?；坊A(chǔ)知識

1、危險(xiǎn)化學(xué)品安全基礎(chǔ)知識,2024/3/17,2,主要介紹內(nèi)容,燃燒三要素物質(zhì)燃燒過程液體的閃燃與閃點(diǎn)爆炸、爆炸極限粉塵爆炸,2024/3/17,3,燃燒本質(zhì)和燃燒三要素,一、燃燒定義和特征 所謂燃燒，是指可燃物與氧化劑作用發(fā)生的氧化還原放熱反應(yīng)，通常伴有火焰、發(fā)光和（或）發(fā)煙的現(xiàn)象。燃燒屬于氧化還原反應(yīng)，但氧化還原反應(yīng)不一定是燃燒。,,,,,2024/3/17,4,燃燒的特征,燃燒有三個(gè)基本特征：①是一種劇烈的氧化還原

2、反應(yīng)，生成新物質(zhì)；②放出大量的熱量；③發(fā)光（或煙）。,,,,,2024/3/17,5,二、燃燒三要素,是防范火災(zāi)和滅火的基礎(chǔ)知識,注意：著火的發(fā)生和持續(xù)，不僅僅是需要都有，而是要保持在一定范圍內(nèi)，不符合比例要求也不能發(fā)生或持續(xù)。,2024/3/17,6,三、燃燒的充分條件,1、可燃物和助燃物具有適當(dāng)?shù)臐舛群捅壤?A、少量液化氣泄漏不能被點(diǎn)燃，濃度達(dá)不到爆炸極限，如天然氣濃度低于5%。 B、氧氣濃度低于14%

3、時(shí)，燃著的木塊也會自行熄滅。2、點(diǎn)火源的能量足夠。 物質(zhì)都有各自不同的點(diǎn)火能，點(diǎn)火源能量低于點(diǎn)火能則不能著火。有些物質(zhì)點(diǎn)火能低，容易被點(diǎn)燃，相反，點(diǎn)或能高的物質(zhì)不易被點(diǎn)燃。,,,,,2024/3/17,7,在有化工原料（如：苯系物、氫氣、乙炔、丙酮、汽油）的場所，人體靜電火花就能夠引發(fā)火災(zāi)或爆炸，但靜電不可能引起木材著火。電火花的能量比靜電火花大的多，有其引發(fā)的礦山、工廠、住宅、辦公室、宿舍的火災(zāi)事例很多。電焊渣

4、溫度達(dá)1200℃，一個(gè)電焊渣不能引發(fā)木材火災(zāi)，但大量電焊渣就能夠引燃，因?yàn)槠淠芰靠偭看蟆?,,,,2024/3/17,8,根據(jù)著火三角形，可以提出以下防火方法：1．控制可燃物 在可能的情況下，用難燃或不燃材料代替易燃材料；對工廠存在可燃?xì)怏w或蒸氣的地方，保證密封避免泄漏，也可采取通風(fēng)換氣的方法；在森林中采用防火隔離林等。2．隔絕空氣 涉及易燃易爆物質(zhì)的生產(chǎn)過程，應(yīng)在密閉設(shè)備中進(jìn)行；對有異常危險(xiǎn)的，要充入惰性介質(zhì)（如

5、氮?dú)?、二氧化碳等）保護(hù)；隔絕空氣儲存某些物質(zhì)等。3．消除點(diǎn)火源 在易產(chǎn)生可燃性氣體的場所，禁止一切引火源的產(chǎn)生和存在，如采用防爆電氣、安裝防雷裝置、減少靜電產(chǎn)生量并泄放靜電電荷等。,,,,,2024/3/17,9,根據(jù)燃燒三要素，可以得出以下滅火方法： 1．隔離法 將尚未燃燒的可燃物移走，使其與正在燃燒的可燃物分開；斷絕可燃物來源等，燃燒區(qū)得不到足夠的可燃物就會熄火。 2．窒息法 用不燃或難燃物

6、捂住燃燒物表面；用水蒸氣或惰性氣體灌注著火的容器；密閉起火的建筑物的孔洞等，使燃燒區(qū)得不到足夠的氧氣而熄火。 3．冷卻法 用水等降低燃燒區(qū)的溫度，當(dāng)其低于可燃物的燃點(diǎn)時(shí)，燃燒就會停止。,,,,,2024/3/17,10,燃燒過程 可燃物質(zhì)狀態(tài)不同，燃燒過程也不同。,2024/3/17,11,閃燃與閃點(diǎn),液體揮發(fā)速度與溫度直接相關(guān)在一定溫度下，靠近液面處，或者是一個(gè)小的有限空間，蒸氣濃度能達(dá)到平衡狀態(tài)平衡狀

7、態(tài)下，蒸氣濃度固定不變溫度低時(shí)，蒸氣濃度低于爆炸下限溫度太高時(shí)，蒸氣濃度高于爆炸上限,,,,,2024/3/17,12,隨著液體溫度升高，蒸氣分子濃度增大，當(dāng)蒸氣分子濃度增大到爆炸下限時(shí)，蒸氣與空氣的混合氣體遇火源就能閃出火花，但隨即熄滅。這種在可燃液體的上方，蒸氣與空氣的混合氣體遇火源發(fā)生的一閃即滅的瞬間燃燒現(xiàn)象稱為閃燃。在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件下，液體表面能夠產(chǎn)生閃燃的最低溫度稱為閃點(diǎn)。液體溫度高于閃點(diǎn)溫度時(shí)，一旦點(diǎn)燃就不會再自行熄

8、滅，燃燒能夠持續(xù)。,,,,,2024/3/17,13,閃點(diǎn)分為開杯閃點(diǎn)和閉杯閃點(diǎn)采用開杯式閃點(diǎn)測定儀時(shí)，由于氣相空間不能象閉杯式閃點(diǎn)測定儀那樣產(chǎn)生飽和蒸氣一空氣混合物，所以測得的閃點(diǎn)要大于采用后者測得的閃點(diǎn)。開杯式閃點(diǎn)測定儀一般適用于測定閃點(diǎn)高于100℃的液體。閉杯式閃點(diǎn)測定儀適用于閃點(diǎn)低于100℃的液體。,,,,,2024/3/17,14,閃點(diǎn)是表征可燃液體火災(zāi)危險(xiǎn)程度的重要參數(shù)； 可燃液體的溫度高于其閃點(diǎn)時(shí)，隨時(shí)都有被火

9、點(diǎn)燃的危險(xiǎn)。 閃點(diǎn)是液體的特性參數(shù)，但硫、萘和樟腦等固體在室溫或略高于室溫的條件下即能揮發(fā)或升華，在周圍的空氣中的濃度達(dá)到閃燃的濃度，所以也有閃點(diǎn)。,,,,,2024/3/17,15,爆炸現(xiàn)象及其特征,一、爆炸的概念及其特征 二、爆炸的分類 三、化工行業(yè)中常見的幾種爆炸類型,,,,,2024/3/17,16,一、爆炸的概念及其特征,爆炸是指物質(zhì)的狀態(tài)和存在形式發(fā)生突變，在瞬間釋放出大量的能量，形成空氣沖擊波，可使周圍物質(zhì)受到強(qiáng)烈的

10、沖擊，同時(shí)伴隨有聲或光效應(yīng)的現(xiàn)象。注意：物理爆炸沒有發(fā)光和煙霧現(xiàn)象。,,,,,2024/3/17,17,爆炸的一般特征,① 爆炸過程進(jìn)行得很快，一次爆炸在瞬間即完成；② 爆炸點(diǎn)附近瞬間壓力急劇上升；③ 發(fā)出或大或小的聲響；④ 爆炸點(diǎn)周圍的介質(zhì)發(fā)生震動或鄰近物體受到?jīng)_擊破壞。,,,,,2024/3/17,18,二、爆炸的分類,按照爆炸的性質(zhì)分類： 物理爆炸、化學(xué)爆炸、核爆炸；按照爆炸的傳播速度分類： 輕爆、

11、爆炸、爆轟；按爆炸反應(yīng)物質(zhì)分類： 氣相爆炸、凝相爆炸、混合相爆炸。,,,,,2024/3/17,19,（1）物理爆炸,物理爆炸過程是純粹的物理變化過程，爆炸前后系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)只發(fā)生狀態(tài)變化，化學(xué)組成及化學(xué)性質(zhì)均不發(fā)生變化的爆炸。 是由于內(nèi)部壓力增大，超過容器的承受能力的破裂，內(nèi)部壓縮的氣體瞬間釋放出能量。,,,,,2024/3/17,20,物理爆炸的例子,1、蒸汽鍋爐的爆炸2、氣瓶或壓力儲罐受熱超壓爆炸3、壓力管道腐蝕破裂爆

12、炸4、少量水急速汽化爆炸注意：物理爆炸泄漏的可燃?xì)怏w的二次爆炸不是物理爆炸。,,,,,2024/3/17,21,（2）核爆炸,原子核發(fā)生聚變或裂變反應(yīng)，瞬間放出巨大的能量而發(fā)生的爆炸為核爆炸。本書內(nèi)容不包括核爆炸。,,,,,2024/3/17,22,（3）化學(xué)爆炸,化學(xué)爆炸是由于急劇化學(xué)反應(yīng)造成的； 爆炸過程中產(chǎn)生大量新的高溫高壓氣體，氣體高速膨脹引起爆炸。 化學(xué)爆炸的主要特征——物質(zhì)的化學(xué)成分和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)爆炸后均發(fā)

13、生了質(zhì)的變化。,,,,,2024/3/17,23,按爆炸反應(yīng)物質(zhì)分類,① 純組元可燃?xì)怏w熱分解爆炸 ② 可燃?xì)怏w混合物爆炸 ③ 可燃粉塵爆炸 ④ 可燃液體霧滴爆炸 ⑤ 可燃蒸氣云爆炸,,,,,2024/3/17,24,三、化工行業(yè)中常見的幾種爆炸類型,1、簡單分解爆炸 2、復(fù)雜分解爆炸 3、爆炸性混合氣體爆炸 4、粉塵爆炸 5、熔鹽池爆炸 6、化學(xué)爆炸的三要素,,,,,2024/3/17,25,1、簡單分解爆炸,1、乙

14、炔銅、乙炔銀、疊氮化鉛、疊氮化銀 等的分解爆炸2、氣體的分解爆炸分解爆炸的條件是： （1）分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)； （2）存在火源或熱源； （3）系統(tǒng)初始壓力大于分解爆炸臨界壓力P。,,,,,2024/3/17,26,能夠發(fā)生分解爆炸的氣體包括：乙炔、乙烯、環(huán)氧乙烷、臭氧、聯(lián)氨、丙二烯、甲基乙炔、乙烯基乙炔、一氧化氮、二氧化氮、氰化氫、四氟乙烯等；當(dāng)氣體壓力超過某一壓力值時(shí)，受到觸發(fā)，即可分解，生成更多摩爾

15、的新氣體，同時(shí)放出熱量，一般說來，分解熱在80kJ/mol以上，當(dāng)壓力降至此值時(shí)，系統(tǒng)便不發(fā)生分解爆炸，這個(gè)壓力稱作該氣體分解爆炸的臨界壓力。,,,,,2024/3/17,27,為避免乙炔在高壓狀態(tài)分解爆炸，乙炔不是直接壓縮進(jìn)入鋼瓶，而是將乙炔氣充灌到以丙酮作為溶劑的瓶中。另外，乙炔瓶內(nèi)裝填料，將溶解于丙酮中的乙炔加以分割，進(jìn)一步減少爆炸的危險(xiǎn)。通常所說的溶解乙炔就是因此而來的。,,,,,2024/3/17,28,2、復(fù)雜分解爆炸,

16、主要指炸藥類的物質(zhì)的爆炸，其爆炸不需要氧氣，自身分解出大量的氣體，同時(shí)釋放出大量的熱量，局部壓力劇增。硝化甘油的爆炸反應(yīng)：,,,,,C3H5(ONO2)3——→3CO2↑+2.5H2O↑+1.5N2↑+0.25O2↑,引爆,2024/3/17,29,發(fā)生分解爆炸的化合物大都具有如下基團(tuán)結(jié)構(gòu)： —NO2 硝酸鹽類物質(zhì) —N＝N≡N 疊

17、氮化合物 —O—N＝C 雷酸鹽類物質(zhì) —ClO3 氯酸鹽類 NX3 氮鹵化物 —C≡C— 乙炔類物質(zhì) ＝N≡N 重氮類物質(zhì),,,,,2024/3/17,30,3、爆炸性

18、混合氣體爆炸,可燃?xì)怏w只有預(yù)先與空氣或氧氣等混合時(shí)才能爆炸；預(yù)混氣體從小孔中高速噴出時(shí)并點(diǎn)燃時(shí)，不爆炸；爆炸是不可控的整體快速燃燒過程；可燃?xì)怏w只在一定濃度范圍內(nèi)才爆炸，爆炸燃燒速度與濃度有關(guān)。,,,,,2024/3/17,31,圖3-1-1 混合物中可燃?xì)怏w含量與燃燒速度的關(guān)系,,,,,,2024/3/17,32,在化工生產(chǎn)中，可燃?xì)怏w或蒸氣從工藝裝置、設(shè)備管線、儲存容器泄漏到廠房中與空氣混合，或空氣滲入裝有這種氣體的設(shè)備中，

19、都可以形成爆炸性混合物，遇到火種，便會造成爆炸事故?；どa(chǎn)中所發(fā)生的爆炸事故，大都是爆炸性混合物的爆炸事故。 防止泄漏、通風(fēng)換氣、室外布置是主要的防范方法。,,,,,2024/3/17,33,5、熔鹽池爆炸,高溫的熔鹽、鐵塊、鋼水等與少量的水接觸的瞬間，水被氣化，體積急速膨脹，壓力驟然升高。氧化性的熔鹽與有機(jī)物接觸、混合，發(fā)生化學(xué)爆炸。少量空氣驟然受熱的膨脹爆炸。,,,,,2024/3/17,34,6、化學(xué)爆炸的三要素

20、,（1）反應(yīng)過程必須是放熱的 （2）反應(yīng)過程必須是高速的 （3）反應(yīng)過程必須有大量的氣體生成 混合氣體、粉塵的爆炸反應(yīng)速度都很快。煤與TNT炸藥相比，就是反應(yīng)速度的差別。,,,,,2024/3/17,35,1kg的煤塊或1kg的煤氣的燃燒熱都是29000kJ；煤塊完全燃燒需要10min，而煤氣與空氣的混合物只需0.2s就燃燒完全，所以煤氣很容易爆炸。炸藥TNT的反應(yīng)熱只有4184kJ，明顯低于煤炭的燃燒熱，但其爆炸時(shí)間只

21、有十萬分之一秒，分解出的氣體可被加熱到2000～3000℃，在不大的空間內(nèi)氣體壓力可達(dá)10～40000MPa。,,,,,2024/3/17,36,預(yù)混氣體的爆炸極限,一、爆炸極限及其機(jī)理 二、爆炸極限的影響因素 三、爆炸極限的測定 四、爆炸極限在消防中的應(yīng)用,,,,,2024/3/17,37,一、爆炸極限及其機(jī)理,定義：爆炸極限是可燃?xì)怏w、蒸氣或粉塵與空氣混合后，遇火會產(chǎn)生爆炸的最高或最低濃度?！獓覙?biāo)準(zhǔn)《消防術(shù)語》最低濃度—

22、—爆炸下限（LEL） 最高濃度——爆炸上限（UEL）,,,,,2024/3/17,38,一氧化碳與空氣構(gòu)成的混合物遇火源時(shí)的燃爆情況,,,,,2024/3/17,39,燃燒與爆炸之間沒有明顯的界限。同等的概念 爆炸極限 燃燒極限 燃爆極限液體在閃點(diǎn)溫度下形成的蒸氣濃度就是該液體爆炸極限的下限。 濃度高于上限時(shí)的混合氣體并不是完全安全的氣體 。,,,,,2024/3/17,40,機(jī)

23、理解釋,濃度低于下限時(shí)，體系內(nèi)含有過量的空氣，產(chǎn)生的熱量少，空氣的冷卻作用明顯，活化中心的銷毀數(shù)大于產(chǎn)生數(shù)，阻止了火焰的蔓延。當(dāng)濃度在上限以上時(shí)，含有過量的可燃性物質(zhì)，空氣（氧）不足，火焰也不能蔓延。,,,,,2024/3/17,41,二、爆炸極限的影響因素,（１）體系的初始溫度的影響 升溫：下限下降，上限上升 降溫：下限上升，上限下降,,,,,,,2024/3/17,42,（2）體系初始壓力的影響

24、,壓力增加，分子間距縮小，碰撞幾率增加，更容易被引燃，所以爆炸極限隨之加寬。,,,,,,圖3-2-1 甲烷爆炸極限隨壓力的變化關(guān)系,2024/3/17,43,（3）惰性介質(zhì)的影響,圖3-2-2 甲烷爆炸極限隨惰性氣體濃度的變化,,,,,,對下限影響小，對上限影響大。,2024/3/17,44,（4）容器直徑的影響,機(jī)理與對燃燒的影響相同 ——直徑小，利于散熱，不利升溫 ——直徑小，利于自由基銷毀燃燒與爆炸都不能傳播

25、的最大直徑稱為臨界直徑。,,,,,2024/3/17,45,（5）點(diǎn)火源能量大小的影響,能量小的點(diǎn)火源不能點(diǎn)燃的氣體，用強(qiáng)的點(diǎn)火源就可能點(diǎn)燃；在點(diǎn)火源強(qiáng)度較低的范圍內(nèi)成立；最小點(diǎn)火能都是指某一確定條件下，比如接近化學(xué)計(jì)量比例濃度；對電壓為100V，電流強(qiáng)度為1A的電火花，不能引爆任何濃度的甲烷，當(dāng)電流增加到2A時(shí)，爆炸極限為5.9%～13.6%，而當(dāng)增至3 A時(shí)為5.85%～14.8%。,,,,,2024/3/17,46,（6）點(diǎn)

26、火位置的影響,不同火焰?zhèn)鞑シ较驎r(shí)甲烷的爆炸極限火焰向上——5.35%～14.9%火焰向下——5.59%～13.5%火焰水平——5.40%～14.0%,,,,,2024/3/17,47,（7）混合氣體中含氧量的影響,通常給出的爆炸極限值是指在純粹空氣中的測定值；如果在空氣中引入惰性氣體，氧氣濃度自然降低；可燃?xì)怏w與純氧氣混合極限范圍寬；空氣可看成是在純氧中混入惰性氣體的混合氣體；惰性氣體占的比例越高，爆炸極限范圍自然越窄，

27、高到一定程度時(shí)，爆炸范圍消失。,,,,,2024/3/17,48,三、爆炸極限的測定,圖3-2-3 爆炸極限測定裝置1.循環(huán)泵；2.接水銀壓力計(jì)；3.電極；4.爆炸管；5.阻火網(wǎng)；6.接空氣；7.接試樣；8.接真空泵；9.排入大氣,,,,,長130cm，內(nèi)徑為5cm的硬質(zhì)玻璃爆炸管,2024/3/17,49,四、爆炸極限在消防中的應(yīng)用,（1）估計(jì)物質(zhì)的燃燒爆炸危險(xiǎn)性大小,,,,,,主要通過爆炸下限判定，其次是爆炸范圍。,2024/

28、3/17,50,（2）作為工廠設(shè)計(jì)的依據(jù) 確定建筑物的耐火等級、設(shè)計(jì)廠房的通風(fēng)系統(tǒng)、防爆電氣的選型、可燃?xì)怏w檢測報(bào)警值確定等，都需要知道所涉及到的燃爆氣體的爆炸極限。（3）作為制定安全生產(chǎn)操作規(guī)程的依據(jù),,,,,2024/3/17,51,爆炸極限的計(jì)算方法,一、爆炸極限數(shù)據(jù)的獲取方法 二、爆炸極限的計(jì)算方法 三、三元組分爆炸范圍圖,,,,,2024/3/17,52,一、爆炸極限數(shù)據(jù)的獲取方法,（1）查閱手冊或其他資料 查到的

29、只是純物質(zhì)的爆炸極限數(shù)據(jù)。（2）進(jìn)行測試 采用《空氣中可燃?xì)怏w爆炸極限測定方法》進(jìn)行實(shí)際測定，得到實(shí)際混合氣體的爆炸極限值。（3）進(jìn)行計(jì)算 利用現(xiàn)有的計(jì)算公式計(jì)算純物質(zhì)和多種可燃?xì)怏w組成的混合氣體的爆炸極限。計(jì)算混合氣體的爆炸極限更有實(shí)際意義。,,,,,2024/3/17,53,二、爆炸極限的計(jì)算方法,（1）根據(jù)閃點(diǎn)計(jì)算爆炸極限下限 （2）根據(jù)完全燃燒時(shí)化學(xué)計(jì)量濃度近似計(jì)算 （3）根據(jù)爆炸下限計(jì)算爆炸上限 （4）根據(jù)分子

30、中所含碳原子數(shù)估算爆炸極限 （5）多組分可燃性氣體混合物爆炸極限的計(jì)算（Le Chatelier公式） （6）可燃?xì)怏w和惰性氣體混合物的爆炸極限 （7）壓力下爆炸極限的計(jì)算,,,,,2024/3/17,54,（1）根據(jù)閃點(diǎn)計(jì)算爆炸極限下限,液體閃點(diǎn)溫度下，液面上平衡的蒸氣濃度就是液體的爆炸極限下限，蒸氣分壓與濃度成正比。,,,,,,L下——為爆炸下限，V%；p閃——為閃點(diǎn)下易燃液體的蒸氣壓，Pa；p總——為混合氣體的總壓，常壓

31、時(shí)為1.013×105Pa。,2024/3/17,55,（2）根據(jù)完全燃燒時(shí)化學(xué)計(jì)量濃度近似計(jì)算,C0——?dú)怏w在完全燃燒時(shí)的物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量濃度；no——一個(gè)氣體分子完全燃燒所需的氧分子（O2）數(shù)；0.21——空氣中氧氣的體積百分?jǐn)?shù)。 L下＝0.55C0,,,,,,2024/3/17,56,乙烷完全燃燒時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為：C2H6＋3.5O2—→2CO2＋3H2O所需氧分子數(shù)no =3.5，

32、所以爆炸下限為：L下＝0.55×5.66%＝3.11%,,,,,,2024/3/17,57,（3）根據(jù)爆炸下限計(jì)算爆炸上限,此法主要適用于鏈烷烴在空氣中爆炸上限的計(jì)算。,,,,,,,2024/3/17,58,（4）根據(jù)分子中所含碳原子數(shù)估算爆炸極限,適用于脂肪族烴類化合物 碳原子數(shù)越多，下限越低,,,,,,,2024/3/17,59,（5）多組分可燃性氣體混合物爆炸極限的計(jì)算（Le Chatelier公式）,Lm—

33、—混合氣體的爆炸極限（上限或下限），％；Li ——第i種組分的爆炸極限（上限或下限），％；Vi ——第i種組分在混合氣體中的摩爾分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)，％。 適用于只由可燃?xì)怏w組成的可燃混合氣體。,,,,,,2024/3/17,60,某天然氣的組成如下：甲烷80%（爆炸極限5.3%～15%）、乙烷15%（3.0%～16%）、丙烷4%（2.1%～9.5%）和丁烷1%（1.5%～8.5%），計(jì)算混合氣體爆炸極限。,,,,,,,2024/3/

34、17,61,（6）可燃?xì)怏w和惰性氣體混合物的爆炸極限,① Le Chatelier公式法 首先把每一種可燃?xì)怏w的百分濃度變成在可燃?xì)怏w中的百分?jǐn)?shù)，再代入公式中計(jì)算即可。例如：某回收煤氣的組分平均含量為：組分氣體名稱 CO CO2 N2 O2 H2體積百分比，% 58 19.4 20.7 0.4 1.5求該煤氣的爆炸極限。,,,,,2024/3/17,62,解：煤

35、氣中CO和H2為可燃?xì)怏w，其它為不燃?xì)怏w。CO和H2的體積百分比之和為：58%+1.5%=59.5%，它們占可燃?xì)怏w的百分比分別為： V(CO) = 58/59.5×100 = 97.48% V(H2) = 1.5/59.5×100 = 2.52% 查表3-2-2得爆炸極限：CO為12.5%～74.2%，H2為4.1%～74.0%。把數(shù)據(jù)代入3-3-9式,,,,,,,計(jì)算值為可燃部分的爆炸

36、極限，不是整個(gè)混合氣體的爆炸極限。,可燃?xì)鉂舛?9.5%，處于計(jì)算出的爆炸范圍之內(nèi)。,2024/3/17,63,② 經(jīng)驗(yàn)公式法 包括惰性氣體在內(nèi)的極限,,,,,,Lm——用Le Chatelier公式法計(jì)算出來的爆炸極限；Lm/ ——混合氣體作為一個(gè)整體的爆炸極限； B——惰性氣體的體積分?jǐn)?shù)。,2024/3/17,64,（7）壓力下爆炸極限的計(jì)算,CH4 L上＝56.0(p—0.9)0.040 C

37、2H6 L上＝52.5(p—0.9)0.045 C3H8 L上＝47.7(p—0.9)0.042 C2H4 L上＝64.0(p—0.2)0.083 C3 H6 L上＝43.5(p—0.2)0.095 p為壓力，單位為atm（1atm = 0.101325MPa）。,,,,,2024/3/17,65,三、三元組分爆炸范圍

38、圖,圖3-3-1 三元組分混合氣體三角坐標(biāo)圖,,,,,,可以利用已知的數(shù)據(jù)繪圖，明確了解爆炸的變化范圍。,2024/3/17,66,圖3-3-2 三種混合氣體的爆炸范圍圖,,,,,,2024/3/17,67,圖3-3-4 空氣、甲烷、一氧化碳三組分爆炸范圍圖 在空氣中，甲烷的爆炸極限為5.3%～15%，CO為12.5%～74.2%,,,,,,2024/3/17,68,粉塵爆炸,一、粉塵爆炸的條件 二、粉塵爆炸的特點(diǎn) 三、粉塵

39、爆炸的影響因素 四、粉塵爆炸的預(yù)防與控制,,,,,2024/3/17,69,一、粉塵爆炸的條件,（一）粉塵本身是可燃的（包括無機(jī)和有機(jī)兩類粉塵）（二）粉塵以一定濃度懸浮在空氣中 （三）懸浮粉塵濃度處于一定的范圍內(nèi)才能爆炸,,,,,2024/3/17,70,二、粉塵爆炸的特點(diǎn),（一）粉塵爆炸的機(jī)理 1．氣相點(diǎn)火機(jī)理·粉塵點(diǎn)火過程分為顆粒加熱升溫、顆粒熱分解或蒸發(fā)汽化以及蒸發(fā)氣體與空氣混合形成爆炸性混合氣體并發(fā)火燃燒三個(gè)

40、階段，·首先，粉塵顆粒通過熱輻射、熱對流和熱傳導(dǎo)等方式從外界獲取能量，使顆粒表面溫度迅速升高；,,,,,2024/3/17,71,·當(dāng)溫度升高到一定值后，顆粒迅速發(fā)生熱分解或汽化形成氣體；·氣體與空氣混合形成爆炸性氣體混合物，發(fā)生氣相反應(yīng)，釋放出化學(xué)反應(yīng)熱，并使相鄰粉塵顆粒發(fā)生升溫、汽化和點(diǎn)火。·粉塵氣相點(diǎn)火機(jī)理與可燃?xì)怏w／空氣混合物點(diǎn)火機(jī)理基本相同。·有機(jī)粉塵就像“儲存”可燃?xì)?/p>

41、體的質(zhì)點(diǎn)，高溫是釋放條件。,,,,,2024/3/17,72,,,,,粉塵氣相點(diǎn)火過程示意圖,2024/3/17,73,2．表面非均相點(diǎn)火機(jī)理,首先，氧氣與顆粒表面直接發(fā)生反應(yīng)，使顆粒發(fā)生表面點(diǎn)火；然后，揮發(fā)分在粉塵顆粒周圍形成氣相層，阻止氧氣向顆粒表面擴(kuò)散；最后，揮發(fā)分點(diǎn)火，并促使粉塵顆粒重新燃燒。,,,,,2024/3/17,74,（二）粉塵爆炸的特點(diǎn),1. 粉塵爆炸比氣體爆炸所需的點(diǎn)火能大、引爆時(shí)間長、過程復(fù)雜。 2. 粉塵

42、爆炸的最大爆炸壓力略小于氣體，但爆炸壓力上升速度和下降速度都較慢。3. 易發(fā)生二次爆炸。4.離起爆點(diǎn)越遠(yuǎn)、破壞越嚴(yán)重 。5.燃燒不完全，易產(chǎn)生CO。6.爆炸下限為20～60g/m3。,,,,,2024/3/17,75,三、粉塵爆炸的影響因素,（一）粉塵的物理化學(xué)性質(zhì) （二）粉塵的粒度和濃度 （三）可燃?xì)怏w和惰性成分的含量（四）粉塵的爆炸環(huán)境條件 （五）火源強(qiáng)度或點(diǎn)火方式 （六）容器的容積,,,,,2024/3/17,

43、76,（一）粉塵的物理化學(xué)性質(zhì),可燃揮發(fā)份含量燃燒熱高低 釋放揮發(fā)份的難易程度揮發(fā)份的最小點(diǎn)火能高低,,,,,2024/3/17,77,圖3-6-2 粉塵的爆炸壓力、升壓速度與揮發(fā)份含量之間的關(guān)系,,,,,2024/3/17,78,圖3-6-3 粉塵燃燒熱對爆炸性能的影響1、2，4，6一三硝基苯酚；2、三硝基萘；3、蒽；4、萘,,,,,2024/3/17,79,（二）粉塵的粒度和濃度,圖3-6-4 不同粒度的鋁粉爆炸試驗(yàn)結(jié)

44、果,,,,,2024/3/17,80,粉塵粒度越小，比表面積越大，在空氣中的分散度越大且懸浮的時(shí)間越長，吸附氧的活性越強(qiáng)，氧化反應(yīng)速度越快，因此就越容易發(fā)生爆炸:最小點(diǎn)火能和爆炸濃度下限越??；最大爆炸壓力和最大升壓速度相應(yīng)越大。粒徑大于400 ?m的聚乙烯、面粉及甲基纖維素等粉塵不能發(fā)生爆炸；而多數(shù)煤塵粒徑小于1/10～l/15mm(67-100 ?m)時(shí)才具有爆炸能力。,,,,,2024/3/17,81,可燃粉塵必須在其濃度

45、處于爆炸濃度極限范圍內(nèi)才能發(fā)生爆炸，其最易被點(diǎn)爆的濃度一般高于其完全燃燒化學(xué)計(jì)量濃度的2～3倍。在一定粒徑條件下，粉塵濃度越高，其著火溫度越低，但這種影響隨著粒徑的增大而逐漸減弱。,,,,,2024/3/17,82,圖3-6-5 濃度對爆炸壓力和壓力上升速度的影響（苯甲酸粉塵）,,,,,2024/3/17,83,圖3-6-6 鎂粉著火溫度與濃度的關(guān)系,,,,,2024/3/17,84,（三）可燃?xì)怏w和惰性成分的含量,當(dāng)可燃粉塵和

46、空氣的混合物中混入一定量的可燃?xì)怏w時(shí)，粉塵的爆炸危險(xiǎn)性顯著增大；具體體現(xiàn)為最小點(diǎn)火能和爆炸下限降低，而最大爆炸壓力和最大升壓速度提高。,,,,,2024/3/17,85,丙烷含量對聚氯乙烯粉塵（125?m）爆炸下限和最小點(diǎn)火能的影響,,,,,2024/3/17,86,丙烷含量對聚氯乙烯粉塵（125?m）最大爆炸壓力和最大升壓速度的影響,,,,,2024/3/17,87,當(dāng)可燃粉塵和空氣的混合物中混入一定量的惰性氣體時(shí)，降低氧含量

47、，縮小粉塵爆炸的濃度范圍，降低粉塵爆炸的壓力及升壓速度。可燃粉塵中混入惰性粉塵也會使其爆炸性能削弱甚至喪失，這是因?yàn)槎栊苑蹓m具有冷卻效界和抑制懸浮效果，有的惰性秘塵還具有負(fù)催化作用。,,,,,2024/3/17,88,氧濃度和爆炸壓力、升壓速度及爆炸速度之間的關(guān)系,,,,,2024/3/17,89,惰性粉塵對可燃粉塵爆炸性能的影響,,,,,2024/3/17,90,（四）粉塵的爆炸環(huán)境條件,環(huán)境的水分和溫度水分起著附加不燃成分的作

48、用；水分能粘結(jié)小顆粒粉塵，降低粉塵的分散度和縮短其飄浮時(shí)間；水分蒸發(fā)要吸收大量的熱，阻止粉塵的燃燒化學(xué)反應(yīng)；水蒸氣占據(jù)空間，稀釋環(huán)境中的氧濃度而降低了粉塵的燃燒速度。水分的這種削弱作用隨著其含量增大而增強(qiáng)。,,,,,2024/3/17,91,（五）火源強(qiáng)度或點(diǎn)火方式,火源溫度越高、與可燃粉塵／空氣混合物的接觸時(shí)間越長或其能量越大，則粉塵越容易發(fā)生爆炸。表3-6-5所列的數(shù)據(jù)表明：火源較強(qiáng)時(shí)，粉塵的爆炸下限較低。,,,,,202

49、4/3/17,92,粉塵爆炸下限與著火源的關(guān)系,,,,,2024/3/17,93,點(diǎn)火方式對粉塵爆炸特性的影響,,,,,2024/3/17,94,（六）容器的容積,容器容積對煤塵爆炸時(shí)間的影響,,,,,2024/3/17,95,對粉塵爆炸“三次方定律”有效性的驗(yàn)證,,,,,2024/3/17,96,如果容器容積不小于0.04m3，“三次方定律”對粉塵爆炸也完全適用，即：,,,,,,2024/3/17,97,四、粉塵爆炸的預(yù)防與控制,（一

50、）粉塵爆炸的抑制 （二）設(shè)置防爆泄壓裝置,,,,,2024/3/17,98,預(yù)防粉塵爆炸，降低后果的措施,抑制粉塵的形成消除引爆源惰性氣體保護(hù)設(shè)置泄壓裝置遏止爆炸發(fā)展,,,,,2024/3/17,99,（一）粉塵爆炸的抑制,粉塵爆炸抑制裝置能在粉塵爆炸初期，迅速噴灑滅火劑，將火焰熄滅，遏止爆炸發(fā)展。 由爆炸探測機(jī)構(gòu)和滅火劑噴灑機(jī)構(gòu)組成。 探測機(jī)構(gòu)必須反應(yīng)迅速、動作準(zhǔn)確，以便快速探測爆炸的前兆并發(fā)出信號； 滅火劑噴灑機(jī)構(gòu)接

51、受探測機(jī)構(gòu)發(fā)出的、并經(jīng)擴(kuò)大的信號后，立即啟動，噴灑滅火劑。,,,,,2024/3/17,100,爆炸抑制裝置1.壓力傳感器；2.擴(kuò)大器；3.抑制器；4.正常爆炸壓力曲線；5.抑制后爆炸壓力曲線,,,,,2024/3/17,101,（二）設(shè)置防爆泄壓裝置,在設(shè)備或廠房的適當(dāng)部位設(shè)置薄弱面（泄壓面），借此可以向外排放爆炸初期的壓力、火焰、粉塵和產(chǎn)物；目的是降低爆炸壓力，減小爆炸損失 ，保護(hù)建筑物和設(shè)備。此類安全措施屬于設(shè)置薄弱環(huán)節(jié)。