爆炸與防爆：影響爆炸極限的因素（3）
發(fā)布時間：2010-01-14 共1頁
1 可燃?xì)怏w
1.1 混合系的組分不同，爆炸極限也不同。
1.2 同一混合系，由于初始溫度、系統(tǒng)壓力、惰性介質(zhì)含量、混合系存在空間及器壁材質(zhì)以及點(diǎn)火能量的大小等都能使爆炸極限發(fā)生變化。
a.溫度影響
因為化學(xué)反應(yīng)與溫度有很大的關(guān)系，所以，爆炸極限數(shù)據(jù)必定與混合物規(guī)定的初始溫度有關(guān)。初始溫度越高，引起的反應(yīng)越容易傳播。一般規(guī)律是，混合系原始溫度升高，則爆炸極限范圍增大即下限降低，上限增高。但是，目前，還沒有大量的系統(tǒng)實(shí)驗結(jié)果。因為系統(tǒng)溫度升高，分子內(nèi)能增加，使原來不燃的混合物成為可燃、可爆系統(tǒng)。
b.壓力影響
系統(tǒng)壓力增高，爆炸極限范圍也擴(kuò)大，明顯體現(xiàn)在爆炸上限的提高。這是由于壓力升高，使分子間的距離更為接近，碰撞幾率增高，使燃燒反應(yīng)更容易進(jìn)行，爆炸極限范圍擴(kuò)大，特別是爆炸上限明顯提高。壓力減小，則爆炸極限范圍縮小，當(dāng)壓力降至一定值時，其上限與下限重合，此時的壓力稱為為混合系的臨界壓力，低于臨界壓力，系統(tǒng)不爆炸。
c.惰性氣體含量影響
混合系中惰性氣體量增加，爆炸極限范圍縮小，惰性氣體濃度提高到某一數(shù)值時，混合系就不能爆炸。
惰性氣體種類不同，對爆炸極限的影響也不同。以汽油為例，其爆炸極限范圍按氮?dú)狻⑷紵龔U氣、二氧化碳、氟利昂21、氟利昂12、氟利昂11順序依次縮小。
d.容器、管徑影響
容器、管子直徑越小，則爆炸范圍越小，當(dāng)管徑小到一定程度時，單位體積火焰所對應(yīng)的固體冷卻表面散發(fā)出的熱量就會大于產(chǎn)生的熱量，火焰便會中斷熄滅。火焰不能傳播的最大管徑稱為臨界直徑。
容器材料也有很大影響，如氫和氟在玻璃器皿中混合，即使在液態(tài)空氣溫度下，置于黑暗處仍可發(fā)生爆炸，而在銀器中，在一般溫度下才能發(fā)生爆炸反應(yīng)。
e.點(diǎn)火強(qiáng)度影響
點(diǎn)火能的強(qiáng)度高，燃燒自發(fā)傳播的濃度范圍也就越寬。尤其是爆炸上限向可燃?xì)夂枯^高的方向移動。如甲烷在100V電壓、1A電流火花作用下，無論何種混合比例情況均不爆炸；若電流增加到2A，其爆炸極限為5.9%-13.6%；電流上繁榮昌盛到3A時，其爆炸極限為5.85%-14.8%。
f.干濕度影響
通常可燃?xì)馀c空氣混合物的相對濕度對于爆炸寬度影響雖小，但在極度干燥時，爆炸范圍寬度為最大。
g.熱表面、接觸時間的影響
熱表面的面積大，點(diǎn)火源與混合物的接觸時間長等都會使爆炸極限擴(kuò)大。
h.除此之外，混合系統(tǒng)接觸的封閉外殼的材質(zhì)、機(jī)械雜質(zhì)、光照、表面活性物質(zhì)等都可能影響到爆炸極限范圍。
i.可燃?xì)怏w的爆炸上限和氧與氮在空氣中的比例幾乎無關(guān)。因為氧和氮的比熱相近，燃燒熱傳遞到這兩種氣體都會導(dǎo)致相同的燃燒溫度，所以，混俁氣體一旦被點(diǎn)燃，過剩的氧是否被氮所取代，無關(guān)緊要。
j.在生產(chǎn)實(shí)踐中，爆炸上限與空氣中的氧含量有很大的關(guān)系。這是由于可燃?xì)饣蚩扇颊魵膺^剩，也就是氧氣不足所致
2 可燃蒸氣
a.可燃蒸氣的爆炸極限是由可燃液體產(chǎn)生的蒸氣濃度決定的。對于可燃液體而言，爆炸下限對應(yīng)的閃點(diǎn)溫度又可以稱為爆炸下限溫度，爆炸上限濃度對應(yīng)的液體溫度又可以稱為爆炸上限溫度。
b.可燃蒸氣的爆炸上限和氧與氮在空氣中的比例幾乎無關(guān)。原因與上述2.1.2i一樣。
c.爆炸上限與空氣中的氧含量有很大的關(guān)系。原因也是由于氧氣不足致使可燃?xì)饣蚩扇颊魵膺^剩。
3 可燃粉塵
3.1 可燃粉塵爆炸機(jī)理
粉塵爆炸是因其粒子表面氧化而發(fā)生的。其爆炸過程如下：
粒子表面接受熱能時，表面溫度上升；粒子表面的分子產(chǎn)生熱分解或干餾作用成為氣體排放在粒子周圍；該氣體同空氣混合成為爆炸性混合氣體，發(fā)火產(chǎn)生火焰；這種火焰產(chǎn)生的熱，進(jìn)一步促進(jìn)粉末的分解不斷成為氣相，放出可燃?xì)怏w與空氣混合而發(fā)火、傳播。
3.2 粉塵爆炸極限受以下因素影響
（1）粒度 粉塵爆炸下限受粒度的影響很大，粒度越高（粒徑越小）爆炸下限越低。
（2）水分 含塵空氣有水分存在時，爆炸下限提高，甚至失去爆炸性。欲使產(chǎn)品成為不爆炸的混合物，至少使其含50%的水。
（3）氧的濃度 粉塵與氣體的混合物中，氧氣濃度增加將導(dǎo)致爆炸下限降低。
（4）點(diǎn)燃源 粉塵爆炸下限受點(diǎn)燃源溫度、表面狀態(tài)的影響。溫度高、表面積大的點(diǎn)燃源，可使粉塵爆炸下限降低。
4 對爆炸極限的正確認(rèn)識
以上敘述表明，決不可把爆炸特性值看作是物理常數(shù)。而在實(shí)際工作中，卻有很多人把其當(dāng)作一個常數(shù)，這對處理實(shí)際工作中遇到的特殊情況有很大的危害。這些值與測定時所采用的方法有很大的關(guān)系。正因如此，同一種氣體，其爆炸極限數(shù)值在國內(nèi)、國外權(quán)威部門發(fā)布的數(shù)據(jù)也是有所不同。
但是，這些數(shù)值由于本身差別并不大，而在進(jìn)行氣體監(jiān)測報警時，更是取其爆炸下限的10%進(jìn)行報警，因此，差別就更加微小，一般情況下不影響正常使用，但是，作為一個管理者而言，應(yīng)該知道這個數(shù)值的來源，并根據(jù)自己的實(shí)際情況予以科學(xué)掌握使用，特別是在特殊情況下，比如熱表面的面積大、點(diǎn)火源與混合物的接觸時間長的情況下，就應(yīng)該充分考慮到爆炸極限的擴(kuò)大。如果一成不變，死搬教條，就易引發(fā)事故，影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。
1.1 混合系的組分不同，爆炸極限也不同。
1.2 同一混合系，由于初始溫度、系統(tǒng)壓力、惰性介質(zhì)含量、混合系存在空間及器壁材質(zhì)以及點(diǎn)火能量的大小等都能使爆炸極限發(fā)生變化。
a.溫度影響
因為化學(xué)反應(yīng)與溫度有很大的關(guān)系，所以，爆炸極限數(shù)據(jù)必定與混合物規(guī)定的初始溫度有關(guān)。初始溫度越高，引起的反應(yīng)越容易傳播。一般規(guī)律是，混合系原始溫度升高，則爆炸極限范圍增大即下限降低，上限增高。但是，目前，還沒有大量的系統(tǒng)實(shí)驗結(jié)果。因為系統(tǒng)溫度升高，分子內(nèi)能增加，使原來不燃的混合物成為可燃、可爆系統(tǒng)。
b.壓力影響
系統(tǒng)壓力增高，爆炸極限范圍也擴(kuò)大，明顯體現(xiàn)在爆炸上限的提高。這是由于壓力升高，使分子間的距離更為接近，碰撞幾率增高，使燃燒反應(yīng)更容易進(jìn)行，爆炸極限范圍擴(kuò)大，特別是爆炸上限明顯提高。壓力減小，則爆炸極限范圍縮小，當(dāng)壓力降至一定值時，其上限與下限重合，此時的壓力稱為為混合系的臨界壓力，低于臨界壓力，系統(tǒng)不爆炸。
c.惰性氣體含量影響
混合系中惰性氣體量增加，爆炸極限范圍縮小，惰性氣體濃度提高到某一數(shù)值時，混合系就不能爆炸。
惰性氣體種類不同，對爆炸極限的影響也不同。以汽油為例，其爆炸極限范圍按氮?dú)狻⑷紵龔U氣、二氧化碳、氟利昂21、氟利昂12、氟利昂11順序依次縮小。
d.容器、管徑影響
容器、管子直徑越小，則爆炸范圍越小，當(dāng)管徑小到一定程度時，單位體積火焰所對應(yīng)的固體冷卻表面散發(fā)出的熱量就會大于產(chǎn)生的熱量，火焰便會中斷熄滅。火焰不能傳播的最大管徑稱為臨界直徑。
容器材料也有很大影響，如氫和氟在玻璃器皿中混合，即使在液態(tài)空氣溫度下，置于黑暗處仍可發(fā)生爆炸，而在銀器中，在一般溫度下才能發(fā)生爆炸反應(yīng)。
e.點(diǎn)火強(qiáng)度影響
點(diǎn)火能的強(qiáng)度高，燃燒自發(fā)傳播的濃度范圍也就越寬。尤其是爆炸上限向可燃?xì)夂枯^高的方向移動。如甲烷在100V電壓、1A電流火花作用下，無論何種混合比例情況均不爆炸；若電流增加到2A，其爆炸極限為5.9%-13.6%；電流上繁榮昌盛到3A時，其爆炸極限為5.85%-14.8%。
f.干濕度影響
通常可燃?xì)馀c空氣混合物的相對濕度對于爆炸寬度影響雖小，但在極度干燥時，爆炸范圍寬度為最大。
g.熱表面、接觸時間的影響
熱表面的面積大，點(diǎn)火源與混合物的接觸時間長等都會使爆炸極限擴(kuò)大。
h.除此之外，混合系統(tǒng)接觸的封閉外殼的材質(zhì)、機(jī)械雜質(zhì)、光照、表面活性物質(zhì)等都可能影響到爆炸極限范圍。
i.可燃?xì)怏w的爆炸上限和氧與氮在空氣中的比例幾乎無關(guān)。因為氧和氮的比熱相近，燃燒熱傳遞到這兩種氣體都會導(dǎo)致相同的燃燒溫度，所以，混俁氣體一旦被點(diǎn)燃，過剩的氧是否被氮所取代，無關(guān)緊要。
j.在生產(chǎn)實(shí)踐中，爆炸上限與空氣中的氧含量有很大的關(guān)系。這是由于可燃?xì)饣蚩扇颊魵膺^剩，也就是氧氣不足所致
2 可燃蒸氣
a.可燃蒸氣的爆炸極限是由可燃液體產(chǎn)生的蒸氣濃度決定的。對于可燃液體而言，爆炸下限對應(yīng)的閃點(diǎn)溫度又可以稱為爆炸下限溫度，爆炸上限濃度對應(yīng)的液體溫度又可以稱為爆炸上限溫度。
b.可燃蒸氣的爆炸上限和氧與氮在空氣中的比例幾乎無關(guān)。原因與上述2.1.2i一樣。
c.爆炸上限與空氣中的氧含量有很大的關(guān)系。原因也是由于氧氣不足致使可燃?xì)饣蚩扇颊魵膺^剩。
3 可燃粉塵
3.1 可燃粉塵爆炸機(jī)理
粉塵爆炸是因其粒子表面氧化而發(fā)生的。其爆炸過程如下：
粒子表面接受熱能時，表面溫度上升；粒子表面的分子產(chǎn)生熱分解或干餾作用成為氣體排放在粒子周圍；該氣體同空氣混合成為爆炸性混合氣體，發(fā)火產(chǎn)生火焰；這種火焰產(chǎn)生的熱，進(jìn)一步促進(jìn)粉末的分解不斷成為氣相，放出可燃?xì)怏w與空氣混合而發(fā)火、傳播。
3.2 粉塵爆炸極限受以下因素影響
（1）粒度 粉塵爆炸下限受粒度的影響很大，粒度越高（粒徑越小）爆炸下限越低。
（2）水分 含塵空氣有水分存在時，爆炸下限提高，甚至失去爆炸性。欲使產(chǎn)品成為不爆炸的混合物，至少使其含50%的水。
（3）氧的濃度 粉塵與氣體的混合物中，氧氣濃度增加將導(dǎo)致爆炸下限降低。
（4）點(diǎn)燃源 粉塵爆炸下限受點(diǎn)燃源溫度、表面狀態(tài)的影響。溫度高、表面積大的點(diǎn)燃源，可使粉塵爆炸下限降低。
4 對爆炸極限的正確認(rèn)識
以上敘述表明，決不可把爆炸特性值看作是物理常數(shù)。而在實(shí)際工作中，卻有很多人把其當(dāng)作一個常數(shù)，這對處理實(shí)際工作中遇到的特殊情況有很大的危害。這些值與測定時所采用的方法有很大的關(guān)系。正因如此，同一種氣體，其爆炸極限數(shù)值在國內(nèi)、國外權(quán)威部門發(fā)布的數(shù)據(jù)也是有所不同。
但是，這些數(shù)值由于本身差別并不大，而在進(jìn)行氣體監(jiān)測報警時，更是取其爆炸下限的10%進(jìn)行報警，因此，差別就更加微小，一般情況下不影響正常使用，但是，作為一個管理者而言，應(yīng)該知道這個數(shù)值的來源，并根據(jù)自己的實(shí)際情況予以科學(xué)掌握使用，特別是在特殊情況下，比如熱表面的面積大、點(diǎn)火源與混合物的接觸時間長的情況下，就應(yīng)該充分考慮到爆炸極限的擴(kuò)大。如果一成不變，死搬教條，就易引發(fā)事故，影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。
