往往又易引发大面积火灾。一、爆炸的定义由于物质急剧氧化或分解反应产生温度、压力增加或两者同时增加的现
3、象，称为爆炸。爆炸是由物理变化和化学变化引起的。在发生爆炸时，势能（化学能或机械能）突然转变为动能，有高压气体生成或者释放出高压气体，这些高压气体随之做机械功，如移动、改变或抛射周围的物体。一旦发生爆炸，将会对邻近的物体产生极大的破坏作用，这是由于构成爆炸体系的高压气体作用到周围物体上，使物体受力不平衡，从而遭到破坏。二、爆炸的分类爆炸有着不同的分类，按物质产生爆炸的原因和性质不同，通常将爆炸分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸三种。物理爆炸和化学爆炸最为常见。（一）物理爆炸物质因状态或压力发生突变而形成的爆炸叫物理爆炸。物理爆炸的特点是前后物质的化学成分均不改变。如蒸汽锅炉因水快速汽化，容器压力急
4、剧增加，压力超过设备所能承受的强度而发生的爆炸；压缩气体或液化气钢瓶、油桶受热爆炸等。物理爆炸本身虽没有进行燃烧反应，但它产生的冲击力可直接或间接地造成火灾。（二）化学爆炸化学爆炸是指由于物质急剧氧化或分解产生温度、压力增加或两者同时增加而形成的爆炸现象。化学爆炸前后，物质的化学成分和性质均发生了根本的变化。这种爆炸速度快，爆炸时产生大量热能和很大的气体压力，并发出巨大的声响。化学爆炸能直接造成火灾，具有很大的火灾危险性。各种炸药的爆炸和气体、液体蒸气及粉尘与空气混合后形成的爆炸都属于化学爆炸，特别是后一种爆炸几乎存在于工业、交通、生活等各个领域，危害性很大，应特别注意。1炸药爆炸炸药是为了完
5、成可控制爆炸而特别设计制造的物质，其分子中含有不稳定的基团，绝大多数炸药本身含有氧，不需要外界提供氧就能爆炸，但炸药爆炸需要外界点火源引起。其爆炸一旦失去控制，将会造成巨大灾难。（1）炸药爆炸的特点。炸药爆炸与属于分散体系的气体或粉尘爆炸不同，它属于凝聚体系爆炸。化学反应速度极快，可在万分之一秒甚至更短的时间内完成爆炸，能放出大量的热。爆炸时的反应热达到数千到上万千焦，温度可达数千摄氏度并产生高压，能在瞬间由固体迅速转变为大量的气体产物，使体积成百倍的增加。（2）炸药爆炸的破坏作用。炸药在空气中爆炸时，对周围介质的破坏作用主要有三部分：一是爆炸产物的直接作用，指高温、高压、高能量密度产物的直接
6、膨胀冲击作用，一般爆炸产物只在爆炸中心的近距离内起作用；二是冲击波的作用，空气冲击波是一种具有巨大能量的超音速压力波，是爆炸时起主要破坏作用的物质，离爆炸中心越近，破坏作用越强；三是外壳破片的分散杀伤作用。2可燃气体爆炸指物质以气体、蒸气状态所发生的爆炸。气体爆炸由于受体积能量密度的制约，造成大多数气态物质在爆炸时产生的爆炸压力分散在510倍于爆炸前的压力范围内，爆炸威力相对较小。按爆炸原理，气体爆炸包括混合气体爆炸、单一分解爆炸两种。（1）混合气体爆炸。指可燃气（或液体蒸汽）和助燃性气体的混合物在点火源作用下发生的爆炸，较为常见。可燃气与空气组成的混合气体遇火源能否发生爆炸,与混合气体中的可
7、燃气浓度有关。可燃气与空气组成的混合气体遇火源能发生爆炸的浓度范围称为爆炸极限（见本章第二节）。（2）气体单分解爆炸。指单一气体在一定压力作用下发生分解反应并产生大量反应热，使气态物膨胀而引起的爆炸。气体单分解爆炸的发生需要满足一定的压力和分解热的要求。能使单一气体发生爆炸的最低压力值称为临界压力。单分解爆炸气体物质压力高于临界压力且分解热足够大时，才能维持热与火焰的迅速传播而造成爆炸。3可燃粉尘爆炸粉尘是指分散的固体物质。粉尘爆炸是指悬浮于空气中的可燃粉尘触及明火或电火花等火源时发生的爆炸现象。可燃粉尘爆炸应具备三个条件，即粉尘本身具有爆炸性、粉尘必须悬浮在空气中并与空气混合到爆炸浓度、有足
8、以引起粉尘爆炸的火源。（1）粉尘爆炸的过程。粉尘的爆炸可视为由以下三步发展形成的：第一步是悬浮的粉尘在热源作用下迅速地干馏或气化而产生出可燃气体；第二步是可燃气体与空气混合而燃烧；第三步是粉尘燃烧放出的热量，以热传导和火焰辐射的方式传给附近悬浮的或被吹扬起来的粉尘，这些粉尘受热气化后使燃烧循环地进行下去。随着每个循环的逐次进行，其反应速度逐渐加快，通过剧烈的燃烧，最后形成爆炸。这种爆炸反应以及爆炸火焰速度、爆炸波速度、爆炸压力等将持续加快和升高，并呈跳跃式的发展。（2）粉尘爆炸的特点。主要有以下几点：连续性爆炸是粉尘爆炸的最大特点，因初始爆炸将沉积粉尘扬起，在新的空间中形成更多的爆炸性混合物而
9、再次爆炸；粉尘爆炸所需的最小点火能量（见本章第三节）较高，一般在几十毫焦耳以上，而且热表面点燃较为困难；与可燃气体爆炸相比，粉尘爆炸压力上升较缓慢，较高压力持续时间长，释放的能量大，破坏力强。（3）影响粉尘爆炸的因素。各类可燃性粉尘因其燃烧热的高低、氧化速度的快慢、带电的难易、含挥发物的多少而具有不同的燃烧爆炸特性。但从总体看，粉尘爆炸受下列条件制约：颗粒的尺寸。颗粒越细小其比表面积越大，氧吸附也越多，在空中悬浮时间越长，爆炸危险性越大；粉尘浓度。粉尘爆炸与可燃气体、蒸气一样，也有一定的浓度极限，即也存在粉尘爆炸的上、下限，单位用g/m表示。粉尘的爆炸上限值很大，例如糖粉的爆炸上限为13500
10、g/m，如此高的悬浮粉尘浓度只有沉积粉尘受冲击波作用才能形成；空气的含水量。空气中含水量越高，粉尘的最小引爆能量越高；含氧量。随着含氧量的增加，爆炸浓度极限范围扩大；可燃气体含量。有粉尘的环境中存在可燃气体时，会大大增加粉尘爆炸的危险性。（三）核爆炸由于原子核裂变或聚变反应，释放出核能所形成的爆炸，称为核爆炸。如原子弹、氢弹、中子弹的爆炸都属核爆炸。第二节爆炸极限爆炸极限一般认为是物质发生爆炸必须具备的浓度或温度范围，根据物质的不同形态和不同需要，通常将爆炸极限分为爆炸浓度极限和爆炸温度极限两种。一、爆炸浓度极限可燃气体、液体蒸气和粉尘与空气混合后，遇火源会发生爆炸的最高或最低的浓度范围，称为
11、爆炸浓度极限，简称爆炸极限。能引起爆炸的最高浓度称爆炸上限，能引起爆炸的最低浓度称爆炸下限，上限和下限之间的间隔称爆炸范围。可燃气体、液体蒸气和粉尘与空气混合后形成的混合物遇火源不一定都能发生爆炸，只有其浓度处在爆炸极限范围内，才发生爆炸。浓度高于上限，助燃物数量太少，不会发生爆炸，也不会燃烧；浓度低于下限，可燃物的数量不够，也不会发生爆炸或燃烧。但是，若浓度高于上限的混合物离开密闭的空间或混合物遇到新鲜空气，遇火源则有发生燃烧或爆炸的危险。（一）气体和液体的爆炸（浓度）极限气体和液体的爆炸极限通常用体积百分比表示。不同的物质由于其理化性质不同，其爆炸极限也不同；即使是同一种物质，在不同的外界
12、条件下，其爆炸极限也不同。如在氧气中的爆炸极限要比在空气中的爆炸极限范围宽，下限会降低。部分可燃气体在空气和氧气中的爆炸极限如表1-3-1所示。表1-3-1部分可燃气体和蒸气的爆炸极限物质名称在空气中（%）在氧气中（%）下限上限下限上限氢气4.075.04.794.0乙炔2.582.02.893.0甲烷5.015.05.460.0乙烷3.012.453.066.0丙烷2.19.52.355.0乙烯2.7534.03.080.0丙烯2.011.02.153.0氨15.028.013.579.0环丙烷2.410.42.563.0一氧化碳12.574.015.594.0乙醚1.940.02.182.
13、0丁烷1.58.51.849.0二乙烯醚1.727.01.8585.5除助燃物条件外，对于同种可燃气体，其爆炸极限还受以下几方面影响。（1）火源能量的影响。引燃混气的火源能量越大，可燃混气的爆炸极限范围越宽，爆炸危险性越大。（2）初始压力的影响。混气初始压力增加，爆炸范围增大，爆炸危险性增加。值得注意的是，干燥的一氧化碳和空气的混合气体，压力上升，其爆炸极限范围缩小。（3）初温对爆炸极限的影响。混气初温越高，混气的爆炸极限范围越宽，爆炸危险性越大。（4）惰性气体的影响。可燃混气中加入惰性气体，会使爆炸极限范围变宽，一般上限降低，下限变化比较复杂。当加入的惰性气体超过一定量以后，任何比例的混气均
14、不能发送爆炸。（二）可燃粉尘的爆炸（浓度）极限粉尘的爆炸极限通常用单位体积中粉尘的质量（g/m）表示。可燃粉尘爆炸浓度上限，因为太大，以致在多数场合都不会达到，所以没有实际意义，通常只应用粉尘的爆炸下限。表1-3-2列出了部分粉尘的爆炸下限。表1-3-2部分粉尘的爆炸特性物质名称爆炸下限（g/m）最大爆炸压力（105Pa）自燃点（）最低点火能量（mJ）镁205.052080铝35406.264520镁铝合金504.353580钛453.1460120铁1202.5316100锌5006.9860900煤35453.261040硫352.919015玉米455.047040黄豆354.65601
15、00花生壳852.9570370砂糖193.941052530小麦9.7604.16.638047050160木粉12.6257.722543020软木30357.081545纸浆604.248080酚苯树脂257.450010脲醛树脂904.247080环氧树脂206.054015聚乙烯树脂306.041010聚丙烯树脂205.342030聚苯乙烯制品155.456040聚醋乙烯树脂404.8550160硬脂酸铝154.340015（三）爆炸混合物浓度与危险性的关系爆炸性混合物在不同浓度时发生爆炸所产生的压力和放出的热量不同，因而具有的危险性也不同。在爆炸下限时，爆炸压力一般不会超过4105
16、Pa，放出的热量不多，爆炸温度不高。随着爆炸性混合物中可燃气体或液体蒸气浓度的增加，爆炸产生的热量增多，压力增大。当混合物中可燃物质的浓度增加到稍高于化学计量浓度时，可燃物质与空气中的氧发生充分反应，所以爆炸放出的热量最多，产生的压力最大。当混合物中可燃物质浓度超过化学计量浓度时，爆炸放出的热量和爆炸压力随可燃物质浓度的增加而降低。二、爆炸温度极限由于液体的蒸气浓度是受温度的变化而变化的，故液体除有爆炸浓度极限外，还有一个爆炸温度极限。爆炸温度极限是指可燃性液体受热蒸发出的蒸气浓度等于爆炸浓度极限时的温度范围。爆炸温度下限是指液体在该温度下蒸发出等于爆炸浓度下限的蒸气浓度。液体的爆炸温度下限就
17、是该液体的闪点。爆炸温度上限是指液体在该温度下蒸发出等于爆炸浓度上限的蒸气浓度。爆炸温度上、下限值之间的范围越大，爆炸危险性就越大。例如，乙醇的爆炸温度下限是11，上限是40。在1140温度范围之内，乙醇蒸气与空气的混合物都有爆炸危险；乙醚的爆炸温度极限是-4513，显然乙醚比乙醇的爆炸危险性大。表1-3-3为几种常见液体爆炸浓度极限与爆炸温度极限的比较。表1-3-3常见液体爆炸浓度极限与爆炸温度极限的比较液体名称爆炸浓度极限（%）爆炸温度极限（）下限上限下限上限乙醇3.318.011.040.0甲苯1.57.05.531.0松节油0.862.033.553.0车用汽油1.77.2-38.0-
18、8.0灯用煤油1.47.540.086.0乙醚1.940.0-45.013.0苯1.59.5-14.019.0三、爆炸极限在消防上的应用物质的爆炸极限是正确评价生产、储存过程的火灾危险程度的主要参数，是建筑、电气和其他防火安全技术的重要依据。控制可燃性物质在空间的浓度低于爆炸下限或高于爆炸上限，是保证安全生产、储存、运输、使用的基本措施之一。具体应用有以下几方面：爆炸极限是评定可燃气体火灾危险性大小的依据，爆炸范围越大，下限越低，火灾危险性就越大；爆炸极限是评定气体生产、储存场所火险类别的依据，也是选择电气防爆型式的依据：生产、储存爆炸下限10%的可燃气体的工业场所，应选用隔爆型防爆电气设备；
19、生产、储存爆炸下限10%的可燃气体的工业场所，可选用任一防爆型电气设备；根据爆炸极限可以确定建筑物耐火等级、层数、面积、防火墙占地面积、安全疏散距离和灭火设施；根据爆炸极限，确定安全操作规程，例如，采用可燃气体或蒸气氧化法生产时，应使可燃气体或蒸气与氧化剂的配比处于爆炸极限范围以外，若处于或接近爆炸极限范围进行生产时，应充惰性气体稀释和保护。第三节爆炸危险源发生爆炸必须具备两个基本要素，一是爆炸介质，二是引爆能源，两者缺一不可。在生产中，爆炸危险源可从潜在的爆炸危险性、存在条件及触发因素等几方面来确定，具体包括能量与危险物质、物的不安全状态、人的不安全行为以及管理缺陷等。一、引起爆炸的直接原因
20、通常，引起爆炸事故的直接原因可归纳为以下几方面。（一）物料原因生产中使用的原料、中间体和产品大多是有火灾、爆炸危险性的可燃物。由于工作场所过量堆放物品，对易燃易爆危险品没有安全防护措施，产品下机后不待冷却便入库堆积，不按规定掌握投料数量、投料比、投料先后顺序，控制失误或设备造成故障造成物料外溢，生产粉尘或可燃气体达到爆炸极限等原因，均会酿成爆炸事故。（二）作业行为原因作业行为导致爆炸的原因有：违反操作规程、违章作业、随意改变操作控制条件；生产和生活用火不慎，乱用炉火、灯火、乱丢未熄灭的火柴杆、烟蒂；判断失误、操作不当，对生产出现超温、超压等异常现象束手无策；不按科学态度指挥生产、盲目施工、超负
21、荷运转等。（三）生产设备原因由于设备缺陷导致生产火灾的原因有：选材不当或材料质量有问题，而致设备存在先天性缺陷；由于结构设计不合理，零部件选配不当，而致设备不能满足工艺操作的要求；由于腐蚀、超温、超压等而致出现破损、失灵、机械强度下降、运转摩擦部件过热等。（四）生产工艺原因生产工艺原因主要表现为物料的加热方式方法不当，致使引燃引爆物料；对工艺性火花控制不力而致形成点火源；对化学反应型工艺控制不当，致使反应失控；对工艺参数的控制失灵，而致出现超温、超压现象。此外，还因为人的故意破坏，如放火、停水停电、毁坏设备及地震、台风、雷击等自然灾害也同样可能会引发爆炸。二、常见爆炸点火源根据前文所述，点火源
22、是发生爆炸的必要条件之一，常见引起爆炸的点火源主要有机械火源、热火源、电火源及化学火源，见表1-3-4。表1-3-4常见引发爆炸的点火源火源类别火源举例机械火源撞击、摩擦热火源高温热表面、日光照射并聚焦电火源电火花、静电火花、雷电化学火源明火、化学反应热、发热自燃（一）机械火源撞击、摩擦产生火花，如机器上转动部分的摩擦，铁器的互相撞击或铁制工具打击混凝土地面，带压管道或铁制容器的开裂等，都可能产生高温或火花，成为爆炸的起因。（二）热火源（1）高温表面。生产工艺的加热装置，高温物料的传送管线、高压蒸汽管线及高温反应塔、器等设备表面温度都比较高，可燃物料与这些高温表面接触时间过长，就有可能引发爆炸
23、事故。（2）日光照射。直射的太阳光，通过凸透镜、凹面镜、圆形玻璃瓶、有气泡的平板玻璃等，会聚焦形成高温焦点，可能点燃可燃性物质。（三）电火源（1）电火花。电气方面形成的火源，一般指电气开关合闸、断开时产生的火花电弧，或由于电气设备短路、过载、接触不良或其它原因产生的电火花、电弧或危险温度。（2）静电火花。静电指的是相对静止的电荷，是一种常见的带电现象。在一定条件下两种不同物质（其中至少有一种为电介质）相互接触、摩擦，就可能产生静电并积聚起来产生高电压。若静电能量以火花形式发出，则可能成为火源，引起爆炸事故。物质能否产生静电并积聚起来，主要取决于物质的电阻率和相对介电常数。在工业生产过程中，撕裂
24、、剥离、拉伸、撞击、粉碎、筛分、滚压、搅拌、输送、喷涂和过滤物料，还有气、液体的流动、溅泼、喷射等各种操作，都可能产生静电。（3）雷电。雷电所产生的火花温度之高可熔化金属，也是引起爆炸事故的祸根之一。（四）明火生产过程中的明火主要是指加热用火、维修用火以及其它火源。此外，烟头、火柴、烟囱飞火、机动车辆排气管喷火都可能引起可燃物料的燃爆。三、最小点火能量所谓最小点火能量，是指每一种气体爆炸混合物，都有起爆的最小点火能量，低于该能量，混合物就不爆炸，目前都采用mJ作为最小点火能量的单位。表1-3-5中列出部分可燃气体和蒸气在空气中的最小点火能量。表1-3-5部分可燃气体和蒸气在空气中的最小点火能量物质名称最小点火能量（mJ）物质名称最小点火能量（mJ）乙烷0.285丁酮0.68丙烷0.305丙酮1.15甲烷0.47乙酸乙酯1.42庚烷0.70甲醚0.33乙炔0.02乙醚0.49乙烯0.096异丙醚1.14丙炔0.152三乙胺0.75丙烯0.282乙胺2.4丁二烯0.175呋喃0.225氯丙烷1.08苯0.55甲醇0.215环氧乙烷0.087异丙醇0.65二硫化碳0.015乙醛0.325氢0.02XX设计有限公司Your Name Design Co., Ltd.
