2022年安全工程師《生產(chǎn)技術(shù)》：爆炸極限的基本理論

2022年安全工程師《生產(chǎn)技術(shù)》：爆炸極限的基本理論

爆炸極限是表征可燃?xì)怏w、蒸汽和可燃粉塵危急性的主要示性數(shù)。當(dāng)可燃性氣體、蒸氣或可燃粉塵與空氣（或氧）在肯定濃度范圍內(nèi)勻稱混合，遇到火源發(fā)生爆炸的濃度范圍稱為爆炸濃度極限，簡(jiǎn)稱爆炸極限。

將這一濃度范圍的混合氣體（或粉塵）稱作爆炸性混合氣體（或粉塵）?？扇夹詺怏w、蒸氣的爆炸極限一般用可燃?xì)怏w或蒸氣在混合氣體中的所占體積分?jǐn)?shù)來(lái)表示；可燃粉塵的爆炸極限是以在混合物中的質(zhì)量濃度（g／m3）來(lái)表示。

一般狀況下，H值越大，表示可燃性混合物的爆炸極限范圍越寬，其爆炸危急性越大。

可燃性氣體、蒸氣或粉塵在爆炸極限范圍內(nèi)，遇到熱源（明火或溫度），火焰瞬間傳播于整個(gè)混合氣體（或混合粉塵）空間化學(xué)反響速度極快，同時(shí)釋放大量的熱，生成許多氣體，氣體受熱膨脹，形成很高的溫度和很大的壓力，具有很強(qiáng)的破壞力。

可燃性氣體、蒸氣或粉塵爆炸極限的概念可以用熱爆炸理論來(lái)解釋。當(dāng)可燃性氣體、蒸氣或粉塵的濃度小于爆炸下，由于在混合物中含有過(guò)量的空氣，過(guò)量空氣的冷卻作用及可燃物濃度的缺乏，導(dǎo)致系統(tǒng)得熱小于失熱，反響不能連續(xù)下去；同樣，當(dāng)可燃性氣體（或粉塵）的濃度大于爆炸上，則會(huì)有過(guò)量的可燃物，過(guò)量的可燃物不僅因缺氧而不能參加反響、放出熱量，反而起冷卻作用，阻擋了火焰的擴(kuò)散。固然，也還有爆炸上限達(dá)100％的可燃?xì)怏w和蒸氣（如環(huán)氧乙烷、硝化甘油等），可燃性粉塵（如火炸藥粉塵）。這類物質(zhì)在分解時(shí)會(huì)自身供氧，使反響持續(xù)進(jìn)展下去。隨著氣體壓力和溫度的上升，越簡(jiǎn)單引起分解爆炸。

爆炸極限值不是一個(gè)物理常數(shù)，它是隨試驗(yàn)條件的變化而變化，在推斷某工藝條件下的爆炸危急性時(shí)，需依據(jù)危急物品所處的條件來(lái)考慮其爆炸極限，如在火藥、起爆藥、炸藥烘干工房?jī)?nèi)可燃蒸氣的爆炸極限與其他工房在正常溫度下的極限是不一樣的，在受壓容器和在正常壓力下的爆炸極限亦有所不同；其他因素如點(diǎn)火源的能量，容器的外形、大小，火焰的傳播方向，惰性氣體與雜質(zhì)的含量等均對(duì)爆炸極限有影響。

溫度的影響

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，則爆炸下限降低，上限增高，爆炸危急性增加。這是由于在溫度增高的狀況下，活化分子增加，分子和原子的動(dòng)能也增加，使活化分子具有更大的沖擊能量，爆炸反響簡(jiǎn)單進(jìn)展，使原來(lái)含有過(guò)量空氣（低于爆炸下限）或可燃物（高于爆炸上限）而不能使火焰擴(kuò)散的混合物濃度變成可以使火焰擴(kuò)散的濃度，從而擴(kuò)大了爆炸極限范圍。例如丙酮的爆炸極限受溫度影響的狀況見(jiàn)表2-1.

2．壓力的影響

混合氣體的初始?jí)毫?duì)爆炸極限的影響較簡(jiǎn)單，在0.1～2.0MPa的壓力下，對(duì)爆炸下限影響不大，對(duì)爆炸上限影響較大；當(dāng)大于2.0MPa時(shí)，爆炸下限變小，爆炸上限變大，爆炸范圍擴(kuò)大。這是由于在高壓下混合氣體的分子濃度增大，反響速度加快，放熱量增加，且在高氣壓下，熱傳導(dǎo)性差，熱損失小，有利于可燃?xì)怏w的燃燒或爆炸。甲烷混合氣初始?jí)毫?duì)爆炸極限的影響見(jiàn)表2-2.

值得重視的是當(dāng)混合物的初始?jí)毫p小時(shí)，爆炸極限范圍縮小，當(dāng)壓力降到某一數(shù)值時(shí)，則會(huì)消失下限與上限重合，這就意味著初始?jí)毫υ俳档蜁r(shí)，不會(huì)使混合氣體爆炸。把爆炸極限范圍縮小為