防爆基本原理课件.ppt

防火防爆吕淑然第二章第二章 防爆基本原理防爆基本原理l第一节第一节 爆炸及其种类爆炸及其种类l一、爆炸概述一、爆炸概述l 爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化也是大量能量爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象，它通常借助于在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象，它通常借助于气体的膨胀来实现气体的膨胀来实现l 从物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表从物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表现 物质运动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，物质运动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在极短时间内释放出大量能量的现象就是爆炸并在极短时间内释放出大量能量的现象就是爆炸l 一般说来，爆炸现象具有以下特征：一般说来，爆炸现象具有以下特征：l （l） 爆炸过程进行得很快；爆炸过程进行得很快；l （2） 爆炸点附近压力急剧升高；爆炸点附近压力急剧升高；l （3） 发出或大或小的响声；发出或大或小的响声；l （4） 周围介质发生震动或邻近物质遭到破坏周围介质发生震动或邻近物质遭到破坏 l整个爆炸过程，一般地说，可以分为两个阶段：第一阶整个爆炸过程，一般地说，可以分为两个阶段：第一阶段，物质的能量以一定的形式（定容、绝热）转变为强段，物质的能量以一定的形式（定容、绝热）转变为强压缩能；第二阶段，强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，压缩能；第二阶段，强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起被作用介质的变形、移动和破坏。

引起被作用介质的变形、移动和破坏l二、爆炸分类二、爆炸分类l研究石油化工生产的防火防爆技术，一般以物理爆炸和研究石油化工生产的防火防爆技术，一般以物理爆炸和化学爆炸为主化学爆炸为主l1. 物理爆炸物理爆炸l 物理爆炸就是物质状态参数（温度、压力、体积）迅物理爆炸就是物质状态参数（温度、压力、体积）迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象它的特点是，在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的它的特点是，在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是该介质的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是该介质的状态参数（如温度、压力、体积）例如各种气体或液状态参数（如温度、压力、体积）例如各种气体或液化气体钢瓶、锅炉和压力容器的超压爆炸化气体钢瓶、锅炉和压力容器的超压爆炸 l2. 化学爆炸化学爆炸l 化学爆炸是物质由一种化学结构迅速转变为另一化学爆炸是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在瞬间放出大量能量并对外做功的现种化学结构，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象，如炸药的爆炸，可燃气体、蒸气或粉尘与空气象，如炸药的爆炸，可燃气体、蒸气或粉尘与空气形成的爆炸性混合物的爆炸，均属化学爆炸。

化学形成的爆炸性混合物的爆炸，均属化学爆炸化学爆炸的本质与燃烧相同，区别在于：燃烧是稳定的爆炸的本质与燃烧相同，区别在于：燃烧是稳定的和连续的，而爆炸则是瞬间完成的化学爆炸的特和连续的，而爆炸则是瞬间完成的化学爆炸的特点是，爆炸发生过程中介质的化学性质发生了变化，点是，爆炸发生过程中介质的化学性质发生了变化，形成爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释形成爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量放的能量l化学爆炸按爆炸时所发生的化学变化的形式又可分为三化学爆炸按爆炸时所发生的化学变化的形式又可分为三类l （1） 简单分解爆炸简单分解爆炸 引起简单分解爆炸的爆炸物在爆引起简单分解爆炸的爆炸物在爆炸时并不一定发生燃烧反应，爆炸所需能量是由爆炸物炸时并不一定发生燃烧反应，爆炸所需能量是由爆炸物本身分解时产生的，属于这一类的有乙炔银、叠氮化铅本身分解时产生的，属于这一类的有乙炔银、叠氮化铅等这类物质受震动即可引起爆炸，是较危险的这类物质受震动即可引起爆炸，是较危险的l 某些气体由于分解时产生很大热量，在一定条件下某些气体由于分解时产生很大热量，在一定条件下（尤其是在受压的情况下）可能产生分解爆炸。

例如：（尤其是在受压的情况下）可能产生分解爆炸例如：乙炔在受压下的分解爆炸即属此类情况乙炔在受压下的分解爆炸即属此类情况l （2） 复杂分解爆炸复杂分解爆炸 这类爆炸物质爆炸时伴有燃烧现这类爆炸物质爆炸时伴有燃烧现象，燃烧所需之氧由本身分解时产生这类爆炸物质的象，燃烧所需之氧由本身分解时产生这类爆炸物质的危险性较简单分解爆炸物稍低危险性较简单分解爆炸物稍低l （3） 爆炸性混合物的爆炸爆炸性混合物的爆炸 如所有可燃气体、蒸气、如所有可燃气体、蒸气、雾滴、粉尘同空气或氧气的混合物所发生的爆炸石油雾滴、粉尘同空气或氧气的混合物所发生的爆炸石油化工企业中发生的爆炸多属此类化工企业中发生的爆炸多属此类l三、分解爆炸性气体爆炸三、分解爆炸性气体爆炸l 具有分解爆炸特性的气体一般是指该气体分解可以产具有分解爆炸特性的气体一般是指该气体分解可以产生相当数量的热量当分解热达到生相当数量的热量当分解热达到 84126kJmol 的的物质在一定条件下点火后，火焰就能传播开来分解热物质在一定条件下点火后，火焰就能传播开来分解热在这个范围以上的气体，其爆炸是很激烈的在这个范围以上的气体，其爆炸是很激烈的l在高压下容易引起分解爆炸的物质，当压力降至某数值在高压下容易引起分解爆炸的物质，当压力降至某数值时，火焰便不再传播，这个压力叫做分解爆炸的临界压时，火焰便不再传播，这个压力叫做分解爆炸的临界压力。

例如：乙炔的临界压力是力例如：乙炔的临界压力是1.3l05 Pa （即（即1.4kgfcm2），当压力高于该值时，乙炔就会发生分解爆炸当压力高于该值时，乙炔就会发生分解爆炸l 除此之外，乙炔类化合物也同样具有分解爆炸性能，除此之外，乙炔类化合物也同样具有分解爆炸性能，乙烯基乙炔分解爆炸的临界压力是乙烯基乙炔分解爆炸的临界压力是1.08 105 Pa （即（即1.1kgfcm2），甲基乙炔温度为），甲基乙炔温度为 20 时分解爆炸临界时分解爆炸临界压力是压力是 4.3105 Pa，120时是时是 3.04l06 Pa（3.1kgfcm2）l单一气体分解爆炸和其他混合气体爆炸情况一样，单一气体分解爆炸和其他混合气体爆炸情况一样，根据火焰传播速度不同有燃烧和爆炸两种状态根据火焰传播速度不同有燃烧和爆炸两种状态在燃烧的情况下，可由分解热导致分解的气体膨在燃烧的情况下，可由分解热导致分解的气体膨胀而产生爆炸压力此时初压对爆炸压力有很大胀而产生爆炸压力此时初压对爆炸压力有很大影响环氯乙烷在影响环氯乙烷在125下，当初压由下，当初压由9.8l04Pa（即（即1kgfcm2）增至）增至1.18l06Pa（即（即12kgfcm2）时，最大爆炸压力）时，最大爆炸压力pm和初压和初压p1之比，由之比，由2倍增至倍增至5.6倍以上。

倍以上l乙炔分解爆炸产生的热量是乙炔分解爆炸产生的热量是 226kJmol，假定没，假定没有热损失，火焰温度可达有热损失，火焰温度可达3100在容积 l.2L 的的容器中，测定出乙炔分解爆炸产生的压力是初压容器中，测定出乙炔分解爆炸产生的压力是初压的的 11倍 达到最高压力的时间，初压为达到最高压力的时间，初压为 1.96l05Pa（即（即2kgfcm2）时，时间是）时，时间是0.18s；初；初压为压为 9.8l05Pa（即（即10kgfcm2）时，时间是）时，时间是0.03sl分解爆炸的诱导距离也与压力有关，在分解爆炸的诱导距离也与压力有关，在一定的管径里试验，压力越高，诱导距一定的管径里试验，压力越高，诱导距离就越短，表离就越短，表2-14 为乙炔分解爆炸初压为乙炔分解爆炸初压与诱导距离的关系与诱导距离的关系l四、爆炸性混合物爆炸四、爆炸性混合物爆炸l 如果可燃性气体或蒸气预先按一定比例与空气均匀混如果可燃性气体或蒸气预先按一定比例与空气均匀混合，然后点燃、则因比较缓慢的气体扩散过程已经在燃合，然后点燃、则因比较缓慢的气体扩散过程已经在燃烧以前完成，燃烧的速度即取决于化学反应速度在这烧以前完成，燃烧的速度即取决于化学反应速度。

在这样的条件下，气体的燃烧就有可能达到爆炸的程度这样的条件下，气体的燃烧就有可能达到爆炸的程度这种气体或蒸气与空气的混合物，称为爆炸性混合物种气体或蒸气与空气的混合物，称为爆炸性混合物l在一般的燃烧中，可燃气体或蒸气与助燃气体的混合是在一般的燃烧中，可燃气体或蒸气与助燃气体的混合是在燃烧过程中逐渐形成的，这时燃烧的速度取决于扩散在燃烧过程中逐渐形成的，这时燃烧的速度取决于扩散的速度，作用比较缓慢，所进行的燃烧是扩散燃烧若的速度，作用比较缓慢，所进行的燃烧是扩散燃烧若令可燃气体或蒸气预先与空气混合并达到适当的比例，令可燃气体或蒸气预先与空气混合并达到适当的比例，燃烧的速度就不再取决于气体或蒸气扩散的速度，而取燃烧的速度就不再取决于气体或蒸气扩散的速度，而取决于化学反应的速度，后者速度比前者速度大得多，这决于化学反应的速度，后者速度比前者速度大得多，这就成为爆炸所以可燃性混合物的爆炸和可燃性气体的就成为爆炸所以可燃性混合物的爆炸和可燃性气体的燃烧之不同点就在于爆炸是在瞬间完成的化学反应燃烧之不同点就在于爆炸是在瞬间完成的化学反应l1燃爆特性燃爆特性l 粉尘与空气粉尘与空气(或氧气或氧气)组成的混合物均属此类。

例如组成的混合物均属此类例如,一一氧化碳与空气混合的爆炸反应氧化碳与空气混合的爆炸反应:l2CO+02+3.76N2=2C02+3.76N2+Ql这类爆炸实际上是在火源作用下的一种瞬间燃烧反应这类爆炸实际上是在火源作用下的一种瞬间燃烧反应l通常称可燃性混合物为有爆炸危险的物质通常称可燃性混合物为有爆炸危险的物质,它们只是在它们只是在适当的条件下才变为危险的物质这些条件包括可燃适当的条件下才变为危险的物质这些条件包括可燃物质的含量、氧化剂含量以及点火源的能量等可燃物质的含量、氧化剂含量以及点火源的能量等可燃性混合物的爆炸危险性较低性混合物的爆炸危险性较低,但较普遍但较普遍,工业生产中遇工业生产中遇到的主要是这类爆炸事故因此到的主要是这类爆炸事故因此,下面将着重讨论可燃下面将着重讨论可燃性混合物的危险性及其安全措施性混合物的危险性及其安全措施l2.2.爆炸极限爆炸极限l可燃气体、可燃蒸气或可燃粉尘与空气可燃气体、可燃蒸气或可燃粉尘与空气构成的混合物构成的混合物, ,并不是在任何混合比例之并不是在任何混合比例之下都有着火和爆炸的危险下都有着火和爆炸的危险, ,而必须是在一而必须是在一定的比例范围内混合才能发生燃爆。

混定的比例范围内混合才能发生燃爆混合的比例不同合的比例不同, ,其爆炸的危险程度亦不相其爆炸的危险程度亦不相同例如, ,由一氧化碳与空气构成的混合由一氧化碳与空气构成的混合物在火源作用下的燃爆实验情况见下表物在火源作用下的燃爆实验情况见下表l表 CO与空气混合在火源作用下的燃爆情况 Co 在混合气中所占体积/% 燃爆情况 12.53080不燃不爆轻度燃爆燃爆逐渐加强燃爆最强烈燃爆逐渐减弱轻度燃爆不燃不爆l表所列的混合比例及其相对应的燃爆情况表所列的混合比例及其相对应的燃爆情况, ,清楚地说清楚地说明可燃性混合物有一个发生燃烧和爆炸的浓度范围明可燃性混合物有一个发生燃烧和爆炸的浓度范围, ,亦即有一个最低浓度和最高浓度亦即有一个最低浓度和最高浓度, ,混合物中的可燃物混合物中的可燃物只有在这两个浓度之间只有在这两个浓度之间, ,才会有燃爆危险才会有燃爆危险l可燃物质可燃物质( (可燃气体、蒸气和粉尘可燃气体、蒸气和粉尘) )与空气与空气( (或氧气或氧气) )必须在一定的浓度范围内均匀混合必须在一定的浓度范围内均匀混合, ,形成预混气形成预混气, ,遇遇着火源才。