火灾爆炸事故机理(四)
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爆炸物的爆燃机理研究爆炸物的爆燃机理一直以来都是科学界和工程界关注的焦点之一。
了解爆炸物爆燃机理的研究对于爆炸物的安全应用、爆炸事故的预防以及火灾的控制都具有重要意义。
本文将从分子层面分析爆炸物的爆燃机理,并探讨其中的关键步骤与相关研究。
爆炸物的爆燃机理的研究主要集中在理论计算与实验研究两个方面。
理论计算通过数值模拟和分子动力学方法可以模拟和预测爆炸物的分解、传递与反应过程,从而揭示其机理。
实验研究则通过爆炸物的燃烧热力学分析、火焰形成过程、爆炸物分解反应的测量等实验手段来验证和完善理论计算结果。
爆炸的发生需要三个基本条件:氧气、燃料和引发源。
氧气是维持火焰燃烧的必要条件,燃料提供燃烧的物质,而引发源则是燃料与氧气反应所需要的能量。
爆炸物的爆燃机理研究就是要探讨这三个条件在爆炸物内部是如何相互作用的。
在爆炸物爆燃机理中,燃料是一个重要的研究对象。
常见的爆炸物燃料包括炸药、 TNT、硝化甘油等。
爆炸物的燃料在爆炸过程中会发生分解反应,产生大量的燃烧产物和能量释放。
因此,研究燃料的分解机理对于了解爆炸物的爆燃机理至关重要。
爆炸物的爆燃机理还包括爆炸波的形成与传播过程。
当燃料与氧气混合达到一定浓度时,引发源将使混合物快速反应,形成爆炸波。
这个过程经常被用来研究爆炸物的暴发性,即对外界产生巨大冲击波和破坏力的能力。
另外,火焰在爆炸物的爆燃机理中也起着重要作用。
当燃料与氧气反应时,火焰会在爆炸物中的扩散并燃烧。
研究火焰的形成和传播过程可以揭示爆炸物的燃烧机理和能量释放规律。
对于爆炸物的爆燃机理的研究不仅可以在爆炸装置和炸药的设计中起到指导作用,还能够提高对火灾的控制能力和爆炸事故的预防措施。
科学家们通过研究不同燃料、不同条件下的爆炸物体系,可以得出一系列关于爆炸物爆燃机理的结论,并提供安全使用爆炸物和预防爆炸事故的建议。
尽管已经取得了一定的研究成果,但是爆炸物的爆燃机理研究仍然面临一些挑战。
首先,爆炸物体系的复杂性使得研究工作变得困难。
火灾事故爆炸机理有哪些一、引言火灾事故爆炸是指在特定条件下,燃料与氧气的混合物在受到热源或其它外部能量作用下,发生自燃,产生可燃气体在空间中形成火焰蔓延,并伴随喷射、冲击波等效应,造成破坏性能量释放过程。
火灾爆炸常常会造成重大经济损失和人员伤亡。
本文将从火灾爆炸的机理入手,对火灾爆炸的发生过程、引发因素及防范措施进行分析和探讨。
二、火灾爆炸的发生及演变1. 火灾爆炸的发生过程火灾爆炸是由于燃料、空气和热量三要素相结合,达到了可燃气体的爆炸极限,再受到外部能量刺激引起的燃烧爆炸过程。
火灾爆炸的发生可以分为三个阶段:燃烧前期、燃烧爆炸和事故后期。
燃烧前期:是指在混合气体的燃烧极限内,燃料和空气的混合比逐渐处于可燃限制范围内,放出热量。
当受热区达到燃烧温度,混合气体开始燃烧,释放出大量热量。
燃烧爆炸:燃烧爆炸是指在火灾燃烧的过程中,燃烧气体的压力和温度迅速升高,形成压力波和冲击波。
燃烧爆炸的强度取决于混合气体的浓度、空间大小和外部环境等因素。
事故后期:事故发生后,燃烧爆炸过程导致的破坏作用会持续一段时间,随着燃料和空气的消耗及火势受控,火灾逐渐减弱。
2. 火灾爆炸的演变火灾爆炸的演变过程受到多种因素影响,包括火灾场所的结构、燃料的种类、着火源、环境条件等。
火灾爆炸的演变可以分为火势蔓延、火焰膨胀和冲击波的三个阶段。
火势蔓延:是指火灾的热辐射和火焰传播导致火势在空间中的扩展。
火势蔓延的速度和范围取决于燃料的种类、数量和密度、气流情况等因素。
火焰膨胀:当可燃气体被点燃后,火焰会迅速扩散,并形成火焰膨胀效应。
火焰膨胀过程中会产生热辐射、热波和压力波等现象,对火灾场所造成严重破坏。
冲击波:火灾爆炸过程中,燃烧气体的急剧膨胀会产生冲击波。
冲击波的强度和影响范围取决于燃烧气体的体积、燃烧速度和周围环境等因素。
三、火灾爆炸的引发因素1. 燃料的种类和浓度不同种类的燃料在空气中的爆炸极限和燃烧热值有所差异,因此在不同的燃烧条件下,产生的爆炸威力和燃烧效果也会有所不同。
初级篇第一章防火防爆基础知识为了有效地预防火灾爆炸事故的发生,减少火灾损失,必须首先对物质燃烧的基本条件、着火机理、火灾发生发展规律及防火灭火基本原理等消防安全基础知识有一个必要的了解,以便在掌握火灾规律的基础上,通过控制和破坏燃烧的基本条件,达到防火、灭火和控制火势扩大蔓延的目的。
第一节物质燃烧原理可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光和(或)发热现象,称为燃烧。
在时间或者空间上失去控制的燃烧所造成的灾害叫火灾。
一、燃烧的基本条件任何物质发生燃烧,都有一个由未燃烧状态转向燃烧状态的过程。
燃烧过程的发生和发展,必须具备以下三个必要条件,即:可燃物、氧化剂和温度(引火源)。
人们总是用“燃烧三角形”来表示燃烧的三个必要条件。
只有在上述三个条件同时具备的情况下可燃物才能发生燃烧,三个条件无论缺少哪一个,燃烧都不能发生。
氧化剂图1-1-1(一)可燃物凡是能与空气中的氧或者其它氧化剂起反应的物质称可燃物,如木材、氢气、汽油、煤炭、纸张、硫等等。
可燃物按其化学组成,可燃物分为无机可燃物和有机可燃物两大类。
从数量上讲,绝大部分可燃物为有机物,少部分为无机物。
按其所处的状态,又可分为可燃固体、可燃液体和可燃气体三大类。
对于这三种状态的可燃物来说,其燃烧难易程度是不同的,一般是气体比较容易燃烧,其次是液体,最后是固体。
有些物质在通常情况下不燃烧,但在特定条件下也能燃烧。
例如,铁和铜在通常条件下谁也不会认为它们能燃烧,但事实上赤热的铁在纯氧中能发生剧烈的燃烧,赤热的铜能在纯氯中发生剧烈燃烧。
铝粉不但会燃烧。
甚至飞扬在空气中时遇火还能发生爆炸。
在这种条件下,完全可以说铁、钢和铝也是可燃物。
不过,人们一般还是把铁、铜和铝作为不可燃物对待,因为在通常情况下它们并不发生燃烧。
又如像聚氯乙烯、酚醛塑料等高分子聚合物,在强烈火焰作用下也能燃烧,但离开火焰后则不能燃烧,将这类物质就称之为难燃物。
可燃物是燃烧不可缺少的一个首要条件,没有可燃物根本不能发生燃烧。
爆炸如何引起火灾事故原因首先,爆炸如何引起火灾事故的主要原因之一是电气设备故障。
在工业生产中,大量的电气设备被使用,包括发电机、变压器、开关设备等。
一旦这些设备出现故障,就有可能引发火灾事故。
例如,当电气设备过载、短路或失效时,会产生大量的热量,导致绝缘材料燃烧,从而引发火灾事故。
其次,化学品和危险品的储存和使用也是引发爆炸火灾的重要原因。
许多工业生产过程中需要使用化学品和危险品,例如燃料、油漆、溶剂等。
一旦这些化学品泄漏、挥发或与其他物质发生反应,就有可能引发爆炸火灾。
特别是在化工厂、石油储运站等场所,化学品和危险品的储存和使用环境更为复杂,一旦发生事故,后果将不堪设想。
再次,人为操作失误也是引发爆炸火灾的原因之一。
在工业生产中,许多工序需要人工操作,如果操作不当,就有可能引发事故。
例如,在进行化学反应、搅拌混合、输送装卸等过程中,一旦操作失误,就可能导致火灾事故。
特别是在高温、高压、高浓度的环境中,操作失误将造成严重的后果。
此外,设备老化和维护不当也是引发爆炸火灾的原因之一。
在工业生产中,许多设备都有一定的使用寿命,一旦设备老化,就有可能出现问题。
例如,管道、容器、阀门等设备的老化、腐蚀和磨损,会增加火灾事故的风险。
另外,设备的维护和检修也非常重要,如果维护不当,就有可能导致设备故障,从而引发火灾事故。
最后,自然灾害也是引发爆炸火灾的重要原因之一。
例如,雷电、地震、飓风等自然灾害不仅会对生产设备和建筑结构造成破坏,还有可能导致管道、储罐等设备发生泄漏、爆炸,引发火灾事故。
特别是在化工厂、石油储运站等场所,自然灾害对设备和环境的影响更为严重,一旦发生火灾事故,后果将不堪设想。
总的来说,爆炸如何引起火灾事故是一个复杂的问题,涉及到多种因素的综合作用。
在工业生产的各个环节,都存在引发火灾事故的可能性。
因此,我们必须高度重视火灾事故的预防工作,加强设备管理和维护,加强人员培训和安全意识,严格遵守安全操作规程,以减少爆炸引发火灾事故的发生。
火灾爆炸事故机理燃烧是物质与氧化剂之间的放热反应,通常同时释放出火焰或可见光。
2、火灾的定义。
在时间和空间上失去掌握的燃烧所造成的困苦。
不包括:地下矿井部分发生爆炸;飞机因飞行事故而导致本身燃烧;3、燃烧与火灾发生的必要条件。
即火的三要素:氧化剂、可燃物、点火源。
(二)燃烧与火灾的过程和形式2、燃烧的4种形式:1)集中燃烧。
可燃气体与氧气边混合边燃烧;2)混合燃烧。
可燃气体和阻燃气体,先混合,遇点火源即发生燃烧。
往往能造成重大损失。
3)蒸发燃烧。
可燃液体遇热蒸发,蒸气氧化分解而进行的燃烧。
4)分解燃烧。
可燃物质在燃烧过程中首先遇热分解出可燃气体,与氧气进行的燃烧。
(三)、火灾的分类1、按物质的燃烧特性将火灾分为6类:A类:固体物质火灾;B类:液体火灾和可熔化的固体物质火灾;C类:气体火灾;D类:金属火灾;E类:物体带电燃烧的火灾;F:烹饪器具内烹饪物火灾。
2、按损失规模分:1)特大火灾:死亡≥10人;死亡+重伤≥20人;受灾户数≥50户;财物损失≥100万元。
2)重大火灾:死亡≥3人;死亡+重伤≥10人;受灾户数≥30户;财物损失≥30万元;3)一般火灾:除上述外。
(四)、火灾的基本概念及参数1、闪燃:可燃物表面或上方在很短时间内重复消失火焰一闪即灭的现象。
闪燃往往是持续燃烧的先兆。
2、阴燃:没有火焰和可见光的燃烧。
3、爆燃:伴随爆炸的燃烧波,以亚音速传播。
4、自燃:分为自热自燃和受热自燃。
5、闪点:在规定条件下,物质加热到释放出的气体瞬间着火并消失火焰的最低温度。
闪点是衡量物质火灾危急性的重要参数。
6、燃点:在规定条件下,可燃物质产生自燃的最低温度。
燃点对可燃物质和闪点较高的液体有重要意义。
7、自燃点:在规定条件下,不用任何帮助引燃能源而达到引燃的最低温度。
一般状况下,密度越大,闪点越高,而自燃点越低。
如:汽、煤、(轻、重)柴、蜡、渣油的密度依次增大,闪点上升,自燃点降低。
8、引燃能(最小点火能):是指能够触发初始燃烧化学反应的能量。
《防火防爆技术》课程标准课程类型:职业学习平台课程学分:3总学时:50(-)课程的性质与任务1.课程定位《防火防爆技术》是安全技术管理专业的一门专业核心课程。
课程讲授火灾爆炸事故机理、防火与防爆技术措施、危险物品防火防爆、电气防火防爆和典型危险场所防火防爆等内容。
旨在使学生掌握生产经营过程中常见和经常被使用的防火防爆设施、器材等的安全知识和安全管理知识。
通过学习,使学生具备辨识火灾爆炸事故隐患和火灾爆炸事故发生的能力。
2.与前后续课程关系《防火防爆技术》课程开设在第三学期,学习时间安排为50学时。
其前修课程包括《机械安全技术》、《安全检测与监控》,后续课程有《建筑消防技术》、《化工安全技术》和《安全人机工程》等,本课程为后续课程的学习奠定了基础。
3.课程整体设计思路本课程主要考虑生产经营单位、建设施工单位防火防爆安全问题并结合专业特点围绕防火防爆设施器材检查和管理设置教学内容,同时把初级注册安全工师考试课程《安全生产技术》中的防火防爆安全知识纳入教学内容之中,使用课程符合“双证书”要求。
教学效果评价采取过程评价与结果评价相结合的方式,过程评价以授课教师评价为主,结果评价以考核结果为主。
(二)职业活动或职业行动领域1职业活动调研依据,与课程产生的逻辑关系本专业人才培养目标是面向北京市建筑工程施工、市政工程施工、工矿商贸等行业企业的安全生产管理、安全生产监督管理岗位和安全服务中介的安全评价岗位,培养德、智、体全面发展,具有与岗位相适应的文化水平和良好的职业道德,掌握一定的专业知识和专业技能,具有安全生产管理、安全生产监督管理、事故调查与处理、安全评价等工作能力的高素质技能型专门人才。
2.职业活动与课程内容的对应关系安全生产管理、安全生产监督管理和安全服务中介服务岗位开展工作,都需要防火防爆安全工程的相关知识做支撑,本课程为后续职业核心课程学习及学生今后实际工作,打下一个坚实的基础。
(三)课程目标1总体目标安全技术管理专业的学生应通过本课程的学习,掌握建筑工程施工、市政工程施工、工矿商贸等行业企业在生产经营活动或建设过程中有关防火防爆设备设施的安全管理、火灾爆炸事故预防与应急处置等知识和技能。
火灾事故后爆炸风险预测技术研究第一章:引言在近年来的社会发展中,火灾事故频繁发生,给人民的生命财产造成了巨大的损失和影响。
在灭火后,爆炸风险成为了一项重大的隐患,有可能导致次生灾害和环境污染。
因此,开发一个可靠的爆炸风险预测技术显得非常重要。
本文主要讨论了火灾事故后爆炸风险预测技术的研究现状和趋势。
第二章:火灾事故后爆炸机理分析火灾事故后的爆炸风险是由于可燃气体与氧气在一定条件下形成爆炸混合物而导致。
该混合物在接触到点火源时,会发生自我加速的爆炸反应。
因此,对于爆炸机理的研究可以帮助我们更好地了解爆炸风险的产生和演化规律。
据研究表明,爆炸风险的产生与扩散主要受以下因素影响:1)氧气浓度:在不同氧气浓度下,可燃混合物的极限浓度范围不同。
越高的氧气浓度意味着可燃混合物的极限浓度范围越窄,从而加大爆炸的可能性。
2)可燃气体种类:不同种类的可燃气体具有不同的爆炸极限,溢出量以及自燃温度等特性。
根据不同种类的可燃气体进行风险预测,有助于提高精度。
3)温度、湿度和压力:火灾事故所形成的温度、湿度和压力,会影响可燃气体的浓度、混合范围和自燃温度等参数,从而导致爆炸风险的变化。
第三章:爆炸风险预测技术现状目前,对于火灾事故后爆炸风险预测的研究主要集中在以下几个方面:1)化学模型,基于近似化学反应机理以及运用计算机技术,构建化学系统,模拟混合气体的演化规律。
2)人工神经网络,通过将数据输入到神经网络模型中,训练出关于混合气体爆炸风险的预测模型。
3)统计模型,采用统计学方法对可燃混合气体中的关键参数进行分析计算,预测爆炸风险。
4)GIS技术,通过地理信息系统对混合气体的空间分布进行分析,预测火灾事故后爆炸的范围。
第四章:结合数据驱动方法的爆炸风险预测技术随着数据驱动技术的不断发展和成熟,越来越多的学者将其应用在爆炸风险预测技术中。
利用机器学习和深度学习等技术,可以自动提取混合气体中的重要参数信息,从而提高预测精度。
火灾爆炸事故树分析火灾爆炸事故树分析是一种常用的安全风险控制方法,主要用于分析火灾爆炸事故的树状结构图,确定事故的发生原因、作用机理和影响因素,从而找出事故的根本原因,进而制定必要的预防措施和控制措施,提高安全生产管理水平。
本文将从火灾爆炸事故树分析的基本原理和分析方法、应用范围和步骤、优缺点及改进措施等方面进行阐述。
一、火灾爆炸事故树分析的基本原理和分析方法(一)基本原理:火灾爆炸事故树分析是在对火灾爆炸事故的基本概念和发展过程进行分析的基础上,通过对火灾爆炸事件的特征、机理和规律进行系统分析,形成一个树状结构图,从而清晰地反映火灾爆炸事件发生的因果关系和可能产生影响的因素,使人们在预防和控制火灾爆炸事故时,可以采取针对性的措施,提高安全防范能力。
(二)分析方法:1、确定基本事件和顶事件:火灾爆炸事故发生的顶事件是最终的事故结果,例如火灾发生、爆炸发生等;而基本事件则是构成顶事件的一系列先决条件和影响因素。
2、建立火灾爆炸事故树:将基本事件和顶事件之间的因果关系以及各个事件之间的逻辑关系,按照树状结构进行展开和细化,形成一个可控制的系统分析框架。
3、分析火灾爆炸事故树:通过对火灾爆炸事故树的分析,确定各个事件之间的因果关系、作用机理和影响因素,找出事故的根本原因,制定相应的预防和控制措施。
4、评估风险等级:基于火灾爆炸事故树的分析和评估,确定风险等级,及时采取必要的安全措施,确保生产和人员的安全。
二、火灾爆炸事故树分析的应用范围和步骤火灾爆炸事故树分析的应用范围非常广泛,涉及到各种行业和领域。
如石化、建筑、化工、医疗、冶金、航空、电力等行业,以及一些重要设施的安全管理领域,如核能安全、船舶安全、火车安全、汽车安全等。
火灾爆炸事故树分析的步骤一般包括:确定分析的对象;引用历史资料和文献资料,了解相关背景信息;根据事故的特征和规律,建立火灾爆炸事故树模型;对树状结构进行分析和评估,找出影响事件的根本原因;制定相应的预防和控制措施;评估风险等级和管理措施的效果。
3. 爆炸极限计算
(1)爆炸上限和下限的计算
1)根据完全燃烧反应所需氧原子数,估算碳氢化合物的爆炸下限和上限,其经验公式如下:
式中L下——碳氢化合物的爆炸下限;
L上——碳氢化合物的爆炸上限;
N——每摩尔可燃气体完全燃烧所需氧原子数。
[例]试求乙烷在空气中的爆炸下限和上限。
[解]写出乙烷的燃烧反应式,求出N值:
C2H6+3.502 = 2C02+2H20
则N = 7。
将N值分别代入式(4—7)及式(4—8),得;
【例题】.根据经验公式
计算乙烷在空气中的爆炸下限和上限分别是()。
A.3.38% 10.7%
B.5.38% 21.7%
C.10.7% 21.38%
D.3.0% 15.0%
【答案】A
乙烷在空气中的爆炸下限浓度为3.38%,爆炸上限浓度为10.7%。
实验测得乙烷的爆炸下限为3.0%,爆炸上限为12.5%,对比上述估算结果,可知用此方法估算的爆炸上限值小于实验测得的值。
2)根据爆炸性混合气体完全燃烧时摩尔分数,确定有机物的爆炸下限及上限。
计算公式如下:
式中X。
为可燃气体摩尔分数,也就是完全燃烧时在混合气体中该可燃气体的含量。
(2)多种可燃气体组成的混合物的爆炸极限计算
由多种可燃气体组成爆炸性混合气体的爆炸极限,可根据各组分的爆炸极限进行计算。
其计算公式如下:
式中 Lm——爆炸性混合气的爆炸极限,%;
L1、L2、L3——组成混合气各组分的爆炸极限,%;
V1、V2、V3——各组分在混合气中的浓度,%。
V1+ V2+ V3+… = 100%
例如,某种天然气的组成如下:甲烷80%,乙烷15%,丙烷4%,丁烷1%。
各组分相应的爆炸下限分别为5%,3.22%,2.37%和1.86%,则天然气的爆炸下限为;
将各组分的爆炸上限代入式(4一11),可求出天然气的爆炸上限。
式(4一14)用于煤气、水煤气、天然气等混合气爆炸极限的计算比较准确,而对于氢与乙烯、氢与硫化氢、甲烷与硫化氢等混合气及一些含二硫化碳的混合气体,计算的误差较大。
3.含有惰性气体组成混合物的爆炸极限计算
如果爆炸性混合气体中含有惰性气体如氮、二氧化碳等,计算爆炸极限时,可先求出混合物中由可燃气体和惰性气体分别组成的混合比,再从图4—8和图4—9中找出它们的爆炸极限,并分别代入式(4—11)中求得。
[例]求某回收煤气的爆炸极限,其组分为:CO 58%,C02 19.4%,N2 20.7%,02 0.4%,H2 1.5%。
[解]将煤气中的可燃气体和惰性气体组合为两组:
(1)C0和C02,即58(C0)+19.4(C02) = 77.4%(C0+ C02)
其中,惰性气体/可燃气体 = C02/C0 = 19.4/58 = O.33
由图4—8中查得, L上 =70%, L下= 17%。
(2)N2和H2,即1.5(H2)+ 20.7(N2)= 22.2%(N2+H2)
其中,惰性气体/可燃气体 = N2/H2 =20.7/1.5 = 13.8
从图4 —8查得 L上 = 76%,L下 = 64%
将上述数据代入式(4—11)即可求得煤气的爆炸极限:
该煤气的爆炸极限为20.3%~71.5%。
(五)粉尘爆炸
1. 粉尘爆炸的机理和特点
当可燃性固体呈粉体状态,粒度足够细,飞扬悬浮于空气中,并达到一定浓度,在相对密闭的空间内,遇到足够的点火能量,就能发生粉尘爆炸。
具有粉尘爆炸危险性的物质较多,常见的有金属粉尘(如镁粉、铝粉等)、煤粉、粮食粉尘、饲料粉尘、棉麻粉尘、烟草粉尘、纸粉、木粉、火炸药粉尘及大多数含有C,H元素、与空气中氧反应能放热的有机合成材料粉尘等。
从粉尘爆炸过程可以看出粉尘爆炸有如下特点:
(1)粉尘爆炸速度或爆炸压力上升速度比爆炸气体小,但燃烧时间长,产生的能量大,破坏程度大。
(2)爆炸感应期较长,粉尘的爆炸过程比气体的爆炸过程复杂,要经过尘粒的表面分解或蒸发阶段及由表面向中心延烧的过程,所以感应期比气体长得多。
(3)有产生二次爆炸的可能性。
因为粉尘初次爆炸产生的冲击波会将堆积的粉尘扬起,悬浮在空气中,在新
的空间形成达到爆炸极限浓度范围内的混合物,而飞散的火花和辐射热成为点火源,引起第二次爆炸,这种连续
爆炸会造成严重的破坏。
粉尘有不完全燃烧现象,在燃烧后的气体中含有大量的CO及粉尘(如塑料粉)自身分解的有毒气体,会伴随中毒死亡的事故。
2.粉尘爆炸的条件及爆炸过程
(1)粉尘爆炸的条件
1)粉尘本身具有可燃性。
2)粉尘悬浮在空气中并达到一定浓度。
3)有足以引起粉尘爆炸的起始能量。
(2)爆炸过程。
与可燃气体(蒸气)与空气的混合物一样,可燃粉尘与空气混合物也遇点火源也可能发生爆炸;其也具有爆炸极限,包括上限及下限,但有实际应用意义的主要是下限。
可燃粉尘的爆炸极限一般以其单位体积混合物中的质量(g·cm-3)来表示:如铝粉在空气中的爆炸极限为40g·cm-3。
粉尘爆炸同样是一种链式连锁反应,当外界热量足够时,火焰传播速度将越来越快,最后引起爆炸;若热量不足,火焰则会熄灭。
粉尘爆炸时粉尘粒子表面分子与氧气分子发生化学反应引起的。
具体过程如图4—10。
1)供给粒子表面以热能,使其稳定上升,见图4——10(a)。
2)粒子表面的分子由于热分解或干馏作用,而生成气体分布在粒子周围,见图4—10(b)。
3)分解(或干馏)气体与空气混合生成爆炸性混合气体,遇火产生火焰(发生反应),见图4—10(c)。
4)由于反应产生的热,加速了粉尘粒子的分解,放出气体,与空气混合,继续发火传播见图4—10(d)。
粉尘爆炸过程与可燃气爆炸相似,但有两点区别:一是粉尘爆炸所需的发火能要得的多;二是在可燃气爆炸中,促使稳定上升的传热方式主要是热传导;而在粉尘爆炸中,热辐射的作用大。
3.粉尘爆炸的特性及影响因素
评价粉尘爆炸危险性的主要特征参数是爆炸极限:最小点火能量、最低着火温度、粉尘爆炸压力及
压力上升速率。
粉尘爆炸极限不是固定不变的,它的影响因素主要有粉尘粒度、分散度、湿度、点火源的性质、可燃气含量、氧含量、惰性粉尘和灰分温度等。
一般来说,粉尘粒度越细,分散度越高,可燃气体和氧的含量越大,火源强度、初始温度越高,湿度越低,惰性粉尘及灰分越少,爆炸极限范围越大,粉尘爆炸危险性也就越大。
粉尘爆炸压力及压力上升速率(dP/dc)主要受粉尘粒度、初始压力、粉尘爆炸容器、湍流度等因素的影响。
粒度对粉尘爆炸压力上升速率的影响比粉尘爆炸压力大得多。
当粉尘粒度越细,比表面越大,反应速度越快,爆炸上升速率就越大。
随初始压力的增大,对密闭容器的粉尘爆炸压力及压力上升速率也增大,当初始压力低于压力极限时(如数十毫巴),粉尘则不再可能发生爆炸。
与可燃气爆炸一样,容器尺寸会对粉尘爆炸压力及压力上升速率有很大的影响。
大量可燃粉尘的试验研究证明,当容积≥0.04m3[时,粉尘爆炸强度遵循如下规律:
粉尘爆炸在管道中传播碰到障碍片时,因湍流的影响,粉尘呈漩涡状态,使爆炸波阵面不断加速。
当管道长度足够长时,甚至会转化为爆轰。
(六)燃烧、爆炸的转化
爆炸的最主要特征是压力的急剧上升,并不一定着火(发光、放热);而燃烧一定有发光放热现象,但与压力无特别关系。
化学爆炸,其中绝大多数是氧化反应引起的爆炸,与燃烧现象本质上都属氧化反应,也同样有温度与压力的升高现象。
但两者反应速度、放热速率不同,火焰传播速度也不同,前者比后者快得多。
无论是固体或液体爆炸物,还是气体爆炸混合物,都可以在一定的条件下进行燃烧,但当条件变化时,它们又可转化为爆炸。
这种转化,有时候人们要加以有益的利用,但有时候却应加以制止。
固体或液体炸药燃烧转化为爆炸的主要条件有三条:
①炸药处于密闭的状态下,燃烧产生的高温气体增大了压力,使燃烧转化为爆炸;②燃烧面积不断扩大,使燃速加快,形成冲击波,从而使燃烧转化为爆炸;③药量较大时,炸药燃烧形成的高温反应区将热量传给了尚未反应的炸药,使其余的炸药受热爆炸。
由以上的分析可知,燃烧与爆炸是爆炸物具有的紧密相关的两个特性。
从安全技术角度来讲,防止爆炸物发生火灾与爆炸事故就成了紧密相关的问题。
一般来说,火灾与爆炸两类事故往往连续发生。
大的爆炸之后常伴随有巨大的火灾;存在有爆炸物质和燃爆混合物的场所,大的火灾往往创造了爆炸的条件。
因此,了解燃烧与爆炸的关系,从技术上杜绝一切由燃烧转化为爆炸的可能性,则是防火防爆技术的一个重要方面。
【例题】粉尘爆炸危险性的主要特征参数是()。
A.爆炸极限
B.最小点火能量
C.最低着火温度
D. 粉尘分散度
E. 粉尘爆炸压力及压力上升速率
【答案】: ABCE。