第三章-爆炸和防爆基本原理

09.06.2019
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3-1 爆炸机理
Δ 可燃物质与空气混合并达到爆炸极限， 形成爆炸性混合物；
Δ 足够能量的点火源； Δ 以上三个条件须同时具备，且达到引爆
的最小点火能量。
☆基本特征： 高速度（化学反应），大量气 体，大量热量
☆工矿企业的爆炸事故主要是化学性爆炸
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波或震荡作用，会造成高空坠落事故。
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3-1 爆炸机理
◇ 三、分解爆炸
1、气体的分解爆炸：在高温、压力等作用下的分 解反应，会释放相当数量的热量，从而给爆炸提 供了所需的能量，如C2H2、C2H4。 【例1】乙炔（C2H2）爆炸：
1）受热或受压易发生聚合、加成、取代和爆炸性分 解化合反应，当受热到200—300℃，开始发生聚合 反应：
3-1 爆炸机理
SK g
S——不引起殉爆的安全间距，m; G——爆炸物的质量，kg;K——系数，1-5 （有围墙取1，无围墙取5）
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3-1 爆炸机理
◇二、爆炸的破坏作用
& 1）冲击波：造成对附近建筑物的破坏； & 2）碎片冲击：各种碎片飞散而造成的伤害，
飞散距离可达100-500m； & 3）震荡作用：短暂的地震波； & 4）造成二次事故：如高空作业人员受冲击
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3-1 爆炸机理
T混气↗→V链↗→n游离基↗→N链式 反应分支数↗﹥N链式反应中断数→V链 ↗=V混气自行着火→爆炸
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第三章 爆炸与防爆基本原理
3-1 爆炸机理 3-2 爆炸极限计算 3-3 爆炸温度和爆炸压力 3-4 防爆技术基本理论 3-5 防爆基本技术措施
& 老杨介绍，事发时，他正与工友在地下1.5米深的位置修 建消防用水池。“突然一声巨响，我被冲击波击倒在地 上，周围的预制板噼里啪啦地往下砸，压根没搞清楚怎 么回事儿！”
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第三章 爆炸与防爆基本原理——河北赵县爆炸事故
& 等到恢复意识后，老杨发现自己的头部正在流血， 腿部也被预制板压住，他赶紧挣扎着从板子下面 爬了出来。这时，他看到旁边一名工友紧捂住右 腹，痛苦呻吟，腿部也被预制板紧压住，动弹不 得。他顾不上头部流血，一边清理预制板，一边 连拉带拽把工友从板下救出。两人互相搀扶逃出 了现场，随后被救援人员送至医院救治。
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第三章 爆炸与防爆基本原理——河北赵县爆炸事故
◇ 讲述人：老杨
& 事发时正在距爆炸车间仅五六米远处修消防用水池, 预制 板噼里啪啦往下砸
& 在赵县人民医院外科病房外的走廊上，一名约50岁的中 年男子正在临时病床上接受治疗，他的左额头和左手臂 有外伤，刚刚包扎好的纱布上还渗着血迹。据了解，伤 者姓杨。
2 C O O 2 3 .7 6 N 2 2 C O 2 3 .7 6 N 2
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3-1 爆炸机理
& 2）实质为在火源作用下的一种瞬间燃烧反 应；
& 3）可燃性混合物为有爆炸危险的物质，它 们只有在适当的条件下才会变为危险的物 质；
& 4）爆炸危险性低，但较普遍，工业生产中 遇到的主要是这类爆炸事故。
& 2012年2月28日，河北省石家庄赵县化工厂爆炸 事故遇难人数上升至16人，另外有43人受伤，当 中5人重伤，救援工作仍在进行。爆炸在昨日早 上发生，厂内一个生产硝酸胍的工场突然发生猛 烈爆炸，工场被夷为平地，冒出浓烟，方圆两公 里的部份建筑物，玻璃窗震碎，现场还残存部分 浓硫酸，但排除有害气体扩散的危险。 硝酸胍是强氧化剂，加热至摄氏150度时会分解 并爆炸，对眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道具有刺 激作用，过量吸入可致死。
3 C2H2→C6H6+630J/mol
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2）当T=700℃，压力P﹥0.15Mpa，未聚合的 C2H2发生爆炸性分解（P剧升10-13倍）：
C2H2→2C+H2+226.04J/mol
及时导出乙炔的聚合反应过程所产生的大 量热量就可避免发生爆炸性分解
☆蒸气和气体膨胀力作用的瞬时表现
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√ 2）化学性爆炸：指物质在短时间内完成 化学变化，形成其它物质，同时产生大 量气体和能量的现象，如硝化棉爆炸 （V增大47万倍，燃烧在几万之一秒内 完成）；
☆可燃物质化学爆炸的条件
Δ 存在着可燃物质，包括可燃蒸气、气体 或粉尘；
& 短暂的失聪和耳鸣之后，小李被眼前的景象吓呆了：一 车间的上空迸出一个巨大的火球，随即腾起黑色的蘑菇 云，车间的房梁、铁板和石块向方圆数百米的范围四处 飞窜，一根长达十余米的房梁如箭一般向东侧飞出。他 和工友立即丢下手中的工具，双手护头朝南侧开阔的麦 田狂奔，跑出百余米后才敢落脚停下。
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氢和溴的混合物在较低温度下爆炸时
H 2 B r 2 2 H B r 3 .5 k J /m o l
反应热总共只有3.5kJ/mol; 而二氧化硫和氢的反应
S O 2 H 2 H 2 S 2 H 2 O 1 2 . 6 k J / m o l
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√ 3）外部特征：对周围物体形成急剧突跃压力 的冲击，或者造成机械性破坏效应,以及周围 介质受震动而产生的声响效应。
√ 4）主要特征：压力的瞬间急剧升高。 & 2、爆炸的分类
√ 1）物理性爆炸：物理变化（温度、体积和压 力等）引起的，物质性质和化学成分均不变， 如锅炉爆炸、水蒸汽爆炸等；
2、简单分解的爆炸性物质：
该类物质很不稳定，受摩擦、撞击，甚至轻微 震动都可能发生爆炸，爆炸时分解为元素，并 在分解过程中，产生热量，如乙炔银（Ag2C2）、 乙炔铜（Cu2C2）、碘化氮等。
Ag2C2→2Ag+2C+Q
【注】与乙炔接触的设备零件，不得用含铜量 超过70%的铜合金制作。
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& 增加压力也能促使和加快乙炔的聚合及分 解反应，见图2-1【P75】，
高压下乙烯的分解反应为：
C2H4 →C+CH4+127.8J/mol
氮氧化物的一定压力下也会产生分解：
N2O →N2+1/2O2+81.9J/mol NO →1/2N2+1/2O2+90.7J/mol
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√ 2）爆炸下限与上限：可燃性混合物能够 发生爆炸的最低浓度和最高浓度。
☆其爆炸范围越宽，其爆炸危险越大。
☆爆炸下限越低，少量可燃物（如可燃气体 稍有泄漏）就会形成爆炸；
☆爆炸上限越高，则有少量空气渗入容器， 就能与容器内的可燃物混合形成爆炸条件。
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21:爆炸反应历程
& 1、爆炸混合物： √ 指可燃气体、蒸气或粉尘预先与空气均匀混合 并达到爆炸极限的混合物。
& 2、热反应机理： √ （1）含义：即当燃烧在某一空间内进行时， 若散热不良，则会使反应温度不断提高，温度 提高又会加快反应速度，如此循环进展，而导 致爆炸的发生。 √ （2）缺陷性:
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2、爆炸极限
1）定义：即是指可燃物质（可燃气体、 蒸气和粉尘）与空气（氧气）必须在一 定的浓度范围内均匀混合，形成预混气， 遇着火源才会发生爆炸的浓度范围。
可燃气体与蒸气以其在混合物中所占体积 百分比来表示，如CO与空气12.5%-80%
粉尘以其在单位体积混合物中的质量数 （g/m3）如铝粉为40（g/m3） ；
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& 4、按爆炸的瞬时燃烧速度不同分类
√ 1）轻爆：每秒数米，如无烟火药； √ 2）爆炸：每秒十几米至数百米； √ 3）爆轰：1000～7000m/s，“冲击波”；
☆“殉爆”，某些气体混合物的爆轰速度见 表2-3【P73】
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3、复杂分解的爆炸性物质——含氧炸药和 烟花爆竹 硝化甘油的分解爆炸反应式： 4C3H5（ONO2）3=12CO2+10H2O+O2+6N2+Q
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◇四、可燃性混合物爆炸
& 1、燃爆特性：
√ 1）可燃性混合物：指由可燃性物质与助 燃物组成的爆炸性物质，所有可燃气体、 蒸气和可燃粉尘与空气（或氧气）组成 的混合物均属此类；
反应热是12.6kJ/mol，却不会爆炸;
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& 3、链式反应机理:
√ 爆炸性化合物与火源接触，就产生活性分子 或成为连锁反应的活性中心，随后（着火后）， 热以及活性中心都向外传播，促使邻近的一层 混合物起化学反应，然后该层又成了热和活性 中心的源泉而引起另一层混合物反应，如此循 环，直至全部爆炸性混合物反应完为止。爆炸 时，火焰是一层层同心圆球面的形式向外传播 的。
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