文档介绍：爆炸与防爆
前言(1)
爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化,在变化过程中,伴有物质所含能量的快速转变,即变为该物质本身、变化产物或周围介质的压缩能和运动能。其重要特征是大量能量在有限的时间里突然释放或急剧转化,这种能量能在有限的时间和有限的体积内大量积聚造成高温高压等非寻常状态,对邻近介质形成急剧的压力突跃和随后的复杂运动,显示出不寻常的移动或破坏效应。在石油、化工等行业生产过程中,从原料到成品,使用、产生的易燃易爆物质很多,一旦发生爆炸事故,常会带来非常严重的后果,造成巨大的经济损失和人员伤害,譬如泵房垮塌、油罐爆炸着火、装置报废、人员伤亡。正因如此,控制爆炸是石油、化工等行业的重中之重。要科学有效地控制气体、粉尘爆炸,就不能不对爆炸极限有一个正确的理解。
爆炸极限的定义(2)
可燃性气体或蒸气与助燃性气体的均匀混合系在标准测试条件下引起爆炸的浓度极限值,称为爆炸极限。助燃性气体可以是空气、氧气或辅助性气体。一般情况提及的爆炸极限是指可燃气体或蒸气在空气中的浓度极限,能够引起爆炸的可燃气体的最低含量称为爆炸下限Low Explosion - Level(LEL),最高浓度Upper Explosion - Level称为爆炸上限(UEL)。
影响爆炸极限的因素(3)
    1 可燃气体
     混合系的组分不同,爆炸极限也不同。
     同一混合系,由于初始温度、系统压力、惰性介质含量、混合系存在空间及器壁材质以及点火能量的大小等都能使爆炸极限发生变化。
    
    因为化学反应与温度有很大的关系,所以,爆炸极限数据必定与混合物规定的初始温度有关。初始温度越高,引起的反应越容易传播。一般规律是,混合系原始温度升高,则爆炸极限范围增大即下限降低,上限增高。但是,目前,还没有大量的系统实验结果。因为系统温度升高,分子内能增加,使原来不燃的混合物成为可燃、可爆系统。初始温度对混合物爆炸极限的影响示例见表1。
    表1 温度对混合物爆炸极限的影响示例
    
见表
可燃物
混合物温度
(℃)
爆炸下限
(%)
爆炸上限
(%)
丙酮
0
50
100
煤气
20
100
200
    
    系统压力增高,爆炸极限范围也扩大,明显体现在爆炸上限的提高。这是由于压力升高,使分子间的距离更为接近,碰撞几率增高,使燃烧反应更容易进行,爆炸极限范围扩大,特别是爆炸上限明显提高。压力减小,则爆炸极限范围缩小,当压力降至一定值时,其上限与下限重合,此时的压力称为为混合系的临界压力,低于临界压力,系统不爆炸。以甲烷为例说明压力对爆炸极限的影响(见表2)。
    表2 压力对爆炸极限的影响(以甲烷为例)
 
   见表
初始压力
(Pa)
爆炸下限
(%)
爆炸上限
(%)
×104
×105
×106
×107
    
    混合系中惰性气体量增加,爆炸极限范围缩小,惰性气体浓度提高到某一数值时,混合系就不能爆炸。
    惰性气体种类不同,对爆炸极限的影响也不同。以汽油为例,其爆炸极限范围按氮气、燃烧废气、二氧化碳、氟利昂21、氟利昂12、氟利昂11顺序依次缩小。
    、管径影响
    容器、管子直径越小,则爆炸范围越小,当管径小到一定程度时,单位体积火焰所对应的固体冷却表面散发出的热量就会大于产生的热量,火焰便会中断熄灭。火焰不能传播的最大管径称为临界直径。
    容器材料也有很大影响,如氢和氟在玻璃器皿中混合,即使在液态空气温度下,置于黑暗处仍可发生爆炸,而在银器中,在一般温度下才能发生爆炸反应。
    
    点火能的强度高,燃烧自发传播的浓度范围也就越宽。尤其是爆炸上限向可燃气含量较高的方向移动。如甲烷在100V电压、
1A电流火花作用下,无论何种混合比例情况均不爆炸;若电流增加到2A,%-%;电流上繁荣昌盛到3A时,%-%。
    
    通常可燃气与空气混合物的相对湿度对于爆炸宽度影响虽小,但在极度干燥时,爆炸范围宽度为最大。
    、接触时间的影响
    热表面的面积大,点火源与混合物的接触时间长等都会使爆炸极限扩大。
    ,混合系统接触的封闭外壳的材质