消防基础知识-爆炸基础知识

第1页第一篇消防基础知识——第三章爆炸基础知识学习要求了解爆炸的定义和分类。理解爆炸极限与温度极限的概念与应用。掌握常见爆炸危险源的特征及爆炸形成机理。第一节爆炸的概念及分类知识点：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产生高温，并放出大量气体，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象，称之为爆炸。二、爆炸的分类（一）物理爆炸物质因状态变化导致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。化学爆炸分为以下三种：1.炸药爆炸2.可燃气体爆炸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3个条件，即粉尘本身具有可燃性、粉尘必须悬浮在空气中并与空气混合到爆炸浓度、有足以引起粉尘爆炸的引火源。（1）粉尘爆炸的过程。粉尘的爆炸由以下3步发展形成：第一步是悬浮的粉尘在热源作用下迅速地干馏或汽化而产生出可燃气体；第二步是可燃气体与空气混合后被引火源引燃而燃烧；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，这些粉尘受热分解或干馏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传播速度、爆炸波传播速度、爆炸压力等将持续加快和升高，并呈跳跃式的发展。第2页（2）粉尘爆炸的特点。主要有以下几点：①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再次爆炸；②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；③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。①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；②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/m3表示。粉尘的爆炸上限值很大，例如糖粉的爆炸上限为13500g/m3，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；③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；④含氧量随着含氧量的增加，爆炸浓度极限范围扩大；⑤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。目前已发现的爆炸性粉尘有以下7类：（1）金属类：如镁粉、铝粉、锰粉；（2）煤炭：如活性炭、煤等；（3）粮食：如淀粉、面粉等；（4）合成材料：如染料、塑料；（5）饲料：如鱼粉、血粉；（6）农副产品：如烟草、棉花；（7）林产品：如纸粉、木粉等。（三）核爆炸例如：原子弹、氢弹、中子弹。第二节爆炸极限知识点：爆炸极限的概念及应用爆炸极限一般认为是物质发生爆炸必须具备的浓度范围。对于可燃气体、液体蒸气和粉尘等不同形态的物质，通常以与空气混合后的体积分数或单位体积中的质量等来表示遇火源会发生爆炸的最高或最低的浓度范围，称为爆炸浓度极限，简称爆炸极限。能引起爆炸的最高浓度称为爆炸上限，能引起爆炸的最低浓度称为爆炸下限，爆炸上限和下限之间的间隔称为爆炸范围。一、气体和液体蒸气的爆炸极限第3页气体和液体蒸气的爆炸极限通常用体积分数（%）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，在不同的外界条件下，其爆炸极限也不同。通常，在氧气中的爆炸极限要比在空气中的爆炸极限范围宽，部分可燃气体在空气和氧气中的爆炸极限见表1-3-2（略）。除助燃物条件外，对于同种可燃气体，其爆炸极限受以下几方面影响：（1）火源能量的影响引燃可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）初始压力的影响可燃混合气体初始压力增加，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可燃混合气体初温越高，混合气体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合气体中加入惰性气体，会使爆炸极限范围变窄，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，任何比例的混合气体均不能发生爆炸。二、可燃粉尘的爆炸极限可燃粉尘的爆炸极限通常用单位体积中粉尘的质量（g/m3）表示。因为可燃粉尘爆炸浓度上限太大，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。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。四、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：1）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。2）爆炸极限是评定气体生产、储存场所火险类别的依据，也是选择电气防爆形式的依据。生产、储存爆炸下限小于10%的可燃气体的工业场所，应选用隔爆型防爆电气设备；生产、储存爆炸下限大于或等于10%的可燃气体的工业场所，可选用任一防爆型电气设备。3）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。4）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。第三节爆炸危险源知识点：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。两个基本要素缺一不可。在第4页生产中，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、人的不安全行为及管理缺陷等。一、引起爆炸的直接原因通常，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（二）作业行为原因（三）生产设备原因（四）生产工艺原因二、常见爆炸引火源引火源是发生爆炸的必要条件之一，常见引起爆炸的引火源主要有机械火源、热火源、电火源及化学火源，见表1-3-3。火源类别火源举例火源类别火源举例机械火源撞击、摩擦电火源电火花、静电火花、雷电热火源高温热表面、日光照射并聚焦化学火源明火、化学反应热、发热自燃三、最小点火能量所谓最小点火能量，是指每一种爆炸混合物，都有起爆的最小点火能量，低于该能量，爆炸混合物就不会发生爆炸，目前都采用毫焦（mJ）作为最小点火能量的单位。