1 燃燒與爆炸基本原理

1、1. 1. 燃燒和爆炸基本原理燃燒和爆炸基本原理 化工安全工程 1 1 燃燒與爆炸基本原理燃燒與爆炸基本原理 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 l燃燒和爆炸的基本燃燒和爆炸的基本 l燃燒與爆炸的必要條件燃燒與爆炸的必要條件 l閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、自燃點(diǎn)自燃點(diǎn) l爆炸極限爆炸極限 l最大試驗(yàn)安全間隙最大試驗(yàn)安全間隙 l密閉空間和開敞空間氣體爆炸強(qiáng)度密閉空間和開敞空間氣體爆炸強(qiáng)度 l粉塵爆炸特性粉塵爆炸特性 l物理蒸氣爆炸物理蒸氣爆炸 l化學(xué)反應(yīng)失控化學(xué)反應(yīng)失控 l壓力容器爆炸威力壓力容器爆炸威力 l爆炸事故的劃分爆炸事故的劃分 l爆炸波破壞準(zhǔn)則爆炸波破壞準(zhǔn)則 氧化劑氧化劑是氧化還原反應(yīng)里得到電子或有電子對(duì)偏

2、向的物質(zhì)，是氧化還原反應(yīng)里得到電子或有電子對(duì)偏向的物質(zhì)， 也即由高價(jià)變到低價(jià)的物質(zhì)。也即由高價(jià)變到低價(jià)的物質(zhì)。還原劑還原劑是在氧化還原反應(yīng)里，是在氧化還原反應(yīng)里， 失去電子或有電子偏離的物質(zhì)。失去電子或有電子偏離的物質(zhì)。 燃燒是燃燒是同時(shí)伴有同時(shí)伴有發(fā)光、發(fā)熱的激烈氧化還原反應(yīng)發(fā)光、發(fā)熱的激烈氧化還原反應(yīng)。 1.1.1 1.1.1 燃燒燃燒 活潑非金屬：活潑非金屬：Cl2 、Br2、 O2等等 含高價(jià)金屬陽離子的化合物：含高價(jià)金屬陽離子的化合物：Fe3+ 等等 含高化合價(jià)元素的化合物：濃含高化合價(jià)元素的化合物：濃H2SO4 、 HNO3 、 KMnO4 、HClO4、K2Cr2O7、K2FeO

3、4等等 氧化劑氧化劑 活潑金屬：活潑金屬：K、 Na、 Al、 Mg、 Zn等等 含低價(jià)離子的化合物：含低價(jià)離子的化合物：Fe2+、S2-、I-等等 非金屬單質(zhì)：非金屬單質(zhì)：C、 H2、 Si等等 含低化合價(jià)元素化合物：含低化合價(jià)元素化合物：HCl 、 CO 、SO2、NH3等等 還原劑還原劑 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 3 3個(gè)特征個(gè)特征 氣體氣體最容易燃燒，只要具有足夠的熱量即可迅速燃燒。最容易燃燒，只要具有足夠的熱量即可迅速燃燒。 液體液體燃燒是在蒸氣狀態(tài)下進(jìn)行的，首先液體受熱蒸發(fā)，其蒸氣燃燒是在蒸氣狀態(tài)下進(jìn)行的，首先液體受熱蒸發(fā)，其蒸氣 與氧化劑與氧化劑反應(yīng)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)燃燒，

4、通常稱為蒸發(fā)燃燒。實(shí)現(xiàn)燃燒，通常稱為蒸發(fā)燃燒。 某些簡單固體某些簡單固體，如，如S、P等，受熱后先熔化，后蒸發(fā)，隨后蒸氣等，受熱后先熔化，后蒸發(fā)，隨后蒸氣 燃燒；燃燒； 另外一些復(fù)雜固體另外一些復(fù)雜固體，如木材，受熱后分解出可燃?xì)怏w，再進(jìn)行，如木材，受熱后分解出可燃?xì)怏w，再進(jìn)行 氣體燃燒氣體燃燒，通常，通常稱為分解燃燒。稱為分解燃燒。 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 可燃性氣體可燃性氣體燃燒可分為燃燒可分為預(yù)混燃燒預(yù)混燃燒和和擴(kuò)散燃燒擴(kuò)散燃燒 預(yù)混燃燒預(yù)混燃燒可燃?xì)怏w與空氣（或氧氣）混合后發(fā)生燃燒。可燃?xì)怏w與空氣（或氧氣）混合后發(fā)生燃燒。 擴(kuò)散燃燒擴(kuò)散燃燒可燃?xì)怏w從管內(nèi)流出后同周圍空

5、氣（氧氣）可燃?xì)怏w從管內(nèi)流出后同周圍空氣（氧氣） 接觸接觸，邊混合邊燃燒。，邊混合邊燃燒。 反應(yīng)速度快，反應(yīng)速度快， 溫度高溫度高， 易易發(fā)生爆炸發(fā)生爆炸 反應(yīng)反應(yīng)速度慢，速度慢， 溫度低，溫度低， 不易不易發(fā)生爆炸發(fā)生爆炸 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 1.1.2 1.1.2 化學(xué)計(jì)量濃度化學(xué)計(jì)量濃度 abcd2222 C H O SOCOH O(g)SO 2 42 cc cc b yad bc yad 1 1 cho cc y y 燃料的濃度稱為燃料在氧氣中的化學(xué)計(jì)量濃度燃料的濃度稱為燃料在氧氣中的化學(xué)計(jì)量濃度，表示為，表示為 燃料燃料 與與氧氣的混合比例恰好滿足氧氣的混合比例

6、恰好滿足下列下列熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式時(shí)時(shí) abcd C H O S 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 abcd222222 C H O SO3.77NCOH O(g)SO3.77N 2 42 cccccc cc b yyady bc yad 可燃?xì)怏w在空氣中燃燒時(shí)，若把空氣組成視為氧氣占可燃?xì)怏w在空氣中燃燒時(shí)，若把空氣組成視為氧氣占 20.9520.95，其他占，其他占79.0579.05，則當(dāng)，則當(dāng)燃料燃料 與與空氣的混合空氣的混合 比例恰好滿足熱化學(xué)方程式比例恰好滿足熱化學(xué)方程式 燃料的濃度稱為燃料在空氣中的化學(xué)計(jì)量濃度燃料的濃度稱為燃料在空氣中的化學(xué)計(jì)量濃度 abcd C H

7、 O S ch y 1 14.77 ch cc y y 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 若若以燃料燃燒所需的氧原子數(shù)以燃料燃燒所需的氧原子數(shù)n n代替摩爾數(shù)代替摩爾數(shù) ，則可燃?xì)怏w，則可燃?xì)怏w 在氧氣中燃燒時(shí)，以摩爾分?jǐn)?shù)表示化學(xué)計(jì)量濃度為在氧氣中燃燒時(shí)，以摩爾分?jǐn)?shù)表示化學(xué)計(jì)量濃度為 cc y 12 2 1 2 cho y n n 可可燃?xì)怏w在空氣中燃燒時(shí)，若把空氣組成視為氧氣占燃?xì)怏w在空氣中燃燒時(shí)，若把空氣組成視為氧氣占20.9520.95 ，其他占，其他占79.0579.05，以摩爾分?jǐn)?shù)表示化學(xué)計(jì)量濃度，以摩爾分?jǐn)?shù)表示化學(xué)計(jì)量濃度 12 4.772 14.77 2 ch y n n

8、 甲烷與氧氣混合物的化學(xué)計(jì)量濃度甲烷與氧氣混合物的化學(xué)計(jì)量濃度為為 1 33.3% 3 cho y 1 9.5% 14.772 cho y 甲烷與空氣混合物的化學(xué)計(jì)量濃度為甲烷與空氣混合物的化學(xué)計(jì)量濃度為 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 1.1.3 1.1.3 完全與不完全燃燒完全與不完全燃燒 在燃燒爆炸過程中，燃料氣體中的在燃燒爆炸過程中，燃料氣體中的C C元素全部被氧化為元素全部被氧化為 COCO2 2，H H元素全部氧化為元素全部氧化為HH2 2OO，S S元素全部被氧化為元素全部被氧化為SOSO2 2， 則稱為完全燃燒，其他情況均稱為不完全燃燒或燃燒不完全。則稱為完全燃燒，其

9、他情況均稱為不完全燃燒或燃燒不完全。 完全燃燒反應(yīng)會(huì)有兩種情況完全燃燒反應(yīng)會(huì)有兩種情況 燃料與空氣混合氣體中氧氣燃料與空氣混合氣體中氧氣含量含量 ，反應(yīng)方程式，反應(yīng)方程式 abcd222222 C H O SO3.77NCOH O(g)SO3.77N 2 cccccc b yyady 燃料與空氣混合氣體中氧氣燃料與空氣混合氣體中氧氣含量含量 ，反應(yīng)方程式，反應(yīng)方程式 cc yy cc yy abcd2222222 C H O SO3.77 NCOH O3.77 N()OSO 2 c b yyayyyd 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 從燃料利用角度出發(fā)，完全燃燒比不完全燃燒放出的熱從

10、燃料利用角度出發(fā)，完全燃燒比不完全燃燒放出的熱 量多，燃料利用率高。同時(shí)，除排放量多，燃料利用率高。同時(shí)，除排放COCO2 2氣體之外，沒有環(huán)氣體之外，沒有環(huán) 境污染，也沒有毒性氣體境污染，也沒有毒性氣體COCO生成。所以，實(shí)際生產(chǎn)中盡量生成。所以，實(shí)際生產(chǎn)中盡量 保證完全燃燒。從煙囪中排出的煙氣如果成白色，則燃燒較保證完全燃燒。從煙囪中排出的煙氣如果成白色，則燃燒較 完全；如果成黑色，則燃燒不完全完全；如果成黑色，則燃燒不完全。 從防爆抑爆角度出發(fā)，完全燃燒比不完全燃燒放出的熱從防爆抑爆角度出發(fā)，完全燃燒比不完全燃燒放出的熱 量多，燃燒速率大，爆炸壓力高、壓力上升速率大，因而更量多，燃燒速率

11、大，爆炸壓力高、壓力上升速率大，因而更 危險(xiǎn)；一旦成災(zāi)，損失更嚴(yán)重危險(xiǎn)；一旦成災(zāi)，損失更嚴(yán)重。 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 不完全燃燒，會(huì)有三種情況不完全燃燒，會(huì)有三種情況 氧氣氧氣不足，不足，燃料剛好燃盡燃料剛好燃盡，所有的，所有的C C元素首先被氧化為元素首先被氧化為 COCO，無，無COCO2 2生成，所有生成，所有HH元素被氧化為元素被氧化為HH2 2O O，所有，所有S S元素元素 被氧化為被氧化為SOSO2 2 abcdmin2min222min2 min C H O SO3.77NCOH OSO3.77N 2 2422 cc b yyady abca ydy 1.1

12、1.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 氧氣不足，燃料有剩余，氧氣不足，燃料有剩余， 。在這種條件下，只有在這種條件下，只有 部分部分C C元素被氧化為元素被氧化為COCO，無，無COCO2 2生成，部分生成，部分HH元素被氧元素被氧 化為化為H H2 2O O，部分，部分S S元素被氧化為元素被氧化為SOSO2 2，剩余燃料氣以氣態(tài)，剩余燃料氣以氣態(tài) 分子形式存在，分子形式存在， min yy abcd22222abcd C H O SO3.77 NCOH O3.77 NSO(1)C H O S 2 4 224 b yyayd y abcd 氧氣不足，燃料燃盡，氧氣不足，燃料燃盡， 。在這種條件

13、下，在這種條件下， 所有的所有的C C元素首先被氧化為元素首先被氧化為COCO；由于此時(shí)仍有剩余；由于此時(shí)仍有剩余OO2 2， 所以部分所以部分COCO繼續(xù)被氧化為繼續(xù)被氧化為COCO2 2，全部，全部HH元素被氧化為元素被氧化為 HH2 2O O，全部，全部S S元素被氧化為元素被氧化為SOSO2 2， mincc yyy abcd22min2222 C H O SO3.77 N2()CO2()COH O3.77 NSO 2 cc b yyyyyyyd 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 燃料與助燃?xì)怏w混合物的燃燒速率和放熱量隨混合燃料與助燃?xì)怏w混合物的燃燒速率和放熱量隨混合 比例而變

14、化，當(dāng)混合比達(dá)到某一值時(shí)，燃燒速率最大，比例而變化，當(dāng)混合比達(dá)到某一值時(shí)，燃燒速率最大， 放熱量最多，稱為放熱量最多，稱為最佳濃度最佳濃度。從防爆角度講，該濃度下。從防爆角度講，該濃度下 爆炸壓力最高，升壓速率最大，因而是爆炸壓力最高，升壓速率最大，因而是最危險(xiǎn)濃度最危險(xiǎn)濃度 。應(yīng)。應(yīng) 該指出，最危險(xiǎn)濃度并不是化學(xué)計(jì)量濃度，由于燃爆反該指出，最危險(xiǎn)濃度并不是化學(xué)計(jì)量濃度，由于燃爆反 應(yīng)的不完全性，燃爆產(chǎn)物在高溫下發(fā)生離解，以及某些應(yīng)的不完全性，燃爆產(chǎn)物在高溫下發(fā)生離解，以及某些 二次反應(yīng)等原因，通常使最危險(xiǎn)濃度大于化學(xué)計(jì)量濃度，二次反應(yīng)等原因，通常使最危險(xiǎn)濃度大于化學(xué)計(jì)量濃度， 常見氣體的常見

15、氣體的最危險(xiǎn)濃度是化學(xué)計(jì)量濃度的最危險(xiǎn)濃度是化學(xué)計(jì)量濃度的1.1-1.31.1-1.3倍倍，個(gè)，個(gè) 別情況會(huì)達(dá)到別情況會(huì)達(dá)到1.51.5倍。要精確計(jì)算最危險(xiǎn)濃度，需要弄清倍。要精確計(jì)算最危險(xiǎn)濃度，需要弄清 反應(yīng)機(jī)理，確定燃燒產(chǎn)物的成分反應(yīng)機(jī)理，確定燃燒產(chǎn)物的成分。 1.1.41.1.4最危險(xiǎn)濃度最危險(xiǎn)濃度 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 預(yù)混火焰燃燒過程中，通常定義以下預(yù)混火焰燃燒過程中，通常定義以下3 種燃燒速度種燃燒速度: 層流火焰燃燒速度層流火焰燃燒速度是指反應(yīng)區(qū)相對(duì)于未燃混合氣的移動(dòng)速度。是指反應(yīng)區(qū)相對(duì)于未燃混合氣的移動(dòng)速度。 它它與反應(yīng)物質(zhì)有關(guān)，是反應(yīng)物質(zhì)的特征量與反應(yīng)物質(zhì)

16、有關(guān)，是反應(yīng)物質(zhì)的特征量。常溫常壓下氣體常溫常壓下氣體 的層流的層流火焰燃燒火焰燃燒速度稱為速度稱為基本燃燒速度基本燃燒速度。這個(gè)速度可在很多。這個(gè)速度可在很多 手冊(cè)中查到。手冊(cè)中查到。 燃料與純氧混合物的基本燃燒速度比燃料與空氣混合物的基燃料與純氧混合物的基本燃燒速度比燃料與空氣混合物的基 本燃燒速度高一個(gè)數(shù)量級(jí)本燃燒速度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。如甲烷如甲烷/氧氣混合物的基本燃燒速氧氣混合物的基本燃燒速 度為度為4.5m/s，甲烷，甲烷/空氣混合物的基本燃燒速度則只為空氣混合物的基本燃燒速度則只為0.40m/s。 1.1 .5 燃燒速度與火焰速度燃燒速度與火焰速度 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本

17、概念 常見碳?xì)淙剂虾涂諝饣旌衔锏幕救紵俣?氣體氣體分子式分子式基本燃燒速度基本燃燒速度/ m/s氣體氣體分子式分子式基本燃燒速度基本燃燒速度/ m/s 甲烷甲烷CH40.40丙酮C3H6O0.54 乙烷乙烷C2H60.47丁酮CH3COC2H50.42 丙烷丙烷C3H80.46甲醇CH3OH0.56 正丁烷正丁烷C4H100.45氫H23.12 正戊烷正戊烷C5H120.46一氧化碳CO0.46 正己烷正己烷C6H140.46二氧化碳CS20.58 乙烯乙烯C2H40.80苯C6H60.48 丙烯丙烯C3H60.52甲苯C6H5CH30.41 1-1-丁烯丁烯C4H80.51汽油C6H5C

18、H30.40 乙炔乙炔C2H21.80航空燃料JP-10.40 丙炔丙炔C3H40.82航空燃料JP-20.41 1-1-丁炔丁炔C4H80.68 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 層流火焰膨脹速度層流火焰膨脹速度是指在封閉系統(tǒng)中燃燒產(chǎn)生的壓力升高是指在封閉系統(tǒng)中燃燒產(chǎn)生的壓力升高 而引起燃燒產(chǎn)物的膨脹速度。而引起燃燒產(chǎn)物的膨脹速度。 火焰速度火焰速度是指層流火焰相對(duì)于靜止燃燒壁面的運(yùn)動(dòng)速度。是指層流火焰相對(duì)于靜止燃燒壁面的運(yùn)動(dòng)速度。 這個(gè)速度相當(dāng)于前這個(gè)速度相當(dāng)于前2個(gè)速度之和。個(gè)速度之和。 即在化學(xué)爆炸過程中，即在化學(xué)爆炸過程中， 由于氣體膨脹作用，火焰速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于燃燒速度。由于氣

19、體膨脹作用，火焰速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于燃燒速度。 火焰速度火焰速度不是燃料的特征量，不是燃料的特征量，可燃?xì)怏w種類、組分、壓力、可燃?xì)怏w種類、組分、壓力、 溫度、流動(dòng)或擾動(dòng)狀態(tài)等都會(huì)影響火焰速度的大小。溫度、流動(dòng)或擾動(dòng)狀態(tài)等都會(huì)影響火焰速度的大小。 由于火焰?zhèn)鞑サ牟环€(wěn)定性，故火焰速度的測(cè)定易受各種條由于火焰?zhèn)鞑サ牟环€(wěn)定性，故火焰速度的測(cè)定易受各種條 件的影響。例如，氣體流動(dòng)中的耗散性、界面效應(yīng)、管壁件的影響。例如，氣體流動(dòng)中的耗散性、界面效應(yīng)、管壁 摩擦、密度差、重力作用、障礙物繞流及射流效應(yīng)等可能摩擦、密度差、重力作用、障礙物繞流及射流效應(yīng)等可能 引起湍流和漩渦，使火焰不穩(wěn)定，其表面變得皺褶不平，引起

20、湍流和漩渦，使火焰不穩(wěn)定，其表面變得皺褶不平， 從而增大火焰面積、體積和燃燒速率，增強(qiáng)爆炸破壞效應(yīng)。從而增大火焰面積、體積和燃燒速率，增強(qiáng)爆炸破壞效應(yīng)。 在某些條件下燃燒可轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z，達(dá)到最大破壞效果。在某些條件下燃燒可轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z，達(dá)到最大破壞效果。 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 1.1.6 1.1.6 理論理論火焰溫度火焰溫度 火焰火焰溫度溫度與燃燒條件有關(guān)，燃料特性、混合比、散熱條件、與燃燒條件有關(guān)，燃料特性、混合比、散熱條件、 約束條件等都有重要影響。一般采用絕熱燃燒溫度來衡量約束條件等都有重要影響。一般采用絕熱燃燒溫度來衡量 燃燒特性。燃燒特性。 如果燃燒反應(yīng)所放出的熱量未

21、傳到外界，而全部用來加熱如果燃燒反應(yīng)所放出的熱量未傳到外界，而全部用來加熱 燃燒產(chǎn)物，使其溫度升高，則這種燃燒稱為燃燒產(chǎn)物，使其溫度升高，則這種燃燒稱為絕熱燃燒絕熱燃燒。 在不計(jì)及離解作用的條件下，絕熱燃燒時(shí)所能達(dá)到的溫度在不計(jì)及離解作用的條件下，絕熱燃燒時(shí)所能達(dá)到的溫度 最高，這一溫度稱為最高，這一溫度稱為理論燃燒火焰溫度理論燃燒火焰溫度。 若絕熱燃燒是在定壓條件下進(jìn)行的，則燃燒火焰溫度稱為若絕熱燃燒是在定壓條件下進(jìn)行的，則燃燒火焰溫度稱為 定壓理論火焰溫度定壓理論火焰溫度； 若絕熱燃燒是在定容條件下進(jìn)行的，則燃燒火焰溫度稱為若絕熱燃燒是在定容條件下進(jìn)行的，則燃燒火焰溫度稱為 定容理論火焰溫

22、度定容理論火焰溫度。 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 根據(jù)根據(jù)熱力學(xué)第一定律，若絕熱燃燒時(shí)不作非體積功，則定熱力學(xué)第一定律，若絕熱燃燒時(shí)不作非體積功，則定 壓燃燒火焰溫度壓燃燒火焰溫度計(jì)算為計(jì)算為 0 12 i R ii P iRTPTp hnhnHHQ 式式中中 定壓反應(yīng)熱、產(chǎn)物總焓和反應(yīng)物總焓定壓反應(yīng)熱、產(chǎn)物總焓和反應(yīng)物總焓； n ni i、h hi i分別為物質(zhì)摩爾數(shù)和焓值。分別為物質(zhì)摩爾數(shù)和焓值。 21pPTRT QHH、 定定容燃燒火焰溫度的計(jì)算方法容燃燒火焰溫度的計(jì)算方法與定壓燃燒火焰溫度的計(jì)算與定壓燃燒火焰溫度的計(jì)算 方法相似。在定容條件下絕熱燃燒，燃燒產(chǎn)物的壓力將提方

23、法相似。在定容條件下絕熱燃燒，燃燒產(chǎn)物的壓力將提 高。依熱力學(xué)第一定律高。依熱力學(xué)第一定律 0 12 R ii P iiRTPTV ununUUQ 對(duì)于定容爆炸，有了理論火焰溫度即可計(jì)算爆炸壓力對(duì)于定容爆炸，有了理論火焰溫度即可計(jì)算爆炸壓力P2， 按理想氣體方程式有按理想氣體方程式有 V TRn p mp2 2 燃燒室容積燃燒室容積 V 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 廣義上廣義上爆炸爆炸是一種極其迅速的物理或是一種極其迅速的物理或化學(xué)化學(xué)變化，特征是突然變化，特征是突然 釋放大量能量或者體積急劇膨脹，壓力驟升形成壓縮波或沖釋放大量能量或者體積急劇膨脹，壓力驟升形成壓縮波或沖 擊波，

24、擊波，對(duì)對(duì)周圍物質(zhì)周圍物質(zhì)做功，引起被作用物體變形、移動(dòng)或破壞。做功，引起被作用物體變形、移動(dòng)或破壞。 經(jīng)常經(jīng)常伴有伴有光、熱、聲光、熱、聲效應(yīng)。效應(yīng)。 1.2 爆炸爆炸的基本概念的基本概念 爆炸過程中發(fā)生爆炸過程中發(fā)生物理變化的稱為物理變化的稱為物理爆炸，物理爆炸，如如鍋爐爆炸、壓鍋爐爆炸、壓 力容器因內(nèi)部介質(zhì)超壓破裂力容器因內(nèi)部介質(zhì)超壓破裂等等。 物理爆炸與燃燒沒有任何關(guān)系。物理爆炸與燃燒沒有任何關(guān)系。 爆炸過程中發(fā)生爆炸過程中發(fā)生化學(xué)變化的稱為化學(xué)變化的稱為化學(xué)爆炸，化學(xué)爆炸，一般是一般是既有既有物理變物理變 化化，又有又有化學(xué)變化化學(xué)變化，如，如炸藥爆炸、瓦斯爆炸、粉體爆炸等炸藥爆炸、

25、瓦斯爆炸、粉體爆炸等。 化學(xué)爆炸實(shí)質(zhì)上是受到約束的燃燒，約束使壓力驟升，產(chǎn)生壓化學(xué)爆炸實(shí)質(zhì)上是受到約束的燃燒，約束使壓力驟升，產(chǎn)生壓 力波或沖擊波，因而危害性比燃燒更大。力波或沖擊波，因而危害性比燃燒更大。 狹義狹義上的爆炸是指化學(xué)爆炸。上的爆炸是指化學(xué)爆炸。 不是特征不是特征 1.2.1 1.2.1 爆炸及其分類爆炸及其分類 氣相氣相爆炸爆炸爆炸發(fā)生爆炸發(fā)生時(shí)時(shí)爆炸爆炸介質(zhì)完全處于氣體狀態(tài)介質(zhì)完全處于氣體狀態(tài)，它它又可又可 分為以下分為以下2類類： 混合氣體爆炸混合氣體爆炸：可燃性氣體與助燃性氣體混合并達(dá)到爆炸極可燃性氣體與助燃性氣體混合并達(dá)到爆炸極 限后遇到火源就會(huì)引起爆炸限后遇到火源就會(huì)

26、引起爆炸，如如氫氣氫氣、天然氣、天然氣、瓦斯爆炸、瓦斯爆炸等等。 分解爆炸分解爆炸：某些氣體即便在沒有空氣或氧氣的情況下同樣可某些氣體即便在沒有空氣或氧氣的情況下同樣可 以發(fā)生爆炸，如乙炔在沒有氧氣的情況下，若被壓縮到以發(fā)生爆炸，如乙炔在沒有氧氣的情況下，若被壓縮到 200kPa以上，遇火星就能引起爆炸。乙烯，氧化乙烯，氧化以上，遇火星就能引起爆炸。乙烯，氧化乙烯，氧化 乙炔，四氟乙烯，丙烯，臭氧，一氧化氮等也具有類似的性乙炔，四氟乙烯，丙烯，臭氧，一氧化氮等也具有類似的性 質(zhì)。出現(xiàn)這種情況的原因在于這類氣體在分解時(shí)能放出大量質(zhì)。出現(xiàn)這種情況的原因在于這類氣體在分解時(shí)能放出大量 的熱量，使分解

27、出來的氣體受熱膨脹，造成壓力急劇升高。的熱量，使分解出來的氣體受熱膨脹，造成壓力急劇升高。 按發(fā)生爆炸時(shí)爆炸介質(zhì)所處的狀態(tài)可分為按發(fā)生爆炸時(shí)爆炸介質(zhì)所處的狀態(tài)可分為5類類 1.2 爆炸爆炸的基本概念的基本概念 液相爆炸液相爆炸爆炸發(fā)生爆炸發(fā)生時(shí)時(shí)爆炸介質(zhì)主要處于液體狀態(tài)，當(dāng)然爆爆炸介質(zhì)主要處于液體狀態(tài)，當(dāng)然爆 炸的實(shí)質(zhì)仍是液體上方的蒸氣炸的實(shí)質(zhì)仍是液體上方的蒸氣與助燃性氣體混合并達(dá)到爆炸與助燃性氣體混合并達(dá)到爆炸 極限后遇到火源引起極限后遇到火源引起的的爆炸爆炸，如汽油、酒精等爆炸如汽油、酒精等爆炸。 固相爆炸固相爆炸爆炸發(fā)生爆炸發(fā)生時(shí)時(shí)爆炸介質(zhì)處于固體狀態(tài)，如爆炸介質(zhì)處于固體狀態(tài)，如TNTT

28、NT爆炸、爆炸、 黑火藥爆炸等。黑火藥爆炸等。 粉塵爆炸粉塵爆炸爆炸發(fā)生時(shí)爆炸發(fā)生時(shí)爆炸介質(zhì)爆炸介質(zhì)是是處于處于懸浮狀態(tài)的粉塵，如懸浮狀態(tài)的粉塵，如 煤粉、鋁粉、面粉等煤粉、鋁粉、面粉等爆炸。爆炸。爆炸沖擊波在傳播過程中，還會(huì)爆炸沖擊波在傳播過程中，還會(huì) 擾動(dòng)原來處于靜止沉積狀態(tài)的粉塵，使原來不具備粉塵爆炸擾動(dòng)原來處于靜止沉積狀態(tài)的粉塵，使原來不具備粉塵爆炸 條件的地區(qū)和場(chǎng)所具備了粉塵爆炸的條件，條件的地區(qū)和場(chǎng)所具備了粉塵爆炸的條件，從而從而引起二次爆引起二次爆 炸。炸。 化學(xué)反應(yīng)失控化學(xué)反應(yīng)失控放熱化學(xué)反應(yīng)如硝化、磺化、氧化、氯化、放熱化學(xué)反應(yīng)如硝化、磺化、氧化、氯化、 聚合等失控引起溫度迅

29、速升高、反應(yīng)速度急劇加快、內(nèi)壓急聚合等失控引起溫度迅速升高、反應(yīng)速度急劇加快、內(nèi)壓急 劇上升。劇上升。 1.2 爆炸爆炸的基本概念的基本概念 密閉空間內(nèi)爆炸密閉空間內(nèi)爆炸介質(zhì)燃燒爆炸發(fā)生在封閉空間內(nèi)介質(zhì)燃燒爆炸發(fā)生在封閉空間內(nèi)，如，如壓壓 力容器或管道內(nèi)的爆炸、廠房內(nèi)的爆炸力容器或管道內(nèi)的爆炸、廠房內(nèi)的爆炸等等. 開敞空間爆炸開敞空間爆炸可燃介質(zhì)在室外大氣中集聚后發(fā)生的爆炸，可燃介質(zhì)在室外大氣中集聚后發(fā)生的爆炸， 如工廠罐區(qū)內(nèi)由于可燃?xì)怏w泄漏形成的氣云爆炸、在空間如工廠罐區(qū)內(nèi)由于可燃?xì)怏w泄漏形成的氣云爆炸、在空間 分布的聚乙烯粉體爆炸等分布的聚乙烯粉體爆炸等。 半封閉半封閉空間內(nèi)的空間內(nèi)的爆炸

30、爆炸某些某些方向有約束而另外一些方向沒方向有約束而另外一些方向沒 有約束的爆炸，如煤礦巷道內(nèi)的瓦斯爆炸等。有約束的爆炸，如煤礦巷道內(nèi)的瓦斯爆炸等。 按按化學(xué)化學(xué)爆炸發(fā)生的場(chǎng)合，爆炸發(fā)生的場(chǎng)合，可可分為分為3類類 1.2 爆炸爆炸的基本概念的基本概念 1.2.2 1.2.2 燃燒與燃燒與爆炸爆炸的基本模式的基本模式 根據(jù)燃燒爆炸過程中火焰和壓力傳播情形，可燃?xì)怏w的燃燒爆根據(jù)燃燒爆炸過程中火焰和壓力傳播情形，可燃?xì)怏w的燃燒爆 炸可有四種模式：炸可有四種模式：定壓燃燒定壓燃燒(burnning)、爆燃、爆燃(deflagration)、 爆轟爆轟(detonation)和定容爆炸和定容爆炸(expl

31、osion)。 定壓燃燒定壓燃燒是無約束的敞開型燃燒，燃燒過程中，壓力始終與初是無約束的敞開型燃燒，燃燒過程中，壓力始終與初 始環(huán)境壓力相平衡，壓力保持恒定不變。整個(gè)過程中，不會(huì)形始環(huán)境壓力相平衡，壓力保持恒定不變。整個(gè)過程中，不會(huì)形 成壓力波，也不會(huì)形成具有破壞性的空氣沖擊波。定壓燃燒的成壓力波，也不會(huì)形成具有破壞性的空氣沖擊波。定壓燃燒的 特征參量是定壓燃燒速度，大多飽和烴類氣體與空氣混合物的特征參量是定壓燃燒速度，大多飽和烴類氣體與空氣混合物的 燃燒速度為燃燒速度為0.5m/s量級(jí)。量級(jí)。 如果氣體燃燒過程中，火焰遇到約束，或者由于擾動(dòng)而使火焰如果氣體燃燒過程中，火焰遇到約束，或者由于擾

32、動(dòng)而使火焰 加速，則會(huì)形成壓力波，這樣的過程稱為爆燃。加速，則會(huì)形成壓力波，這樣的過程稱為爆燃。爆燃爆燃是一種帶是一種帶 有壓力波的燃燒，火焰以亞音速傳播，壓力波則以當(dāng)?shù)匾羲傧蛴袎毫Σǖ娜紵?，火焰以亞音速傳播，壓力波則以當(dāng)?shù)匾羲傧?前傳播，行進(jìn)在火焰陣面之前，形成兩波三區(qū)結(jié)構(gòu)前傳播，行進(jìn)在火焰陣面之前，形成兩波三區(qū)結(jié)構(gòu)。 1.2 爆炸爆炸的基本概念的基本概念 222 , , pTu 111 , , p T u000 , , pTu 爆轟爆轟是氣體爆炸的最高形式，它以超音速傳播，是氣體爆炸的最高形式，它以超音速傳播，火焰陣面與沖火焰陣面與沖 擊波陣面重合。擊波陣面重合?？邕^波陣面，壓力和密度都是

33、突變的。烴類氣跨過波陣面，壓力和密度都是突變的。烴類氣 體與空氣混合物的爆轟速度大多在體與空氣混合物的爆轟速度大多在1800m/s量級(jí)，爆轟壓力在量級(jí)，爆轟壓力在 1.5-3MPa。在空氣中噴灑易燃物質(zhì)（氣體、液體或固體），形。在空氣中噴灑易燃物質(zhì)（氣體、液體或固體），形 成可燃混合物，然后用雷管兒點(diǎn)燃（點(diǎn)火能量大于成可燃混合物，然后用雷管兒點(diǎn)燃（點(diǎn)火能量大于1000J），）， 從而迅速形成爆轟波，產(chǎn)生強(qiáng)大的殺傷力從而迅速形成爆轟波，產(chǎn)生強(qiáng)大的殺傷力，這就是，這就是燃料燃料-空氣炸空氣炸 藥。藥。 定容爆炸定容爆炸是可燃?xì)怏w與空氣混合物在給定體積的剛性容器內(nèi)的是可燃?xì)怏w與空氣混合物在給定體積的

34、剛性容器內(nèi)的 燃燒過程。爆炸過程釋放的能量被氣體本身吸收，溫度升高，燃燒過程。爆炸過程釋放的能量被氣體本身吸收，溫度升高， 壓力升高。壓力升高。 1.2 爆炸爆炸的基本概念的基本概念 影響最小點(diǎn)火能量的因素主要有氣體溫度、濃度、壓力影響最小點(diǎn)火能量的因素主要有氣體溫度、濃度、壓力 和惰性氣體含量。氣體溫度越高、壓力越大、處于最危險(xiǎn)濃和惰性氣體含量。氣體溫度越高、壓力越大、處于最危險(xiǎn)濃 度、惰性氣體含量越小，點(diǎn)火能量越低。度、惰性氣體含量越小，點(diǎn)火能量越低。 1.3 1.3 燃燒和燃燒和爆炸的爆炸的必要必要條件條件 l有合適濃度的有合適濃度的可燃?xì)怏w可燃?xì)怏w l有合適濃度有合適濃度的的助燃助燃?xì)?/p>

35、體氣體（氧化劑）（氧化劑） l有足夠能量的有足夠能量的點(diǎn)火源點(diǎn)火源 兩金屬電極間火花放電點(diǎn)火能量兩金屬電極間火花放電點(diǎn)火能量 max 0.54 0 40 t sss ElIdt 靜電火花的點(diǎn)火能量靜電火花的點(diǎn)火能量 2 1 2 s ECV 爆炸極限爆炸極限 每種氣體都有一個(gè)最低點(diǎn)火能量，當(dāng)點(diǎn)火能量低于這個(gè)值每種氣體都有一個(gè)最低點(diǎn)火能量，當(dāng)點(diǎn)火能量低于這個(gè)值 時(shí)就不會(huì)發(fā)生爆炸。時(shí)就不會(huì)發(fā)生爆炸。 1. 3.11. 3.1氣體燃燒與爆炸的基本條件氣體燃燒與爆炸的基本條件 工業(yè)中的粉體一般是粒徑小于工業(yè)中的粉體一般是粒徑小于850 m的固體顆粒的固體顆粒 粒度粒度越小，越小，表面積越大表面積越大，例

36、如例如把直徑為把直徑為100mm的球切割成直的球切割成直 徑為徑為0.1mm的球時(shí)，表面積增大了的球時(shí)，表面積增大了999倍倍，從而，從而化學(xué)活性化學(xué)活性越高越高， 氧化速度越快，燃燒越完全，爆炸下限越小，爆炸威力越大。氧化速度越快，燃燒越完全，爆炸下限越小，爆炸威力越大。 粒度越小，粒度越小，越容易越容易均勻均勻懸浮于空氣中，發(fā)生爆炸的幾率也越大。懸浮于空氣中，發(fā)生爆炸的幾率也越大。 粉體粉體的的含濕量含濕量對(duì)其燃燒性能影響很大，當(dāng)可燃粉體的含濕對(duì)其燃燒性能影響很大，當(dāng)可燃粉體的含濕 量超過一定值后，就會(huì)成為不燃性粉體。量超過一定值后，就會(huì)成為不燃性粉體。 粉體爆炸粉體爆炸的四個(gè)基本條件：的

37、四個(gè)基本條件： l粉體粉體顆粒足夠顆粒足夠小小 l有合適的可燃粉體濃度有合適的可燃粉體濃度 l有合適濃度的氧氣有合適濃度的氧氣 l有足夠能量的點(diǎn)火源有足夠能量的點(diǎn)火源 1. 3.2 1. 3.2 粉塵燃燒與爆炸的基本條件粉塵燃燒與爆炸的基本條件 1.3 1.3 燃燒和燃燒和爆炸的爆炸的必要必要條件條件 1.4.1 1.4.1 閃點(diǎn)與燃點(diǎn)的概念閃點(diǎn)與燃點(diǎn)的概念 液體表面總有一定量的蒸氣存在，可燃液體表面的蒸氣與液體表面總有一定量的蒸氣存在，可燃液體表面的蒸氣與 空氣接觸就會(huì)形成空氣接觸就會(huì)形成可燃混合物可燃混合物，遇到火源就會(huì)燃燒甚至爆炸。，遇到火源就會(huì)燃燒甚至爆炸。 液體表面液體表面蒸氣量與液

38、體溫度蒸氣量與液體溫度有關(guān)。溫度很低時(shí)，液體表面有關(guān)。溫度很低時(shí)，液體表面 蒸氣很少，它與空氣的混合物不能被明火點(diǎn)燃；當(dāng)蒸氣很少，它與空氣的混合物不能被明火點(diǎn)燃；當(dāng)溫度溫度增加到增加到 某一值時(shí)，混合物的燃燒只出現(xiàn)瞬間的某一值時(shí)，混合物的燃燒只出現(xiàn)瞬間的火苗或閃光火苗或閃光，稱為，稱為閃燃閃燃， 此時(shí)的溫度稱為該液體的此時(shí)的溫度稱為該液體的閃點(diǎn)閃點(diǎn)。 可燃混合液體的閃點(diǎn)隨其濃度不同而變化。如純乙醇的閃可燃混合液體的閃點(diǎn)隨其濃度不同而變化。如純乙醇的閃 點(diǎn)為點(diǎn)為99，乙醇含量為，乙醇含量為80%80%水溶液的閃點(diǎn)為水溶液的閃點(diǎn)為1919，乙醇含量為，乙醇含量為 5%5%水溶液的閃點(diǎn)為水溶液的閃點(diǎn)

39、為6262，乙醇含量為，乙醇含量為3%3%的水溶液不會(huì)閃燃。的水溶液不會(huì)閃燃。 1.4 1.4 閃點(diǎn)與燃點(diǎn)閃點(diǎn)與燃點(diǎn) 可燃液體的危險(xiǎn)等級(jí)是根據(jù)閃點(diǎn)來劃分的。閃點(diǎn)在可燃液體的危險(xiǎn)等級(jí)是根據(jù)閃點(diǎn)來劃分的。閃點(diǎn)在45以下以下 的為的為易燃品易燃品，如汽油、煤油；閃點(diǎn)在，如汽油、煤油；閃點(diǎn)在45以上以上的為的為可燃品可燃品，如，如 柴油、潤滑油。柴油、潤滑油。 閃點(diǎn)是評(píng)定可燃液體火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性的主要指標(biāo)閃點(diǎn)是評(píng)定可燃液體火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性的主要指標(biāo) 甲類液體甲類液體：閃點(diǎn)小于：閃點(diǎn)小于28的液體，如原油、汽油等；的液體，如原油、汽油等； 乙類液體乙類液體：閃點(diǎn)大于或等于：閃點(diǎn)大于或等于28但小于但小于60

40、的液體，如噴氣的液體，如噴氣 燃料、燈用煤油；燃料、燈用煤油； 丙類液體丙類液體：閃點(diǎn)大于：閃點(diǎn)大于60以上的液體，如重油、柴油、潤滑以上的液體，如重油、柴油、潤滑 油等。油等。 選用潤滑油時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用溫度考慮潤滑油的閃點(diǎn)高低，一選用潤滑油時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用溫度考慮潤滑油的閃點(diǎn)高低，一 般要求潤滑油的閃點(diǎn)比使用溫度高般要求潤滑油的閃點(diǎn)比使用溫度高2030，以保證使用安全，以保證使用安全 和減少揮發(fā)損失。閃點(diǎn)低的潤滑油在工作過程中容易蒸發(fā)損失，和減少揮發(fā)損失。閃點(diǎn)低的潤滑油在工作過程中容易蒸發(fā)損失， 嚴(yán)重時(shí)甚至引起潤滑油粘度增大，影響潤滑油的使用。嚴(yán)重時(shí)甚至引起潤滑油粘度增大，影響潤滑油的使用。

41、1.4.2 1.4.2 閃點(diǎn)與燃點(diǎn)的用途閃點(diǎn)與燃點(diǎn)的用途 1.4 1.4 閃點(diǎn)與燃點(diǎn)閃點(diǎn)與燃點(diǎn) 1.4.3 閃點(diǎn)的測(cè)量閃點(diǎn)的測(cè)量 開口閃點(diǎn)（開口閃點(diǎn)（GB/T 267）：適用于重質(zhì)潤滑油和深色石油產(chǎn)品）：適用于重質(zhì)潤滑油和深色石油產(chǎn)品 閉口閃點(diǎn)（閉口閃點(diǎn)（GB/T 261）：適用于閃點(diǎn)在）：適用于閃點(diǎn)在150以下的輕質(zhì)油品以下的輕質(zhì)油品 同一個(gè)油品，其開杯閃點(diǎn)較閉杯閃點(diǎn)高同一個(gè)油品，其開杯閃點(diǎn)較閉杯閃點(diǎn)高20-30。 開口測(cè)量儀開口測(cè)量儀 閉口測(cè)量儀閉口測(cè)量儀 1.4 1.4 閃點(diǎn)與燃點(diǎn)閃點(diǎn)與燃點(diǎn) 1.4.4 沸點(diǎn)與初餾點(diǎn)沸點(diǎn)與初餾點(diǎn) 沸點(diǎn)沸點(diǎn)為單一物質(zhì)在一定壓力下由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的溫度值。為

42、單一物質(zhì)在一定壓力下由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的溫度值。 閃點(diǎn)和沸點(diǎn)都能表示物質(zhì)的揮發(fā)性。閃點(diǎn)和沸點(diǎn)都能表示物質(zhì)的揮發(fā)性。區(qū)別是只有易燃液體區(qū)別是只有易燃液體 有閃點(diǎn)。有閃點(diǎn)。 碳?xì)浠衔锏拈W點(diǎn)與沸點(diǎn)之間存在近似如下關(guān)系碳?xì)浠衔锏拈W點(diǎn)與沸點(diǎn)之間存在近似如下關(guān)系 0.68371.7 FB tt 單一液體常用沸點(diǎn)表示劇烈揮發(fā)時(shí)的狀態(tài)?；旌弦后w由于單一液體常用沸點(diǎn)表示劇烈揮發(fā)時(shí)的狀態(tài)?；旌弦后w由于 每種液體有一個(gè)沸點(diǎn)，所以其沸騰溫度是一個(gè)區(qū)間。每種液體有一個(gè)沸點(diǎn)，所以其沸騰溫度是一個(gè)區(qū)間。 初餾點(diǎn)初餾點(diǎn)指其剛剛開始沸騰時(shí)的溫度，由于是混合液體，沸指其剛剛開始沸騰時(shí)的溫度，由于是混合液體，沸 騰后其溫度仍然會(huì)

43、繼續(xù)升高至其中沸點(diǎn)最高的一種液體沸騰騰后其溫度仍然會(huì)繼續(xù)升高至其中沸點(diǎn)最高的一種液體沸騰 為止。初餾點(diǎn)越低其揮發(fā)性也越強(qiáng)。為止。初餾點(diǎn)越低其揮發(fā)性也越強(qiáng)。 1.4 1.4 閃點(diǎn)與燃點(diǎn)閃點(diǎn)與燃點(diǎn) 自燃自燃是在無外界火源條件下，物質(zhì)是在無外界火源條件下，物質(zhì)自發(fā)自發(fā)著火燃燒的現(xiàn)象。著火燃燒的現(xiàn)象。 物質(zhì)自燃可分為物質(zhì)自燃可分為受熱自燃受熱自燃和和自熱自燃自熱自燃兩種形式。兩種形式。 受熱自燃受熱自燃在外部熱源作用下，物質(zhì)溫度不斷升高，當(dāng)達(dá)在外部熱源作用下，物質(zhì)溫度不斷升高，當(dāng)達(dá) 到自燃點(diǎn)到自燃點(diǎn)時(shí)即發(fā)生時(shí)即發(fā)生著火燃燒。著火燃燒。 自熱自燃自熱自燃在在沒有沒有外界熱源情況下，由于物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生外界熱

44、源情況下，由于物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生 化學(xué)、物理化學(xué)、物理或生化或生化過程而產(chǎn)生熱量，使物質(zhì)溫度升高，過程而產(chǎn)生熱量，使物質(zhì)溫度升高， 達(dá)到自燃點(diǎn)時(shí)達(dá)到自燃點(diǎn)時(shí)發(fā)生發(fā)生燃燒燃燒。 發(fā)生自然時(shí)的溫度稱為發(fā)生自然時(shí)的溫度稱為自燃點(diǎn)自燃點(diǎn)（AITAIT） 可燃介質(zhì)的自燃溫度也隨可燃介質(zhì)的自燃溫度也隨濃度濃度而變化。通常情況下，化學(xué)計(jì)而變化。通常情況下，化學(xué)計(jì) 量比濃度下自燃點(diǎn)最低。量比濃度下自燃點(diǎn)最低。 自燃溫度還隨自燃溫度還隨壓力壓力增高而降低。例如苯在增高而降低。例如苯在0.1MPa時(shí)，自燃時(shí)，自燃 溫度為溫度為680，而在，而在1MPa時(shí)為時(shí)為590。 1.5 1.5 自燃自燃與自燃點(diǎn)與自燃點(diǎn) 1.6

45、爆炸爆炸極限極限 爆炸極限爆炸極限：可可燃物質(zhì)燃物質(zhì)( (可燃?xì)怏w、蒸氣和粉塵可燃?xì)怏w、蒸氣和粉塵) )與空氣與空氣( (或氧氣或氧氣) ) 必須在一定的濃度范圍內(nèi)均勻混合，形成預(yù)混氣，遇著火源必須在一定的濃度范圍內(nèi)均勻混合，形成預(yù)混氣，遇著火源 才會(huì)發(fā)生爆炸，這個(gè)濃度范圍才會(huì)發(fā)生爆炸，這個(gè)濃度范圍稱為爆炸極限稱為爆炸極限?？扇夹曰旌衔锟扇夹曰旌衔?能夠發(fā)生爆炸的最低濃度和最高濃度，分別稱為能夠發(fā)生爆炸的最低濃度和最高濃度，分別稱為爆炸下限爆炸下限和和 爆炸爆炸上限上限。例如一氧化碳與空氣混合的爆炸極限為例如一氧化碳與空氣混合的爆炸極限為12125 5 8080。 可燃性混合物的可燃性混合物的

46、爆炸極限范圍越寬、爆炸下限越低和爆炸上爆炸極限范圍越寬、爆炸下限越低和爆炸上 限越高時(shí)，其爆炸危險(xiǎn)性越大限越高時(shí)，其爆炸危險(xiǎn)性越大。爆炸下限。爆炸下限越低則可燃物稍有越低則可燃物稍有 泄漏就會(huì)形成爆炸條件；爆炸上限越高則有少量空氣滲入容泄漏就會(huì)形成爆炸條件；爆炸上限越高則有少量空氣滲入容 器，就能與容器內(nèi)的可燃物混合形成爆炸條件。器，就能與容器內(nèi)的可燃物混合形成爆炸條件。 1.6.1 1.6.1 爆炸極限的爆炸極限的概念概念 爆炸極限的單位爆炸極限的單位 ： 氣體氣體或蒸氣或蒸氣的爆炸極限的單位，是以在混合物中所占體積的的爆炸極限的單位，是以在混合物中所占體積的 百分比百分比()來表示的，如氫

47、與空氣混合物的爆炸極限為來表示的，如氫與空氣混合物的爆炸極限為4 75。 可可燃粉塵燃粉塵的爆炸極限是以混合物中所占體積的質(zhì)量比的爆炸極限是以混合物中所占體積的質(zhì)量比gm3 來表示的來表示的，可稱為可稱為質(zhì)量爆炸極限質(zhì)量爆炸極限。例如例如鋁粉的爆炸極限為鋁粉的爆炸極限為 40gm3。 1.6 爆炸爆炸極限極限 1.6.2 1.6.2 爆炸極限的影響因素爆炸極限的影響因素 可燃?xì)怏w或蒸氣的種類及化學(xué)性質(zhì)的影響可燃?xì)怏w或蒸氣的種類及化學(xué)性質(zhì)的影響 CC CC 型單鍵的碳?xì)浠衔铮ㄉ舷孪薹秶?；型單鍵的碳?xì)浠衔铮ㄉ舷孪薹秶。?C C三三C C 型三鍵相連的碳?xì)浠?，爆炸上下限范圍較大；型

48、三鍵相連的碳?xì)浠?，爆炸上下限范圍較大； C=C C=C 型二鍵相連的碳?xì)浠衔铮O限范圍介于之間。型二鍵相連的碳?xì)浠衔?，爆炸極限范圍介于之間。 混合均勻程度的影響混合均勻程度的影響 燃?xì)馀c空氣充分混合均勻燃?xì)馀c空氣充分混合均勻， 爆炸極限范圍大。爆炸極限范圍大。 溫度的影響溫度的影響 爆炸性混合物的溫度越高，爆炸性混合物的溫度越高， 爆炸范圍就越寬爆炸范圍就越寬 1.6 爆炸爆炸極限極限 初始?jí)毫Φ挠绊懗跏級(jí)毫Φ挠绊?真空度對(duì)丙酮爆炸極限的影響真空度對(duì)丙酮爆炸極限的影響 正正壓對(duì)甲烷爆炸極限的影響壓對(duì)甲烷爆炸極限的影響 1.6 爆炸爆炸極限極限 初始?jí)毫Τ跏級(jí)毫?/MPa/MPa 甲烷

49、甲烷一氧化碳一氧化碳 /%/%/%/%/%/%/%/% 0.10130.10136.06.013.413.412.512.574.074.0 1.0131.0135.95.917.217.217.817.862.962.9 5.0655.0655.75.729.529.520.520.556.556.5 12.6612.665.75.745.545.520.720.751.751.7 L yUyLyUy 初始?jí)毫?duì)爆炸極限的影響初始?jí)毫?duì)爆炸極限的影響 1.6 爆炸爆炸極限極限 惰性介質(zhì)或雜質(zhì)的影響惰性介質(zhì)或雜質(zhì)的影響 氮?dú)鈱?duì)一氧化碳在空氣中爆氮?dú)鈱?duì)一氧化碳在空氣中爆 炸極限的影響炸極限的影響

50、 爆炸性混合物中惰性爆炸性混合物中惰性 氣體含量增加，其爆氣體含量增加，其爆 炸極限范圍縮小。當(dāng)炸極限范圍縮小。當(dāng) 惰性氣體含量增加到惰性氣體含量增加到 某一值時(shí)，混合物不某一值時(shí)，混合物不 再發(fā)生爆炸。再發(fā)生爆炸。 1.6 爆炸爆炸極限極限 惰性氣體對(duì)甲烷在空氣中爆炸極限影響惰性氣體對(duì)甲烷在空氣中爆炸極限影響 CO2 惰性氣體的種類不惰性氣體的種類不 同對(duì)爆炸極限的影同對(duì)爆炸極限的影 響亦不相同。響亦不相同。 1.6 爆炸爆炸極限極限 在一般情況下，爆炸性混合物中惰性氣體含量增加，在一般情況下，爆炸性混合物中惰性氣體含量增加，對(duì)其對(duì)其 爆炸上限的影響比對(duì)爆炸下限的影響更為顯著爆炸上限的影響比

51、對(duì)爆炸下限的影響更為顯著。這是因?yàn)椤＿@是因?yàn)?在爆炸性混合物中，隨著惰性氣體含量的增加氧的含量相在爆炸性混合物中，隨著惰性氣體含量的增加氧的含量相 對(duì)減少，而在爆炸上限濃度下氧的含量本來已經(jīng)很小，故對(duì)減少，而在爆炸上限濃度下氧的含量本來已經(jīng)很小，故 惰性氣體含量稍微增加一點(diǎn)，即產(chǎn)生很大影響，使爆炸上惰性氣體含量稍微增加一點(diǎn)，即產(chǎn)生很大影響，使爆炸上 限急劇下降。限急劇下降。 水等雜質(zhì)對(duì)其反應(yīng)影響很大水等雜質(zhì)對(duì)其反應(yīng)影響很大。如果無水，干燥的氯沒有。如果無水，干燥的氯沒有 氧化功能；干燥的空氣不能氧化鈉或磷；干燥的氫氧混氧化功能；干燥的空氣不能氧化鈉或磷；干燥的氫氧混 合物在合物在1000100

52、0下也不會(huì)產(chǎn)生爆炸。少量的水會(huì)急劇加下也不會(huì)產(chǎn)生爆炸。少量的水會(huì)急劇加 速臭氧、氯氧化物等物質(zhì)的分解。少量的硫化氫會(huì)大大速臭氧、氯氧化物等物質(zhì)的分解。少量的硫化氫會(huì)大大 降低水煤氣及其混合物的燃點(diǎn)，加速其爆炸。降低水煤氣及其混合物的燃點(diǎn)，加速其爆炸。 1.6 爆炸爆炸極限極限 實(shí)驗(yàn)管徑和材質(zhì)的影響實(shí)驗(yàn)管徑和材質(zhì)的影響 管徑管徑/mm爆炸極限爆炸極限 / % 火焰向下傳播火焰向下傳播 火焰水平傳播火焰水平傳播 火焰向上傳播火焰向上傳播 255.80-13.206.20-12.906.30-12.80 505.40-14.255.65-13.956.12-13.25 755.35-14.855.4

53、-13.955.95-13.35 甲烷甲烷/ /空氣混合物的爆炸極限實(shí)驗(yàn)結(jié)果空氣混合物的爆炸極限實(shí)驗(yàn)結(jié)果 現(xiàn)在現(xiàn)在經(jīng)常利用密閉管道或球形容器進(jìn)行爆炸極限實(shí)驗(yàn)，經(jīng)常利用密閉管道或球形容器進(jìn)行爆炸極限實(shí)驗(yàn)， 判別是否發(fā)生爆炸的依據(jù)是觀測(cè)到火焰或壓力達(dá)到判別是否發(fā)生爆炸的依據(jù)是觀測(cè)到火焰或壓力達(dá)到 200mmHg(26.66kPa)200mmHg(26.66kPa)。 1.6 爆炸爆炸極限極限 點(diǎn)火能量的影響點(diǎn)火能量的影響 氣體氣體 體積分體積分 數(shù)數(shù)/% 能量能量/ mJ氣體氣體 體積分體積分 數(shù)數(shù)/% 能量能量/mJ 甲烷甲烷8.500.280氧化氧化丙烯丙烯4.970.190 乙烷乙烷4.02

54、0.031甲醇甲醇12.240.215 丁烷丁烷3.420.380乙醛乙醛7.720.376 乙烯乙烯6.520.016丙酮丙酮4.871.15 丙烯丙烯4.440.282苯苯2.710.550 乙炔乙炔7.730.020甲苯甲苯2.272.50 甲基乙炔甲基乙炔4.970.152氨氨21.80.77 丁二烯丁二烯3.670.170氧氧29.20.019 環(huán)氧乙烷環(huán)氧乙烷7.720.105二硫化碳二硫化碳6.520.015 6 10 J/mol 6 10 J/mol 部分氣體的最小引爆能量部分氣體的最小引爆能量 1.6 爆炸爆炸極限極限 1.6.2 1.6.2 爆炸極限的計(jì)算爆炸極限的計(jì)算 單

55、一單一燃料在空氣中的爆炸極限的燃料在空氣中的爆炸極限的估算估算 （1 1）若燃料完全燃燒所需的氧原子數(shù)為）若燃料完全燃燒所需的氧原子數(shù)為n n，則以可燃?xì)怏w，則以可燃?xì)怏w 摩爾分?jǐn)?shù)表示的爆炸極限為摩爾分?jǐn)?shù)表示的爆炸極限為 4 4.774 1 4.77(1) 1 U L y n y n （2）依據(jù)燃料的化學(xué)計(jì)量濃度估算）依據(jù)燃料的化學(xué)計(jì)量濃度估算 4.8 0.55 Ust Lst yy yy 1.6 爆炸爆炸極限極限 （3）根據(jù)燃料閃點(diǎn)進(jìn)行）根據(jù)燃料閃點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算計(jì)算 s L p y p （4）爆炸上限與爆炸下限之間近似）爆炸上限與爆炸下限之間近似關(guān)系關(guān)系 6.5 100% UL yy 燃料閃點(diǎn)下

56、的飽和蒸氣壓燃料閃點(diǎn)下的飽和蒸氣壓 為總壓為總壓 s p p 1.6 爆炸爆炸極限極限 （5 5）對(duì)于有機(jī)物）對(duì)于有機(jī)物C Cn nHHm mO Op p，可利用標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱進(jìn)行估算，可利用標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱進(jìn)行估算 對(duì)于有機(jī)物對(duì)于有機(jī)物C Cn nH Hm mO Op pN Nq q ( (包括胺類、硝基化合物、腈類及 包括胺類、硝基化合物、腈類及 含氮雜環(huán)化合物等含氮雜環(huán)化合物等) )，可利用標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱，可利用標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱進(jìn)行估算進(jìn)行估算 46 100% L y Q 50 100% L y Q QQ為有機(jī)物標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為有機(jī)物標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱，kJ/molkJ/mol，以以若若難難以查到燃燒熱時(shí)以查到燃燒熱時(shí)

57、 650200(kJ/mol)QCX C C為燃料分子中為燃料分子中C C原子總數(shù)原子總數(shù)；X X為為結(jié)構(gòu)參數(shù)，由有機(jī)物官能結(jié)構(gòu)參數(shù)，由有機(jī)物官能 團(tuán)結(jié)構(gòu)確定團(tuán)結(jié)構(gòu)確定 2.4 2.4 爆炸極限的計(jì)算爆炸極限的計(jì)算 有機(jī)物官能團(tuán)結(jié)構(gòu)參數(shù)有機(jī)物官能團(tuán)結(jié)構(gòu)參數(shù)X取值取值 1.6 爆炸爆炸極限極限 （6 6）利用）利用1mol1mol有機(jī)可燃?xì)怏w按化學(xué)計(jì)量濃度燃燒有機(jī)可燃?xì)怏w按化學(xué)計(jì)量濃度燃燒 所需的氧氣摩爾數(shù)所需的氧氣摩爾數(shù) 進(jìn)行進(jìn)行計(jì)算計(jì)算 1 4.7721 L cc y y 1 4.77/3 1 U cc y y cc y 1.6 爆炸爆炸極限極限 多種多種可燃?xì)怏w混合物在空氣中的爆炸極限的估

58、算可燃?xì)怏w混合物在空氣中的爆炸極限的估算 （1 1）在已知各組分在空氣中爆炸極限的情況下，根據(jù)）在已知各組分在空氣中爆炸極限的情況下，根據(jù) 理理- -查德里查德里(Le Chatelier)(Le Chatelier)法則進(jìn)行計(jì)算法則進(jìn)行計(jì)算 1 1 L i i Li U i i Ui y y y y y y y yi i 是組分是組分i i的摩爾分?jǐn)?shù)的摩爾分?jǐn)?shù) y yLi Li是組分 是組分i i的爆炸下限的爆炸下限 y yUi Ui是組分 是組分i i的爆炸上限的爆炸上限 1.6 爆炸爆炸極限極限 （2 2）利用）利用1mol1mol有機(jī)可燃?xì)怏w完全燃燒所需的氧氣摩爾有機(jī)可燃?xì)怏w完全燃燒所

59、需的氧氣摩爾 數(shù)數(shù) 進(jìn)行計(jì)算進(jìn)行計(jì)算cc y 假設(shè)一種由假設(shè)一種由n n種有機(jī)可燃?xì)怏w組成的混合氣體，其各種有機(jī)可燃?xì)怏w組成的混合氣體，其各 組分的體積百分?jǐn)?shù)分別為組分的體積百分?jǐn)?shù)分別為y yi i(i=1,2,n)(i=1,2,n)，各組分完全燃，各組分完全燃 燒所需要的氧氣系數(shù)分別為燒所需要的氧氣系數(shù)分別為y ycci cci(i=1,2,n) (i=1,2,n) ，則，則1mol1mol 體積的混合氣體處于爆炸極限時(shí)所需的氧氣摩爾數(shù)應(yīng)當(dāng)體積的混合氣體處于爆炸極限時(shí)所需的氧氣摩爾數(shù)應(yīng)當(dāng) 為各組分處于爆炸極限時(shí)所需的氧氣摩爾數(shù)之和為各組分處于爆炸極限時(shí)所需的氧氣摩爾數(shù)之和 1 n ccicc

60、i i yy y 1 4.7721 L cc y y 1 4.77/3 1 U cc y y 1.6 爆炸爆炸極限極限 當(dāng)只有兩個(gè)可燃組分時(shí)，爆炸極限可用三角形表示當(dāng)只有兩個(gè)可燃組分時(shí)，爆炸極限可用三角形表示 應(yīng)用時(shí)，應(yīng)用時(shí)，過組分過組分A A所所 占比例點(diǎn)作與占比例點(diǎn)作與B B線平行線平行 的線；同理，過組分的線；同理，過組分B B 所占比例點(diǎn)作與所占比例點(diǎn)作與A A線平線平 行的線，兩者的交點(diǎn)就行的線，兩者的交點(diǎn)就 是世紀(jì)所處位置，從而是世紀(jì)所處位置，從而 可以判別是否處于爆炸可以判別是否處于爆炸 極限之內(nèi)極限之內(nèi)。 爆炸下限爆炸下限爆炸下限爆炸下限 1.6 爆炸爆炸極限極限 可可燃?xì)怏w與