粉塵爆炸和氣體爆炸的異同

1、粉塵爆炸和氣體爆炸的異同摘要:主要闡述了氣體爆炸的條件、機(jī)理和特點和粉塵爆炸的條件、 機(jī)理和特點，并將氣體爆炸和粉塵爆炸的異同在三個方面進(jìn)行了總結(jié)。 關(guān)鍵詞：氣體爆炸；粉塵爆炸；可燃?xì)怏w；爆炸條件；爆炸特點一、引言伴隨著科技的進(jìn)步，工業(yè)進(jìn)行了大力發(fā)展。每天產(chǎn)生了大量的氣 體和粉塵，并由于我國的安全意識還不夠完善， 人民的生命財產(chǎn)受到 極大的威脅。例如1984年11月9日墨西哥城近郊發(fā)生的煤氣大爆炸， 導(dǎo)致死亡大約400人，420人受傷，300幢房子被毀。1987年3月15 日哈爾濱亞麻紡織廠梳麻車間發(fā)生重大爆炸事故，死亡47人，受傷179人。因此，對于了解粉塵和氣體爆炸的特性，了解爆炸機(jī)理對于

2、 安全防護(hù)具有重要的意義。本文主要介紹粉塵爆炸和氣體爆炸上的一些異同。并對以后安全防護(hù)提供借鑒。二、粉塵的爆炸粉塵是指某些分散得極細(xì)的固體物質(zhì)，是固體物質(zhì)特別危險的狀 態(tài)。粉末越細(xì)，爆炸危險性越高。但并不是所有粉塵都能夠發(fā)生爆炸。 能發(fā)生爆炸的物質(zhì)有天然有機(jī)物質(zhì)（谷物，糖麻等）、合成有機(jī)材料（塑料，有機(jī)顏料，殺蟲劑等）、煤、金屬（鋁，鎂，鋅，鐵，鉆等）。1可燃粉塵發(fā)生爆炸的條件發(fā)生粉塵爆炸大致有一下幾點:要有一定的粉塵濃度，如粉塵濃度過低，粉塵粒子間距過大，火焰難以傳播；粉塵具有相當(dāng)大的比較面積；粉塵懸浮在空氣中與空氣混合形成爆炸極限范圍內(nèi)的混合物，即粉塵云狀態(tài)；粉塵云要處在相對密閉的空間內(nèi)，

3、壓力和溫度才能急劇上升，進(jìn)而發(fā)生爆炸；有足夠的點火能量，大多數(shù)粉塵云最小點火能在 550mj量級范圍。2可燃粉塵的爆炸機(jī)理可燃粉塵的爆炸機(jī)理簡單的用圖一表示：圖一供給粒子表面以熱能，使其表面溫度上升；粒子表面的分子由于熱分解或干儲作用，變?yōu)闅怏w分布在粒子周圍；氣體與空氣混合生成爆炸性混合氣體，進(jìn)而發(fā)火產(chǎn)生火焰；火焰產(chǎn)生熱能，加速粉塵分解，循環(huán)往復(fù)放出氣相的可燃物質(zhì)與空氣混合，進(jìn)一步發(fā)火傳播。實質(zhì)上是因此，粉塵爆炸時的氧化反應(yīng)主要是在氣相內(nèi)進(jìn)行的, 氣體爆炸并且氧化放熱速率要受到質(zhì)量傳遞的制約，即顆粒表面氧化 物氣體要向外界擴(kuò)散，外界氧也要向顆粒表面擴(kuò)散，這個速度比顆粒 表面氧化速度小得多，就形

4、成控制環(huán)節(jié)。所以，實際氧化反應(yīng)放熱消 耗顆粒的速率，最大等于傳質(zhì)速率。3粉塵爆炸的特點發(fā)生頻率高，破壞性強。隨著粉塵生產(chǎn)、干燥、運輸、儲存等 工藝的連續(xù)化和生產(chǎn)過程中收塵系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得粉塵爆炸頻 率更加增多了。粉塵爆炸產(chǎn)生的能力大，爆炸威力大，爆炸溫 度普遍達(dá)到20003000度，最大爆炸壓力可得 700KPa易造成二次爆炸。粉塵爆炸時很容易揚起沉積的粉塵。其濃度往往比第一次粉塵要大。在粉塵爆炸中心，有可能產(chǎn)生粉塵負(fù) 壓區(qū)，新鮮空氣向爆炸中心內(nèi)流與揚起的新粉塵重新組成爆炸 性粉塵而發(fā)生二次爆炸，甚至是三次爆炸。由于粉塵濃度大， 在隨后的爆炸可能比前一次還大，破壞性更大；發(fā)生爆炸時，有燃燒粒子

5、飛出，如果飛到可燃物或人體上，會使可燃物局部嚴(yán)重炭化和人體嚴(yán)重?zé)齻环蹓m爆炸中伴隨著不完全燃燒，燃燒氣體中含有大量的CO氣體，所以會引起人員中毒。三、氣體爆炸爆炸分為三種，核爆炸、物理爆炸和化學(xué)爆炸。具化學(xué)爆炸為一些可燃?xì)怏w，其爆炸不可小覷。1可燃?xì)怏w爆炸條件可燃?xì)怏w在空氣中含量達(dá)到爆炸極限?？扇?xì)怏w與空氣混合量 達(dá)到一定值時，遇到火花就會發(fā)生爆炸。能夠發(fā)生爆炸的濃度 范圍，叫該可燃?xì)怏w的爆炸極限。當(dāng)可燃?xì)怏w的濃度比爆炸下 限低時，只能發(fā)生閃燃，而后就熄滅了。當(dāng)可燃?xì)怏w的濃度比 爆炸上限高時，只能發(fā)生燃燒，而不會爆炸。足夠點火能的點火源。點火源提供一個初始能量，在這個能量 的激發(fā)下，使可燃物與

6、氧化劑發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，從而引起 燃燒。在一定條件下，燃燒轉(zhuǎn)為爆轟。要使可燃物發(fā)生燃燒， 點火源必須具有足以將可燃物加熱到發(fā)生燃燒的溫度，否則燃 燒不能發(fā)生。2氣體爆炸機(jī)理通常按氣體燃燒和爆炸的危險性把氣體分為 四大類：可燃性氣體、助燃性氣體、分解爆炸性 氣體及惰性氣體。一般情況下對氣體爆炸機(jī)理 可以從以下兩個方面說明：分解爆炸性氣體的分解爆炸：某些氣體在沒有空氣和氧氣的條件下同樣可以發(fā)生爆炸，如乙快在沒有空氣和氧氣的條件下， 若被壓 縮到200Kpa以上，遭遇火星就會引起爆炸。此外還有一些其他分解 反應(yīng)為放熱反應(yīng)的氣體如：乙快、氧化乙烯、氧化乙快、四氟乙烯、 丙烯、臭氧等都具有這樣的性質(zhì)。

7、出現(xiàn)這種狀況在于這類氣體在分解 時放出大量的熱量，使氣體受熱膨脹，造成壓力急劇上升和釋放從而 導(dǎo)致爆炸。氣體的分解爆炸過程是以伴隨著放熱的分解反應(yīng)為主的， 同時產(chǎn)生特殊的分解火焰。爆炸性混合氣體的爆炸：可燃性氣體與助燃性氣體混合并達(dá)到 爆炸極限便可能會引起爆炸，這一類氣體混合物稱為爆炸性混合物。例如可燃性氣體和空氣預(yù)混合后在一定范圍內(nèi)遇火可以發(fā)生燃燒，它是由發(fā)火源產(chǎn)生的火焰在混合氣體中向前傳播的所謂“火焰?zhèn)鞑ァ爆F(xiàn)象，這時，在已燃?xì)怏w和未燃?xì)怏w的界面有火焰產(chǎn)生，出現(xiàn)高溫和強 光。因為燃燒氣體能夠自由膨脹，所以在火焰?zhèn)鞑ニ俣容^慢時每秒只 有幾米或更小，幾乎不產(chǎn)生壓力波和爆炸聲響，只有當(dāng)火焰速度很快

8、 時，才可能產(chǎn)生壓力波和爆炸聲響，而當(dāng)火焰速度進(jìn)一步加快，達(dá)到 每秒數(shù)百米甚至上千米時，則燃燒可向爆轟轉(zhuǎn)變，形成強大的沖擊波 給周圍環(huán)境以巨大的破壞力。在可燃?xì)怏w（或蒸氣）與空氣均勻混合成預(yù)混合氣的情況下， 若 其濃度在爆炸范圍內(nèi)，則其燃燒物理模型如圖二所示。圖二當(dāng)預(yù)混氣被一點火源點燃時，立即形成一個小火球，成為中心火 源，在其周圍形成的燃燒波以球面波的形式向周圍傳播，火焰向四周蔓延，中心點火源外層的預(yù)混氣被點燃，成為一個較大的火球，也就 是一個新的燃燒波面，它又繼續(xù)向外蔓延，使球殼形的反應(yīng)區(qū)逐層增 大。由此可知，火球以一層層同心球面波的形式往各個方向蔓延和擴(kuò) 展，最終將空氣中的預(yù)混氣點燃，如

9、果燃燒過程發(fā)生在密閉的容器中， 則由于氣體燃燒產(chǎn)物的溫度上升，以及由此引起的壓力急劇增加，便 形成爆炸，可以造成極大的破壞作用。3氣體爆炸的特點這種爆炸的實質(zhì)是物質(zhì)高速度地燃燒，具作用時間極短，僅百分之 幾秒或千分之幾秒。隨著燃燒產(chǎn)生大量的氣體和熱量 ，氣體驟然膨脹 產(chǎn)生很大的壓力，因此混合氣體爆炸有很大的破壞性。四、粉塵爆炸和氣體爆炸的異同1氣體爆炸和粉塵爆炸在反應(yīng)條件上的異同粉塵爆炸和氣體爆炸都具備燃燒的基本三要素，可燃物、助燃 物、點火源。但氣體爆炸不僅僅只有化學(xué)爆炸，還具有物理爆 炸。其特點是氣體迅速膨脹，壓力急劇增加，并大大超過了容 器的極限壓力而發(fā)生爆炸。如蒸汽鍋爐、液化氣剛瓶等爆

10、炸；粉塵爆炸需要五要素，即必須在密閉空間和形成粉塵云。而氣 體爆炸不需要密閉的空間。只要反應(yīng)劇烈同樣可以發(fā)生爆炸；氣體爆炸和粉塵爆炸都需要在一定的濃度下才能發(fā)生爆炸，即 都具有反應(yīng)上限和反應(yīng)下限；氣體爆炸和粉塵爆炸對于點火源的敏感程度的不同。氣體對于火源更加敏感。2氣體爆炸和粉塵爆炸在反應(yīng)機(jī)理和性質(zhì)上的異同氣體與空氣混合物和粉塵與空氣混合物在物理性質(zhì)上截然不同 氣體/空氣混合物中，最小的單位是分子，它們互相靠近，而粉 塵/空氣混合物中，氣體分子接近粉塵粒子，這些粉塵粒子大小 和重量比分子大幾個數(shù)量級，即使經(jīng)過仔細(xì)篩選的粒子，粒子 尺寸也不會均勻一致。因此，對爆炸來講，粒子尺寸必須低于 某些極限

11、值，同時粉塵懸浮在空氣中必須有足夠的密集度和均 勻性；如同可燃?xì)怏w一樣，粉塵爆炸物的爆炸激烈程度也是用壓力上 升速率來量度的。壓力上升速率是壓力/時間曲線上升段通過拐 點的切線斜率如圖三（氣體）和圖四（粉塵）；圖三Pressure rise圖四同樣，氣體爆炸和粉塵爆炸的擬合曲線同樣相似，在爆炸都具有最大爆炸壓力，如圖五（氣體）和圖六（粉塵）S 金 虔 當(dāng) 陽Sie &30-4罩 o Q G0.0至奮一哀產(chǎn)M甲族我善,，津市度%1B圖五tr secEnssajd _0 AraHMaximucrh of pressure rise SDd 外圖六3)粉塵燃燒速度或爆炸壓力上升速度比氣體爆炸要小，但燃燒時間長，產(chǎn)生的能量大，所以破壞和焚燒程度大；4) 粉塵爆炸時的氧化反應(yīng)主要是在氣相內(nèi)進(jìn)行的，實質(zhì)上是氣體 爆炸；5)粉塵爆炸和氣體爆炸相比容易形成不完全燃燒產(chǎn)物。與一般氣體爆炸性相比，由于可燃物中相對的量較多，粉塵爆炸時燃燒的是 分解出來的氣體，灰分是來不及燃燒的。2粉塵爆炸和氣體爆炸特點上的異同粉塵爆炸和氣體爆炸同樣受到初始溫度和初始壓力的影響，并 且隨著初始壓力和初始溫度的升高，更易發(fā)生爆炸；粉塵發(fā)生爆炸時，有可能燃燒粒子飛出，如果飛到可燃物或人體上，會使可燃物局部嚴(yán)重炭化和人體嚴(yán)重?zé)齻?；粉塵爆炸產(chǎn)生的沖擊波吹起積聚