第一節火災爆炸事故機理
考點 2：爆炸(考頻 10 次)
(一)爆炸的分類
1)按照爆炸的能量來源分類
按照爆炸的能量來源，爆炸可分為物理爆炸、化學爆炸和核爆炸。
(1)物理爆炸。蒸汽鍋爐爆炸、輪胎爆炸、水的大量急劇氣化等均屬于此類爆炸。
(2)化學爆炸。炸藥爆炸，可燃氣體、可燃粉塵與空氣形成的爆炸性混合物的爆炸，均屬于化學爆炸。
(3)核爆炸(原子爆炸)。如原子彈、氫彈的爆炸。
2)按照爆炸反應相的不同，爆炸可分為氣相爆炸、液相爆炸和固相爆炸。
(1)氣相爆炸，包括可燃性氣體和助燃性氣體混合物的爆炸；氣體的分解爆炸；液體被噴成霧狀物在劇烈燃燒時引起的爆炸(噴霧爆炸)；飛揚懸浮于空氣中的可燃粉塵引起的爆炸等。
類別 | 爆炸機理 | 舉例 |
混合氣體爆炸 | 可燃性氣體和助燃氣體以適當的濃度混合，由于燃燒波或爆炸的傳播而引起的爆炸 | 空氣和氫氣、丙烷、乙醚等混合氣的爆炸 |
氣體的分解爆炸 | 單一氣體由于分解反應產生大量的反應熱引起的爆炸 | 乙炔、乙烯、氯乙烯等在分解時引起的爆炸 |
粉塵爆炸 | 空氣中飛散的易燃性粉塵，由于劇烈燃燒引起的爆炸 | 空氣中飛散的鋁粉、鎂粉、亞麻、玉米淀粉等引起的爆炸 |
噴霧爆炸 | 空氣中易燃液體被噴成霧狀物，在劇烈的燃燒時引起的爆炸 | 油壓機噴出的油霧、噴漆作業引起的爆炸 |
(2)液相爆炸，包括聚合爆炸、蒸發爆炸以及由不同液體混合所引起的爆炸。例如，硝酸和油脂，液氧和煤粉等混合時引起的爆炸；熔融的礦渣與水接觸或鋼水包與水接觸時，由于過熱發生快速蒸發引起的蒸汽爆炸等。
(3)固相爆炸，包括爆炸性化合物及其他爆炸性物質的爆炸(如乙炔銅的爆炸)；導線因電流過載，由于過熱，金屬迅速氣化而引起的爆炸等。
(二)物質爆炸濃度極限
能夠爆炸的最低濃度稱為爆炸下限；能發生爆炸的最高濃度稱為爆炸上限。用爆炸上限、下限之差與爆炸下限濃度之比值表示其危險度 H，即
H=(L 上—L 下)/L 下(體積分數)或
H=(Y 上—Y 下)/Y 下(質量濃度)
一般情況下，H 值越大，表示可燃性混合物的爆炸極限范圍越寬，其爆炸危險性越大。
爆炸極限值不是一個物理常數，它隨條件的變化而變化。
1.溫度的影響混合爆炸氣體的初始溫度越高，爆炸極限范圍越寬，則爆炸下限越低，上限越高，爆炸危險性增加。
2.壓力的影響
混合氣體的初始壓力對爆炸極限的影響較復雜。一般而言，初始壓力增大，氣體爆炸極限也變大，爆炸危險性增加。
值得重視的是，當混合物的爆炸極限范圍縮小；當壓力降到某一數值時，則會出現下限與上限重合，這就意味著初始壓力再降低時，也不會使混合氣體爆炸。把爆炸極限范圍縮小為零的壓力稱為爆炸的臨界壓力。密閉設備進行減壓操作對安全是有利的。
3.惰性介質的影響
在混合氣體中加入惰性氣體(如氮、二氧化碳、水蒸氣、氬、氦等)，隨著惰性氣體含量的增加，爆炸極限范圍縮小。當惰性氣體的濃度增加到某一數值時，爆炸上下限趨于一致，使混合氣體不發生爆炸。惰性介質對爆炸上限產生較大的影響，使爆炸上限迅速下降。
同理，混合氣體中氧含量的增加，爆炸極限擴大，尤其對爆炸上限提高得更多。
4.爆炸容器對爆炸極限的影響
爆炸容器的材料和尺寸對爆炸極限有影響。若容器材料的傳熱性好，管徑越細，火焰在其中越難傳播，爆炸極限范圍變小。當容器直徑或火焰通道小到某一數值時，火焰就不能傳播下去。這一直徑稱為臨界直徑或最大滅火間距。
5.點火源的影響
點火源的活化能量越大，加熱面積越大，作用時間越長，爆炸極限范圍也越大。測甲烷與空氣混合氣體的爆炸極限時，用 10J 以上的點火能量，其爆炸極限為 5%~15%。
(三)粉塵爆炸
1.粉塵爆炸的特點
粉塵爆炸有以下特點：
(1)粉塵爆炸速度或爆炸壓力上升速度比爆炸氣體小，但燃燒時間長，產生的能量大，破壞程度大。
(2)爆炸感應期較長。
(3)有產生二次爆炸的可能性。
(4)粉塵有不完全燃燒現象。CO 及粉塵(如塑料粉)自身分解的有毒氣體。
2.粉塵爆炸的條件
(1)粉塵本身具有可燃性。
(2)粉塵懸浮在空氣(或助燃氣體)中并達到一定濃度。
(3)有足以引起粉塵爆炸的起始能量(點火源)。
粉塵爆炸過程與可燃氣爆炸相似，但有兩點區別：
一是粉塵爆炸所需的發火能要大得多；
二是在可燃氣爆炸中，促使溫度上升的傳熱方式主要是熱傳導；而在粉塵爆炸中，熱輻射的作用大。
3.粉塵爆炸的特性及影響因素
評價粉塵爆炸危險性的主要特征參數是爆炸極限、最小點火能量、最低著火溫度、粉塵爆炸壓力及壓力上升速率。
粉塵爆炸極限不是固定不變的，它的影響因素主要有粉塵粒度、分散度、濕度、點火源的性質、可燃氣含量、氧含量、溫度、惰性粉塵和灰分等。一般來說，粉塵粒度越細，分散度越高，可燃氣體和氧的含量越大，火源強度、初始溫度越高，濕度越低，惰性粉塵及灰分越少，爆炸極限范圍越大，粉塵爆炸危險性也就越大。
粉塵爆炸壓力及壓力上升速率(dp/dt)主要受粉塵粒度、初始壓力、粉塵爆炸容器、湍流度等因素的影響。粒度對粉塵爆炸壓力上升速率的影響比其對粉塵爆炸壓力的影響大得多。
當粉塵粒度越細，比表面越大，反應速度越快，爆炸上升速率就越大。隨著初始壓力的增大，對密閉容器的粉塵爆炸壓力及壓力上升速率也增大，當初始壓力低于壓力極限時(如數十毫巴)，粉塵則不再可能發生爆炸。與可燃氣爆炸一樣，容器尺寸會對粉塵爆炸壓力及壓力上升速率有很大的影響。粉塵爆炸在管道中傳播碰到障礙片時，因湍流的影響，粉塵呈漩渦狀態，使爆炸波陣面不斷加速。當管道長度足夠長時，甚至會轉化為爆轟。
通過中科建安關于火災爆炸事故機理中爆炸知識的學習之旅，希望考生們能夠將所學應用于真實世界的情境中，不僅在中級注安的考試中表現出色，而且在未來的職業生涯中能夠有效地預防和應對爆炸事故。祝各位考生備考過程充滿挑戰與樂趣，未來職業道路更加寬廣！
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