2015年安全工程師《安全生產(chǎn)技術(shù)》：燃燒爆炸事故類型

　　五、危險(xiǎn)化學(xué)品的燃燒爆炸事故類型的劃分和發(fā)展歷程

　　1．燃燒爆炸分類

　　危險(xiǎn)化學(xué)品的燃燒按其要素構(gòu)成的條件和瞬間發(fā)生的特點(diǎn)，可分為閃燃、著火和自燃三種類型。危險(xiǎn)化學(xué)品的爆炸可按爆炸反應(yīng)物質(zhì)分為簡(jiǎn)單分解爆炸、復(fù)雜分解爆炸和爆炸性混合物爆炸。

　?。?）簡(jiǎn)單分解爆炸。引起簡(jiǎn)單分解的爆炸物，在爆炸時(shí)并不一定發(fā)生燃燒反應(yīng)，其爆炸所需要的熱量是由爆炸物本身分解產(chǎn)生的。屬于這一類的有乙炔銀、疊氮鉛等，這類物質(zhì)受輕微震動(dòng)即可能引起爆炸，十分危險(xiǎn)。此外，還有些可爆氣體在一定條件下，特別是在受壓情況下，能發(fā)生簡(jiǎn)單分解爆炸。例如乙炔、環(huán)氧乙烷等在壓力下的分解爆炸。

　?。?）復(fù)雜分解爆炸。這類可爆物的危險(xiǎn)性較簡(jiǎn)單分解爆炸物稍低。其爆炸時(shí)伴有燃燒現(xiàn)象，燃燒所需的氧由本身分解產(chǎn)生。例如梯恩梯、黑索金等。

　?。?）爆炸性混合物爆炸。所有可燃性氣體、蒸氣、液體霧滴及粉塵與空氣（氧）的混合物發(fā)生的爆炸均屬此類。這類混合物的爆炸需要一定的條件，如混合物中可燃物濃度、含氧量及點(diǎn)火能量等。實(shí)際上，這類爆炸就是可燃物與助燃物按一定比例混合后遇點(diǎn)火源發(fā)生的帶有沖擊力的快速燃燒。

　　2．燃燒爆炸過程

　　（1）燃燒。除了一些熔點(diǎn)較高的無機(jī)固體外，可燃物質(zhì)的燃燒一般是在氣相中進(jìn)行的。由于可燃物質(zhì)的狀態(tài)不同，其燃燒過程也不相同。

　　相對(duì)于可燃固體和液體，可燃?xì)怏w最易燃燒，燃燒所需要的熱量只用于本身的氧化分解，并使其達(dá)到著火點(diǎn)。氣體在極短的時(shí)間內(nèi)就能全部燃盡。

　　液體在點(diǎn)火源作用下，先蒸發(fā)成蒸氣，而后氧化分解進(jìn)行燃燒。

　　固體燃燒一般有兩種情況：對(duì)于硫、磷等簡(jiǎn)單物質(zhì)，受熱時(shí)首先熔化，而后蒸發(fā)為蒸氣進(jìn)行燃燒，無分解過程；對(duì)于復(fù)合物質(zhì)，受熱時(shí)可能首先分解成其組成部分，生成氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物，而后氣態(tài)產(chǎn)物和液態(tài)產(chǎn)物蒸汽著火燃燒。

　　（2）分解爆炸性氣體爆炸。某些單一成分的氣體，在一定的溫度下對(duì)其施加一定壓力時(shí)則會(huì)產(chǎn)生分解爆炸。這主要是由于物質(zhì)的分解熱的產(chǎn)生而引起的，產(chǎn)生分解爆炸并不需要助燃性氣體存在。在高壓下容易產(chǎn)生分解爆炸的氣體，當(dāng)壓力低于某數(shù)值時(shí)則不會(huì)發(fā)生分解爆炸，這時(shí)的壓力稱為分解爆炸的臨界壓力。各種具有分解爆炸特性氣體的臨界壓力是不同，如乙炔分解爆炸的臨界壓力是1.4 MPa，其反應(yīng)式如下：

　　C2H2→2C（固）+H2十226 kJ

　?。?）粉塵爆炸。粉塵爆炸是懸浮在空氣中的可燃性固體微粒接觸到火焰（明火）或電火花等點(diǎn)火源時(shí)發(fā)生的爆炸。金屬粉塵、煤粉、塑料粉塵、有機(jī)物粉塵、纖維粉塵及農(nóng)副產(chǎn)品谷物面粉等都可能造成粉塵爆炸事故。

　　1）粉塵空氣混合物產(chǎn)生爆炸的過程：

　　①熱能加在粒子表面，溫度逐漸上升；

　　②粒子表面的分子發(fā)生熱分解或干餾作用，在粒子周圍產(chǎn)生氣體；

　　③產(chǎn)生的可燃?xì)怏w與空氣混合形成爆炸性混合氣體，同時(shí)發(fā)生燃燒；

　?、苡扇紵a(chǎn)生的熱進(jìn)一步促進(jìn)粉塵分解，燃燒的傳播，在適合條件下發(fā)生爆炸。

　　上述過程是在瞬間完成的

　　2）粉塵爆炸的特點(diǎn)：

　?、俜蹓m爆炸的燃燒速度、爆炸壓力均比混合氣體爆炸??；

　?、诜蹓m爆炸多數(shù)為不完全燃燒，所以產(chǎn)生的一氧化碳等有毒物質(zhì)較多；

　?、劭僧a(chǎn)生爆炸的粉塵顆粒非常小，可作為氣溶膠狀態(tài)分散懸浮在空氣中，不產(chǎn)生下沉。堆積的可燃性粉塵通常不會(huì)爆炸，但由于局部的爆炸、爆炸波的傳播使堆積的粉塵受到擾動(dòng)而飛揚(yáng)，形成粉塵霧，從而產(chǎn)生二次、三次爆炸。

　?。?）蒸氣云爆炸

　　可燃?xì)怏w遇點(diǎn)火源被點(diǎn)燃后，若發(fā)生層流或近似層流燃燒，這種速度太低，不足以產(chǎn)生顯著的爆炸超壓，在這種條件下蒸氣云僅僅是燃燒，在燃燒傳播過程中，由于遇到障礙物或受到局部約束，引起局部紊流，火焰與火焰相互作用產(chǎn)生更高的體積燃燒速率，使膨脹流加劇，而這又使紊流更強(qiáng)，從而又能導(dǎo)致更高的體積燃燒速率，結(jié)果火焰?zhèn)鞑ニ俣炔粩嗵岣?，可達(dá)到層流燃燒的十幾倍乃至幾十倍，發(fā)生爆炸反應(yīng)。

　　一般要發(fā)生帶破壞性超壓的蒸氣云爆炸應(yīng)具備以下幾個(gè)條件：

　　1）泄漏物必須可燃且具備適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫l件；

　　2）必須在點(diǎn)燃之前即擴(kuò)散階段形成一個(gè)足夠大的云團(tuán)，如果在一個(gè)工藝區(qū)域內(nèi)發(fā)生泄漏，經(jīng)過一段延遲時(shí)間形成云團(tuán)后再點(diǎn)燃，則往往會(huì)產(chǎn)生劇烈的爆炸；

　　3）產(chǎn)生的足夠數(shù)量的云團(tuán)處于該物質(zhì)的爆炸極限范圍內(nèi)才能產(chǎn)生顯著的超壓。蒸氣云團(tuán)可分為3個(gè)區(qū)域：泄漏點(diǎn)周圍是富集區(qū)，云團(tuán)邊緣是貧集區(qū)，介于兩者之間的區(qū)域內(nèi)的云團(tuán)處于爆炸極限范圍內(nèi)。這部分蒸氣云所占的比例取決于多種因素，包括泄漏物的種類和數(shù)量、泄漏時(shí)的壓力、泄漏孔徑的大小、云團(tuán)受約束程度以及風(fēng)速、濕度和其他環(huán)境條件。

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