1.爆炸
物质自一种状态骤然转变成另一种状态,并在瞬间释放出大量的能量,同时产生巨大声响的现象称为爆炸。爆炸可分为物理性爆炸和化学性爆炸两种。
(1)物理性爆炸 这种爆炸是由物理变化引起的。爆炸原因往往是由于容器内部介质的压力超过了容器所能承受的强度,致使容器破裂,内部介质在瞬间膨胀,并以高速度释放出内在能量。物质在发生物理性爆炸前后的成分和性质均不改变。储罐或钢瓶内的液化石油气受到高温而引起爆炸、锅炉超压爆炸等都属于物理性爆炸。
(2)化学性爆炸 这种爆炸是由于物质发生极迅速的化学反应,产生高温、高压而引起的爆炸。当储罐或钢瓶破裂时,内部的液化石油气迅即蒸发、膨胀,并与周围的空气相混合,形成可燃性混合气体,一旦遇到火源,便立即发生化学性爆炸。其实质是高速度的燃烧,从而产生出大量的高温燃气向四周扩散,并引起附近的可燃物质燃烧。化学性爆炸常常与火灾同时发生。物质在发生化学性爆炸前后的成分和性质均发生了根本的变化。
2.爆炸极限
可燃性气体与空气组成的混合物,并不是在任何比例下都可以燃烧或爆炸的,而是具有一定的数量比例,且因条件的变化而改变。由实验得知,当混合物中可燃气体含量接近于理论上完全燃烧所需要的量时,燃烧最快、最剧烈。若含量减少或增加,火焰燃烧速度则降低,当浓度低于或高于某一限度值时,却不再燃烧和爆炸。
可燃气体与空气的混合物遇到火源能够发生爆炸燃烧的浓度范围称为爆炸浓度极限,爆炸燃烧的最低浓度称为爆炸浓度下限,最高浓度称为爆炸浓度上限。爆炸极限一般用可燃气体在混合物中的体积分数来表示。液化石油气各组分的爆炸极限见表2-18。
表2-18 液化石油气各组分的爆炸极限(体积分数)
可燃物质在空气中的浓度低于爆炸浓度下限时,由于可燃物质量不足,空气过剩,不发生爆炸燃烧。当可燃物质在空气中的浓度高于爆炸上限时,可燃物质过剩,空气不足,也不发生爆炸。但是,若可燃物质的浓度高于爆炸上限,无论以什么方式或原因补充空气,则又进入爆炸范围,隐藏有爆炸燃烧的潜在危险。
(1)影响爆炸极限的因素
爆炸极限不是一个固定值,它随着一些因素的变化而改变。影响爆炸极限的主要因素有以下几点。
① 原始温度。爆炸性混合物的原始温度越高,则爆炸极限范围越宽,即爆炸下限降低而爆炸上限增高。这是因为系统温度升高,其分子内能增加,使原来不燃的混合物成为可燃、可爆物质,所以温度升高使爆炸危险性增大。
② 原始压力。混合物的原始压力对爆炸极限有很大的影响,在压力增加的情况下,其爆炸极限的变化是很复杂的。一般情况下压力增大,爆炸极限扩大,压力降低,则爆炸极限范围缩小。这是因为系统压力增高,其分子间距更为接近,碰撞率增大,因而使燃烧的最初反应和反应进行更为容易。
③ 惰性介质。若混合物中所含惰性气体的百分数增加,爆炸极限的范围缩小,安全性提高。惰性气体的浓度提高到一定数量后可使混合物不发生爆炸。
④ 充装容器的材质、尺寸等,对物质爆炸极限均有影响。实验证明,容器或管道直径越小,爆炸极限范围就越小。
除上述因素外,火花的能量、热量交换表面的面积、火源和混合物的接触时间等,对爆炸极限均有影响。
(2)爆炸浓度极限的实用意义
① 评定气体或液体蒸气的火灾危险性大小。可燃气体或液体蒸气的爆炸下限越低,爆炸范围越大,则火灾危险性越大。例如,汽油的爆炸极限为1.7%~7.2%,液化石油气的爆炸极限为1.5%~9.5%,氨气的爆炸极限为15%~27%,火灾危险性的顺序则为:液化石油气>汽油>氨气。
② 爆炸浓度极限是划分可燃气体等级的依据。爆炸浓度下限低于10%的可燃气体属于一级可燃气体,爆炸浓度下限高于10%的可燃气体属于二级可燃气体。如液化石油气属一级可燃气体,氨气属二级可燃气体。
③ 爆炸浓度极限是评定气体生产、储存火灾危险性类别,选择电气设备的依据。